Modelowanie odległości pomiędzy pojazdami w kongestii w skali nanoskopowej

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Modelowanie odległości pomiędzy pojazdami w kongestii w skali nanoskopowej"

Amelia Smolińska
5 lat temu
Przeglądów:

1 SZCZUPAKOWSKI Seweryn Modelowanie odległości pomiędzy pojazdami w kongestii w skali nanoskopowej WSTĘP Wzrost współczynnika motoryzacji przy ograniczonym rozwoju sieci drogowej spowodował zwiększenie zatłoczenia, głównie na terenach zurbanizowanych. Kongestia jest już stałym elementem życia w miastach, a jej wpływ na zachowania ludzi zamieszkujących obszary o ograniczonych możliwościach ruchu pojazdów powoduje, że wraz z ich liczbą granice kompromisu są przesuwane coraz dalej. Nakładane regulacje prawne nie dają rozwiązania, a wyniki badań nastawiają sceptycznie co do możliwości uniknięcia zatorów drogowych. Ruch w miastach zwalnia w sposób wyraźny i nierzadko jest to działanie celowe, motywowane głównie względami bezpieczeństwa [6,7,8], zwalnia również ruch na głównych szlakach komunikacyjnych [9] co wskazuje na przełamanie tendencji wzrostowej z lat poprzednich [11]. 1. STAN WIEDZY PRZEDSTAWIONY W LITERATURZE W celu zwiększenia jakości tworzonych modeli ruchu pojazdów w sieci drogowej potrzeba dokładniejszych danych pochodzących z pomiarów w warunkach rzeczywistych [1,2,4,5]. Dotychczasowe badania i próby oparte na analizie mikroskopowej z zastosowaniem metod statystycznych nie dają rozwiązań na satysfakcjonującym poziomie szczegółowości. W konsekwencji tego zachodzi pytanie o dokładność tworzonych w ten sposób symulacji, otrzymywanych wyników oraz rozwiązań, które są implementowane dzięki zastosowaniu technik obliczeniowych. Odstęp bezpieczny jest obecny w dokumentach Krajowej Rady Bezpieczeństwa Drogowego, jednak jego kodeksowa definicja sprowadza się do ogólnika w postaci: odstęp niezbędny do uniknięcia zderzenia w razie hamowania lub zatrzymania się poprzedzającego pojazdu [13] bez jasno określonych wartości, w których powinien zawierać się ten odstęp (z wyłączeniem jazdy w tunelach o długości przekraczającej 500 m) [10,12]. W literaturze przedmiotu również występuje wyraźny brak w tym zakresie, nie zostaje także rozróżniony wpływ natężenia ruchu i warunków na drodze na wielkość odstępu pomiędzy pojazdami ruch swobodny, ruch ustalony, kongestia [3]. W modelach mikroskopowych dużo częściej jest używany czas następstwa (headway time) lub luka czasowa (time gap) określający czas pomiędzy dwoma pojedynczymi pojazdami w potoku mijającymi punkt pomiarowy. 2. METODYKA BADAŃ Pomiary wykonane zostały w warunkach rzeczywistych na dojeździe do skrzyżowania o ruchu okrężnym Falbanka we Włocławku w dn kwietnia Przy pomocy kamery rejestrowano z odległości ok. 19 m. potok pojazdów dojeżdżających do linii warunkowego zatrzymania przed wjazdem na skrzyżowanie. Ruch pojazdów był rejestrowany z częstotliwością 29,7 Hz w rozdzielczości full HD 1920x1080. Jednocześnie w kadrze przebywało 2-5 pojazdów. W trakcie analizy zebranych materiałów okazało się, że struktura potoku nie ma wpływu na odległości pomiędzy pojazdami w kongestii. W ten sposób przygotowany materiał był poddany analizie za pomocą programu Kinovea, umożliwiającego obróbkę zebranego materiału video oraz przetworzenie go na zdjęcia. Zmierzona odległość pomiędzy zatrzymanymi pojazdami została wyrażona w pikselach. Konwersja jednostek z pikseli na metry została dokonana poprzez sfilmowanie przygotowanych plansz z nadrukiem przypominającym szachownicę o polach różnej i znanej wielkości. Jeden piksel odpowiadał 0,02 m. 4651

2 Fot. 1 Prezentacja miejsca pomiarów 3. OPIS POMIARÓW I PREZENTACJA WYNIKÓW W czasie prowadzonych badań dokonane zostały pomiary odległości pomiędzy zatrzymanymi pojazdami w potoku znajdującym się w stanie kongestii. Zbadano 315 odległości pomiędzy 316 samochodami. Wyniki zostały przypisane do poszczególnych przedziałów, od 0 m do 10,0 m z krokiem 0,4 m. Liczebności dla poszczególnych przedziałów przedstawiają się następująco: Tab. 1 Prezentacja wyników pomiarów odległość [m] 0,41-0,8 0,81-1,2 1,21-1,6 1,61-2,0 2,01-2,4 2,41-2,8 2,81-3,2 3,21-3,6 liczebność udział % 0,6% 2,5% 13,7% 19,7% 24,4% 16,8% 9,2% 5,4% odległość [m] 3,61-4,0 4,01-4,4 4,41-4,8 4,81-5,2 6,01-6,4 6,81-7,2 7,21-7,6 8,81-9,2 liczebność udział % 4,1% 1,3% 0,3% 0,3% 0,6% 0,3% 0,3% 0,3% 4652

3 Rys. 1 Graficzna prezentacja wyników pomiarów Nie zostały odnotowane odległości pomiędzy zatrzymanymi pojazdami: mniejsze od 0,4 m; 5,21-6,00 m; 6,41-6,80 m; 7,61-8,80 m; pow. 9,20 m. 4. OPIS MODELU Na podstawie powyższego zestawienia został stworzony generator w Excelu, mający na celu modelowanie odległości pomiędzy pojazdami stojącymi w kongestii dla dowolnie dużej liczby pojazdów. Utworzono przedziały powstałe poprzez agregację liczebności kolejno po sobie następujących przedziałów wyznaczonych na podstawie danych rzeczywistych. Na tej podstawie dla każdego z przedziałów został utworzony jego udział procentowy w całej zbiorowości zbadanych samochodów. Przy pomocy funkcji los.zakres(0;315) w 100 komórkach odpowiadającym stojącym pojazdom wygenerowano liczby z zakresu odpowiadającego liczebności zbadanych pojazdów. Każda z wygenerowanych 100 wartości została przyporządkowana do odpowiadającego jej przedziału. W dalszej kolejności obliczono wartości bezwzględne różnic w udziałach procentowych każdej z wartości rzeczywistych pomniejszonej o odpowiadającą jej wartość wygenerowaną. Każdej z otrzymanych w ten sposób różnic została przypisana waga odpowiadająca udziałowi procentowemu danego przedziału rzeczywistego w całości. Na tej podstawie możliwe było obliczenie średniej arytmetycznej ważonej, będącej miarą błędu średniego względnego. Równolegle obliczany był współczynnik determinacji R 2 dla wartości rzeczywistych i obliczanych. Model zawierający wygenerowane odległości charakteryzuje się średnim błędem względnym e wśr =2,61 % oraz R 2 =0,

4 Rys. 2 Graficzna prezentacja wyników obliczeniowych i zestawienie z danymi rzeczywistymi Rys. 3 Graficzna prezentacja błędu średniego względnego PODSUMOWANIE I WNIOSKI Brak jednorodności zachowań uczestników ruchu narzuca konieczność ich uwzględniania w badanych modelach. Jest to tym istotniejsze w warunkach kongestii, ponieważ szybkość zachodzących zmian i reakcji poszczególnych kierujących mogą zostać zaobserwowane dopiero przy wysokim poziomie szczegółowości. Dzięki przedstawionej metodzie modelowania odstępu pomiędzy pojazdami osiągnąć bardzo wysoki poziom realizmu dla gęstości potoku. Prostota modelu czyni go uniwersalnym jako podstawy do tworzenia bardziej złożonych, niezależnie od zastosowanej skali. Otrzymany wysoki współczynnik determinacji R 2 >0,92 wskazuje, że model ten może być również wykorzystywany do weryfikacji wyników uzyskanych z innych źródeł. 4654

5 Streszczenie W artykule zostały zaprezentowane metoda i wyniki badań odległości pomiędzy zatrzymanymi pojazdami w kongestii. Dodatkowo opracowany został prosty sposób modelowania tej wielkości, co przy wysokim poziomie współczynnika determinacji R 2 > 0,92 może zostać wykorzystane w tworzeniu większych modeli oraz służyć do weryfikacji danych z innych źródeł.. Abstract In article were presented method and results of distance measurements between stopped cars in congestion. In addition, has been developed simple way to modeling of this parameter, which given high level of the coefficient of the determination R 2 > 0,92, could be useful in bigger models preparation and used in verification data from others sources. BIBLIOGRAFIA 1. Methodology for modeling highly heterogeneous traffic flow, V.T Arasan, R. Z. Koshy, Journal of Transportation Engineering, v. 131(7), Capacity models and parameters for unsignalized urban intersections in Poland, J. Chodur, Journal of Transportation Engineering, v. 131(12), Introduction to modern traffic flow theory and control, B. Kerner, Springer-Verlag, Berlin, Pomiar kongestii w skali mikroskopowej na terenie zurbanizowanym, S. Szczupakowski, Logistyka 6/ A car-following theory for multiphase vehicular traffic flow, H.M. Zhang, T. Kim., Transportation Research part B 39, rozdział rozdział rozdział rozdział Dz.U Ustawa z dnia 20 czerwca 1997 r. - Prawo o ruchu drogowym 4655

Podobne dokumenty

BARAŃSKA Marta 1 DEJA Agnieszka 2 BUBKA Jolanta 3

BARAŃSKA Marta 1 DEJA Agnieszka 2 BUBKA Jolanta 3 Analiza natężenia hałasu generowanego przez transport samochodowy po wdrożeniu projektu ograniczenia ruchu w wybranym punkcie aglomeracji szczecińskiej