Bağ yolculuk sürelerinin ölçüm ve modelleme kapsamında irdelenmesi


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2012

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Göker Aksoy

Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Hilmi Berk Çelikoğlu

Özet:

Ulaştırma mühendisliği açısından temel bir ölçü olan `yolculuk süresi' kavramı; kullanıcılar, yöneticiler ve ulaştırma mühendisleri gibi geniş bir kitle tarafından en kolay anlaşılan ve belirlenebilen bir ölçüttür. Hem başarım ölçütü olarak hem de kullanıcıların güzergâh seçim karar verme aşamasında önemli bir yeri olan yolculuk süresi, akıllı ulaştırma sistemleri uygulamalarında kullanıcılara çevirim içi bilgi sağlamak amacıyla da kullanılmaktadır. Bu çalışma ile yolculuk süresi türetme yöntemlerinin en doğru şekilde kullanılmasıyla, kullanıcılara sunulan yolculuk süresi kestirimindeki doğruluk payını arttırmak hedeflenmiştir.Ulaştırma sistemlerinin temel amacının kullanıcılara fayda sağlamak olduğu düşünüldüğünde, özellikle iş ve okul yolculukları gibi zirve saat trafiğinin büyük bir kısmını oluşturan yolculuklarda, yolculuk süresinin belli sınırlar içerisinde kalması gerektiği görülür. Ulaştırma sistemi kullanıcıları için bu derece rijit bir yapısı olan yolculuk süresi, plansız büyüyen ve karayolu ulaştırması baskın kentsel alanlar söz konusu olduğunda, katlanılamaz seviyelere çıkmaktadır. Güncel ekonomik gelişmelerle eşzamanlı olarak artan ve farklılaşan hizmet türleri ile bunların seçeneklerinin, planlama politikalarından yoksun biçimde arazi kullanımına etkimesi sonucu, dengesiz ve abartılmış trafik talebi meydana gelmekte, ayrıca nüfus artışı gibi demografik özelliklerin değişimi karşısında ulaştırma sistemi altyapısı da yetersiz kalabilmekte ve dolayısıyla çözülemez tıkanıklıklara neden olmaktadır.Bu çalışmada; yolculuk sürelerinin, ölçüm yöntemleri ve trafik algılayıcıları verilerinden türetilmesi üzerinde yoğunlaşılmış, yolculuk süresi kestirim sürecine yönelik bir yaklaşım önerilmiş ve gerçek hayattaki olası uygulama alanlarından bahsedilmiştir. Yolculuk sürelerinin türetimi ve kestirimi arasındaki ayrım ortaya konarak, türetim/modelleme kapsamında yapılan çalışmalar irdelenmiştir. Seçilen farklı yöntemlerle türetilen yolculuk süreleri, gerçek yolculuk süreleri ile karşılaştırılmıştır.Trafik akım dinamiklerinin anlatıldığı bölüm sonrası yolculuk süresinin doğrudan türetilmesi, başka bir deyişle gelişmiş teknolojiler yardımıyla ölçülmesi anlatılmıştır. Bu yöntemlerden küresel konumlandırma sistemi (KKS) donanımlı gözlem aracı ve Bluetooth trafik algılayıcılarından faydalanarak alan çalışması ile yolculuk süresi ölçümleri gerçekleştirilmiştir.Yolculuk süresinin türetilmesinde kullanılan yörünge temelli yöntemler, trafik akım kuramı temelli yöntemler ve diğer yöntemler, ilgili temel çalışmalara değinilerek ayrıntılı biçimde irdelenmiştir. Çalışmada da kullanılan, sabit ve değişken hız varsayımlı yörünge temelli yöntemler ile yolculuk süresinin türetimine ilişkin ayrıntılı açıklamalara yer verilmiştir. Yolculuk süresi türetim duyarlılığını arttırmak için, trafik akımının dinamik özelliğini dikkate alan yaklaşımlardan bahsedilmiştir.Kullanılan kaba-boyut ve ince-boyut modellerin kuramsal yapıları, girdi verisi olarak kullanılan değişkenler ve modelleme için yapılan varsayımlar açıklanmış ve elde edilen sonuçlar irdelenmiştir. Yolculuk süresi çalışmaları için ince-boyut benzetim modelinden var olan bir yazılımla (Vissim); kaba-boyut modelden ise kuramsal yapısının kodlanması ile faydalanılmıştır.Kaba boyut model olarak Friesz ve diğerlerinin doğrusal yolculuk süresi modeli kullanılmıştır. Gün-içi yolculuk sürelerinin dağılımını belirleyebilmek için ağ modellerinde sıkça faydalanılan bu model ile yolculuk sürelerini akşam ve sabah zirve saatleri için hesaplanmıştır.İstanbul TEM Otoyolu üzerinde belirlenen çalışma güzergâhında mikrodalga trafik algılayıcıları ile toplanan trafik akım verisi kullanılarak, ince-boyut akım modelinin benzetildiği yazılımın kalibrasyonu yapılmıştır. İnce-boyut benzetim modelinde gerçek konumlarına yerleştirilen trafik algılayıcılarıyla trafik akımına ait tekrar üretilen veriler, belirli bir zaman aralığında toplulaştırılmıştır. Yeniden üretilen algılayıcı verileri ile yörünge temelli yöntemler kullanılarak bağlar için yolculuk süreleri türetilmiştir.Katılma ve ayrılma bölgesinin olmadığı çalışma güzergâhı, ince-boyut benzetim modelinde, çalışma için oluşturulan bağların öncesinde ve sonrasında bulunan, Ümraniye ve Kavacık Kavşağı'nı kapsayan bir alan boyunca modellenmiştir.Temmuz 2011 ve Ocak 2012 tarihlerinde belirlenen bir hafta boyunca, çalışma güzergâhında KKS donanımlı gözlem aracı ile yolculuk süresi ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, Ocak 2012 ölçüm haftasında KKS ile eş zamanlı olarak Bluetooth trafik algılayıcıları kullanılarak da yolculuk süreleri ölçülmüştür.Yörünge temelli yöntemler ile türetilen yolculuk süreleri, ince-boyut benzetim yazılımından elde edilen yolculuk süreleriyle karşılaştırılmıştır. Gerçek yolculuk süreleriyle ekstrapolasyon yöntemleriyle türetilen yolculuk sürelerinin istatistiksel analizleri yapılarak başarımları sınanmıştır.KKS donanımlı gözlem aracıyla ölçülen gerçek yolculuk süreleri; ince-boyut benzetim modelinden elde edilen ve Friesz ve diğerlerinin doğrusal yolculuk süresi modeli ile hesaplanan yolculuk süreleriyle karşılaştırılmıştır. Her iki model sonucunun, yolculuk süresi türetimindeki başarımları değerlendirilmiştir.Gerçek yolculuk süresi bilgisi, mikrodalga trafik algılayıcıları gibi yol kenarına yerleştirilen Bluetooth trafik algılayıcıları ile ölçülebilir. KKS ile taşıtlardan sağlanan verilerin bir merkez istasyona aktarılmasıyla, yolculuk süresi ve hız gibi bilgiler yüksek duyarlılıkla ve çevirim içi belirlenebilir. Daha basit bir yaklaşımla, yol boyunca belirli kesitlere yerleştirilen trafik algılayıcılarından elde edilen taşıt sayıları kullanılarak; yol kesiminin kapasite, tıkanıklık yoğunluğu ve şerit sayısı gibi özellikleri göz önüne alınarak, yolculuk süresi, matematik yöntemlerle de türetilebilir.Türetilen yolculuk süreleri, var olan trafik koşularının değişmeyeceği varsayımıyla bağ yolculuk süreleri hakkında bilgi sağlamaktadırlar. Gerçekte ise kullanıcı, güzergâhını tamamlayana kadar akım koşullarında değişiklik meydana gelebilir. Bu da, var olan akım koşulları için türetilen yolculuk süresi ile kısa bir süre sonra gerçekleştirilecek olan yolculuğun süresi arasında farka yol açabilmektedir. Bu nedenle kullanıcılar için yolculuk süresinin türetimi yerine, kısa bir süre sonraki zaman aralıklarına dair yolculuk süresi kestirimi daha fazla yarar sağlayabilir.Yolculuk süresi kestirim süreci, trafik algılayıcılarından elde edilen gerçek zamanlı ve geçmiş trafik akımına ait verilerle akıllı ulaştırma sistemlerinin bir bileşeni olarak uygulanabilir. Trafik akımına ait geçmiş veriler, Bluetooth trafik algılayıcılarıyla ve KKS donanımlı araçlarla ölçülen yolculuk süresi bilgileriyle birlikte kullanılarak, gerçek zamanlı elde edilen trafik algılayıcı verileriyle yolculuk süresi kestirimi yapılabilir.Tüm bu yöntemlerin bileşeni olduğu yolculuk süresi kestirimi süreciyle elde edilen değerler, kullanıcılara, güzergâh seçimlerinde kullanmaları için çevirim içi olarak sunulabilir. Böylece, özellikle yoğun kentsel alanlarda, kullanıcılar güzergah seçerken uzaklık bilgisinin yanında yolculuk süresi bilgisini de göz önünde bulundurabilirler.Trafik akımının dinamik özelliğini dikkate alarak ve var olan teknolojilerden en uygun biçimde faydalanarak kullanıcılara en doğru yolculuk süresi bilgisi sunabilmek, güzergâh seçimi ve kullanıcıların ulaştırma sisteminden elde edeceği faydayı enbüyüklemek bakımından önemlidir. Bu nedenle, özellikle kent içi karayolu ağlarında, talebin yoğun olduğu bölgelerde kullanıcılara sunulan yolculuk süresi bilgisinin önemi daha da artmaktadır.