Prilog analizi saobraćajnog procesa na signalisanoj raskrsnici

194 Pages·2013·4.75 MB·Croatian

UNIVERZITET U BEOGRADU

SAOBRAĆAJNI FAKULTET

Nikola Đ. Čelar

PRILOG ANALIZI SAOBRAĆAJNOG
PROCESA NA SIGNALISANOJ
RASKRSNICI

doktorska disertacija

Beograd, 2013.
UNIVERSITY OF BELGRADE

FACULTY OF TRANSPORT AND TRAFFIC
ENGINEERING

Nikola Đ. Čelar

CONTRIBUTION TO THE TRAFFIC
PROCESS ANALYSIS AT SIGNALIZED
INTERSECTIONS

Doctoral Dissertation

Belgrade, 2013.
Mentor: Redovni profesor dr Smiljan VUKANOVIĆ,
Univerzitet u Beogradu Saobraćajni fakultet
Članovi komisije: Redovni profesor dr Smiljan VUKANOVIĆ,
Univerzitet u Beogradu Saobraćajni fakultet
Redovni profesor dr Jadranka JOVIĆ,
Univerzitet u Beogradu Saobraćajni fakultet
Redovni profesor dr Milan MARTIĆ,
Univerzitet u Beogradu Fakultet organizacionih nauka
Datum odbrane:
PRILOG ANALIZI SAOBRAĆAJNOG PROCESA NA SIGNALISANIM
RASKRSNICAMA
Rezime:

Doktorska disertacija prikazuje originalan pristup analizi saobraćajnog procesa na
signalisanoj raskrsnici i utvrđivanju osnovnog pokazatelja efikasnosti –
vremenskih gubitaka.
Aktuelne metode i modeli ne obezbeđuju preciznu procenu vrednosti gubitaka.
Kao osnovni nedostaci navode se pojednostavljena teorijska interpretacija procesa
u okviru neeksperimentalnih, odnosno indirektnost istraživanja i veličina uzorka u
okviru eksperimentalnih metoda. Formiranje objektivnih metoda utvrđivanja
gubitaka zahteva potpunu spoznaju procesa u kome dolazi do njihovog nastajanja.
U radu je formirana metodologija istraživanja parametara u procesima kretanja
vozila u zoni signalisane raskrsnice. Osnovu metodologije predstavlja metod
utvrđivanja trajektorija kretanja vozila primenom GPS tehnologije prikupljanja
podataka. Primenom metodologije obezbeđuje se formiranje trajektorija vozila
visokog nivoa preciznosti i detaljnosti, što predstavlja osnovu za analizu
saobraćajnog procesa, utvrđivanje vrednosti osnovnih parametara i njihovog
uticaja na vremenske gubitke. Rezultati istraživanja na signalisanim raskrsnicama i
formirani zaključci se u određenim segmentima razlikuju od onih koje su utvrdili
drugi autori.
Na osnovu istraživanja razvijen je analitički model vremenskih gubitaka za
nezasićena stanja. U modelu, ukupni vremenski gubici se posmatraju na
mikroskopskom nivou, kroz komponente gubitaka koje nastaju u procesima
kretanja vozila u različitim tipovima trajektorija.
Analitički model predstavlja osnovu formiranog metoda eksperimentalnog
utvrđivanja vremenskih gubitaka (MEIS). U okviru metoda gubici se utvrđuju na
osnovu direktnog istraživanja vremenske komponente kretanja svakog
pojedinačnog vozila koje je ostvarilo vremenski gubitak.
Na osnovu rezultata praktične primene na signalisanim raskrsnicama u Beogradu,
zaključeno je da je formirani metod validan u postupku utvrđivanja ukupnih
vremenskih gubitaka za nezasićena stanja, kao i da se njegovom primenom
eliminišu neki od osnovnih nedostataka postojećih metoda utvrđivanja gubitaka.
Ključne reči: Saobraćajni proces, signalisana raskrsnica, vremenski
gubici, metode utvrđivanja gubitaka
Naučna oblast: Drumski i gradski saobraćaj
Uža naučna oblast: Regulisanje i upravljanje saobraćajnim tokovima na
mreži puteva i ulica
UDK broj: 656.1(043.3)
CONTRIBUTION TO THE TRAFFIC PROCESS ANALYSIS AT
SIGNALIZED INTERSECTIONS
Abstract:

The Doctoral dissertation demonstrates an original approach to the analysis of
traffic processes at a signalized intersection and to the determination of a key
performance indicator – control delay.
Current estimation methods and models do not provide accurate delay assessment.
The main disadvantages of existing experimental models are the sample size and
indirect research methods. On the other hand, in non-experimental methods, the
deficiency is in the need for theoretical simplifications of the actual traffic
processes. The determination of objective estimation methods requires
comprehensive understanding of the processes where the delays are generated.
This dissertation proposes a methodology for the determination of individual
vehicle tracking and traffic flow parameters at a signalized intersection. The
foundation of this methodology is the determination of traffic parameters using
GPS data collection technology. The implementation of this method provides high
resolution trajectory determination, which represents a good basis for traffic
process analysis and the assessment of basic parameters and their impact on
control delay. The obtained results and conclusions differ moderately in certain
segments from those obtained and presented by other authors.
The analytical delay model for unsaturated conditions is developed based on the
realized research in this dissertation. Total delays in the model are recorded at the
microscopic level and represented as delay components in various trip patterns.
The analytical model represents the basis of the method for experimental delay
estimation (MEIS). The control delay is determined directly by researching the
time trace of each particular vehicle experiencing delays.
The method is implemented and tested at several signalized intersections in
Belgrade. The method is proved to be valid for total delay determination in
unsaturated conditions. Correspondingly, some of the most important
disadvantages of existing delay estimation methods are eliminated by its
implementation
Keywords: Traffic process, signalized intersection, control
delay, delay estimation methods
Scientific field: Road and Urban Transport
Field of Academic Expertise: Traffic control and management
UDC: 656.1(043.3)
Prilog analizi saobraćajnog procesa na signalisanoj raskrsnici
SADRŽAJ RADA

Spisak tabela................................................................................................................................................... I
Spisak slika i grafikona .......................................................................................................................... III
1 UVODNA RAZMATRANJA ....................................................................................... 1
1.1 FORMULACIJA PROBLEMA ............................................................................................................ 1
1.2 CILJEVI I HIPOTEZE U ISTRAŽIVANJU ...................................................................................... 4
1.3 OČEKIVANI DOPRINOS .................................................................................................................... 5
1.4 SADRŽAJ RADA .................................................................................................................................... 6
2 OSNOVNI PREDMET ISTRAŽIVANJA ................................................................. 8
2.1 POJAM, KOMPONENTE I USLOVI NASTAJANJA VREMENSKIH GUBITAKA ............... 8
3 NEEKSPERIMENALNE METODE I MODELI UTVRĐIVANJA
VREMENSKIH GUBITAKA-PREGLED LITERATURE ................................ 13
3.1 ANALITIČKI MODELI VREMENSKIH GUBITAKA ................................................................ 13
3.2 VEBSTEROV (WEBSTER) MODEL VREMENSKIH GUBITAKA........................................ 16
3.2.1 Model uniformnih vremenskih gubitaka ........................................................................ 16
3.2.2 Model slučajnih vremenskih gubitaka ............................................................................. 18
3.2.3 Model vremenskih gubitaka za prezasićena stanja .................................................... 19
3.3 AKČELIKOV MODEL VREMENSKIH GUBITAKA .................................................................. 23
3.4 MODEL VREMENSKIH GUBITAKA U PRIRUČNIKU „HIGHWAY CAPACITY
MANUAL 2000“ (HCM 2000) ..................................................................................................... 25
3.5 MODEL VREMENSKIH GUBITAKA U PRIRUČNIKU „HANDBUCH FÜR DIE
BEMESSUNG VON STRAßENVERKEHRSANLAGEN 2001“ (HBS2001)...................... 28
3.6 KANADSKI MODEL UTVRĐIVANJA VREMENSKIH GUBITAKA ..................................... 30
3.7 MODELI UTVRĐIVANJA VREMENSKIH GUBITAKA U SKANDINAVSKIM
ZEMLJAMA .......................................................................................................................................... 31
3.8 HOLANDSKI MODEL UTVRĐIVANJA VREMENSKIH GUBITAKA .................................. 33
3.9 OCENA ANALITIČKIH MODELA ................................................................................................. 35
3.10 KOMPONENTE VREMENSKIH GUBITAKA ............................................................................. 37
3.10.1 Relacija Reilija i Gardnera ..................................................................................................... 41
3.10.2 Akčelikova relacija ................................................................................................................... 41
3.10.3 Teplijeva relacija ....................................................................................................................... 42
3.10.4 Ostale relacije ............................................................................................................................. 44
3.10.5 Ocena analitičkih relacija ...................................................................................................... 45
Sadržaj rada
Prilog analizi saobraćajnog procesa na signalisanoj raskrsnici
3.11 MODELI VREMENSKIH GUBITAKA U SIMULACIONIM METODAMA .......................... 46
3.11.1 Modeli vremenskih gubitaka u makrosimulacionim programima ...................... 47
3.11.2 Utvrđivanje vremenskih gubitaka u mikrosimulacionim programima ............. 49
4 METODE EKSPERIMENTALNOG ISTRAŽIVANJA VREMENSKIH
GUBITAKA ................................................................................................................. 53
4.1 METODA PLUTAJUĆEG VOZILA ................................................................................................. 54
4.2 METODA PRAĆENJA PUTANJA VOZILA .................................................................................. 56
4.3 METODA INDIREKTNOG ISTRAŽIVANJA VREMENSKIH GUBITAKA .......................... 57
4.4 METODA ISTRAŽIVANJA VREMENSKIH GUBITAKA U PRIRUČNIKU HCM 2010 .. 58
4.5 OCENA AKTUELNIH METODA EKSPERIMENTALNOG ISTRAŽIVANJA
VREMENSKIH GUBITAKA ............................................................................................................. 60
5 METODOLOGIJA ISTRAŽIVANJA PARAMETARA PROCESA KRETANJA
VOZILA ........................................................................................................................ 63
5.1 PREDMET I CIJ ISTRAŽIVANJA ................................................................................................... 63
5.2 LOKACIJE ISTRAŽIVANJA ............................................................................................................. 64
5.3 PERIOD ISTRAŽIVANJA ................................................................................................................. 65
5.4 DEFINISANJE POKAZATELJA I NAČIN NJIHOVOG UTVRĐIVANJA .............................. 66
5.4.1 Osnovni parametri procesa kretanja vozila .................................................................. 66
5.4.2 Brzina na prilazu raskrsnici ................................................................................................. 67
5.4.3 Granični uslovi za nastajanje vremenskih gubitaka ................................................... 67
5.4.4 Vremenski gubici u procesu kretanja vozila ................................................................. 69
5.5 METODA ISTRAŽIVANJA ............................................................................................................... 70
5.6 VELIČINA UZORKA .......................................................................................................................... 71
5.7 MERNA OPREMA ZA ISTRAŽIVANJA ....................................................................................... 73
5.8 ORGANIZACIJA ISTRAŽIVANJA .................................................................................................. 76
6 ANALIZA I SINTEZA REZULTATA ISTRAŽIVANJA ................................... 79
6.1 ANALIZA ISPUNJENOSTI METODOLOŠKIH USLOVA U ISTRAŽIVANJU .................... 79
6.2 BRZINA NA PRILAZU RASKRSNICI ........................................................................................... 83
6.2.1 Uticaj brzine na vrednost vremenskih gubitaka .......................................................... 83
6.3 PROCES USPORENJA I UBRZANJA VOZILA ............................................................................ 84
6.3.1 Granični uslovi za nastajanje vremenskih gubitaka ................................................... 84
6.3.2 Analiza procesa usporenja .................................................................................................... 91
6.3.3 Analiza procesa ubrzanja ...................................................................................................... 98
6.4 VREMENSKI GUBICI ZAUSTAVLJENOG VOZILA ............................................................... 111
6.5 ODNOS KOMPONENTI VREMENSKIH GUBITAKA ........................................................... 113
Sadržaj rada
Prilog analizi saobraćajnog procesa na signalisanoj raskrsnici
6.6 UTICAJA TIPA TRAJEKTORIJE NA UKUPNE VREMENSKE GUBITKE ....................... 116
6.7 PROSTORNA KOMPONENTA VREMENSKIH GUBITAKA .............................................. 119
7 MEIS METOD ........................................................................................................ 122
7.1 KONCEPT METODE ...................................................................................................................... 122
7.2 METODA ISTRAŽIVANJA ............................................................................................................ 125
8 ANALIZA REZULTATA RAZLIČITIH METODA ISTRAŽIVANJA ......... 129
9 ZAKLJUČCI I PREPORUKE ................................................................................ 133
10 SPISAK LITERATURE (PO ABECEDNOM REDU) ................................................... 143
PRILOG A. SNIMLJENE VREDNOSTI OSNOVNIH PARAMETARA KRETANJA PLUTAJUĆEG
VOZILA PO REALIZOVANIM TRAJEKTORIJAMA .............................................................. 151
PRILOG B. BAZA PODATAKA DOBIJENIH PRIMENOM METODE MEIS ............................... 163

Sadržaj rada