Mimoúrovňové křižovatky u nás a ve světě

Na výkonnost mimoúrovňové křižovatky má vliv jak její geometrické řešení větví, tak i velikost zvolených poloměrů oblouků. Neměly by se proto vyskytovat malé poloměry bez přechodnic, rovněž je zapotřebí navazovat protisměrné kruhové oblouky přímo a dále vkládat mezi dva stejnosměrné oblouky krátkou mezi přímou přechodnici. Výše uvedené požadavky tak jednoznačně směřují k určení návrhu, kterému lze říkat „ideální mimoúrovňová křižovatka“.

Obr. 1 – Mimoúrovňová křižovatka osmičková,
exit Ořech

IDEÁLNÍ MIMOÚROVŇOVÁ KŘIŽOVATKA
Ideální mimoúrovňová křižovatka je pak taková křižovatka, která má vyřešeny všechny jízdní směry, má dostatečnou kapacitu a je bezpečná. Aby tyto požadavky byly splněny a vhodně skloubeny, záleží na volbě druhu a typu křižovatky, tj. jejím vhodném návrhu. V neposlední řadě je pak rovněž zapotřebí, aby po sobě následující křižovatky byly navrhovány v jednotném typu, to proto aby byl umožněn obdobný sled jízdních úkonů. Chybný návrh mimoúrovňové křižovatky většinou odhalí chování dopravního proudu, z kterého lze dobře rozpoznat její nedokonalá místa návrhu, a použít tato poznání pro další nový a lepší návrh. V České republice je nejčetněji realizovanou mimoúrovňovou křižovatkou křižovatka tvaru „8“ (osmičková), dále jsou to křižovatky deltovité a kosodélné. Všechny tyto křižovatkové vzory patří k typu mimoúrovňových křižovatek s křižnými body.
K velkým mimoúrovňovým křižovatkám budovaným především jako dálniční exity neodmyslitelně patří křižovatka dvojlístkovitá, která patří mezi křižovatky s průletovými úseky. Jen v extravilánu hl. m. Prahy je vícekráte realizována, například jako exit Třebonice, dále exit Počernice nebo také jako exit na karlovarské rychlostní silnici. Ačkoliv tyto současné mimoúrovňové křižovatky jsou poměrně bezpečné, s rostoucím trendem automobilizace začíná být jejich kapacita zejména u osmičkových křižovatek s malým poloměrem oblouku ne zcela dostačující.
Mimo výše uvedené jsou mimoúrovňové křižovatky také zdrojem nedostatků, kde se jedná např. o špatné uspořádání mostní konstrukce, která zasahuje do rozhledových poměrů, dále jsou to nevyhovující délky odbočovacích a připojovacích pruhů a jejich nevhodně zvolená provozní schémata, rovněž jako již zmíněná nedostatečná velikost poloměru užitého oblouku spolu s nedostačující délkou ramp a v neposlední řadě také nevhodné dopravní značení.
Z uvedeného tak jednoznačně vyplývá, že současný stav si žádá zlepšení. Je proto zapotřebí navrhnout řešení, která povedou nejen ke zlepšení současného stavu, ale budou přínosem i pro budoucnost. Pro zlepšení současného stavu je ovšem zapotřebí vycházet z chování dopravního proudu.

Obr. 2 – Mimoúrovňová křižovatka deltovitá,
exit na rozvadovské spojce

POPIS CHOVÁNÍ DOPRAVNÍHO PROUDU NA MIMOÚROVŇOVÉ KŘIŽOVATCE S VRATNOU RAMPOU
Pojďme se proto společně podívat na chování dopravního proudu na dálničních exitech, které reprezentují nejčastěji realizované vzory mimoúrovňových křižovatek. V případě mimoúrovňové křižovatky s realizací vratné rampy je nejčastější příčinou navození kongesčního stavu právě vratná rampa, většinou s nedostatečně velkým poloměrem oblouku.
Norma ČSN 73 6102 „Projektování křižovatek na silničních komunikacích“ stanoví pro návrhovou rychlost 40 km/h velikost poloměru oblouku 41–50 m, v závislosti na velikosti příčného sklonu. Tato velikost poloměru oblouku je také zároveň nejčastěji realizovanou u vratných ramp mimoúrovňových křižovatek. Stanovená návrhová rychlost tak koresponduje s nejčastěji předpokládanou návrhovou rychlostí na konci zpomalovacího úseku, jehož délka by podle ČSN v tomto případě měla být 133,5 m, tedy dostatečně dlouhá vzhledem k povolené mezi akcelerace a deklarace vozidel.
Vzhledem k tomu, že ale v praxi dopravního proudu nelze očekávat rovnoměrně zpomalený nebo rovnoměrně zrychlený pohyb vozidel, jejichž intenzita se často blíží ke své kapacitní mezi, přesouvá se hodnota s vyšší hladinou hustoty právě k místům souvisejícím se změnou směru jízdy, tedy k dálničním exitům.
Vlivem této rostoucí hustoty pak klesá rychlost, která oproti návrhové rychlosti klesá i o několik desítek km/h. Čím je tedy nižší návrhová rychlost, tím větší je předpoklad, že se dopravní proud zcela zastaví. Kongesční rychlost se poté dále přesouvá vlivem zpětného vzdutí na ostatní průběžné jízdní pruhy dálničního úseku. Z tohoto důvodu je tedy zapotřebí navrhovat vratné rampy s dostatečně velkým poloměrem oblouku, který umožní vyšší návrhovou rychlost.

Obr. 3 – Mimoúrovňová křižovatka kosodélná,
exit Kbely

MIMOÚROVŇOVÁ KŘIŽOVATKA OSMIČKOVÁ
Jak již bylo uvedeno, nejčastěji realizovanou mimoúrovňovou křižovatkou je křižovatka osmičková, patřící k typu křižovatek „s křižnými body“, kde vratná rampa je hlavním skladebním prvkem. Někdy se ale jedná i o křižovatky, které nemají danou vzorovou podobu a jsou řešeny podle daných potřeb, u takových křižovatek se ale většinou vyskytují kongesční stavy. Na obrázku 1 je znázorněna osmičková mimoúrovňová křižovatka, jejíž realizace je uskutečněna na exitu Ořech. V tomto případě se jedná o vhodnou volbu křižovatky v extravilánu, kde není výrazný požadavek na odbočení. Vzor této křižovatky však není rozhodně vhodný tam, kde se předpokládá vyšší intenzita vozidel nebo skladba dopravního proudu s významným podílem nákladních vozidel. Vratná rampa je ale i součástí ostatních mimoúrovňových křižovatek, které vykazují vyšší kapacitu, která ale ovšem také stagnuje vlivem užitého nedostatečného poloměru oblouku.

Obr. 4 – Mimoúrovňová křižovatka
jednovětvová, most Závodu míru, Zbraslav

JINÉ VZORY MIMOÚROVŇOVÝCH KŘIŽOVATEK TYPU „S KŘIŽNÝMI BODY“
Mimoúrovňová křižovatka „deltovitá“ (obr. 2 prezentuje realizaci na rozvadovské spojce) patří rovněž k typu křižovatek „s křižnými body“. Dá se říci, že tento vzor je z typu křižovatek obsahujících křižné body nejpovedenějším vzorem, avšak i zde záleží na skutečné realizaci geometrie prvků v terénu, jaký je konečný výsledek. Například často realizovaný ostrý úhel odbočení vede ke snížení rychlosti. Rozhodně by ale realizace této křižovatky měla být upřednostňována před realizací křižovatky osmičkové.
Oproti tomu mimoúrovňová křižovatka „kosodélná“, rovněž patřící k typu křižovatek s křižnými body, jejíž nejčastější realizaci nalezneme v USA, je poměrně nebezpečná, a to z důvodu vlastního řešení přednosti v jízdě.
Na obr. 3 je znázorněna mimoúrovňová křižovatka kosodélná – exit Kbelská, která rovněž patří mezi křižovatky s vysokou nehodovostí. Výhoda plynulé jízdy, kterou by mohly skýtat direktní rampy kosodélné křižovatky, často zaniká v časových ztrátách vyplývajících právě z prodlevy spojené s dáním přednosti v jízdě. Většinou jsou u křižovatek tohoto typu i nedostatečně dlouhé rampy, které se rychle zaplní a jsou příčinnou vzniku kongesčního prostředí na hlavní jízdní dráze. Dalším vzorem z množiny křižovatek s křižnými body je také mimoúrovňová křižovatka jednovětvová, obr. 4 – most Závodu míru, Zbraslav.
Jednovětvová křižovatka se vyskytuje především jako sjezd z mostu vedoucího přes řeku v extravilánu. Při odbočení vozidel směrem vlevo z přímé jízdní dráhy dochází často k časovým ztrátám, které jsou příčinnou vzniku kongesce. Souhrnem lze tedy konstatovat, že mimoúrovňové křižovatky volené jako typ „s křižnými body“ nejsou zcela bezpečné a také nedisponují potřebnou kapacitou. Musí se proto vždy předpokládat zdržení, která se však stávají základem pro tvorbu kongesce.

Obr. 5 – Mimoúrovňová křižovatka trubkovitá,
exit Lochkov

OSTATNÍ TYPY MIMOÚROVŇOVÝCH KŘIŽOVATEK A VRATNÁ RAMPA
Mimoúrovňová křižovatka bez průpletu a s vratnými větvemi vzoru „trubkovitá“ (obr. 5, exit Lochkov). Její výhodou je, že umožní plynulý průjezd rampou, a to vzhledem k většímu poloměru oblouku, kde je rampa dostatečně dlouhá. Ovšem, aby tato výhoda neztratila svůj efekt, je nutné, aby hlavní jízdní dráha umožnila plynulé odbočení. Jiná mimoúrovňová křižovatka patřící k typu křižovatek „bez průletových úseků“, vzor „vystřídaný dvojlístek“, znázorněná na obr. 6, exit Roztyly, je obdobou nejvíce realizované osmičkové křižovatky, jak ostatně název vystřídaného dvojlístku napovídá, avšak na rozdíl od osmičkové křižovatky má zajištěné připojení připojovacím pruhem a také se u ní předpokládá podstatně vyšší kapacita.
Vratná rampa, která je klíčovým skladebním prvkem této křižovatky, je ale i zde příčinou vzniku kongesce. Jak ukazují následující obrázky 7 a 8.
Z grafu 1 rychlost – čas je zřejmé, jak citlivě reagují křivky znázorňující rychlosti v sousedních jízdních pruzích na změnu rychlosti znázorněnou křivkou pro pravý jízdní pruh, ve kterém vozidla odbočují. Z toho je patrné, jak se přenáší kongesční rychlost (vyvolaná rampou) z pravého jízdního pruhu na ostatní jízdní pruhy. V některých případech dochází i k zastavení vozidel.
Dále z grafu 2, který znázorňuje průběh intenzit vozidel během časového období, je vidět, že maximální počet vozidel všech kategorií v pravém jízdním pruhu byl 25 vozidel/ min. a minimální počet vozidel byl 0–5 vozidel/min., pro které představovala maximální rychlost podle grafu 1, rychlost z intervalu 20–40 km/h.
Pro tento minimální počet vozidel by tedy hodinová kapacita představovala cca 300 vozidel/hod. namísto předpokládaných návrhových 1 880 vozidel/hod./pruh. Z toho vyplývá, že neodpovídající kapacita vratné rampy snižuje výkonnost kapacity v oblasti ovlivnění, v tomto případě až šestinásobně. Jiným vzorem mimoúrovňové křižovatky, tentokrát ale patřící k typu křižovatek „s průpletovými pásy a vratnými větvemi“ – avšak opět obsahující vratnou rampu, je mimoúrovňová křižovatka „srdcovitá“ (obr. 9, exit Černý most).
Má měření na tomto vzoru mimoúrovňové křižovatky prokázala, že výhodou pro plynulost dopravy jsou její dlouhé přímé větve, které tato mimoúrovňová křižovatka zahrnuje.
Oproti tomu vratná rampa je opět výraznou překážkou plynulosti dopravy. Volba tohoto vzoru křižovatky by měla být realizována s dostatečným poloměrem oblouku a spíše jako křižovatka městského typu. Dalším vzorem mimoúrovňové křižovatky typu „s průletovými pásy a vratnými větvemi“ je křižovatka dvojlístkovitá (obr. 10, exit Třebonice).
Křižovatka je vylepšenou verzí oproti křižovatce čtyřlístkovité, která obsahuje čtyři vratné rampy. Samotná čtyřlístková křižovatka pak byla v Evropě vyhodnocena jako nebezpečná a její další realizace byly již určeny k zamítnutí.
Dvojlístová křižovatka je značně náročná na zábor plochy, mé výzkumy na dálničních exitech tohoto typu ukázaly na výhody, které přináší její dlouhé direktní větve. U semidirektních průletových větví je efekt plynulosti nižší. Problémy ale vznikají tam, kde jsou průletové větve s obloukem. Rovněž se vyskytují, jako u jiných vzorů, zcela stejné problémy spojené s realizací vratné rampy.

UKÁZKY MIMOÚROVŇOVÝCH KŘIŽOVATEK V ZAHRANIČÍ
Mimoúrovňové křižovatky v zahraničí jsou často řešeny jako útvarové, pro pohyb dopravního proudu jsou téměř ideální. Největší a nejrozsáhlejší stavby mimoúrovňových křižovatek nalezneme v USA. Tvoří velkolepá víceúrovňová křížení, která jsou ale stavebně náročná a nákladná. Často jsou ale také realizovány velké mimoúrovňové křižovatky deltovité a kosodélné.
Přestože zahraniční křižovatky, vzhledem k většímu počtu jízdních pruhů (běžně totiž obsahují čtyři a více jízdních pruhů v jednom směru), mají poměrně velkou kapacitu, nejsou ani tyto kapacitní deltovité a kosodélné mimoúrovňové křižovatky vhodným vzorem, jelikož zahrnují nebezpečné úrovňové křížení. Křižovatka u Long Beach v Kalifornii, obr. 11, má řešeny přímé směry ve spodních úrovních a levé větve v horních úrovních.
Realizované estakády tak mohou mít dlouhé větve, což je značným přínosem pro plynulý pohyb dopravního proudu. Víceúrovňová křižovatka Porte d´Auteuil (obr. 12) je řešena tak, aby nejen zachovala pařížskou zeleň, ale i vedení přímého směru dopravního proudu. Z toho důvodu je vedena z části pod povrchem – pod zahradním parkem „Jardin des Poètes“. Za křižovatkou pak opět dálniční pařížský okruh mizí pod lesoparky „Bois de Boulogne“ a pod jezerem „Lac Supérieur“.
Víceúrovňová křižovatka Porte de Bagnolet (obr. 13) patří k útvarovým křižovatkám, kde jsou užity průletové úseky. Tato mimoúrovňová křižovatka spojuje pařížský okruh s místními čtvrtěmi. Víceúrovňová křižovatka Porte de le Chapelle (obr. 14) obsahuje polopřímé větve, které vedou na dálniční okruh, mimo to pokračuje i jako městská komunikace.
Tato mimoúrovňová křižovatka je řešena v poněkud stísněných podmínkách, které vyplývají z bezprostřední blízkosti železniční dráhy a železniční stanice St-Denis. Víceúrovňová křižovatka Porte de Bercy na pařížském okruhu je napohled složitá křižovatka. Je řešena tak, aby vyhověla místním náročným podmínkám. Nachází se totiž v blízkosti řeky „Seine“, přes kterou pokračuje přemostěním. Mimoúrovňová křižovatka (obr. 16) v Japonsku zahrnuje tři výškové úrovně. Křižovatka je realizována pro levostranný provoz.

ZÁVĚR
Závěrem lze konstatovat, že mimoúrovňové křižovatky v České republice se podstatně odlišují od těch zahraničních. Zatímco u zahraničních mimoúrovňových křižovatek se klade velký důraz na to, aby zahrnovaly co možná nejvíce přímých nebo alespoň polopřímých větví a aby, pokud to místní podmínky dovolí, neobsahovaly vratné rampy – oproti tomu je v České republice vratná rampa součástí převážné většiny ze všech realizovaných mimoúrovňových křižovatek.

Tento článek naleznete také v tištěné podobě časopisu SILNICE ŽELEZNICE v aktuálním čísle 3/2008, včetně kompletní obrazové přílohy. Možnost předplatného ZDE.

Autoři

• (red)
• Ing. Mémićová Monika