توسعه مدل سرعت – چگالي براساس داده‌هاي بومي جريان (مورد مطالعه: آزادراه تهران– قم)

Analysis of Traffic Flow Characteristics Based on Local Data: Speed-Density Relationship for Tehran-Qom Freeway

خصوصيات جريان ترافيك به رفتار رانندگان، مشخصات وسايل نقليه، خصوصيات فيزيكي مسير و تعامل اين عوامل با يكديگر بستگي دارد. به‌گونه‌اي كه حتي در صورت مشابه بودن وسايل نقليه عبوري و خصوصيات هندسي مسيرها، مشخصات جريان ترافيك به‌دليل تفاوت در رفتار رانندگان عبوري، لزوماً يكسان نخواهد بود. با وجود آن‌كه از سال 1934 ميلادي تاكنون، مدل‌هاي مختلفي جهت پيش‌بيني مشخصات جريان ترافيك پيشنهاد شده است، ليكن مناسب‌ترين مدل بيان‌كننده ارتباط بين متغيرهاي مختلف جريان، هم‌چنان بحث‌انگيز است كه اين موضوع، عمدتاً به‌دليل تفاوت در رفتار رانندگان عبوري با توجه به شرايط موجود در مسير است. به‌خصوص پراكندگي زياد مشاهدات به‌دليل تعداد زياد آنها، تعيين نقاط خاص در منحني‌هاي توصيف‌كننده متغيرهاي جريان را با دشواري‌هايي مواجه مي‌كند. اين مقاله به تحليل رفتار جريان ترافيك براساس دادههاي بومي با تاكيد بر مدل سرعت- چگالي براي آزادراه تهران ـ قم پرداخته است. در مطالعه موردي اين تحقيق، بيش از چهار ميليون داده ترددشماري در آزادراه تهران- قم در دو مسير (رفت و برگشت) و به تفكيك خط عبوري بررسي و تحليل شده‌اند. براساس اين دادههاي بومي، مدل‌هاي مختلف سرعت- چگالي، پرداخت، ارزيابي و تحليل شده و نتايج آنها با مدل‌هاي كلاسيك گذشته مقايسه شده است. نتايج اين تحقيق نشان داد كه متوسط وزني شيب تغييرات سرعت در چگالي‌هاي كمتر از 7 معادل سواري در هر كيلومتر از خط عبور، حدود 30درصد كمتر از متوسط وزني شيب تغييرات سرعت در چگالي‌هاي بيش از اين مقدار است. در نهايت مقايسه مدل هاي ساخته شده در اين تحقيق با ساير انواع مدل هاي كلاسيك گذشته حاكي از دقت بيشتر مدل هاي توسعه يافته بود. بنابراين، مدل‌هاي ارايه‌شده در اين تحقيق نسبت به مدل‌هاي ديگر، توصيف بهتري از شرايط تردد در آزادراه را با توجه به رفتار رانندگان بومي ارايه داده‌اند.

Characteristics of traffic flow depend on driver behavior, vehicle specifications, highway characteristics and the interaction between these factors. Despite all similarities between characteristics of passing vehicles and geometry of highways, the characteristics of traffic flow are not necessarily the same. The differences may be attributed to the differences in behavior of drivers. Since 1934, different models have been suggested to predict characteristics of traffic flow. However selecting the best model, indicating the relationship between different parameters of traffic flow has ever been challenging. This is mainly because of the difference in behavior of drivers in different conditions. This paper investigates the speed-density relationship according to behavior of local drivers. In this research, more than 4 million records of traffic data are studied and analyzed in Qom-Tehran Freeway. Information of traffic counting is gathered by means of inductive loop detectors in both directions per each lane. Based on this information, different Speed-Density models are calibrated, analyzed and compared with previous models. However a multi-regime linear model with different slopes at break point has been suggested. According to the results, weighted average of speed variance in densities less than 7 pc/km/ln is nearly 30% less than the corresponding value in densities more than or equal to 7 pc/km/ln. Analysis show that regression errors in proposed model and Green shields model are 0.8% and 9.6% respectively when the density is less than 7 pc/km/ln and 1.7% and 47.3% respectively when the density is more than or equal to 7 pc/km/ln. This suggests that presented models in this research, are better describing the flow situation in Qom Tehran freeway, than the Green shields model.