Comparative performance analysis of variable speed limit systems control methods using microsimulation: A case study on D100 freeway, Istanbul
İnce boyut benzetim kullanılarak değişken hız kısıtlama sistemleri denetim yöntemlerinin karşılaştırmalı başarım irdelemesi: D100 otoyolu, İstanbul örneği
- Tez No: 467117
- Danışmanlar: PROF. DR. HİLMİ BERK ÇELİKOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Trafik, Ulaşım, Traffic, Transportation
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Ulaştırma Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 121
Özet
Otoyollarda artan trafik, altyapıda herhangi bir değişiklik yapmadan, yeni yollar veya ek şeritler yapmak zorunda kalmadan kapasiteyi verimli bir şekilde yönetebilen trafik kontrol sistemleri için bir talep yaratmıştır. Otoyol katılım denetimleri, güzergah yönlendirme ve değişken hız kısıtlamaları gibi akıllı ulaştırma sistemleri yöntemleri, otoyollarda tıkanıklığın azaltılmasında yardımcı olabilir. Otoyol katılım denetimi ve güzergah yönlendirmesi sistemleri kısıtlı uygulama alanına sahipken, değişken hız kısıt sistemlerinin uygulama alanı daha geniştir. Değişken hız kısıt sistemleri, akım kritik yoğunluk veya kritik akım değerine ulaşmadan önce hız kısıtı getirerek tıkanıklığın yerini değiştirebilir. İşgal temel alınarak oluşturulan sabit denetim yaklaşımı I-4 Orlando, Florida'da uygulanmış, akım temel alınarak oluşturulan sabit denetim yaklaşımı ise M-25, İngiltere'de uygulanmıştır. Bununla birlikte birçok çalışmada, farklı denetim stratejileriyle daha iyi sonuçlar alınabileceği ortaya konulmasına rağmen, bahsi geçen denetim stratejileri sahada uygulanamamışlardır. Yukarıda bahsi geçen ve uygulanan, işgal ve hızı temel alan denetim yaklaşımlarının her ikisinde de basit ve kolay algoritmalar kullanılmıştır. Bu çalışma, iki farklı değişken hız kısıt denetim yönteminin biribirleriyle karşılaştırılmasını ele almaktadır. İlk yöntemde denetim yöntemi hız, işgal ve hacmi temel alırken ikinci yöntem değişken hız kısıtının belirlenmesinde işgal temelli geri beslemeli denetim sistemi uygulamaktadır. Çalışma alanı olarak seçilen D100 Otoyolu, günün sadece zirve saatlerinde değil birçok zaman dilimi içerisinde tıkanıklığa maruz kalmaktadır. D100 otoyolu üzerinde bulunan otoyol katılım bölgelerindeki yoğun trafik, çalışma alanının seçiminde cezbedici bir unsur olarak göz önünde bulundurulmuştur. Bununla birlikte çalışma bölgesi içerisinde herhangi bir değişken hız kısıt sistemi uygulaması yoktur. Tez kapsamında birinci bölümde tezin amacından ve tezin katkılarından bahsedilmiştir. İkinci bölümde trafik akımının temel ve türetilmiş değişkenleri tanımlanmış, birbirleriyle olan ilişkileri irdelenmiştir. Trafik verisi toplamada noktasal ölçümlerden, kesimlerde ve kesitlerde yapılan ölçümlerden bahsedilmiş, akıllı ulaşım sistemlerinin geniş bölgelere yayılan ölçüm yöntemlerinden bahsedilmiştir. Ek olarak otoyollarda trafik akımının belirteci olan hizmet düzeyi kavramı tanımlanmış, trafik akım modelleri detaylandırılmıştır. Yine ikinci bölüm içerisinde otoyol denetim stratejileri tanımlanmıştır. Üçüncü bölümde değişken hız kısıt yöntemlerinden ve bu yöntemlerin oluşmasına katkı sağlayan araştırmalara değinilmiştir. Dördüncü bölümde hacim, işgal ve ortalama hızı temel alarak oluşturulan denetim algoritması detaylı bir şekilde anlatılmış, ince- boyut benzetim yazılımında kısıt olacak veriler tanıtılmıştır. Buna ek olarak ikinci denetim algoritması olan, geri beslemeli- işgal temelli ana akım trafik denetim algoritmasına ilişkin bilgiler verilmiştir. Beşinci bölümde çalışma alanını içine alan D100 otoyoluna ait tanımlayıcı bilgiler verilmiştir. Bununla birlikte çalışma alanı detaylıca tanımlanmış, ince- boyut benzetim yazılımına girdi olacak verilere ait tanımlayıcı istatistikler ile hız ve akım profilleri sunulmuştur. Altıncı bölümde ince-boyut benzetim yazılımı olarak kullanılan VISSIM' e ait tanımlayıcı bilgiler ile VISSIM 'in taşıt izleme modeli olarak kullandığı Wiedemann 74 ve Wiedemann 99 tanıtılmış, bu çalışmada kullanılan Wiedemann 99 detaylandırılmıştır. Bununla birlikte VISSIM ile denetim algoritmalarının bütünleşmesini sağlayan Bileşen Nesne Modeli (COM) tanıtılmış ve örnek bir kod yapısı sunulmuştur. Bileşen Nesne Modelinin VISSIM ile bütünleşmesi MATLAB yazılımı vasıtasıyla olmaktadır. Benzetimin kalibrasyonunda kullanılan parametreler tanımlanmış ve kalibrasyon için yapılan denemeler sunulmuştur. Gözlenen veriler ile benzetim sonucu elde edilen verilerin geçerliliğin sınanmasında GEH istatistiklerinden yararlanılmıştır. 3 farklı senaryodan faydalanılarak oluşturan benzetimlerde toplam yolculuk süresindeki azalmalar ve karbon monoksit miktarındaki azalmaların değerlendirilmesi de yine altıncı bölüm içerisinde yapılmıştır. Yedinci bölümde çalışmaya ait sonuçlar ve gelecekteki çalışmalarda yol gösterebilecek önerilerde bulunulmuştur. Sonuç olarak geri beslemeli işgal temelli denetim algoritması kullanılarak oluşturulan değişken hız kısıt sisteminin akım-işgal ve ortalama hız temelli denetim algoritması kullanılarak oluşturulan değişken hız kısıt sisteminden toplam yolculuk süresi, karbon monoksit emisyonu açısından daha iyi sonuçlar verdiği belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Growing traffic on freeways has created demand for traffic control systems which can manage it efficiently without the need of expanding the infrastructure. Intelligent Transportation System techniques like Ramp Metering, Route Guidance and Variable Speed Limits (VSL) can help in easing out congestion on freeways. While Ramp Metering and Route Guidance system have limited scope of application, VSLs can be used for preventing traffic breakdown by regulating flow upstream of a congestion. This is achieved by imposing speed limit before critical density or flow is attained. Fixed control approaches based on occupancy, implemented on I-4 Orlando Florida, and flow, implemented on M-25 England, have been utilized in past. Many studies have reported improved performance with better control strategies however mostly in hypothetical test scenarios. Aforementioned field implementation also used simple algorithms. Thus this study presents a comparative performance evaluation of two control methods in VSLs implementation: One of the control methods is adapted and modified from Allaby et.al.(2007) which is based on flow occupancy and speed while second control method is adapted from Müller et.al (2015) based on feedback control based on occupancy to calculate VSLs. Many segments of D100 freeway of Istanbul experience recurrent congestion. A section of D100 freeway, that has heavy congestion due to merging traffic from on-ramps, is chosen accordingly as the case to analyze in this study. Microscopic traffic simulation software VISSIM is used for modeling and simulating the traffic. Calibration of VISSIM is sought using Remote Traffic Microwave Sensor data provided by Istanbul Municipality. Parameters including headway time, car following variation, oscillation acceleration are tuned until real and simulated speed profiles match. GEH test is performed to validate the calibration. VISSIM is integrated with MATLAB via Component Object Model interface. Values of flow, occupancy and volume are retrieved from VISSIM by MATLAB in real time. These values are used to determine the VSLs by running the control algorithms and are fed back to VISSIM. The present study shows that both control methods reported better results when compared no control case in terms of Total Time Spent (TTS) through the selected network even in heavy traffic flow. The feedback control strategy performed relatively better. Also, the speed profile achieved with feedback control is more homogenized when compared to resultant speed profiles from the algorithm used in Allaby et.al.(2007). It can also be concluded that application area of VSL, acceleration area, the position of signs and detectors affect the performance of VSL control systems
Benzer Tezler
- Bir metro hattında araç kapasitesinin artırılmasının orta gerilim ve cer sistemleri üzerine etkileri
The effects of increasing vehicle capacity on medium voltage and traction systems in a metro line
ZENNURE YENER
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiRaylı Sistemler Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZCAN KALENDERLİ
- Devridaim sistemleri için küçük güçlü fırçasız doğru akım motoru tasarımı, üretimi ve kontrolü
Designing manufacturing and controlling brushless dc motor for circulation systems which has low power
CELAL ZEREN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ
- Karşılaştırma
Bencmarking
BURÇAK ERENMEMİŞOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMühendislik Yönetimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT DİNÇMEN
- Esnek mekanizmaların tasarlanması ve kontrolü
Design and control of compliant mechanisms
AYŞE TEKEŞ
Doktora
Türkçe
2013
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET SALIH DOKUZ