Comparative evaluation of ramp control methods: A case study on D-100 freeway, Istanbul
Otoyol katılım denetim yöntemlerinin başarımının sınanması: D-100 otoyolu, İstanbul örneği
- Tez No: 467118
- 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: 147
Özet
Trafik taleplerinin doğru olarak tahmin edilmesi, herhangi bir otoyolun kapasitesinin belirlenmesinde belirleyici faktördür. Genellikle trafik talepleri otoyolun tasarım dönemi temel alınarak belirlenir. Ancak teknolojik gelişmeler, taşıt fiyatlarının düşmesi, arazi kullanımının artması, yeni cazibe merkezlerinin oluşması gibi durumlar taşıt sahipliğini arttırır ve tasarım döneminde elde edilen değer ile gerçek talebin uyuşmazlığını ortaya çıkarır. Özellikle sabah ve akşam zirve saatlerinde talebin kapasiteye yaklaşması ve ulaşması, tıkanıklık adı verilen bir fenomene sebep olur. Tıkanıklık, trafik akımı içerisinde bulunan taşıtların, taşıt yoğunluğundan hareket edememeleri olarak adlandırılabilir. Tıkanıklık, gün boyunca zirve saatlerde yinelenen tipte veya yoldaki anlık olaylara bağlı olarak gerçekleşen ve yinelenmeyen tipte olabilir. Tıkanıklık ile otoyol ağ performansı arasında zıt bir ilişki vardır. Tıkanıklık olduğu durumda taşıt hızları azalır, yolculuk süresi artar. Bununla birlikte azalan taşıt hızları daha fazla yakıt tüketimine ve daha fazla emisyon ortaya çıkmasına neden olur. Tıkanıklık süresince ortaya çıkan dikkat dağınıklığı da trafik kazası gerçekleşme olasılığını da arttırmaktadır. Tıkanıklığın önüne geçmek için yeni yollar ve ek şeritleri yapılması gibi yapısal çözümlemelerin faydasız ve pahalı olduğu 1960'lı yıllardan beri bilinmektedir. Yeni yollar yapmak yerine kapasitenin etkin kullanımı“ talep yönetimi ”kavramının ortaya çıkmasına sebep olmuş ve 1960'lı yıllardan günümüze talep yönetimini destekleyici çalışmaların yapılmasına da ön ayak olmuştur. Bu çalışma kapsamında, İstanbul D100 otoyolunun Zincirlikuyu- Okmeydanı arasında yer alan 3,96 km'lik bir kesimi ele alınmış, ilgili kesimde farklı otoyol katılım denetim yöntemleri uygulanarak toplam yolculuk süresinin azaltılması, taşıt hızlarının arttırılması, emisyonların azaltılması amaçlanmış ve uygulanan denetim yöntemleri karşılaştırılmıştır. Tez kapsamında birinci bölümde tezin amacından ve tezin katkılarından bahsedilmiştir. İkinci bölümde trafik akımının temel ve türetilmiş değişkenleri ile bu değişkenlerin birbirleriyle olan ilişkileri tanımlanmıştır. Trafik verisi toplama yöntemleri, trafik akımı modelleme yaklaşımları, ince–boyut, orta-boyut ve kaba-boyut trafik akım modelleri, benzetim modellerinin kısıtları ve otoyol trafik yönetim stratejilerinden de yine ikinci bölüm içerisinde bahsedilmiştir. Üçüncü bölümde denetim sistemlerinden, açık- çevrimli ileri beslemeli ve kapalı-çevrim geri beslemeli denetim sistemleri tanıtılmıştır. Ek olarak, otoyol katılım denetimi yöntemi ayrıntılı olarak ele alınmış ve bu kapsamda geliştirilen algoritmalar tanıtılmıştır. Katılım denetimi yersel ve eşgüdümlü katılım denetimi olarak sınıflandırılmış ve yersel katılım denetimi algoritmaları altında ALINEA, PI-ALINEA, MALINEA, FL-ALINEA, UP- ALINEA, UF- ALINEA, X-ALINEA/Q hakkında bilgiler verilmiştir. Eşgüdümlü katılım denetimi alt başlığında ise en uygun (optimal) denetim yaklaşımı, geri-beslemeli denetim yaklaşımı, sezgisel denetim yaklaşımı, hiyerarşik denetim yaklaşımı ile Helper, MILOS, Linked-Ramp, Flow, Compass, SWARM, METALINE, HERO gibi algoritmalar hakkında bilgiler verilmiştir. Dördüncü bölümde ise çalışma kapsamında kullanılan ALINEA ve PI- ALINEA algoritmalarının ince boyut benzetim yazılımına MATLAB [MATrix LABoratory] yazılımı kullanılarak entegre edilmesi irdelenmiş ve bir örneği sunulmuştur. Bununla birlikte dürdüncü bölümde algoritmalarda yer alan parametrelerin kalibrasyonu irdelenmiş ve en uygun parametre seçiminden bahsedilmiştir. Beşinci bölümde çalışma alanı ve benzetim yazılımına girdi olarak verilen veriye ait bilgiler verilmiştir. Çalışma alanı 3,96 km uzunluğunda, 3 otoyol katılım, 2 de otoyol ayrılma bölgesine sahiptir. Çalışmada kullanılan veriler, İstanbul Büyükşehir Belediyesi Trafik Müdürlüğü tarafından sağlanmış ve 2 dakikalık aralıklara toplulaştırılmış, 5 saatlik hız, taşıt sayısı ve işgal değerlerinden oluşmaktadır. Bu bölümde kullanılan veriye ait tanımlayıcı istatistiklere de yer verilmiştir. Altıncı bölüm tez çalışmasının temelini oluşturmaktadır. Bu bölümde, ALINEA ve PI-ALINEA algoritmalarının farklı senaryolar altında ince- boyut benzetim yazılımı yardımıyla D100 otoyolu kesimlerinde verdiği sonuçlar incelenmiştir. Sonuçlar sadece akım, hız ve işgal açısından değil, toplam yolculuk süresindeki azalma, taşıt emisyonları ve hızlanma ivmeleri açısından da irdelenmiştir. Yedinci bölümde çalışmanın sonuçları ve gelecekte yapılması öngörülen çalışmalara ait öneriler sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
Freeway networks are designed to provide a flexible flow of vehicles and uninterrupted routes especially in the metropolitan areas where the traffic volumes are considerably high. However; when the traffic volumes reach the highway capacity, speed differentials occur leading to phenomenon of congestion which either can be recurrent in peak hours or nonrecurrent in case of having an incident on the highway. Congestions are considered a case of matter as the freeway network performance is adversely affected in terms of reducing the speed, increasing the travel time, and increasing the vehicle emissions due to increase the fuel consumption. Also the distraction during congestion period, can increase the probability of accidents occurrence, where all drivers try to pass the congested segment of the freeway. Different solutions were considered for solving or reducing the effect of congestion on freeways. The structrual solutions for example by adding additional lanes in order to increase the system capacity are sufficient up to a certain time, later the congestion starts to form again. The reason is that the traffic volume in another word the demand is driven by increasing the capacity, rather than other enviromental and econmic considerserations that do not allow to increase the system capacity. Thus, since 1960s the trend have been changed to control the link traffic and optimize its capacity by using coordinated and integrated surveillance and control strategies. Several control approaches and strategies are introduced including ramp metering, variable speed limits, and route guidance systems. For the recent decades ramp metering strategies are noticed to be an effective approach for controlling and managing the freeway traffic with the forms of local ramp metering such as ALINEA, PI-ALINEA, and Model Predictive Control, and coordinated ramp metering such as FLOW, HERO, and SWARM. In this thesis the feedback control based algorithms ALINEA and PI-ALINEA are evaluated by uitlizing them under different scenarios on a section of the D-100 freeway, Istanbul. The evaluation process considers different measures of effectiveness such as the travel time reduction, speed increase, volume increase, and occupancy reduction. The algorithms are applied in a micrsoscopic environment using VISSIM integrated with MATLAB via COM interface. The microscopic model is calibrated using a real data provided by the minucipality of Istanbul and the control algorithm is conducted online through MATLAB via COM interface. According to the considered measures of effectiveness such as the increase in the speed, the occupancy reduction, and the improvement in the acceleration rates, PI-ALINEA outperformed ALINEA which agrees with the literature.
Benzer Tezler
- 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
MOHD SADAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Trafikİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİLMİ BERK ÇELİKOĞLU
- Denizden soğutma amaçlı su alma yapıları
Sea water intake structures for cooling purposes
MUSTAFA KAVAS
- Grafit fırınlı atomik absorbsiyon spektrometrisinde çeşitli iyon karışımlarının mangan üzerine girişim etkileri
Başlık çevirisi yok
HÜRREM İNCE TEKGÜL
Doktora
Türkçe
1998
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN AKMAN
- Sevofluran anestezisinin kognitif fonksiyonlar üzerine olan etkilerinin izofluran anestezisi ile karşılaştırmalı değerlendirilmesi
Comparative evaluation of effects of sevoflurane and isoflurane anesthesia on cognitive functions
BERRİN IŞIK
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
1999
Anestezi ve ReanimasyonTrakya ÜniversitesiAnesteziyoloji ve Reanimasyon Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ZAFER PAMUKÇU
- Comparative evaluation of four control algorithms for nonlinear systems
Doğrusal olmayan sistemler için dört algoritmasının kıyaslamalı değerlendirilmesi
ALPASLAN PARLAKÇI
Yüksek Lisans
İngilizce
1998
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YORGO İSTEFANOPULOS