Přednáška č. 11 – NAVRHOVÁNÍ SYSTÉMU MHD 1. Vztah dopravy a města Doprava je ovlivněna prostorovým uspořádáním města a současně sama toto město ovlivňuje. Je jedním z nejdůležitějších elementů v koncepci města a podněcuje také jeho výstavbu. Rozlišují se tři základní způsoby růstu města, ve skutečnosti je však růst konkrétního města obvykle kombinací uvedených způsobů. 1.1 Plošný růst města Je to přirozená forma růstu města všemi směry z jednoho centra. Tramvajová a železniční doprava umožňuje růst města podél hlavních radiál. Autobusová a individuální automobilová doprava vyplňuje dopravně prostor mezi radiálami. Výhodou takového růstu jsou minimální počáteční náklady výstavby (komunikace a inženýrské sítě). Nevýhodou je obtížná obsluha hromadnou osobní dopravou, protože z více zdrojů směřují do centra města přepravní proudy velkých intenzit s výrazně špičkovými charakteristikami. Rovněž přeprava mezi okrajovými lokalitami se uskutečňuje přes centrum, které je tak dopravně mimořádně přetížené.
Schéma plošného rozvoje města s pentlogramem intenzity přepravního proudu
1.2 Lineární růst města Jde o postupné narůstání města v jednom a nebo v několika málo směrech, obvykle podél důležité komunikace nebo trasy hromadné dopravy osob. Výhodou je, že tento způsob umožňuje rychlé dopravní spojení s centrem. Malý počet hlavních tras lze snadno pokrýt velkokapacitními dopravními prostředky (metrem, rychlodráhou, tramvají). Nevýhodou je vysoká intenzita dopravního proudu v místech vyústění radiál v centrální oblasti města, spojení okrajových částí města přes centrum a velké přepravní vzdálenosti. Ke zkrácení času při spojení okrajových částí města lze často s výhodou použít okružních linek hromadné dopravy osob.
1
Schéma lineárního rozvoje města s pentlogramem intenzity přepravního proudu
1.3 Satelitní růst města Je to růst nejvýhodnější z hlediska klimatických a přírodních podmínek a také z hlediska ochrany životního prostředí. V místech mezi satelity je možno umístit průmyslové podniky. Důležité je, aby satelity měly dostatek pracovních příležitostí v místě a také dobrou občanskou vybavenost, jinak extrémně stoupají nároky na přepravu mezi satelity a centrální oblastí v klasických dopravních špičkách. Výhodou je, že je možné vybudovat rychlé a velkokapacitní spojení s centrálním spádovým místem regionu v zónách mimo zástavbu (t.j. v prostoru mezi satelity). Nevýhodou jsou velké počáteční náklady na výstavbu dopravních sítí.
Schéma satelitního rozvoje města s pentlogramem intenzity přepravního proudu
2
2. Charakteristické znaky městské hromadné dopravy Městská hromadná doprava je veřejná hromadná osobní doprava určená k přepravě osob na území města a případně i v jeho zájmovém území. Zabezpečuje hromadnou dopravu osob kolejovými a nekolejovými, případně i nekonvenčními dopravními prostředky ve formě jednotného řízeného systému. Umožňuje jednotlivým osobám přepravu bez nutnosti znát jízdní řád. Charakteristickými znaky MHD jsou: -
velký počet přepravených osob
-
velká intenzita přepravního proudu
-
výrazná časová nerovnoměrnost intenzity přepravního proudu
-
relativně malá cestovní rychlost
-
relativně velký podíl času pobytu mimo vozidla z celkového času přemístění (čas chůze na a od zastávky, čekání na spoj, čas při přestupech)
-
častá a rozsahem velká výměna cestujících v průběhu jednoho spoje
-
malá průměrná přepravní vzdálenost
-
přetíženost dopravních prostředků daná jejich konstrukčními vlastnostmi (více míst ke stání než k sezení)
-
velká přepravní kapacita (uvádí se u autobusové a trolejbusové dopravy až 4500 míst/hod, u tramvají až 12000 míst/hod, u rychlodrážních systémů až 50000 míst/hod)
-
pravidelná přepravní příležitost (intervalová doprava) daná počtem spojů v daném časovém úseku dne
-
soustava pevně stanovených linek, které tvoří dopravní síť MHD s velkou hustotou
-
malá průměrná vzdálenost mezi zastávkami MHD
-
malá průměrná docházková k nejbližší zastávce MHD
-
dobrá prostorová a časová dostupnost zdrojů a cílů přemístění
3. Návrh systému městské hromadné dopravy Návrh systému MHD musí plnit požadavky komplexního řešení dopravního systému města a musí být ve vzájemné vazbě s územně plánovací dokumentací. Musí mít následující znaky: -
být reálný
-
obsahovat etapy postupného budování systému
-
obsahovat úvahy o perspektivách rozvoje systému
-
řešit kapacitní rezervy
3.1 Zadání řešení systému MHD Zadání řešení systému MHD představuje základ pro vlastní návrh a obsahuje: -
základní cíle řešení včetně rozsahu a vazeb (vztah k současnému stavu, k energetické situaci, k životnímu prostředí a stanovení etap výstavby)
-
vymezení řešeného území
-
návrhové období, pro které se bude dokumentace zpracovávat
-
prvky systému MHD, které se budou používat (druh dopravního prostředku, stupeň integrace dopravy, tarifní systém, preference MHD apod.)
-
předpoklady dělby přepravní práce (poměr pěší a IAD : MHD)
3
-
kvalitativní ukazatele (nabídka přepravní kapacity, poměr počtu míst k sezení a stání, kapacita používaných dopravních prostředků, časová dostupnost zastávek, časový limit dostupnosti určených míst ve městě a dostupnosti centra, doporučený linkový interval pro špičku a sedlo, úroveň přestupních vazeb apod.)
-
limitující prvky návrhu (limity financí, tempo výstavby, vztah k územnímu rozvoji apod.)
-
termíny zpracování dokumentace (čas přípravy, konzultací, posuzování)
-
zvláštní požadavky na zpracování (např. koordinace postupu s dalšími dopravci a pod.)
3.2 Podklady pro řešení návrhu MHD Je to souhrn všech dostupných informací a dokladů souvisejících s řešenou problematikou, a to zejména: - územně technické podklady (geodetické, geologické, urbanistické podklady a údaje o inženýrských sítích) - údaje o dopravní sítí MHD (současný stav MHD, použitelné techniky způsobilé komunikace apod.) - údaje o přepravním procesu (vývoj MHD na území města, vliv vnější dopravy, zdroje a cíle přepravy, podíl MHD na celkové přepravě osob, koordinace s jinými druhy dopravy atd.) - údaje o linkách MHD (t.j. podrobný pasport každé linky) - údaje o zastávkách MHD (typ, uspořádání, vybavení, přístupy k zastávce apod.) - údaje o dopravních prostředcích podle jednotlivých trakcí (včetně průměrného stáří, spolehlivosti, životnosti apod.) - údaje o technické základně (vozovny, garáže, opravny, volné plošné kapacity pro růst vozového parku atd.) - údaje o energetických zařízeních (rozmístění a výkon měníren, rozmístění napájecích míst, předpoklady modernizace apod.) - údaje o dispečerském a informačním systému - údaje o provozovateli MHD (organizační a řídící struktura, tarifní systém, způsob odbavování cestujících, rozvoj a perspektivy) - ekonomické údaje o MHD (cena pořizovaných dopravních prostředků a technické základny, přepravní a finanční výkony, jednotkové a celkové provozní náklady podle druhů dopravních prostředků atd.) 3.3 Návrh řešení MHD Výsledný návrh řešení obsahuje textové a grafické části, které jsou v souladu se zadáním. Členění návrhu řešení je následující: -
souhrnná část - celková skladba dokumentace - přehled o plnění závazných ukazatelů uvedených v zadání
-
podklady a rozbory - přehled o vztahu ke vstupním podkladům - bilance demografického vývoje a souhrn urbanistických podkladů a východisek - předpoklady rozvoje dopravního systému MHD - současný stav dopravního systému MHD - dopravně inženýrské aspekty návrhu - technická základna a dopravní prostředky MHD - ekonomika dopravy
-
systémové řešení – t.j. konkrétní rozpracování dané problematiky - popis projekčního postupu a kriteria návrhu - výčet alternativ základní sítě MHD včetně jejich grafického vyjádření - projekční záměry s grafickými doklady stavebního a architektonického řešení - návrh řešení ve více variantách - výběr výsledné varianty řešení - popis vybrané varianty řešení s bilancemi a hodnocením - závěry a zhodnocení
4
4. Dopravní síť MHD Soustava linek tvoří dopravní síť MHD, která se člení na základní dopravní síť a překrývající dopravní síť. Dopravní síť MHD je síť dopravních cest, které jsou technicky způsobilé k tomu, aby po nich mohly vést linky pravidelné MHD. Základní dopravní síť MHD odpovídá hlavním směrům přepravy a velkým intenzitám přepravních proudů. Vytváří propojení významných zdrojů a cílů přemístění (obytné čtvrti, koncentrovaná pracoviště, obchodní a společenské centra, železniční a autobusová nádraží apod.). Provoz na linkách základní dopravní sítě je zajišťován po celý den (i v noci) po všechny dny v týdnu odpovídajícím počtem spojů nebo pravidelným intervalem dopravy. Překryvná dopravní síť MHD odpovídá přepravním požadavkům při menších intenzitách přepravního proudu. Zabezpečuje dopravní obsluhu tam, kde nezasahuje základní dopravní síť. Doplňuje základní dopravní síť linkami, které slouží jako přivaděče k důležitým zastávkám základní dopravní sítě. Na některých linkách překrývající dopravní sítě je zajištěn provoz jen v době dopravní špičky. Linky překrývající dopravní sítě se obvykle neprovozují v noci a ve dnech pracovního volna a pracovního klidu. 4.1 Charakteristiky dopravní sítě MHD Vedení linek MHD ve vztahu k centru města je určeno jejich trasováním, počátkem a koncem.
Provozní délka dopravní sítě MHD je délka všech dopravních cest, měřená v ose komunikací, po kterých jsou vedeny linky MHD. Provozní délka linky je vzdálenost měřená v ose dopravní cesty, po které je vedena linka mezi konečnými zastávkami. Hustota dopravní sítě MHD je počet kilometrů provozní délky dopravní sítě MHD připadající na 1 km2 plochy obsluhované dopravní oblasti. Průměrná vzdálenost mezi zastávkami je aritmetický průměr hodnot vzdáleností mezi zastávkami na lince nebo na celé dopraní síti. U povrchové MHD v centrálních částech měst je to obvykle 300 až 400 m, na krajích měst a na předměstích podle hustoty osídlení 400 až 1000 m. 5
Nepřímost linky je podíl provozní délky linky a nejkratší spojnice konečných zastávek vedené po dopravní síti MHD. Za optimální hodnotu se považuje hodnota nepřímosti 1,2 až 1,3. Nehodnotí se u okružních linek. Linkový součinitel udává podíl součtu provozních délek všech pravidelných linek k provozní délce dopravní sítě. Dosahuje hodnot větších než 1 a vyjadřuje míru souběhu linek na dopravní síti nebo ve vymezené oblasti. Střední délka chůze cestujícího k nejbližší zastávce MHD závisí na hustotě dopravní sítě MHD a průměrné vzdálenosti mezi zastávkami. Tímto ukazatelem se hodnotí prostorová dostupnost systému MHD ve městě nebo v oblasti. 4.2 Časová dostupnost v MHD Časová dostupnost v dopravní síti MHD je hodnocena jako dostupnost zastávek a dostupnost centra města. Cestující si volí přepravní spojení s nejkratším časem přemístění ze zdroje do cíle své cesty. Čas přemístění se skládá z času chůze na nástupní zastávku, času čekání na spoj, času přepravy (pobytu ve vozidle), času potřebného na přestup mezi spoji a z času chůze z výstupní zastávky co cíle cest. Časová dostupnost zastávek MHD je obecnou funkcí vzdáleností mezi zastávkami MHD a hustoty dopravní sítě MHD. Odpovídá střední délce chůze cestujícího k nejbližší zastávce ve sledovaném dopravním okrsku a rychlosti chůze. Za optimální se považuje dostupnost zastávky MHD do 5 minut. Graficky je možno vyhodnotit časovou dostupnost použitím izochron časové dostupnosti. Izochrona časové dostupnosti zastávky MHD je čára označující oblast, ze které je stejný čas chůze ke konkrétní zastávce MHD. Konstruuje se jako kružnice o poloměru rovném vzdálenosti odpovídající určitému času pěší dostupnosti a má střed v příslušné zastávce.
Časová dostupnost centra města je vyjádřením kvality dopravní obsluhy města městskou hromadnou dopravou. Graficky je možno vyhodnotit časovou dostupnost opět použitím izochron časové dostupnosti. Izochorna časové dostupnosti centra města je čára (obvykle neprvidelná) vyznačující oblast, ze které je stejný čas přemístění do centra města. Časová dostupnost centra města se dá vyjádřit dvěma způsoby, a to jako: a) čas přemístění, kdy se při konstrukci izochrony vychází z centra města a hledají se body dostupné z centra za stejný čas přemístění. Čas chůze a čas čekání na spoj se zjistí z údajů o dopravní síti a linkovém intervalu. Čas přepravy a čas přestupu se zjistí z jízdních řádů MHD v příslušném zkoumaném směru. b) součet času přepravy a času přestupu, který se získá z jízdních řádů MHD. Přitom se zanedbává čas chůze a čekání na spoj. V obou způsobech vyjádření časové dostupnosti centra města má hlavní význam vzdálenost mezi zastávkami. S rostoucí vzdáleností mezi zastávkami se zvětšuje čas chůze na zastávku, ale současně se 6
zmenšuje čas přepravy (protože se zvyšuje cestovní rychlost). Kriteriem pro stanovení optimální vzdálenosti mezi zastávkami je minimální čas přemístění.
5. Tvorba dopravní sítě MHD Proces tvorby dopravní sítě MHD probíhá v několika postupných krocích. 5.1 Matematická formulace tvorby dopravní sítě Vychází se z následující definice strategie cestování v MHD: Cestující si vybírá takový způsob přemístění, který lze zrealizovat v nejkratším čase s ohledem na případné přestupy, pohodlí a další subjektivně preferovaná kriteria kvality. Přitom pokud je možnost vybírat z většího počtu rovnocenných linek, cestující použije první možný spoj v požadovaném směru přepravy. Řešení dopravní sítě se hledá za pomoci matematických modelů zohledňujících určená kriteria. Dopravní síť MHD se pro modelaci definuje jako množina úseků a uzlů. Výsledkem je stanovení určité teoretické množiny linek mezi jednotlivými uzly. 5.2 Definování optimalizační úlohy Hledá se množina linek k příslušné intenzitě přepravy taková, aby se dosáhlo minimálního celkového cestovního času při současném minimálním počtu vozidel v dopravní síti. 5.3 Přidělení přepravních vztahů na dopravní síť Vychází se ze znalosti meziokrskových přepravních vztahů (jejich intenzity) a předpokládané dělby přepravní práce. Tyto vstupní hodnoty se získávají z dopravně inženýrských průzkumů (obsazenost vozidel, počet nastupujících a vystupujících cestujících v zastávce, směrové dotazníkové průzkumy a pod.) Pro přidělení mezioblastních a meziokrskových dopravních vztahů na dopravní síť MHD se používají následující metody: a) Metoda nejkratší trasy se často používá pro její jednoduchost. Je známá také pod označením „all or nothing“. Je založena na předpokladu, že cestující si vybírá pro spojení mezi zdrojem a cílem cesty časově nevýhodnější trasu (t.j. časově nejkratší). Metoda vede k vytvoření nejvhodnějších linkových spojení. Má však určité nevýhody: - při překročení přepravní kapacity úseku dojde k poklesu rychlosti přepravy (roste doba zdržení v zastávkách při nástupu a výstupu) a uvažovaná trasa přestává být časově nejvýhodnější - předpokládá se zdroj a cíl v těžišti dopravních okrsků, přitom pro okrajové oblasti může existovat výhodnější trasa spojení 7
-
při řešení se uvažuje pouze čas, ale cestující individuálně preferují i jiná kriteria (kvalita, pohodlí, počet přestupů apod.) cestují s malou znalostí linkového vedení tras MHD se chovají při volbě trasy pro přepravu jinak, než předpokládá model
b) Metoda přiřazení na více tras simuluje více vlivů, kterými se cestující při přepravě řídí (pohodlí při přestupu, možnost sednout si v méně zatíženém dopravním prostředku apod.). Výpočtem se vyhledává více tras, ovšem stále podle určitého rozumného časového kriteria. Nalezne se více odpovídajících tras a přepravní vztah se přidělí na tento větší počet tras analogicky k poměru cestovních časů. c) Metoda omezené kapacity bere do úvahy vztah intenzity přepravního proudu a přepravní kapacity dopravních prostředků na jednotlivých úsecích dopravní sítě MHD. Vychází z úvahy, že časově nejkratší trasa je nejatraktivnější a proto také nejvíce využívaná, což vede ve špičce k intenzitě blížící se maximální přepravní kapacitě a tedy k prodloužení cestovní doby (zdržení při nástupu a výstupu). To vede cestující k volbě jiné, v dané chvíli rychlejší trasy. Model k těmto okolnostem přihlíží a podle poměru přepravní intenzity a kapacity upravuje časovou charakteristiku úseku nebo změní linkové vedení. 5.4 Optimalizace dopravní sítě MHD Výsledkem tvorby dopravní sítě MHD je několik možných variant řešení. Pro výběr konkrétní optimální varianty dopravní sítě MHD se stanovují a posuzují následující ukazatele: - podíl přímých cest - počet přestupů - čas přemístění všech cestujících - investiční náklady - provozní náklady - počet vozidel v provozu na dopravní síti - dopravní výkon v ujetých kilometrech - součinitel využití kapacity - součinitel využití jízd (omezení přejezdů prázdných vozidel mezi konečnou a garáží či vozovnou)
6. Technická základna MHD Předpokladem kvalitního plnění funkcí MHD je dostatečně dimenzovaná technická základna, která zahrnuje: -
dopravní prostředky (autobusy, trolejbusy, tramvaje, ...)
-
dopravní stavby (dopravní cesty, zastávky, nádraží, přestupní stanice, depa, garáže, dílny, vozovny, odstavné plochy, stavby pro energetická zařízení)
-
dopravní zařízení (trakční zařízení, trolejové vedení, sdělovací a zabezpečovací zařízení, informační zařízení pro cestující, doplňková zařízení pro přepravu cestujících – výtahy, eskalátory atd.)
6.1 Kriteria výběru dopravního prostředku Výběr vhodného dopravního prostředku je možno provést použitím metod multikriteriálního hodnocení, kdy se jednotlivým hodnotícím kriteriím přiřazuje různá váha podle jejich důležitosti. Používají se zejména následující kriteria: -
přepravní kapacita hodnocená ve vztahu k maximální intenzitě přepravního proudu. Toto hledisko je určující zejména při velkých intenzitách přepravního proudu (více než 4500 osob/hod).
-
investiční náklady, což je významné ekonomické kriterium a zahrnuje náklady na pořízení dopravních prostředků a na vybudování příslušné dopravní cesty.
-
provozní náklady vyjadřující cenu provozu určitého typu dopravního prostředku v určitém časovém horizontu (obvykle za rok).
8
-
spolehlivost dopravního prostředku po stránce technické (poruchovost) a také spolehlivost provozu na příslušné dopravní cestě (např. nehoda na tramvajovém tělese zablokuje provoz více linek na dlouhou dobu)
-
nerovnoměrnost přepravního proudu se hodnotí součinitelem přepravní nerovnoměrnosti. Při vysoké nerovnoměrnosti se nedostatečně využijí vložené investiční prostředky.
-
vliv na životní prostředí, posuzuje se zejména vliv vibrací, emisí, hluku a ve sledované oblasti
-
energetická náročnost a dostupnost pohonných hmot a energie, hodnocená spotřebou jednotlivých dopravních prostředků
-
struktura a topografie města – funkční členění, formy osídlení (plošné, liniové, satelitní), hustota obyvatelstva, rozsah dojíždění do škol a za prací, směrové a výškové poměry tras, ...
-
kvalita dopravní obsluhy
-
technická náročnost údržby a oprav dopravních prostředků i dopravních cest
6.2 Charakteristiky dopravních prostředků pro jejich využití v MHD 6.2.1 Autobusy Zvládají stoupání až 12 %. Mohou tvořit základní i překryvnou dopravní síť MHD. S ohledem na svou relativní nezávislost na dopravní cestě mohou nahradit jiné druhy dopravních prostředků při rekonstrukcích jejich dopravních cest nebo při mimořádných událostech. Umožňuje nabídku přepravy „od dveří ke dveřím“ a zvyšuje atraktivitu MHD v konkurenci s IAD. Při vyšších nárocích na ochranu životního prostředí lze používat alternativní pohon (zemní plyn, bioplyn, vodík, elektromotory atd.) Na méně vytížených linkách nebo v době přepravního sedla je možno nasadit malé autobusy s menší kapacitou cestujících, ale také s menší spotřebou. Umožňují plošnou obsluhu města. 6.2.2 Trolejbusy Trolejbus je polozávislé vozidlo, jeho pohyb je limitován polohou trolejového vedení a délkou tyčových sběračů. Vyžaduje vyšší vstupní investice na zřízení dopravní cesty než autobus. Překonávají stoupání až 12 %. Obsaditelnost vozidel je srovnatelná se stejně velkými autobusy. Umožňují liniovou obsluhu města. 6.2.3 Tramvaje Tramvaj je kolejové vozidlo, jehož pohyb je plně závislý na trase dopravní cesty. Vyžaduje mnohem vyšší vstupní investice pro zřízení dopravní cesty než trolejbus a trasa je limitována jak stoupáním, tak i existující zástavbou. Překonávají stoupání až 7 %. Obsaditelnost tramvají je podle délky vozidla stejná nebo až dvojnásobná ve srovnání s autobusem. Umožňují liniovou obsluhu města. 6.2.4 Rychlodrážní dopravní prostředky a metro Mají podstatně vyšší kapacitu přepravy než ostatní dopravní prostředky a také vyšší cestovní rychlost i spolehlivost a provozní bezpečnost. Vybudování dopravní cesty pro tyto dopravní prostředky je mimořádně nákladné a technicky obtížné. Umožňují bodovou obsluhu území. 6.2.5 Nekonvenční dopravní prostředky Vykazují specifické výhody při použití v konkrétních podmínkách a mají také specifickou náročnost při jejich zavádění. Zřizují se individuálně podle konkrétních podmínek jednotlivých měst.
9
