الگوی ترافیك در آزادراهها
آنالیز تجربی ارائه شده در این مقاله نشان می دهد كه در نمونه های معین چگالی (و همچنین جریان و سرعت متوسط وسایل نقلیه) در صفوف بلند آزاد راه ها روند سازگاری را با آنچه كه بوسیله تئوری هیدرودینامیك ترافیك پیش بینی شده است ارائه میدهد این یافته اینطور نشان می دهد كه ارزیابی صفوف بلند آزاد راه ها (فواصل مكانی و شرایط ترافیكی صفوف) می تواند به خوبی بوس |
دسته بندی | زیست شناسی |
فرمت فایل | doc |
حجم فایل | 12 کیلو بایت |
تعداد صفحات فایل | 19 |
بطور كلی یافته ها از طریق بازرسی نمودارهائی كه بر مبنای شمارش ترافیك آزاد راه بوسیله شمارشگرها (و همچنین تغییراتی كه در آنها داده شده است) رسم شده اند به دست آمده اند. این روش تحلیل اطلاعات تابع زمانی توده وسایل نقلیه بین شمارشگرها را آشكار می كند و این مساله برای كشف روند توصیف شده لازم است.
2- پیش زمینه
در نمونه های معین، تئوری هیدرودینامیك ترافیك چگالی را در صفوف آزادراهها پیش بینی می كند كه در دم بالاترین مقدار را دارد و به تدریج كاهش می یابد تا به كمترین مقدار خود درست در بالا دست دهانه (گلوگاه) می رسد. در شكل 1 این مساله توضیح داده شده است. قسمت بالایی شكل امتدادی فرضی از یك آزاد راه را نشان می دهد كه در بالا دست گلوگاه تعدادی تقاطع واقع شده اند.
در این شكل گلوگاه به علت قید زمین نشان داده شده است كه می تواند دلایل دیگری هم داشته باشد. ترافیك در بخشهای متشابه (فواصل بین تقاطع ها) بوسیله نموداری مشابه آنچه كه در بخش پائینی شكل ترسیم شده است شرح داده شده است. ظرفیت qmax، ماكزیمم جریانی است كه می تواند در هر بخش بدون در نظر گرفتن تاثیر خطوطی كه از پایین دست می آیند برقرار باشد. اگر در هر صورت، صفی در پائین درست شكل گیرد و به عقب انتقال پیدا كند، جریان در همه بخشها تحت فشار قرار می گیرد و مقادیر كمتری نسبت به qmax بدست می دهد.
این جریان ها با روش ارائه شده توسط Newell (1993) به سادگی قابل تخمین هستند. تقاطع ها بصورت نقاط منفرد در طول آزاد راه مدل می شوند. بنابراین به ازاء هر رمپ، خروجی ها و ورودی ها در این نقاط موجودند. وسایلی كه از یك تقاطع به منطقه صف آزاد راه وارد می شوند جریان وسایلی از تقاطع های مشابه از بالا دست می آیند را محدود می كند یعنی وسایل نقلیه رمپ ورودی فضای آماده راه را از وسایلی كه از بالا دست می آیند می گیرند. بنابراین اگر در هر تقاطع نرخ وسایلی كه از طریق رمپ های ورودی به آزاد راه وارد می شوند بیشتر از نرخ وسایل خارج شونده توسط رمپ های خروجی باشد، جریان در بخشهای متوالی بالا دست به تدریج كاهش می یابد یعنی جریان صف در بخش 1 برابر ظرفیت گلوگاه است، جریان در بخش 2 برابر ظرفیت گلوگاه منهای ریزش خالص از تقاطع 1 است و به همین طریق. مطابق آنچه كه در نمودار شكل 1 نشان داده شده است، هر كاهش در جریان صف كه در طول رخ می دهد با یك افزایش در چگالی همراه است. (این نمودار همچنین تغییرات سرعت متوسط وسایل را نشان می دهد.) به بیان دیگر، رانندگان در حین حركت از دم صف به گلوگاه با بهبود یكنواخت شرایط ترافیك مواجه می شوند.
ممكن است وقفه ای در این روند در ناهمگونی ها (مثل تقاطع ها) رخ دهد. این در صورتی است كه ترافیك در این موقعیت ها با نمودار بخشهای متشابه توصیف نشده باشد. حتی این نكته هم متصور است كه ترافیك می تواند بوسیله یك ایست در بخشهائی كه به قدر كافی در بالا دست گلوگاه هستند خرد شود. البته شرایطی را ذكر شد بدون شك كمیاب هستند و به آنها نمی پردازیم.
پس می توان نتیجه گرفت كه جریان در بخش صف شده آزاد راه وابسته به توده وسایل نقلیه است این موضوع زمانی اهمیت عملی پیدا می كند كه برای مثال طراحی مد نظر باشد. اگر انتخاب نهائی استراتژی كنترل دسترسی از طریق مطالعه رمپ باشد، طرح هندسی تغییر می كند و یا تابلوهای راهنمائی راه براساس ارزیابی توده وسایل پایه گذاری می شود.
ولیكن كاملاً واضح نیست كه این روند در چگالی صفوف تا چه اندازه روی طراحی تاثیر می گذارد و هنوز هم در كتابهای ترافیك بحثی راجع به این موضوع نشده است. ولی با این همه این تئوری به خوبی تعریف شده است و انطباق آن با اندازه گیریهای واقعی در آزاد راه ها در این تحقیق انجام می گیرد.
مشاهدات ما نشان می دهد كه زمانی كه صف در آنسوی یك تبادل شروع به زیاد شدن می كند جریان وسایل آزاد راه در بالا دست برابر جریان همسایه پائین دست منهای جریان خالص تبادل است.
این جریان بالا دست معمولاً روند تقریباً ثابتی را نشان می دهد (علیرغم وجود نوسانات) برای دوره های زمانی طولانی. در طول این زمان ها، چگالی بخش و جریان آن ارتباط تابعی با هم دارند یعنی ترافیك در اینحالت با نمودار اساسی ترافیك همخوانی دارد. بنابراین برای همه بخشها كه هندسه مشترك دارند یك منحنی داریم.
هدف ما بررسی تئوری هیدرودینامیك و كاربرد آن برای پیش بینی ترافیك معین می باشد به عبارت دیگربررسی می كنیم كه این تئوری جزئیات كافی برای طراحی ارائه می دهد.
یافته ما همچنین ملاك قابل قبولی برای اینكه چه زمانی از مدلهای دیگر بسط ترافیك استفاده كنیم ارائه می دهد همچنین این روش برای یافتن مكان گلوگاه بسیار مناسب است كه در این رابطه در بخش 5 توضیحات بیشتری ارائه می شود.
3- اطلاعات
اطلاعات استفاده شده در این پروژه در مدت زمان 2 روز (صبح) از امتداد
Queen Elizabet Way (شكل 2) گرفته شده اند.
شمارشگرها به شكل دوایر كوچك نشان داده شده اند. ایستگاه شمارشگرها هم در هر خط موجود است كه در شكل نشان داده نشده اند. این شمارشگرها اطلاعاتی شامل شمارش وسایل نقلیه، سرعت متوسط زمانی وسایل نقلیه با وقفه های 20 ثانیهای را ضبط می كنند اعداد منتقل شده به ایستگاهها نیز نشان داده شده اند. هر یك از رمپهای ورودی شكل 2 مطالعه شده اند. به جز رمپ پائین دست شمارشگرهای 53.
شرایط این امتداد بزرگراه برای شرح دادن و ثبات روند فوق مناسب ارزیابی شدهاند. ابتدا اینكه این آزاد راه شامل سه خط عبوری بدون ناهمگونی آشكار است. دیگر اینكه در طول ساعت اوج این آزاد راه، تعداد وسایل ورودی به آزاد راه از طریق رمپهای ورودی بیش از تعداد وسایل خروجی است. بالاخره اینكه اثبات خواهیم كرد كه گلوگاه در جایی بین شمارشگرهای 51 و 52 رخ می دهد.
زیرا گلوگاه در جائی پائین دست رمپ و بدون ناهمگونی تشكیل می شود.
زمانی كه صف از این گلوگاه در طول آزاد راه زیاد می شود، اندازه گیری چگالی جریان (متوسط) در هر یك از 5 بخش هاشور خورده (شكل 2) انجام شده است. این 5 بخش با شماره های 1 تا 5 كه در جهت بالا دست افزایش می یابند نشان داده شدهاند. سه عدد از این بخش ها (بخش 2و4و5) بدون ناهمگونی هستند و دو عدد دیگر (بخش 1و3) دارای رمپ ورودی در بالا دست هستند. از اندازه گیری بدست آمده در مرز بخشها برای رسم منحنی ها استفاده می شود.
استفاده ما از نمودارها روند مورد انتظار را در 5 بخش هاشور خورده نشان می دهد. همچنین نشان می دهد كه مقادیر اندازه گیری جریان و چگالی مقادیر مناسبی دارد.
4- آنالیز
شكل 3 نمودارهای مجموع شمارش در مقابل زمان كه از شمارشگرهای 50 تا 53 اندازه گیری شده اند را نشان می دهد. این نمودارها مربوط به ساعت اوج صبح 6 آوریل 1998 می باشند. نقطه شروع نمودارها (N=0) مربوط به اندكی قبل از تشكیل صف در گلوگاه می باشند.
شمارش هر نمودار با عبور یك وسیله مرجع شروع شده و شمارش در هر سه خط انجام شده است. به علاوه برای رسم نمودار 50 از تخمین وسایل رمپ ورودی استفاده شده است (بوسیله قانون بقاء در گره) در نتیجه فاصله عمودی بین نمودارها توده (مجموع) وسایل نقلیه بوده است كه بین شمارشگرها رخ داده است در هر حال، هر نمودار در شكل 3 (و محور زمان متشابه) بوسیله متوسط فرضی زمان سفر جریان آزاد بین شمارشگر مخصوص خود و شمارشگر 53 به سمت راست منتقل شده است. بنابراین فاصله عمودی بین نمودارها برابر است با توده وسایل اضافه بین شمارشگرها ناشی از تاخیر مربوط به وسایل نقلیه. انتقال نمودارها به این روش سودمند است زیرا دو نمودار روی هم گذاشته شده نشان می دهد كه ترافیك در ناحیه تداخلی آزادانه جریان داشته است نمودار به كمك درونیابی خطی از شمارش ها در هر 20 ثانیه رسم شده اند.