دانلود مقاله نقش تقاطعات دارای دوربرگردان در کاهش مصرف سوخت و آلاینده

مقدمه در جوامع امروز بشری همراه با رشد جمعیت، افزایش وسایل نقلیه و نیاز به جابجایی افراد و تبادل کالا، اهمیت و نقش کلیدی فراهم نمودن تسهیلات سریع و ایمن حمل و نقل بیش از پیش احساس می‌شود.

طراحی مناسب شبکه معابر شهری و جاده‌ها می‌تواند نقش مهمی در رفع این نیاز ایفا کند.

در دستیابی به یک سیستم حمل و نقل سریع و ایمن، سه عامل مهم استفاده کننده از سیستم، وسیله نقلیه و جاده دخیل هستند که شناخت نقش و تاثیر هر کدام به تنهایی و ارتباط آنها با یکدیگر از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

طراحی راه به عنوان یکی از پارامترهای اصلی سیستم حمل و نقل، علاوه بر تامین خصوصیاتی نظیر ایمنی و سرعت باید در کاهش مصرف سوخت، کاستن آلودگی زیست محیطی و کاهش هزینه‌های ساخت و اجرا مخصوصاً در مناطق شهری نیز موثر باشد.

در کشور با توجه به عدم گستردگی خدمات و یکسان نبودن توزیع خدمات عمومی در سراسر کشور، ‌روند مهاجرت از مناطق دورافتاده به سمت شهرهای بزرگ همیشه در حال رشد بوده است.

امروزه رشد سریع و روزافزون جمعیت در شهرهای بزرگ کشور و رشد حاشیه‌نشینی که هیچ تناسبی با امکانات شهری، خدمات عمومی و رفاهی و حتی معابر شهر ندارد، مشکلات فراوانی را برای شهرهای بزرگ پدید آورده است.

گسترش بی‌رویه شهرهای بزرگ و هجوم جمعیت جویای کار به این شهرها بعد دیگری از مشکلات فرهنگی اجتماعی، یعنی مشکلات ترافیک و عبور و مرور در خیابان‌ها را پدیدار ساخته است.

گسترش بی‌رویه جمعیت در شهرهای بزرگ یک فرصت طلایی برای کارخانجات و صاحبان صنایع خودروسازی است که سیل تولید بی‌رویه خودرو را برای سود بیشتر به شهرهای بزرگ سرازیر می‌کند، غافل از این که این تولید و فروش بی‌رویه خودرو، معابر شهرها را تبدیل به یک کلاف سردرگم می‌نماید.

علاوه بر این میلیون‌ها لیتر بنزین که جزو ثروت ملی است و باید برای نسل آینده در کارهای زیربنایی مصرف شود، بعضی از مواقع در خیابان‌ها فقط و فقط برای گردش‌های خیابانی مصرف می‌گردد.

مبارزه‌ای که زندگی روزمره اجتماعی و فرهنگی شهروندان را درگیر خود نموده است و حتی بهداشت روانی و آرامش اعصاب شهروندان را نیز با مشکل مواجه نموده است.

مشکلات ترافیکی در شهرهای بزرگ روزانه هزاران ساعت از عمر شهروندان را می‌بلعند.

منشاء این مشکلات، عوامل متعدیدی هستند.

این عوامل قادرند که به تنهایی مرتب‌ترین شهرهای دنیا را به ضعیف‌ترین و بی‌نظم‌ترین شهرها تبدیل نماید.

تعدادی از این عوامل که بر روی بسیاری از مسائل اچتماعی و فرهنگی و بهداشت روانی و حتی ترافیک اثر می‌گذارند، عبارتند از: رشد بی‌رویه و قارچ‌گونه شهرهای بزرگ، مهاجرت بی‌رویه و گسترش حاشیه‌نشینی، متمرکز بودن خدمات مورد نیاز مردم، تولید، فروش و استفاده بی‌رویه خودرو، عدم خروج خودروهای فرسوده.

وضعیت نامناسب رشد شهرها و عدم رشد خدمات عمومی و امکانات رفاهی،‌ باعث بروز ناهنجاری‌های اجتماعی بسیاری می‌گردد.

این ناهنجاری‌ها در چند دهه اخیر مسوولان شهرهای بزرگ را وادار ساخته است تا در مورد توسعه اصولی و شکل‌دهی و برنامه‌ریزی توام با آینده‌نگری برای شهرها چاره‌ای بیاندیشند و از این رو طراحی و برنامه‌ریزی اصولی احداث شهرهای جدید در اطراف شهرهای بزرگ تبدیل به اصلی‌ترین تفکر مدیران شهری شده است.

طراحی و برنامه‌ریزی این شهرها، دو رکن مهم و اساسی داشت که عبارت بودند از: کاربری و ارتباطات.

ابتدایی‌ترین اصل احداث این شهرها از خدمات مهندسان مشاور شهرساز و مهندسان مشاور حمل و نقل و ترافیک آغاز می‌شد، که اثرات بسیار ارزنده‌ای را بجای می‌گذاشت.

این مهم به مرور به فراموشی سپرده شد و تنها استفاده از یکی از مهندسان مشاور مهندسان مشاور شهرساز‌ در احداث شهرهای جدید مدنظر قرار گرفت و در بعضی از موارد از یک کارشناس معمولی ترافیکی هم برای خالی نبودن عریضه استفاده می‌گردید.

با بروز چنین مساله‌ای از این پس باید منتظر نتایج پر از مشکل و رویدادهای معضل‌آفرین در آْینده آن شهرهای جدید، همانند شهرهای موجود باشیم که تمام کارهای توسعه و هدایت آنها فقط توسط یک گروه مشاور معمار و شهرساز صورت گرفته است.

پیشتر نیز بیان شد که مشکلات ترافیکی و معضلات رفت و آمد در شهرهای بزرگ، تمام جنبه‌های زندگی روزمره شهروندان را تحت‌الشعاع قرار داده است، ایجاد اضطراب و استرس در صف‌های طولانی خودروها پشت چراغ قرمز و وقت‌گیر بودن آن از جمله مسائلی است که حتی بر روی بهداشت روان و شرایط روحی شهروندان اثر منفی می‌گذارد که این فقط یکی از اثرات منفی معضلات ترافیکی است.

عمده مشکلات شهرهای بزرگ در مقوله رفت و آمد و ترافیک عبارتند از: الف) تقاطع‌ها: وجود تقاطع‌ها در طول مسیر و شریان‌های ترافیکی یکی از عمده معضلات ترافبیکی است.

بهترین تشبیهی که می‌توان در مورد این تقاطع‌ها بکار برد، این است که این تقاطع‌ها مانند شیرهای آبی هستند که در مقابل جریان آب قرار گرفته شود و آب به صورت منقطع عبور کند.

وجود این تقاطع‌ها که در شریان‌ها و مسیرهای اصلی حکم مزاحم را دارند، باعث کاهش حجم عبور و مرور وسائل نقلیه عبوری می‌گردند.

از ویژگی‌های مهم و خطرساز تقاطع‌ها، برخورد وسایل نقلیه Traffic conflict می‌باشد.

در این زمینه حتی روش‌هایی در علم ترافیک به نام Conflict technique توسعه یافته است که برخوردها را بوسیله ایجاد رفوژهای متعدد به حداقل می‌رساند.

ب) چراغ راهنمایی: استفاده از چراغ راهنمایی در تقاطع‌ها نیز برای ساماندهی حرکات وسایل نقلیه در جهت‌های مختلف می‌باشد و به همان اندازه که در حرکات نظم بوجود می‌آورد، ظرفیت تقاطع‌ها را برای عبور و مرور کاهش می‌دهد، زیرا چراغ راهنمایی نیز همانند همان شیر کنترل سر راه جریان آزاد آب قرار گرفته و آن را به جریان منقطع تبدیل می‌کند.

طرح روان‌سازی ترافیک در شبکه معابر شهری با توجه به مشکلات فراوان ترافیکی، مبتنی بر طرح‌ها و فعالیت‌های متخصصان در کوتاه، میان و بلندمدت می‌باشد.

در این میان ساخت دوربرگردان‌ها به جهت مزیت‌های فراوان آن در مقابل استفاده از تقاطع چراغدار و تقاطع غیرهمسطح از جایگاه ویژه‌ای برخوردار است.

کاهش زمان تاخیر از طریق افزایش ظرفیت عبوری خودروها تا میزان 30درصد، رعایت طول تداخلی، حذف چراغ راهنمایی و در نتیجه کاهش هزینه نگهداری این چراغ‌ها، فراهم آوردن امکان دسترسی آسان به تمامی جهات حرکتی برای خودروهای عبوری، افزایش سطح سرویس، افزایش سرعت عملی، جلوگیری از اجرای پروژه‌های پرهزینه مانند تقاطعات غیرهمسطح، اجرای سریع این پروژه در کوتاهترنی مدت زمان، کاهش مصرف سوخت و کاستن آلودگی‌های زیست‌محیطی به سبب حذف چراغ‌های قرمز از مزیت‌های ساخت دوربرگردان می‌باشد.

در این مقوله مزیت استفاده از دوربرگردان در کاهش مصرف سوخت و کاستن آلودگی زیست محیطی و در حالت کلی صرفه‌جویی اقتصادی در این زمینه به سبب حذف چراغ‌های قرمز با ارائه اطلاعات، آمار و جداول از وسایل نقلیه تیپ (پراید نسیم i، پژو 206.

160 و سمند LX) و دوربرگردان‌های اجرا شده، مورد ارزیابی قرار می‌گیرد.

وسایل نقلیه تیپ به عنوان نمونه آماری از وسایل نقلیه موجود در کشور با مصرف سوخت تقریباً برابر، برای ارائه بهتر مطالب و مقایسه درنظر گرفته شده است.

با توجه به تحقیقات به عمل آمده در مصرف سوخت برای وسایل نقلیه در هنگام استفاده از دوربرگردان به طور میانگین در حدود 7درصد صرفه‌جویی می‌شود.

همچنین از مقدار انتشار آلاینده Co2 (مهترین گاز گلخانه‌ای) نیز به طور میانگین برای وسایل نقلیه به میزان 6درصد کاسته خواهد شد.

با توجه به حجم بالای وسایل نقلیه موجود در شبکه معابر به میزان قابل توجهی از مصرف بنزین که از عمده‌ترین مواد وارداتی کشور می‌باشد، کاسته می‌شود.

برای اولین بار در دنیا از المان ساده ترافیکی،‌ یعنی دور برگردان برای حل بزرگترین معضل ترافیکی،‌ یعنی برخوردهای مستقیم وسایل نقله با یکدیگر به هنگام عبور از تقاطعاتی که جهات حرکت بوسیله چراغ راهنمایی کنترل می‌شود، استفاده شود.

با این روش که بوسیله شهرداری تهران ابداع گردیده است، با صرف هزینه بسیار ناچیز می‌توان چراغ تقاطع را حذف و جریان ترافیک را که قبلاً در تقاطع به صورت منقطع انجام می‌گرفت، به صورت پیوسته انجام داد.

مدل‌های ارائه شده در این مقاله بر اساس تئوری‌های ترافیکی و همچنین اندازه‌گیری‌های میدانی کالیبراسیون شده‌اند.

هم‌اکنون تعداد زیادی از این طراحی‌ها در بزرگراه‌ها و شریان‌های درجه 1 ایجاد شده که روانی خوبی را به ترافیک عبوری داده است.

کلمات کلیدی: دوبرگردان کالیبراسیون چراغ راهنمایی ‌ مصرف سوخت ایده حذف چراغ راهنمایی و تقاطع‌ سال‌هاست که متخصصان در مورد حذف تقاطع‌ها و چراغ‌های راهنمایی در شبکه معابر شهری بحث می‌کنند.

شهرداری تهران برای اولین بار در دنیا از یک المان ساده ترافیکی در یک کار بزرگ، یعنی حذف تقاطع استفاده نمود و این عمل در بزرگراه بسیج (بزرگراه افسریه)‌ در محل تقاطع افسریه انجام گرفت و از یک دوربرگردان (U-TURN) طبق اشکال زیر استفاده شد و با بکارگیری آن تقاطع مسدود شد.

سال‌هاست که متخصصان در مورد حذف تقاطع‌ها و چراغ‌های راهنمایی در شبکه معابر شهری بحث می‌کنند.

ملاحظات بعد از اجرای طرح مشاهدات عینی و اندازه‌گیری‌های حجمی ترافیک در قبل و بعد از اجرای پروژه حاکی از افزایش حجم ترافیک عبوری به مقدار 40درصد، روان‌سازی ترافیک، کاهش زمان سفر، کاهش مصرف سوخت، افزایش ضریب بهداشت روانی و آرامش روحی شهروندان بود.

توسعه طرح حذف تقاطع و چراغ راهنمایی موفقیت‌آمیز بودن اجرای طرح اول و نظرخواهی از مردم و اندازه‌گیری فاکتورهای ترافیکی باعث گردید که شهرداری تهران طرح را گسترش داده و در محل‌های دیگر نیز آن را توسعه دهد.

دومین طرح اجرا شده، حذف تقاطع 16 متری دوم در بزرگراه رسالت بود.

این طرح نیز با مطالعه و کارشناسی دقیق قبل و بعد از اجرای طرح صورت گرفت که پس از اجرا از محاسن آن مانند قبل می‌توان به کاهش زمان سفر و افزایش بهداشت روانی و آرامش روحی شهروندان اشاره نمود.

کاهش زمان سفر کاهش زمان سفر را می‌توان با توجه به دو وضعیت تقاطع و دوربرگردان از رابطه زیر بدست آورد: (1) C: زمان بزرگترین سبز از یک چرخه چراغ راهنمایی بر حسب ثانیه در جهتی که تقاطع بسته می‌شود.

L: طول تغییر خط بر حسب کیلومتر؛ S: سرعت بر حسب کیلومتر بر ساعت.

محاسبه طول ضربدری محاسبه طول ضربدری دوربرگردان را از رابطه‌ای که بر اساس فرصت مناسب برای رانندگان که بتوانند تغییر خط بدهند، به دست می‌آورند.

این طول بستگی به حجم وسایل نقلیه که عمل ضربدری را انجام می‌دهند، سرعت وسایل نقلیه، حجم وسایل نقلیه که حرکت مستقیم انجام می‌دهند و تعداد خط بهبود مستقیم دارد.

این طول از رابطه زیر بدست می‌آید: (2) که در آن: L: طول تغییر خط بر حسب متر؛ K: ضریب ثابت برابر با 2؛ V1: حجم وسایل نقلیه در ساعت که تغییر خط می‌دهند؛ V2: حجم وسایل نقلیه در ساعت که مستقیم عبور می‌کنند.

N1: تعداد خط در قسمت تغییر خط؛ N2: تعداد خط مستقیم؛ S: سرعت بر حسب کیلومتر بر ساعت.

و طول دوربرگردان احداثی نیز از فرمول زیر محاسبه می‌شود.

که V1, N1, S در فرمول فوق توضیح داده شد.

(3) L1: طول خط دوربرگردان بر حسب متر.

صرفه‌جویی در سوخت استفاده از دوربرگردان به جای تقاطع موجب می‌گردد که وسایل نقلیه سوخت کمتری را مصرف کنند که این مقدار سوخت مصرفی را می‌توان از رابطه زیر بدست آورد: (4) : مقدار صرفه‌جویی بنزینن بر حسب لیتر؛ A: مصرف متوسط سوخت در 100 کیلومتر وسایل نقلیه بر حسب لیتر؛ C: زمان قرمز شدن از طول چرخه چراغ راهنمایی بر حسب ثانیه؛ L: طول تغییر خط بر حسب کیلومتر؛ V1: حجم وسایل نقلیه که از دوربرگردان استفاده می‌کنند.

چرا که توقف طولانی مدت در پشت چراغ قرمز با زمان معین مصرف سوخت را افزایش می‌دهد.

بررسی زیست‌ محیطی از نقطه‌نظر زیست‌ محیطی، آلاینده‌هایی که وسایل نقلیه ایستاده در پشت چراغ قرمز از خود خارج می‌کنند، در یک نقطه تخلیه می‌شود، چرا که حجم هوا در اطراف وسایل نقلیه ساکن پشت چراغ قرمز محدود است.

بنابراین غلظت آلاینده در محیط زیاد می‌شود.

این در حالی است که از احداث دوربرگردان همین مقدار آلاینده، در یک طول نسبتاً زیاد منتشر می‌شود و غلظت آن به مراتب کمتر از وضعیت سکون می‌باشد.

الزامات طراحی طراحی این دوربرگردان‌ها بر اساس طول L1, L2, N1, N2, R1, R2 استوار است.

طراحی شهرهای جدید، بدون تقاطع و چراغ راهنمایی با توجه به آنچه در مورد دوربرگردان‌ها گفته شد، به راحتی می‌توان آنها را در تقاطع‌های شهرهای جدید مورد استفاده قرار داد و از برخورد وسایل نقلیه در تقاطع‌ها و همینطور از اتلاف زمان سفر هم جلوگیری نمود.

در ضمن احداث دوربرگردان از نقطه‌نظر بالابردن ضریب بهداشت روانی با حذف چراغ قرمز و کاهش زمان انتظار بسیار سودبخش خواهد بود.

نحوه طراحی و حذف تقاطع و چراغ قرمز نحوه طراحی و حذف چراغ راهنمایی در دو شکل زیر نمایش داده شده است.

بررسی علمی نشان می‌دهند چند حسن بزرگ در احداث دوربرگردان‌ها کاملاً نمایان است که عبارتند از جلوگیری از اتلاف وقت، کاهش زمان سفر، جلوگیری از اضطراب ناشی از ترافیک و بالابردن امنیت روحی و بهداشت روانی در تقاطع‌ها، پایین بودن هزینه احداث دوربرگردان‌ها نسبت به تقاطع‌های غیرهمسطح و از بین رفتن چراغ‌های راهنمایی و بالا رفتن ضریب امنیت جانی و جلوگیری از بروز خطر حاصل از برخورد وسایل نقلیه و پایین آمدن مصرف سوخت و آلودگی کم‌تر هوا و ...

.

در احداث شهرهای جدید کارشناسی ترافیک و استفاده از نظریه‌های مهندسان حمل و نقل و ترافیک می‌تواند از بروز مشکلاتی که در آینده برای شهرها بوجود می‌آید و علاوه بر صرف هزینه موجب بروز خسارات جبران‌ناپذیر زیست محیطی می‌گردد، جلوگیری نمود.

موفقیت بهینه روش بهترین وضعیت بهینه این روش، هنگامی است که ترافیک منطقه یا محل در سطح سرویس حدود A, B, C باشد.

در سه وضعیت اول، حذف تقاطع و چراغ، هیچگونه وضعیت نامناسبی را بوجود نخواهد آورد.

در مورد وضعیت سطح سرویس D هم قابل اجرا است، ولی نتایجی که از سه وضعیت فوق عاید می‌شود را شاید نتوان به راحتی دریافت کرد و ترافیک از روانی با سرعت کم برخوردار خواهد شد.

در شهرهای جدید، این روش می‌تواند کمک بسیار بزرگی به تقاطعاتی که به صورت روگذر وجود دارند و از کندی حرکت و وجود چراغ راهنمایی رنج می‌برند، استفاده کرد.

بهترین نمونه بارز این روش در تقاطع غیرهمسطح اشباع شده پل نصر می‌باشد که با حذف تقاطع و چراغ راهنمایی در زیر پل از وضعیت مطلوبی برخوردار شده است.

برای تقاطعات اشباع در مرکز شهرهای بزرگ، روش مکمل همانند فوق، بهترین بازده را خواهد شد، ‌یعنی می‌توان تقاطع را به صورت یک روگذر ساده با دو عدد دوربرگردان حل نمود.

برآورد انرژی مورد نیاز سیستم حمل و نقل اغلب برآوردها از انرژی مصرف شده در حمل و نقل زمینی فقط شامل مقادیر انرژی مصرف شده در بهره‌برداری از وسایل حمل و نقل می‌باشد.

برای بهتر مشخص شدن تقاضای حمل و نقل زمینی برای انرژی باید سیستم حمل و نقل زمینی را تعیین و اجزای آن را مشخص نمود.

این سیستم در شکل زیر نشان داده شده است.

تقاضا برای بهره‌برداری از وسایل زمینی جامعه برای جابجایی انسان و کالا نتیجه می‌شود.

نفت خام و فرآورده‌های آن، یکی از مهمترین انرژی‌های مصرفی در بخش حمل و نقل می‌باشد.

فرآورده‌های نفت خام می‌تواند شامل بنزین، سوخت هواپیما، گاز، نفت سیاه و گازوییل باشد.

این فرآورده‌ها بیانگر 99درصد از کل انرژی مصرف شده در بخش حمل و نقل می‌باشند.

باید خاطر نشان کرد که نفت خام به شکل گازوییل در دهه اخیر، حدود 75درصد کل انرژی مصرفی در بخش حمل و نقل ریلی را تشکیل داده است.

اطلاعات محدودی در مورد مقدار انرژی استفاده شده در ساخت وسایل نقلیه حمل و نقل زمینی وجود دارد.

برآوردهایی از انرژی استفاده شده در تولید وسایل نقلیه در کشور انگلستان را می‌توان در جدول 1 مشاهده نمود.

جدول 1: انرژی مصرف شده در ساخت وسایل نقلیه انگلستان با توجه به مطالب مذکور، ملاحظه می‌شود که فرآیند ساخت وسایل نقلیه، یک فعالیت افزاینده انرژی نیست.

مواد خام بسیاری وارد کارخانه می‌شوند تا در فرآیندهای بسیاری از مصرف انرژی‌ها منجر به ساخت یک اتومبیل شود.

جدول 2 برآوردهایی از انرژی استفاده شده در ساخت مواد خام ورودی به کارخانه تولید وسایل نقلیه را نشان می‌دهد.

جدول 2: انرژی مصرف شده در ساخت مواد خام در انگلستان مطلب قابل توجه این است که انرژی استفاده شده در ساخت و تولید مواد خام از انرژی استفاده شده در ساخت خود وسیله نقلیه بیشتر است.

مقدار انرژی استفاده شده در ساخت وسایل نقلیهع و تولید مواد خام یکسان نمی‌باشد.

مقداری از انرژی در بخش حمل و نقل نیز به بهره‌برداری از وسایل نقلیه مربوط می‌شود.

جدول 3 انرژی مصرف شده در این بخش را نشان می‌دهد.

جدول 3: انرژی مصرف شده در بهره‌برداری از وسایل نقلیه در انگلستان این برآوردها شامل انرژی استفاده شده در نگهداری قطعات یدکی، لاستیک‌ها،‌ یاتاقان‌ها و سایر قسمت‌ها می‌باشد.

واضح است که انرژی استفاده شده در نگهداری و بهره‌برداری وسایل نقلیه مقدار قابل توجهی را به خود اختصاص داده است.

در مورد وسایل نقلیه بزرگ (بویژه کامیون‌ها و قطارهای بزرگ)، انرژی مصرف شده در بهره‌برداری و نگهداری آنها در طول مدت عمر مفید خیلی بیشتر از انرژی مصرف شده در ساخت آن وسایل نقلیه و گاهی حتی بیشتر از انرژی مصرف شده در ساخت مواد خام مورد نیاز آنها می‌باشد.

مقدار مصرف سوخت وسایل نقلیه (مخصوصاً اتومبیل‌ها) با پیشرفت تکنولوژی در دهه‌های اخیر و گسترش استفاده از وسایل نقلیه کوچکتر به مقدار قابل توجهی کاهش یافته است (شکل زیر).

حال با توجه به روشن شدن اهمیت مصرف انرژی در حمل و نقل و بحران انرژی، به بررسی روش‌هایی جهت افزایش کارایی مصرف انرژی پرداخته می‌شود.

شکل: مصرف سوخت اتومبیل‌ها بر اساس وزن در سال‌های دهه اخیر برای کشور کانادا افزایش کارایی انرژی و کاهش مصرف انرژی روش‌های مورد استفاده در افزایش کارایی مصرف انرژی باید چنان باشند که باعث تغییرات اصلی در تکنولوژی حمل و نقل و نحوه مصرف انرژی نشوند.

افزایش کارایی انرژی، یکی از مهمترین روش‌های در دسترس برای کاهش مصرف بدون تاثیر بر مدهای مورد استفاده حمل و نقل با مقدار وسیله نقلیه ـ‌ کیلومتر سفرها می‌باشد.

محدوده وسیعی را جهت بهبود کارایی انرژی پیشنهاد کرده‌اند.

برای مثال فقط حدود 12 درصد از سوخت مصرف شده در یک اتومبیل معمولی به کار مفید تبدیل می‌شود، در صورتی که حداکثر مقدار تئوری آن بین 40-30درصد می‌باشد.

اگر به این نکته توجه نماییم که حداقل 70درصد کل انرژی استفاده شده در انواع مد‌های حمل و نقل جهت بهره‌برداری از اتومبیل‌ها مصرف می‌شود، واضح است که میزان بهبود به مقدار کم در کارایی نیز می‌تواند دارای اثرات خیلی زیادی در کل انرژی مصرف شده باشد.

استراتژی‌های مختلفی را برای افزایش کارایی انرژی می‌توان بکار برد.

استراتژی‌های بلندمدت شامل افزایش عرضه سوخت‌های ترکیبی و بهبود الگوهای کاربری زمین جهت کاهش نیاز به سفر.

استراتژی‌های کوتاه مدت همچون تبدیل سوخت‌های مایع مورد استفاده به سوخت‌های گاز طبیعی یا زغال‌سنگ.

روش‌هایی همچون سهمیه‌بندی، اخذ مالیات، کنترل قیمت و بهبود کارایی سوخت وسیله نقلیه، همگی دارای پتانسیل خوبی برای کاهش مصرف سوخت می‌باشند، ولی این روش‌ها نیاز به مقررات دولتی دارند.

روش‌هایی همچون تغییر عادت‌های رانندگی، نگهداری و استفاده مشترک از وسایل نقلیه نیز می‌توان به کاهش مصرف سوخت منتهی شود، ولی به دلیل نیاز به تغییر در رفتار جامعه کمتر مورد توجه قرار می‌گیرند.

مرکز تحقیقات حمل و نقل ایالات متحده امریکا، استراتژی‌های مختلفی را جهت کاهش مصرف انرژی در حمل و نقل پیشنهاد کرده که در شکل زیر آمده است.

همانطور که در نمودار ملاحظه می‌شود، پنج استراتژی اساسی که جهت کاهش مصرف انرژی وجود دارد، عبارتند از: تبدیل استفاده از مدهای حمل و نقلی، به مدهای با کارایی بیشتر؛ افزایش بهره‌وری؛ کاهش تقاضا؛ افزایش کارایی تبدیل انرژی؛ بهبود الگوی استفاده.

که هر یک به تنهایی یا ترکیب آنها می‌تواند تاثیر بسزایی در کاهش مصرف انرژی ناشی از سیستم‌های حمل و نقل داشته باشند.

مصرف سوخت برای مصرف سوخت، چند نمونه از دوربرگردان‌های اجرا شده در شهر تهران و وسایل نقلیه تیپ جهت تخمین مصرف سوخت و تولید آلودگی در مقایسه با استفاده از تقاطعات چراغدار مورد بررسی قرار گرفته است.

دوربرگردان‌ با توجه به خصوصیت اصلی خود، یعنی کاهش حرکات داخلی و حذف حرکت گردش به چپ با توجه به شرایط موجود باید در فواصلی مناسب از تقاطعات قرار داشته‌ باشند تا وسایل نقلیه‌ای که از آن برای حرکت گردش به چپ (حرکت گردش به چپ با استفاده از دوربرگردان‌ تبدیل به گردش به راست در تقاطع و سپس پیمودن یک مسیر مستقیم و سرانجام حرکت گردش به چپ در یک منطقه ایمن و پیوستن به جریان مستقیم ترافیکی می‌شود) و هم حرکت مستقیم (حرکت مستقیم ضمن انجام حرکات فوق که برای حرکت گردش به چپ انجام می‌گیرد پس از پیمودن (برگشتن) همان مسیر مستقی تا تقاطع حرکت گردش به راست انجام می‌دهد) استفاده می‌کنند، به راحتی در جریان ترافیکی قرار گرفته و مشکلی پیدا نکنند.

لذا مانگین فواصل دوربرگردان‌های اجرا شده تا تقاطعات با فراهم بودن فضای مناسب درحدود 250 متر می‌باشد.

در نتیجه وسایل نقلیه‌ای که از این سیستم استفاده می‌کنند، مسافتی حدود نیم کیلومتر در حرکت رفت و برگشت تا تقاطع می‌پیمایند.

در شکل زیر نمای کلی دوربرگردان‌ در تقاطعات دارای دوربرگردان‌ و مسیری که وسایل نقلیه برای انجام حرکات گردشی در تقاطعات دارای دوربرگردان‌ می‌پیمایند، نشان داده شده است.

متوسط زمان چرخه چراغ‌های راهنمایی 4 دقیقه می‌باشد که متوسط 2 دقیقه آن به حالت قرمز اختصاص دارد.

البته با توجه به هوشمند نبودن چراغ‌های راهنمایی و کنترل آنها توسط پلیس متوسط زمان‌ها فوق مخصوصاً در تقاطعات دارای حجم بالا معمولاً بیشتر است.

لذا برای مقایسه مصرف سوخت اتومبیل‌ها در حال حرکت و توقف به تعدادی از آزمایش‌های انجام شده برای طرح‌های مختلف (توسط محققان دیگر)، همچنین آزمایشات انجام شده برای این پروژه استناد شده است.

میزان میانگین سوخت مصرفی وسایل نقلیه در حال حرکت در جدول 4 نشان داده شده است.

جدول 4: میزان مصرف سوخت اتومبیل‌ها در حالت حرکت در مسیر دوربرگردان (در شهر) همچنین طبق مطالعات، مدل‌سازی، آزمایش‌ها و محاسبات (با توجه به حجم موتور، میزان حجم هوای خروجی و نسبت سوخت به هوا برای وسایل نقلیه در حالت درجا (idel) انجام شده متوسط مصرف سوخت اتومبیل‌ها در حالت توقف در جدول 5 نشان داده شده است.

جدول 5: میزان مصرف سوخت اتومبیل‌ها در حالت توقف در تقاطع با توجه به وسایل نقلیه تیپ درنظر گرفته شده، مقدار مصرف سوخت و تولید آلاینده توسط آنها در هنگام استفاده از دوربرگردان‌‌ها و توقف در تقاطعات به سبب وجود چراغ قرمز مورد ارزیابی قرار می‌گیرد.

نتایج نشان داده شده در جدول 4.5، نشان‌دهنده این مطلب است که استفاده از دوربرگردان‌ علاوه بر مزیت‌های ذکر شده می‌تواند در صرفه‌جویی سوخت مصرفی نیز مورد موثر واقع شود.

مقایسه نتایج مصرف سوخت وسایل نقلیه تیپ در تقاطعات دارای دوربرگردان‌ (جدول 4) و تقاطعات دارای چراغ راهنمایی (جدول 5) نشان می‌دهد به طور میانگین تقریباً 7درصد در مصرف سوخت هنگام استفاده از تقاطعات دارای دوربرگردان‌ صرفه‌جویی صورت می‌گیرد.

لذا استفاده از دوربرگردان‌ حتی در مکان‌هایی با فاصله‌ای کمی بیش از فاصله میانگین ذکر شده نیز موجب مصرف سوخت بیشتر نمی‌شود.

در ادامه، 2 مورد از دوربرگردان‌های اجرا شده برای مقایسه بهتر مطالب مورد بررسی قرار گرفته است.

حتی در حالت مصرف سوخت یکسان طبق نظرسنجی‌های صورت گرفته، افراد به طور ذاتی حرکت را بر توقف ترجیح می‌دهند، لذا جنبه روانی این طرح نیز می‌تواند علاوه بر روان‌سازی ترافیک و مزیت‌های دیگر طرح دوربرگردان‌ مورد توجه قرار گیرد و آثار آن می‌تواند ارزش زیادی در فکر و روان انسان ساکن شهرهای امروزی داشته باشد.

در کلان ‌شهرهایی مانند تهران که روزانه 12 میلیون لیتر بنزین در آنها مصرف می‌شود، حتی صرفه‌جویی به میزان کم، مقدار قابل ملاحظه‌ای از مصرف روزانه را خواهد کاست که این امر صرفه‌جویی اقتصادی قابل توجهی برای کشور درپی خواهد داشت.

تولید آلاینده زیست محیطی (انتشار Co2) تولید مواد آلاینده توسط وسایل نقلیه یکی از عوامل عمده آلودگی هوا مخصوصاً در کلان شهرهاست و مشکلات عمده فراوانی را مخصوصاً برای شهروندان در حال تردد شهر ایجاد می‌کند که این خود موجب صرفه‌ هزینه‌هایی هم برای شهروندان و هم برای دولت در جهت پاکسازی هوا می‌باشد.

ارائه راهکارهای مناسب در زمینه تردد وسایل حمل و نقل به میزان قال توجهی از مشکلات می‌کاهد.

دوربرگردان‌ به عنوان یک روانساز ترافیک با توجه به مباحث قبلی، موجب کاهش مصرف سوخت شده، در نتیجه از مقدار تولید آلاینده نیز کاسته خواهد شد.

در این بخش میزان تولید مواد آلاینده Co2 در هنگام استفاده وسایل نقلیه از تقاطعات دارای دوربرگردان‌ با متوسط فاصله آنها از تقاطع در مقابل تقاطعات دارای چراغ راهنمایی با چرخه زمانی معمول مورد بررسی قرار می‌گیرد.

جدول 6 میزان تولید آلاینده توسط وسایل نقلیه تیپ در حالت استفاده از دوربرگردان‌ و پیمودن میانگین فاصله دوربرگردان‌ از تقاطع را نشان می‌دهد.

جدو ل6: میزان انتشار آلاینده Co2 در حالت استفاده از دوربرگردان جدول 7 با توجه به میزان مصرف سوخت در حالت توقف، ‌همچنین اطلاعات موجود در جدول 6 که میزان تولید Co2 با توجه به یک تناسب ساده ریاضی برای واحد مصرف سوخت از آن استنباط می‌شود، مقدار انتشار Co2 در مدت زمان توقف در تقاطعات را برای وسیله نقلیه تیپ نشان می‌دهد.

توقف وسایل توقف وسایل نقلیه در تقاطعات دارای چراغ راهنمایی بویژه در ساعات اوج ترافیکی موجب بروز مشکلات برای آنها می‌شود، در حالی که با استفاده از دوربرگردان‌ها مواد آلاینده تولید شده حتی در شرایط مساوی با حالت قبل در محدوده بیشتری پخش شده و از تراکم مواد آلاینده در فضای کم جلوگیری می‌گردد.

ولی با توجه به اطلاعات و آمار موجود و استفاده از نتایج جداول 6.7 که میزان انتشار آلاینده Co2 را برای وسایل نقلیه تیپ برای دو حالت تقاطعات دارای دوربرگردان‌ و تقاطعات دارای چراغ راهنمایی نشان می‌دهد، به طور میانگین 6درصد از مقدار انتشار Co2 در حالت استفاده از تقاطعات دارای دوربرگردان‌ کاسته خواهد شد که این امر علاوه بر پاکیزگی هوای شهر که یکی از معضلات عمده کلان شهرها می‌باشد، به میزان قابل توجهی از هزینه‌های جانبی خواهد کاست.

جدول 7: میزان انتشار Co2 در حالت توقف در تقاطع در ادامه اطلاعات و آمار دو نمونه از تقاطعات اجرا شده جهت وضوح مطالب بیان شده ارائه می‌گردد: الف؟) دوربرگردان اجرا شده درتقاطع بزرگراه افسریه ـ خیابان رحیمی در جنوب شرقی تهران این دوربرگردان‌ به سبب حجم بالای گردش به چپ و همچنین حرکت گردشی رویکرد مستقیم در فاصله 700 متری از تقاطع اجرا شده است.

حجم حرکت گردش به چپ 2500 و حجم حرکت گردشی رویکرد شرق به غرب 2000 وسیله نقلیه سواری معادل در ساعت بوده است.

چراغ راهنمایی موجود در این محل دارای 150 ثانیه زمان قرمز بوده است اطلاعات مربوط به تقاطع در جدول 8 نشان داده شده است.

جدول 8: میزان مصرف سوخت و انتشار Co2 در دوربرگردان‌ اجرا شده بزرگراه افسریه ـ خیابان شهید رحیمی در شهر تهران ب) دوربرگردان‌ اجرا شده در محدوده پل گیشا در بزرگراه چمران، شمال تهران فاصله این دوربرگردان‌ ازتقاطع 500 متر می‌باشد.

حجم حرکات گردشی در ساعت و سیکل چراغ راهنمایی موجود، دو دقیقه بوده است.

اطلاعات مربوط به تقاطع در جدول 9 نشان داد شده است.

جدول 9: میزان مصرف سوخت و انتشار Co2 در محدوده پل گیشا در بزرگراه چمران در شهر تهران نتایج موجود در جداول 7.8، نشان‌دهنده این مطلب است که زمان قرمز چراغ‌های راهنمایی برای تقاطعات در حالت واقعی از مقدار متوسط درنظر گرفته شده، بیشتر می‌باشد و حتی با افزایش فاصله دوربرگردان‌ از تقاطع میزان مصرف سوخت و تولید آلاینده در تقاطعات دارای دوربرگردان‌ از تقاطعات دارای چراغ راهنمایی کمتر می‌باشد.

با توجه به مثال عینی، نقش دوربرگردان‌ در کاهش مصرف سوخت و کاستن آلودگی زیست محیطی بیشتر جلوه می‌کند.

با افزایش سریع استفاده از سیستم حمل و نقل در بیشتر کشورها، مصرف انرژی این بخش نیز افزایش یافته است.

با توجه به غیرقابل تجدیدبودن سوخت‌های فسیلی که قسمت اعظم انرژی بخش حمل و نقل راتامین می‌نمایند، ملاحظه می‌شود که روند فعلی افزایش مصرف و کاهش ذخایر این منابع انرژی می‌تواند ما را با بحران انرژی در اوایل هزاره سوم میلادی مواجه نماید.

بنابراین ضرورت دارد که کشورهای به موضوع انرژی جدی‌تری بنمایند و در جهت افزایش کارایی مصرف انرژی سیاست‌های مناسبی را اتخاذ نمایند.

در خاتمه به روش‌های موجود در جهت کاهش مصرف انژری و افزایش کارایی توجه نمایید: ترغیب و تشویق برای استفاده از مد‌های حمل و نقل عمومی به جای وسایل نقلیه شخصی در جهت افزایش کارایی استفاده از وسایل نقلیه؛ افزایش بهره‌وری با استفاده از سیستم‌های اتومبیل‌های اشتراکی و مدیریت سیستم حمل و نقل و همچنین افزایش استفاده بهینه از وسایل نقلیه سنگین؛ کاهش تقاضای سفر با گسترش سیستم‌های ارتباطی قوی نظیر تلفن، پست، فاکس و کامپیوتر بجای مراجعه حضوری برای انجام امور اداری و غیره و ایجاد الگوهای جدید کاربری زمین با کاهش نیاز به سفر.

افزایش بهره‌وری سوخت مصرفی در موتور با بهبود سیستم احتراق وسایل نقلیه و استفاده از موتورهای با سوخت‌های گاز طبیعی و همچنین کاهش وزن و ابعاد وسایل نقلیه جهت افزایش بهره‌وری در مصرف سوخت؛ بهبود الگوهای استفاده از وسایل نقلیه با ایجاد سیستم هوشمند و سیستم‌های نوین دیگر بهره‌برداری ترافیکی و آموزش رانندگان و ایجاد مقررات بهتر.

وجود تعداد فراوان وسایل نقلیه در کلان ‌شهرهایی مانند تهران، استفاده از روان‌ساز ترافیکی مثل دوربرگردان‌ علاوه بر کاهش مشکلات ترافیکی، به طور قابل ملاحظه‌ای موجب صرفه‌جویی در مصرف سوخت می‌گردد.

به عنوان مثال شهر تهران که دارای شبکه‌ای در حدود 16500000 مترمربع می‌باشد، قادر است حدود 800000 وسیله نقلیه با سرعت 40-30 کیلومتر را جابجا کند، در صورتی که در این شبکه بیش از 1700000 وسیله نقلیه وجود دارد که دارای سرعت 25-20 کیلومتر می‌باشد.

با توجه به ورود 400000 وسیله نقلیه در سال به این شبکه در خوشبینامه‌ترین حالت در مدت 5 سال آینده شاهد قفل شدن سیستم حمل و نقل تهران خواهیم بود، در نتیجه ارائه طرح‌هایی نظیر دوربرگردان‌ علاوه بر افزایش ایمنی و سرعت و کاهش گره‌های ترافیکی موجب کاهش مصرف سوخت و کاهش آلاینده‌های زیست محیطی با توجه به حجم بالای وسایل نقلیه موجود در این شبکه‌ها می‌گردد.

نتیجه‌گیری استفاده از دوربرگردان در شهرهای جدید که دارای جمعیت کم می‌باشند و در هنگام تکمیل، جمعیتی را حداکثر برابر با یک میلیون نفر یا کمی بیشتر در خود جای می‌دهند، برای حذف تقاطع و چراغ راهنمایی روش بسیار کارآ، مناسب و کم‌هزینه‌ای است.

باید دقت نمود که این روش هنگام شکل‌گیری اولیه شهر در طراحی‌ها منظور شود تا از هماهنگی خوبی با طراحی سایر عناصر شهری برخودار باشند.

البته این روش بعد از اجرای طرح در شهرهای جدید هم کارایی دارد، ولی زحمت اجرای آن به مراتب بیشتر خواهد بود.

فهرست منابع: مجله شمس، شورای مرکزی سازمان نظام مهندسی ساختمان.

سازمان بهینه‌سازی مصرف سوخت «راهنمای مصرف سوخت ایران».

مجله عمران شریف.

Energy, transportation & environment.

نوع وسیله نقلیهبه ازای هر وسیله نقلیه (کیلووات ساعت)اتومبیل532کامیون متوسط و کوچک4514کامیون بزرگ3460اتوبوس و واگن1660 نوع وسیله نقلیهبه ازای هر وسیله نقلیه (کیلووات ساعت)اتومبیل1412کامیون متوسط و کوچک10906کامیون بزرگ9061اتوبوس و واگن4310 نوع وسیله نقلیهبه ازای هر وسیله نقلیه (کیلووات ساعت)اتومبیل1112کامیون متوسط و کوچک9753کامیون بزرگ9061اتوبوس و واگن16834 سوخت مصرفی (لیتر)میانگین مصرف سوخت وسیله نقلیه تیپ در شهر (lit/km)وسیله نقلیه تیپمیانگین فاصله دوربرگردان‌ از تقاطع (متر)0495/0099/0پراید نسید i250وسیله نقلیه در حال حرکت (استفاده از دوربرگردان‌) (تقاطع دارای دوربرگردان‌)045/009/0پژو 206.1600250وسیله نقلیه در حال حرکت (استفاده از دوربرگردان‌) (تقاطع دارای دوربرگردان‌)06/012/0سمند LX250وسیله نقلیه در حال حرکت (استفاده از دوربرگردان‌) (تقاطع دارای دوربرگردان‌) سوخت مصرفی (لیتر)میانگین مصرف سوخت وسیله نقلیه تیپ در شهر (lit/km)وسیله نقلیه تیپمیانگین زمان قرمز چراغ راهنمایی (ثانیه)0504/000042/0پراید نسید i120وسیله نقلیه در حال توقف (تقاطع دارای چراغ راهنمایی)0552/000046/0پژو 206.1600120وسیله نقلیه در حال توقف (تقاطع دارای چراغ راهنمایی)06/00005/0سمند LX120وسیله نقلیه در حال توقف (تقاطع دارای چراغ راهنمایی)