Kuzey Marmara Otoyolu'nda meteorolojik koşullarla trafik akım parametreleri arasındaki ilişkilerin incelenmesi
Investigation of relationships between meteorological conditions and traffic flow parameters on Northern Marmara Motorway
- Tez No: 943264
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MURAT ERGÜN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Ulaşım, İnşaat Mühendisliği, Transportation, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Ulaştırma Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 149
Özet
Bu tez çalışmasında, Kuzey Marmara Otoyolu üzerinde yer alan trafik sayım sensörleri ve meteoroloji sensörlerinden elde edilen veriler ile meteorolojik koşullarla trafik akım parametreleri arasındaki ilişkiler incelenmiştir. Nüfus ve dolayısıyla trafik yoğunluğu her geçen gün artan bir şehir olan İstanbul'da, ulaşım yollarının kapasitesinin en doğru şekilde kullanılması, İstanbul'un en önemli sorunlarından olan trafik tıkanıklığının önlenebilmesi için oldukça fazla önem arz etmektedir. Trafik akımının farklı meteorolojik koşullardaki değişiminin doğru anlaşılması, trafik yönetimi sürecinin de, gerektiğinde ihtiyaç duyulan noktalarda iyileştirme çalışmaları ve çözümler üretilmesi ile aksamadan sürdürülmesine olanak sağlayabilecektir. Kuzey Marmara Otoyolu, ağır taşıt trafiğinin bu otoyola aktarılması ile İstanbul şehir içi trafiğini rahatlatmak ve şehirler arası transit yolculuk yapan taşıtların da İstanbul şehir içi trafiğine girmeden kesintisiz şekilde seyahat edebilmesini sağlamak temel amacı olmak üzere, trafikte bekleme sürelerinden kaynaklı ekonomik kayıpların da önüne geçilebilmesi hedeflenerek tasarlanmıştır. Kuzey Marmara Otoyolu'nun 2016 yılında trafiğe açılan, ilk ihale edilen kesimi olan Odayeri-Paşaköy kesimi, bünyesinde barındırdığı Yavuz Sultan Selim köprüsü ile İstanbul'un 3. boğaz geçişini sağlama özelliği taşımaktadır. 1. boğaz geçişini sağlayan 15 Temmuz Şehitler Köprüsü ile 2. boğaz geçişini sağlayan Fatih Sultan Mehmet Köprüsü'nün ve bu köprülere bağlı çevreyollarının kapasitesinin çok üzerinde hizmet veriyor olması nedeniyle, Kuzey Marmara Otoyolu ve Yavuz Sultan Selim Köprüsü'nün, yoğun şehir içi trafiğinin bir kısmını bu otoyola çekmek suretiyle trafiği rahatlatması oldukça önemlidir. Bu nedenle Kuzey Marmara Otoyolu'nda trafik akım koşullarının tespit edilmesi, iyileştirilmesi gereken noktalarda gerekli çalışmaların yapılmasına olanak sağlayabilecektir. Çalışma kapsamında Odayeri-Paşaköy kesiminde yer alan trafik sayım sensörleri ve meteoroloji sensörlerinden 2024 yılı Mart ayına ait veriler alınmıştır. Otoyolun Odayeri-Paşaköy güzergahı üzerinde, 37 adet trafik sayım sensörü ve 10 adet meteoroloji sensorü bulunmaktadır. Bu çalışmada, bu sensörlerden alınan verilerin analizi yapılmıştır. İlk olarak, sensörlerin bulunduğu otoyolun Anadolu yakasındaki A1 ve A2 kesimleri ile Avrupa yakasındaki E1 ve E2 kesimleri, veri setindeki sensör adlandırmalarında yer alan A1, A2, E1, E2 ifadelerinin güzergahın neresine karşılık geldiğini göstermek amacıyla bir uydu görüntüsü üzerinde işaretlenmiştir. Ardından, çalışmanın analiz bölümünün ilk kısmında, A1, A2, E1 ve E2 kesimlerinde yer alan trafik sayım sensörlerinden elde edilen veriler kullanılarak her bir şerit için hız-akım grafikleri oluşturulmuştur. Analiz bölümünün ikinci kısmında, açık ve yağmurlu hava koşulları altında, şerit bazlı hız-akım ilişkilerine yönelik karşılaştırmalı analizler ayrı ayrı gerçekleştirilmiştir. Üçüncü kısmında, güzergâh boyunca yer alan tüm sensörlerden 2024 yılı Mart ayında toplanan hava durumu ve trafik verileri kullanılarak, yağmurlu ve açık hava koşullarındaki akım oranı–hız ilişkisi incelenmiştir. Bulgular ve yorum bölümünün son kısmında ise otoyolun hizmet seviyesi değerlendirilmiştir. Bu çalışmada, trafik akımı ile hız ilişkisini anlamak ve farklı çevresel koşulların (yağışlı ve açık hava) bu ilişki üzerindeki etkilerini değerlendirmek amacıyla kapsamlı bir grafik analizi yöntemi tercih edilmiştir. Kullanılan grafikler, şerit bazlı ayrım yapılarak ve hava durumu etkisi göz önünde bulundurularak düzenlenmiştir. Böylece sadece genel trafik eğilimleri değil, aynı zamanda mikro düzeyde şerit bazında sürücü davranışları da detaylı biçimde incelenebilmiştir. Grafiklerin temel amacı, akım oranı (taşıt/saat) ile hız (km/saat) arasındaki ilişkinin doğrudan yorumlanmasını sağlamak olmuştur. Özellikle yağmurlu ve açık hava koşulları için hazırlanan ayrı grafikler, çevresel faktörlerin sürüş hızları ve akım yoğunluğu üzerindeki etkilerini açıkça ortaya koymuştur. Şerit bazlı grafikler ise, sürücülerin farklı şeritlerde gösterdiği hız ve yoğunluk değişimlerini görselleştirerek, şerit tercihleri ve sürüş davranışları arasındaki ilişkiyi daha net analiz etme imkânı sunmuştur. Yağışlı ve açık hava koşulları için ayrı ayrı çizilen akım-hız grafiklerinde, her veri noktası sürüş davranışındaki değişkenliği temsil etmiş, trend çizgileri ise genel eğilimlerin daha kolay yorumlanmasını sağlamıştır. Bu sayede sadece tekil olaylar değil, genel trafik dinamikleri de istatistiksel olarak değerlendirilebilmiştir. Ayrıca maksimum hızlar, ortalama hızlar ve akım oranlarındaki değişimler yüzdesel olarak da yorumlanarak, grafiklerden elde edilen veriler nitel ve nicel analizlerle desteklenmiştir. Sonuç olarak, çalışmada kullanılan grafikler, trafik akışındaki karmaşık ilişkilerin basitleştirilerek anlaşılmasına katkı sağlamış, farklı koşullar altında meydana gelen değişimlerin hem görsel hem de analitik yöntemlerle desteklenmesini mümkün kılmıştır. Grafiklerin çok boyutlu yapısı, hem genel trafik performansını hem de hava koşulları gibi dış faktörlerin etkisini bütüncül bir yaklaşımla değerlendirmeye olanak tanımıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, the relationships between meteorological conditions and traffic flow parameters were examined using data obtained from traffic counting sensors and meteorological sensors located on the Northern Marmara Motorway. The primary objective of this thesis study is to contribute to practical improvements on highways based on the literature and the findings obtained in the study. Within the scope of the study, Istanbul's population and traffic density were first discussed, and the insufficiency of the existing ring roads' capacity was highlighted. Then, the build-operate-transfer (BOT) model was briefly introduced, followed by an overview of all sections of the Northern Marmara Motorway, which was completed and opened to operation under this model. In Istanbul, a city where the population and consequently traffic density are increasing day by day, the optimal utilization of transportation infrastructure is of great importance to prevent traffic congestion, which is one of the city's major problems. Proper understanding of the changes in traffic flow under different meteorological conditions can enable the traffic management process to continue smoothly by facilitating necessary improvements and solutions at critical points when needed. The Northern Marmara Motorway was designed with the primary objective of alleviating Istanbul's urban traffic congestion by diverting heavy vehicle traffic to this highway and enabling uninterrupted travel for intercity transit vehicles without entering the city's inner traffic. Additionally, it aims to prevent economic losses caused by traffic-related waiting times. Although many studies have been conducted to examine the variation of free-flow speed and capacity flow under the influence of weather conditions, the number of studies focusing on free-flow speeds on a four-lane highway with high design standards, such as the Northern Marmara Motorway, is limited. In the Marmara Region, where economic activities are most concentrated, the Northern Marmara Motorway provides direct access to industrial zones located around the cities of Istanbul, Kocaeli, and Sakarya. The motorway also has direct connections to several major highways and state roads that are already open to traffic. In this context, the motorway is integrated with the Gebze-Orhangazi-İzmir Motorway and the existing TEM Motorway at multiple points. In the future, once it is connected to the Kınalı-Çanakkale-Savaştepe Motorway, a high-standard highway network will be established around the Marmara Region, where economic activities in Turkey are most concentrated. Additionally, the Northern Marmara Motorway serves as a key roadway providing access to Istanbul Airport. Moreover, with the Yavuz Sultan Selim Bridge, which has been designed to accommodate rail systems, the motorway integrates road, air, and rail transport modes. By combining various transportation modes, the Northern Marmara Motorway aims to enhance Turkey's logistics alternatives and trade capacity, strengthening the connection between Asia and Europe. As a result, by diverting heavy vehicle traffic onto the Northern Marmara Motorway, traffic congestion on the D-100 state road and the TEM Motorway, which currently operate beyond their capacities, will be significantly reduced. The Odayeri-Paşaköy section, which was the first segment of the Northern Marmara Motorway to be tendered and opened to traffic in 2016, includes the Yavuz Sultan Selim Bridge, providing Istanbul's third Bosphorus crossing. Since the 15 Temmuz Şehitler Bridge (the first Bosphorus crossing) and the Fatih Sultan Mehmet Bridge (the second Bosphorus crossing), along with their connecting ring roads, operate far beyond their capacity, the Northern Marmara Motorway and the Yavuz Sultan Selim Bridge play a crucial role in reducing the burden of heavy urban traffic by diverting some of it to this highway. Therefore, identifying and analyzing traffic flow conditions on the Northern Marmara Motorway can help facilitate necessary improvements at critical points. In the methodology section of this thesis, the fundamental equation q = u × k, which applies to all macroscopic traffic flow models, is explained in detail by defining the variables flow (q), speed (u), and density (k) individually. Then, based on the pairwise relationships between these variables, information is provided on the flow-density, speed-density, and speed-flow diagrams. Finally, a single diagram is created to illustrate the interrelation of all three diagrams Within the scope of this study, data were collected from traffic counting sensors and meteorological sensors located on the Odayeri-Paşaköy section. Along this route, there are 37 traffic counting sensors and 10 meteorological sensors. Traffic data is collected using Wavetronix Smartsensor HD sensors, which are installed at 37 locations along the motorway. These sensors are positioned in one of the four directions—north, south, east, or west—relative to the motorway. However, despite their fixed positioning, they are capable of capturing data from all lanes on both carriageways at the sensor's location. These sensors collect various data, including the number of vehicles passing through each lane within specific time intervals, the average speeds of the vehicles, vehicle classifications based on their lengths. The study examined the relationships between meteorological conditions and traffic flow parameters on Northern Marmara Motorway by comparing data from rainy and non-rainy days. Within the scope of the study, the collected data were first analyzed. Statistically insignificant data from traffic counting sensors and meteorological sensors were filtered out, resulting in a dataset containing only meaningful data. Subsequently, the study was conducted using data from March 2024. Firstly, the A1 and A2 sections on the Anatolian side and the E1 and E2 sections on the European side of the motorway, where the sensors are located, were marked on a satellite image to illustrate which parts of the dataset correspond to these sections. Then, in the first part of the analysis section of the study, speed-flow graphs were created for each lane using data from traffic counting sensors located in the A1, A2, E1, and E2 sections. In the second part of the analysis section, lane-specific comparative analyses of speed–flow relationships were carried out separately under clear and rainy weather conditions. In the third part of the analysis section, The flow rate–speed relationship under rainy and clear weather conditions was examined using weather and traffic data collected in March 2024 from all sensors along the route. And in the last part of the findings and discussion section, The level of service of the highway was examined. Among these lanes, the leftmost lane (4th lane) was identified as the fastest-moving lane, while the rightmost lane (1st lane) was designated as the lane primarily used by heavy vehicles. The two middle lanes were referred to as the 2nd and 3rd lanes. In this study, a comprehensive graphical analysis method was employed to understand the relationship between traffic flow and speed, and to evaluate the effects of different environmental conditions (rainy and clear weather) on this relationship. The graphs used were organized by distinguishing between individual lanes and taking weather conditions into account. This approach enabled not only the examination of overall traffic trends but also a detailed analysis of driver behavior at the micro level, specifically on a lane-by-lane basis. The main purpose of the graphs was to allow for a direct and visual interpretation of the relationship between flow rate (vehicles/hour) and speed (km/hour). Separate graphs prepared for rainy and clear weather conditions clearly revealed the impact of environmental factors on driving speeds and traffic flow density. Lane-specific graphs visualized variations in speed and density across different lanes, offering a clearer analysis of the relationship between lane choice and driving behavior. In the flow-speed graphs drawn separately for rainy and clear conditions, each data point represented variability in driving behavior, while trend lines facilitated the interpretation of general patterns. This approach allowed for the statistical evaluation of not only individual occurrences but also broader traffic dynamics. Furthermore, changes in maximum speeds, average speeds, and flow rates were also interpreted in percentage terms, providing both qualitative and quantitative support for the data derived from the graphs. As a result, the graphs used in the study contributed to a clearer understanding of complex relationships within traffic flow by simplifying them, and made it possible to support the observed changes under different conditions through both visual and analytical methods. The multidimensional structure of the graphs enabled a holistic evaluation of both overall traffic performance and the influence of external factors such as weather conditions.
Benzer Tezler
- Kuzey Marmara Otoyolu Liman bağlantı yolu-İzmit Kavşağı arası (5. kesim) kütle hareketleri – mekanik iyileştirme uygulamaları
Slope mass movements and mechanical improvement applications between port connection road and Izmit Junction (section 5) on the North Marmara Motorway project
MÜGE ÇAKINER
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERKAN BOZKURTOĞLU
- Kuzey Marmara otoyolunda dere köprüsü tasarımı ve uygulaması: Alemdağ dere köprüsü örneği
Design and implementation of stream bridge in kuzey Marmara highway: Alemdag stream bridge
FATİH SÜLEYMAN DENİZOLGUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEKAİ ŞEN
- Yaban yaşamı geçişlerinin planlama ve tasarım ilkelerinin Kuzey Marmara Otoyolunun bazı bölümlerinde değerlendirilmesi
Evaluation of the planning and design principles of wild life transitions on some departments of North Marmara Motorway
TUTKU BAŞAK METİN ÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Peyzaj MimarlığıDüzce ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN UZUN
- CORINE sınıflandırmasının Sazlıdere havzası ölçeğinde tematik doğruluk analizi
Thematic accuracy analysis of the CORINE classification based on Sazlidere basin
FULYA BAŞAK SARIYILMAZ
Doktora
Türkçe
2017
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEBİYE MUSAOĞLU
- Evaluation of land use land cover change around istanbul airport between years of 2011-2021
2011 – 2021 yılları arasında istanbul havalimanı çevresi arazi ortusu arazi kullanımı degişiminin degerlendirilmesi
KANER LEVENT
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇİĞDEM GÖKSEL