Διερεύνηση των μεταβλητών ορίων ταχύτητας με τη χρήση μεθόδων κυκλοφοριακής προσομοίωσης

Abstract

Η κυκλοφοριακή συμφόρηση είναι ένα ιδιαίτερα σημαντικό πρόβλημα της εποχής μας. Είναι πλέον αποδεκτό ότι η κατασκευή νέων οδικών έργων σε αστικές περιοχές αποτελεί παροδική λύση ενώ παράλληλα απαιτεί υψηλές επενδύσεις και έχει δυσμενείς επιπτώσεις στο περιβάλλον. Οι σύγχρονες μέθοδοι συγκοινωνιακού σχεδιασμού εστιάζουν στην προώθηση των μέσων μαζικής μεταφοράς και στην εφαρμογή συστημάτων διαχείρισης της κυκλοφορίας που έχουν ως στόχο την αποδοτικότερη χρήση της υπάρχουσας κατάστασης. Στόχος της διπλωματικής εργασίας είναι να διερευνήσει τις επιπτώσεις της εφαρμογής ενός συστήματος διαχείρισης της κυκλοφορίας και συγκεκριμένα ενός συστήματος μεταβλητών ορίων ταχύτητας. Τα συστήματα μεταβλητών ορίων επιδιώκουν να εξασφαλίσουν τη συνέχεια της κυκλοφοριακής ροής σε οδούς ταχείας κυκλοφορίας που παρουσιάζουν φαινόμενα κυκλοφοριακής συμφόρησης λόγω μεταβολής της χωρητικότητας, όπως για παράδειγμα λόγω μείωσης του πλάτους του οδοστρώματος. Με τα μεταβαλλόμενα όρια ταχύτητας επιβραδύνουμε ομαλά τις ταχύτητες των οχημάτων πριν τη στένωση, επιδιώκοντας ο αριθμός των οχημάτων που θα εισέλθει πριν τη στένωση να είναι περίπου όμοιος με το φόρτο που θα εισέλθει στο τμήμα της στένωσης. Τα χρονικά μεταβαλλόμενα όρια υπολογίζονται σε πραγματικό χρόνο με τη βοήθεια αλγορίθμου που χρησιμοποιεί τα χαρακτηριστικά της κυκλοφορίας που καταγράφονται από τους αισθητήρες στο οδόστρωμα. Αρχικά υπολογίζεται το χρονικά μεταβαλλόμενο όριο ταχύτητας στο τμήμα πριν τη στένωση και στη συνέχεια με βάση αυτό, υπολογίζονται τα όρια για τα ανάντη τμήματα της οδού. Η διερεύνηση των επιπτώσεων της εφαρμογής ενός συστήματος μεταβλητών ορίων ταχύτητας, βασίζεται σε μια σειρά παραμέτρων κυκλοφοριακής προσομοίωσης σε οδό όπου μεταβάλλεται το πλάτος της διατομής. Με τη χρήση του συστήματος διαχείρισης παρατηρήθηκε μείωση στο μέσο μήκος ουράς αναμονής και στο μέσο αριθμό των οχημάτων που εκκινούν και σταματούν λόγω της ουράς πριν τη στένωση, αυξάνοντας την ασφάλεια διέλευσης των οχημάτων στο δίκτυο. Στα υψηλά επίπεδα φόρτου, ο χρόνος ταξιδιού παρέμεινε ουσιαστικά αναλλοίωτος λόγω της σταδιακής μείωσης της ταχύτητας που επέβαλλε το σύστημα μεταβλητών ορίων ταχύτητας.

Traffic congestion is a major problem nowadays. It is a general truth that the construction and the functionality of infrastructure works in urban areas constitutes a traditional solution, however that solution usually claims high rate investments and additionally might have adverse effects to the environment. Modern treatment of transportation problems, apart from the elevation of Public Transportation, focuses on the traffic administration systems that aim to utilize more efficiently the current road network infrastructure. The main purpose of this thesis is to further investigate the effects of traffic management applications and particularly the effects of a variable speed limits model. The variable speed limits systems aim to ensure the continual traffic flow in specific areas that exhibit traffic congestion, like for example the decrease of the width of the pavement that occur because of the alteration of the capacity. With the enforcement of the new limits we smoothly decelerate the speed before the bottlenecks occur in order to achieve that the flow rate (of moving vehicles) is almost the same before and inside the bottleneck. The variable traffic limits are being calculated in real time with an algorithm that uses the traffic characteristics that are obtained from the pavement detectors. This algorithm initially calculates the time step limit of the first section before the bottleneck and according to that calculation it computes the next limits. The research on the effects of the variable speed limit model is based in the parameters of traffic simulation that change the width of the section. It is observed that by using this model the mean queue length and the mean number of stop-go vehicles decreases, and also increases the safety of the vehicles on the road network. Moreover in the peak traffic periods the travel time is almost the same with the time spend before the use of the variable speed limit system.