FINAL REPORT PART F:

Transkript

1 Royal Institute of Technology Centrum för Trafiksimulering TRAFFIC PERFORMANCE ON MAJOR ARTERIALS FINAL REPORT PART F: Yttäckande Trafikmätningar (Traffic Measurements) Royal Institute of Technology Centre for Traffic Simulation Research Andrzej Gutowski Stefan Eriksson

2 Innehållsförteckning 1. Bakgrund 2. Mätplatser 2:1 Danderyd Lahäll :2 Gubbängen :3 Bredden :4 Näsbypark :5 Karlberg(Norra Länken) :6 Haga Norra-Järva Krog /25 Page F:2

3 Yttäckande trafikmätningar Trafikdata intar en central plats i utvärdering av befintliga situationer och i planering av framtida trafiklösningar. Trafikdatan måste vara tillförlitlig, detaljerad och omfattande för att även mycket små faktorer skall kunna detekteras. De faktorer som styr och samverkar i trafikprocessen låter sig inte enkelt beskrivas och att ge en bild av dem alla och deras inbördes beroende närmar sig det omöjliga. Vid modellbildning är det därför väsentligt att definiera målet med modellbildningen och ur detta härleda de egenskaper hos trafikprocessen som modellen ska avspegla. Ett dataunderlag som kan ge grund för förståelse och förklaring av förarbeslut vid olika trafiksituationer är det mest vitala för modellbildning. Bara de modeller som avspeglar förarbeteende med tillräcklig noggrannhet kan användas som stöd för beslutstagande om väg- och trafikåtgärder. Mål Målet för trafikmätningar är att ta fram ett underlag för modellarbete och bygga upp kunskap om trafikbeteende i olika väg- och trafikmiljöer. - länk - påfart, avfart - växlingsträcka Metod För att ta fram ett kvalificerat dataunderlag, kompletteras snittmätningarna på marken med yttäckandemätningar med hjälp av rymdstabiliserad videokamera monterad till en helikopter. Filmning av trafikprocessen möjliggör analysen av rådande trafikförhållande. Från det videofilmade materialet väljs filmsekvenser, med särskild god filmkvalitet och intressanta trafikförhållandet. Videofilmernas reproducerbarhet öppnar möjligheten för flera intressenter att använda filmmaterialet för sina egna speciella syften. Page F:3

4 VIDEO MÄTSYSTEM H L N Vind (V) : 80% syd-väst-väst ß Video system: VHS linjer SVHS linjer Betacam linjer Hinder: vindhastighet (V) < 15 m/s och vindvinkel (ß) > 60 grader V m/s och (ß) > 45 grader V >20 m/s Markeringar: minst 0,2 m x 2 m. Helikopterhöjd (H): m Helikopterposition: se bild. Väglängd (L) och synbarhet L= 900 m - översiktig bild L= 500 m - markeringar syns bra (noggrannhet ca 0,7m) L= 250 m - mycket bra synbarhet (noggrannhet ca 0,3m) Figur 1 Trafikmätningar med hjälp av rymdstabiliserad videokamera monterad till helikopter - en skiss över helikopters höjd och position Page F:4

5 Tillämpningar Länk Dagens videokameror har sådan upplösning som tillåter filmning av vägsträcka på m med tillräckligt för trafikanalys noggrannhet. Motorvägslänkar är oftast betydligt längre. Detta innebär att ett system med antal kaskadkopplade kameror behövs för att täcka en längre sträcka. Sådant system med girostabilisering är inte tillgängligt. Därför gjordes en provmätning där en löpande kameravy används. En helikopter med kamera följde fordon körande i platoon längs motorvägslänken. Köledaren användes i varje fall som ett referensfordon. Sådan metod gjorde möjligt att observera intressant beteende i kö. Helikopter följer en kö på ca 5-10 bilar längs observations vägavsnitt (länk) m lång. Observationen av en kö kan ta ca 3 minuter plus några minuter overhead att vända, hitta ny kö och anpassa hastigheten till dennas hastighet. Tyvärr metoden möjliggör bara observation av ett sampel av köar i trafikflöde. Med denna metod kan samlingen av tillräckligt stor data material anses vara ganska dyr. För att över huvudtaget kunna utföra trafikanalys med hjälp av videofilmning behövs ett system för skala- och perspektivkalibrering. Vid användning av automatisk videoanallys kan ett antal fasta föremål med känd avstånd mellan dem användas som kalibreringspunkter alternativt kan speciella markäringar läggas ut på vägbana. Vid en manuellt utvärdering av videomaterial behövs markeringar utlagda på vägbana för att över huvudtaget möjliggöra analysen. Påfart Trafiken på påfartsramper filmades med hjälp av videokamera monterad till en helikopter. Helikoptern hovrade rakt ovanför mätplatsen. Filmning utfördes på morgonen i avsikt att följa morgonens högtrafik. För att åstadkomma tillräckligt bra upplösning måste kameravy täcka ett vägavsnitt inte längre än m. I de flesta fall är det tillräckligt att täcka påfartsrampen och accelerationssträcka. Vägmarkeringar läggs oftast vid varje meter över mätsträcka dvs passager av vägmarkeringar sker varje 2-4 sekunder vid fordonshastighet på 90 km/h. Växlingssträcka För mycket korta växlingssträckor kan förhoppningsvis samma metod som för påfarter användas. För längre sträckor måste en lämplig mätmetod utarbetas. Page F:5

6 Databearbetning Mål Målet för yttäckande trafikmätningar är att framställa kontinuerliga väg-tids trajektorier för varje enskild fordon. De trajektorierna står till grund för vidare trafikanalys. Metod För att åstadkomma den kontinuerliga väg-tids trajektorien krävs ett system för automatisk bildanalys. Sådant system finns inte tillgängligt idag. Därför ett halv-manuellt system har tagits fram vid KTH. En avancerad videobandspelare är kopplad till en dator samt TV-monitor. En operatör som observerar trafiken på monitor väljer ut intressant händelse och ger signal till dator vilken i sin tur avläser VITC 1 - koden som representerar tiden för denna (händelse) registrerad under själva inspelningen. De händelserna som är bundna till vägen är passager av speciellt för analysändamål utlagda vägmarkeringar. Vägmarkeringar läggs oftast (beroende på syfte med mätning) vid varje meter över mätsträcka dvs. passager av vägmarkeringar sker varje 2-4 sekunder vid fordonshastighet på 90 km/h. Det innebär att punkter för väg-tids trajektoria samlas varje 2-4 sekunder. I analysen görs ett antagande att fordonet förflyttar sig under de 2-4 sekunder med en konstant hastighet representerad av en rak linje mellan mätpunkterna på väg-tids diagrammet. Ett annat sätt att analysera data är att använda statistiska metoder för kurvanpassning till de mätpunkter. Länk För att presentera analysmetoden låt oss se ett exempel på köbeteende urdragen från trafikmätningar på E18 vid Danderyd norr om Stockholm 2. Trafiksituationen presenteras på bild 1. Fyra personbilar följer en lastbil. Bilen nr 3 byter körfält och försvinner ur kö. Bilarna bakom bilen nr 3 (dvs 4 och 5) fortsätter i samma körfält och anpassar sin hastighet och avstånd till den nya situationen i kö. 1 VITC - Vertical Inserted Time Code 2 Trafikmätningen beskrevs i TPMA- tertialrapport 1 Page F:6

7 Tidsavstånd till fordon före framförvarande Tidsavstånd till framförvarande fordon Tidsavstånd till köledare Bild 1. Trafiksituation där fyra personbilar följer en lastbil och en av bilar i kö (nr 3) byter körfält. Figur 1 nedan presenterar det grundläggande diagrammet för analys av trafiksituation från bild 1, dvs. en väg-tids trajektoria. Road-time trajectory Time (s) vehicle 1/TRUCK vehicle 2/CAR vehicle 3/CAR vehicle 4/CAR vehicle 5/CAR Distance (m) Figur 1. Väg-tids trajektoria för en lastbil och fyra personbilar som följer lastbilen i samma körfält (se bild 1). Som framgår från figur 1 hade fordon nr 3 bytt körfält ca 500 m efter sträckans början. Fordon 4 och 5 fortsätter i samma körfält och anpassar beteende till den nya trafiksituationen. Fordon 4 byter körfält ca 30 s senare (vid 1100 m). Med utgångspunkt från en väg-tids trajektoria kan hatighetsprofiler och tidsavståndsprofiler tas fram för enskilda fordon. I figur 2 presenteras en hastighetsprofil för fordon i kö från bild 1. Page F:7

8 Speed Profile 110 Speed (km/h) vehicle 1/TRUCK vehicle 2/CAR vehicle 3/CAR vehicle 4/CAR vehicle 5/CAR Distance (m) Figur 2. Hastighetsprofil för en lastbil och fyra personbilar som följer lastbilen i samma körfält (se bild 1 ovan). Det är viktigt från kapacitetssynpunkt (men även miljö- och säkerhetssynpunkt) på vilket sätt anpassar föraren fordonshastigheten och avståndet till framförvarande fordon 3. 3 Sådant anpassningsförlopp kan bara analyseras med hjälp av yttäckande trafikmätnings metoder. De metoder är för nuvarande ganska dyra men videotekniken förbilligas ständigt och analysmetoder förbättras samt våra kunskaper och erfarenhet utvecklas. Page F:8

9 Time headway relativ to platoon leader 6,0 5,0 vehicle 2/CAR vehicle 3/CAR vehicle 4/CAR vehicle 5/CAR 4,0 Time (s) 3,0 2,0 1,0 0, Distance (m) Figur 3. Tidsavståndsprofil relativt till köledare för fyra personbilar som åker i samma körfält (se bild 1 ovan). Det är intressant från trafikteknisksynpunkt och modelleringssynpunkt att analysera hastighets- och tidsavståndsprofiler i relation till framförvarande fordon, fordon före framförvarande fordon eller till köledare. I figur 3 presenteras en tidsavståndsprofil för fordon i kö relativt till köledaren (se bild 1). I figur 4 visas hastighetsprofil av fordon i kö (från bild 1) relativt till framförvarande fordon. Page F:9

10 Speed profile relativly to the previous vehicle Speed (km/) Distance (m) vehicle 1/TRUCK vehicle 2/CAR vehicle 3/CAR vehicle 4/CAR vehicle 5/CAR Figur 2. Hastighetsprofil relativt till framförvarande fordon för en trafiksituation från bild 1 ovan. Problemet hur fordon i kö påverkar varandra är mycket väsentligt för car-following modellen. Interagerar fordonet i kö bara med framförvarande fordon eller även flera fordon framåt? Analysen av fordonsrörelse i relation till framförvarande fordon eller fordon före framförvarande fordon kan belysa sådant problem. Vist är interaktioner med närmaste fordon i kö av primär karaktär, men vid trafikbelastning närmare kapacitetsgränsen de sekundära interaktioner kan vara avgörande. Det är väsentligt att välja sådan detaljeringsgrad i modellering som avspeglar noggrannhetsnivå tillräckligt för att ta beslut om trafikpolitiskaåtgärder. Alt som är över blir för dyrt, alt under otillräckligt men att göra sådant val är en grannlaga uppgift. Beskrivning av mätplatser presenteras i följande kapitel. Page F:10

11 Danderyd Lahäll Page F:11

12 A. Mätplats beskrivning 1. mätplats: E18 länk i båda riktningar mellan trafikplatser Lahäll och Danderyd, 2. situations karta (sid 13) 3. vägbeskrivning - vägtyp: fyrfältig motorväg - hastighetsbegränsning: 70 - antal körfält: norrgående riktning dvs R1-2 körfält södergående riktning dvs R2-2 kf + busskörfält i vägren - vägbredd: (TrafData\TPMA\Dander96\Readme.Dan\MTPLTS.doc) - vägren: (TrafData\TPMA\Dander96\Readme.Dan\MTPLTS.doc) - mittremsans beskrivning: räcke - vägbanans tillstånd: bra - annat: 4. skiss över mätområde (sid 14) 5. trafikbelastnings nivå ÅDT: A246/13330-A227/19120-A88/19290-A180/24980 B. Trafikmätning: A79/29370-A105/ typ: yttäckande mätningar med helikoptermonterad videokamera 2. datum: tid: 16:00-18:00 4. omgivande faktorer: - väder: soligt, stark ojämnt västlig vind (ca 25 m/s) - annat: helikopter följer trafikströmen längs vägen. Helikopters höjd 450 m 5. information om samordnade snittmätningarna på E18 södergående mellan Rosenkällan och Danderyd k:a. (finns på VTIs databas) C. Bearbetning 1. filformat: ASCII tabb TEXT 2. katalog\filnamn som innehåller datafiler: Varje fil innehåller data som beskriver en specifik trafiksituation längs motorvägslänk. Filer som beskriver ren köbeteende finns i katalogen Platoon, filer som beskriver körfältsbyte i katalogen LaneChange. Page F:12

13 Situationskarta Page F:13

14 Skiss över mätområdet E20 Danderyd-Lahäll Påfart Stockholm Avfart Lahäll Vägmarkeringar 2100m E20 Danderyd - Lahäll 1500m VTI Mätstation 100m A B C Påfart Norrtälje Avfart Danderyd Page F:14

15 Gubbängen Page F:15

16 A. Mätplats beskrivning 1. mätplats: RV 73 norrgående vid trafikplats Gubbängen, påfart mot Sth från Tyresövägen 2. situations karta (sid 17) 3. vägbeskrivning - vägtyp: 4f motortrafikled - hastighetsbegränsning: 70 - antal körfält: 2 + kollektivtrafikfält (höger) - vägbredd: (TrafData\TPMA\Gubb96\README.GUB\MTPLTS.doc) - vägren: (TrafData\TPMA\Gubb96\README.GUB\MTPLTS.doc - mittremsans beskrivning: räcke - vägbanans tillstånd: bra - annat: motorväg gick över till motortrafikled vid tr. pl. Gubbängen 4. skiss över mätområde (sid 18) 5. trafikbelastnings nivå: medelflöde ca fordon/dygn B. Trafikmätning: 1. typ: yttäckande mätningar med helikoptermonterad videokamera 2. datum: tid: 7:30-10:30 (7:45-8:30 tvärstopp på grund av trafikolycka, ej filmning under denna tiden ) 4. omgivande faktorer: - väder: bra, - annat: filmningen börjades snart efter soluppgången - långa skuggor på videobilden. 5. information om samordnad snittmätningar på RV 73 norrgående utförda av VTI C. Bearbetning 1. filformat: ASCII tabb TEXT Page F:16

18 Skiss över mätområde: RV73: Mätplats Gubbängen Sth Knutpunkt A11 datum videofilmning 7:30-7:45, 8:30-10:30 helikoptershöjd m RV 73 Nynäshamn Stockholm Influens område länk/påfart Påfart -150 m 0 m 150 m Mätstation 70 S1 3 S2 S3 S4 S5 S6 1 50,5m 50 m 50 m 50 m 50 m 50 m S7 50 m L1 L2 BUSS L m 25 m M1 M2 5 M4 M5 M3 M6 BUSS 2 M7 M8 M9 M10 Vägmarkeringar 0,2 m KTH, Trafikplanerin GutAn 1996 Page F:18

19 BREDDEN Page F:19

20 A. Mätplats beskrivning 1. mätplats: E4 norrgående vid trafikplats Bredden, påfart mot Uppsala från Bredden 2. situations karta (sid 21) 3. vägbeskrivning - vägtyp: motorväg M4 Rä1,5 V i 1,35 K7,05 (Fv3,5 + Fh3,55) V y 3,1 (vid 130 meter före rampnosen) - hastighetsbegränsning: 110 km/h - antal körfält: 2 (Fv3,5 + Fh3,55) - vägbredd: vb11,5 m - vägren: inre V i 1,35; yttre V y 3,1 meter - mittremsans beskrivning: ca 4m bred mittremsan med enkelsidiga räcke (1,5 m från kantlinje) - vägbanans tillstånd: bra - annat: 4. skiss över mätområde (sid 22) 5. trafikbelastnings nivå: ÅDT 93: före påfarten , efter påfarten fordon/timme. B. Trafikmätning: 1. typ: yttäckande mätningar: videofilmning från Scandic Crown Hotel, Bredden (24 tr) 2. datum: 1) ) tid: 1) 7:45-13:10 samt 15:20-19:20 2) 6:30-10:30 15:00 - ca omgivande faktorer: - väder: 1) bra, mest uppehåll 2) solig fm, molnig em vid 16 tidvis duggregn. - annat: 5. information om samordnade snittmätningar på E4 norrgående har utförts av VTI C. Bearbetning 1. filformat: ASCII tabb TEXT Situationskarta Page F:20

21 Skiss över mätområde Page F:21

22 E4: mätplats Bredden - södergående trafik (mot Stockholm) Knutpunkt 1083 A173 datum: videofilmning* zoom I: 6:10-7:30 zoom II: 7:30-8:20 Helikoptershöjd: ca 400 m M4 Rä Vi1,40 Fv3,55 Fh3,45 Vy4,45 M4 Rä Vi1,40 Fv3,60 Fh3,55 Vy2,95 E4 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 Stockholm -150 m m -50 m 0 m 50 m 100 m 150 m Mätstation TA89 Vägmarkeringar 0,2 m F4,6 Vy2,2 110 KTH/ CTR; GutAn 1997 *) Zoom I: 16 mm (range ca 200 m) markeringar: M3 - M7 Zoom II: 24 mm (range ca 150 m) markeringar: M4 - M7 Page F:22

23 Näsbypark Page F:23

24 A. Mätplats beskrivning 1. mätplats: E18 södergående vid trafikplats Näsby, påfart mot Sth från Centralvägen. 2. situations karta (sid 26) 3. vägbeskrivning - vägtyp: fyrfältig motorväg - hastighetsbegränsning: 90 - antal körfält: 2 - vägbredd: 10 m - vägren: ca 2,5 m med lokala avvikelse beroende på ramputformning. - mittremsa: 3 m bred vid accelerationssträckans slut, räcke 0,6 m från vägkantlinje. - vägbanans tillstånd: bra, ganska ny beläggning. - annat: rampen först nedförsbacke sedan uppförsbacke - lägsta punkt i mitten på acc. sträcka 4. skiss över mätområde (sid 27-28) 5. trafikbelastnings nivå: ÅDT ca f/dygn. B. Trafikmätning: 1. typ: yttäckande mätningar med helikoptermonterad videokamera samt stationära kameror 2. datum: tid: - från helikopter 6:45-8:25 - från Centralbro norr om bro: 6:20-10:45 söder om bro: 6:40-10:45 4. omgivande faktorer: - väder: molnigt, duggregn, tidvis svag regn. - annat: mörk i början på mätning (snart efter soluppgången 6:30 ) 5. information om samordnade mätningar: - snittmätningar på E18 södergående mellan Täby Galopp och Lahäll (finns på VTIs databas) - videofilmning av influensområde ca 500 m före rampnosen - påfart Näsby mot Sth. filmningen utfördes med SVHS kameror placerade på Centralbron, Centralvägen, Näsby. Page F:24

25 C. Bearbetning 1. filformat: ASCII tabb TEXT D. Kommentar 1. Vägrenens bred på accelerationssträcka mellan 50 och 150 m från rampnosen är minimalt ca 0,6 m till räcke och över 2 m höga bullerplank. I övrigt ca 2,5 m. 2. Trafiksammansättning innehåller många SL-bussar som kommer på påfartsrampen från separat busskörfält. Den separata busskörfältet slutar vid påfartsrampen och börjar på nytt efter nästa påfarten Lahäll. Page F:25

27 Skisser över mätområde E4: mätplats Roslags Näsby - södergående trafik (mot Stockholm) Knutpunkt 1084 A182 E18 M4 Rä Vi0,4 Fv3,5 Fh3,7 Vy2,5 Stockholm M4 Rä Vi0,60 Fv3,50 Fh3,5Fr3,5 Vy2,2 Datum: Videofilmning: Påfarten - från hovrande på 570 m höjd helikopter: med WESCAM (BETACAM Digital) kamera 6:45-8:25 Influensområde - från Centralbro med SVHS kamera: 6:40-10:45 Influensområde Påfart M1 M2 M3 M4 M5 M6 0 m 50 m 100 m 150 m 200 m 250 m -130 m -300 m 2M4 Rä Vi0,4 Fv3,0 Fh3,5 Vy3, BUSS Centralbro Bensin station 3 Vägmarkeringar 0,2 m (vid 0 m och 250 m - 0,3 m) Bullerplank Vi2,2 F4,1 Vy1, m Mätstation TA89 KTH/ CTR; GutAn 1997 Page F:27

28 M4 Rä Vi0,3 Fv3,2 Fh3,1 Vy2,8-500 m Knutpunkt 1084 A182 Datum: Videofilmning: Influensområde - från Centralbro med SVHS kamera: 6:20-10:45 E4: mätplats Roslags Näsby - södergående trafik (mot Stockholm) 1 2 M4 Rä Vi1,40 Fv3,60 Fh3,55 Vy2,95 Vi1,0 F4,1 Vy3,1-400 m 3 E18 Stockholm Influensområde Mätstation TA m KTH/ CTR; GutAn 1997 Centralbro Page F:28

29 Karlberg (Norra Länken) Page F:29

30 A. Mätplats beskrivning 1. mätplats: E4 Essingeleden södergående på Norra Länken tpl. Norrtull 2. situations karta (sid 31) 3. vägbeskrivning - vägtyp: fyrfältig motorväg - hastighetsbegränsning: 90 - antal körfält: 2 + växlingsfil - vägbredd: - vägren: - mittremsa: Räcke - vägbanans tillstånd: bra 4. skiss över mätområde (sid.32) 5. trafikbelastnings nivå: ÅDT rikning väster B. Trafikmätning: 1. typ: yttäckande mätningar med helikoptermonterad videokamera samt stationära kameror 2. datum: tid: - från helikopter 6:15 8:15 - från stationär kamera 1 6:00 16:20 - från stationär kamera 2 6:10 17:20 4. omgivande faktorer: - väder: Växlande med någon regnskur 5. information om samordnade mätningar: - snittmätningar på E4 har utförts av VTI - videofilmning av influensområde gjordes från två håll. Solna Bro och En platå till höger om påfarten från Norrtull Filmning utfördes med SVHS kameror. C. Bearbetning 1. filformat: ASCII tabb TEXT D. Kommentar Växlingsträcka för påfart Norrtull samt avfart Klarastrandsleden Page F:30

32 Skiss över mätområde Eugenea Tunneln Mätplats:E4 Essingeleden Karlberg (Norra Länken) Eugenea Tunneln - Solna Bro m 0m 50m 100m 150m 200m C C B B A A Fast Kamera VTI Mätstation Vägmarkering (tejp) VTI Mätstation Fast Kamera Solna Bro Page F:32

33 Haga Norra - Järva Krog /25 Page F:33

34 A. Mätplats beskrivning 1. mätplats: E4 mellan tpl. Haga norra Järva krog 2. situations karta (sid.35) 2. vägbeskrivning - vägtyp: sexfältig motorväg - hastighetsbegränsning: 70 - antal körfält: 3 + växlingsfil - mittremsa: Räcke - vägbanans tillstånd: bra 3. skiss över mätområde (sid.36) 4. trafikbelastnings nivå enl. Vägverkets MCS data B. Trafikmätning: 6. typ: yttäckande mätningar med teleskopmastförsedd videokamera samt stationära kameror 7. datum: /25 8. tid: - från mast kamera 7:00 17:00 - från stationär kamera 2 7:00 17:00 - från stationär kamera 3 7:00 17:00 9. Kamera positioner - Kamera 1 var placerad på bron vid Frösundavik - Kamera 2,3 var placerade på gång o cykelbron vid Haga Norra C. Kommentarer Mätningens omfattning var att klargöra var och när körfältsbyte sker på växlingssträckan Den här växlingsträckan är förhållandevis lång Page F:34

36 Skiss över mätområde Järva Krog Kamera 3 Kamera 1 Ej kamera täckning Kamera Gång o Cykelbro MCS DEK. A4N 72,5 MCS DEK. A4N 72,0 Frösundavik MCS DEK. A4N 71,6 Område m Område mområde m Område m Haga Norra Datum /25 Norrgåendetrafik E4 Mätplats Haga Norra - Järva Krog Page F:36