VTI ntat 33-2017 Utgivningsår 2017 www.vti.se/vti/publikatiner Kalibrering av restidsfunktiner Förslag till metdik ch datainsamlingsupplägg VTI ntat 33-2017 Kalibrering av restidsfunktiner. Förslag till metdik ch datainsamlingsupplägg Jhan Olstam
VTI ntat 33-2017 Kalibrering av restidsfunktiner Förslag till metdik ch datainsamlingsupplägg Jhan Olstam
Diarienummer: 2016/0366-7.2 Omslagsbilder: Jhan Olstam ch Katja Kircher Tryck: VTI, Linköping 2017
Förrd Detta VTI-ntat presenterar resultatet av den förstudie kring förslag på metdik ch datainsamling för kalibrering av restidsfunktiner sm VTI, Linköpings universitet (LiU) ch Kungliga Tekniska högsklan (KTH) genmfört. Lenid Engelsn har varit kntaktpersner hs uppdragsgivaren Trafikverket. Arbetet har genmförts av Jhan Olstam (VTI), Clas Rydergren (LiU), Jakim Ekström (LiU), David Gundlegård (LiU) ch Erik Jenelius (KTH). Jhan Olstam har svarat för prjektledning, litteraturstudie, genmförande av wrkshps, analys ch dkumentering. Clas Rydergren har svarat för genmförande av wrkshps, diskussin kring lika datainsamlingstekniker ch analys. Jakim Ekström, David Gundlegård ch Erik Jenelius har svarat för diskussin kring lika datainsamlingstekniker. Linköping, nvember 2017 Jhan Olstam Prjektledare VTI ntat 33-2017
Kvalitetsgranskning Granskningsseminarium genmfört 31 augusti 2017 där Ida Kristfferssn var lektör. Jhan Olstam har genmfört justeringar av slutligt rapprtmanus. Frskningschef Andreas Tapani har därefter granskat ch gdkänt publikatinen för publicering 16 nvember 2017. De slutsatser ch rekmmendatiner sm uttrycks är författarens egna ch speglar inte nödvändigtvis myndigheten VTI:s uppfattning. Quality review Review seminar was carried ut n 31 August 2017 where Ida Kristfferssn reviewed and cmmented n the reprt. Jhan Olstam has made alteratins t the final manuscript f the reprt. The research directr Andreas Tapani examined and apprved the reprt fr publicatin n 16 Nvember 2017. The cnclusins and recmmendatins expressed are the authr s and d nt necessarily reflect VTI s pinin as an authrity. VTI ntat 33-2017
Innehållsförteckning Sammanfattning...7 Summary...9 1. Intrduktin...11 1.1. Bakgrund...11 1.2. Syfte...11 1.3. Avgränsningar...11 1.4. Metd...11 1.5. Rapprtens struktur...12 2. Restidsfunktiner för statisk nätutläggning...13 3. Erfarenheter av de nuvarande svenska restidsfunktinerna...15 3.1. Hur bra fungerar de nuvarande restidsfunktinerna i Sampers?...15 3.1.1. Prblem med tung trafik...16 3.1.2. Prgns...16 3.2. Synpunkter på den nuvarande vägklassindelningen...16 3.2.1. Attributet vägmiljö/vägfunktin...17 3.2.2. Fel i autmatkdningen på grund av brister i NVDB...17 3.2.3. Färjelänkar...17 3.2.4. Ramper...17 3.2.5. Mtrväg med additinskörfält...18 3.3. Möjlighet till lkal kalibrering - vad får ch får inte göras?...18 3.4. Sammanfattning...18 4. Teri ch metdik för kalibrering av restidsfunktiner...20 4.1. Olika typer av restidsfunktiner...20 4.1.1. BPR-funktinen...20 4.1.2. Spiess kniska funktin...21 4.1.3. Akceliks köteribaserade funktin...21 4.1.4. Davidsns köteribaserade funktin...22 4.1.5. Nuvarande restidsfunktiner i Sampers...23 4.2. Vad innebär kalibrering av en restidsfunktin?...24 4.3. Olika tlkningar av kapacitetsparametern...25 4.4. Tidigare använda metder för kalibrering av restidsfunktiner...26 4.4.1. Kurvanpassning av restidsfunktin mt punktmätningar...27 4.4.2. Kurvanpassning av restidsfunktin mt restidsdata...29 4.4.3. Kalibrering baserat på metder från kapacitetsmanualer...29 4.4.4. Kalibrering baserat på trafikmdellberäkningar av representativa vägar...30 4.4.5. Kalibrering baserat på jämförelse av beräknade ch uppmätta flöden ch restider...30 5. Diskussin kring datainsamlingsmetder...32 5.1. Översikt av datainsamlingsmetder...32 5.2. Diskussin kring mätning av restid över länk eller rutt...33 5.3. Diskussin kring mest lämplig(a) metder(er) för att mäta restid ch flöde i str skala?...33 5.4. Hur mäter/skattar vi kapaciteten?...34 6. Förslag till kalibreringsmetdik, vägklassindelning, funktinsfrm ch datainsamlingsupplägg...36 6.1. Förslag till kalibreringsmetdik...36 VTI ntat 33-2017
6.2. Förslag till vägklassindelning...37 6.3. Förslag till funktinsfrm...38 6.4. Förslag till datainsamlingsupplägg...38 7. Slutsatser ch frtsatt arbete...40 7.1. Förslag till frtsatt arbete...41 Referenser...43 VTI ntat 33-2017
Sammanfattning Kalibrering av restidsfunktiner - Förslag till metdik ch datainsamlingsupplägg av Jhan Olstam (VTI) Vid ruttvals- ch restidsberäkningar i statiska nätutläggningsprgram (Emme, Visum, TransCad) används så kallade restidsfunktiner. Sambanden beskriver hur restiden berr av trafikvlymen för lika typer av vägar. Dessa restidsfunktiner är en av grundbultarna i persntransprtmdeller sm det svenska Sampers-systemet. Detta ntat redvisar en förstudie med syftet att undersöka hur restidsfunktinerna i det svenska Sampers-systemet bör utfrmas ch kalibreras. Detta innefattar hur vägklassindelningen bör göras, vilken typ av funktiner sm ska användas, hur de ska kalibreras ch vilken data sm behöver samlas in för kalibreringen. För att undersöka detta genmfördes: en litteraturstudie för att utröna state-f-practice; wrkshps för att fånga upp användares erfarenheter av de nuvarande svenska restidsfunktinerna; wrkshps med experter på datainsamling för att diskutera mest lämpliga datakällr ch datainsamlingstekniker; samt prjektinterna diskussiner kring lika kalibreringsansatser ch metder. Litteraturstudien visade att det finns få riktlinjer m hur restidsfunktiner bör eller ska kalibreras. Vanligtvis har parametrarna kalibrerats genm kurvanpassning mt punktmätningar av flöde ch medelhastighet. Det finns några exempel där kalibreringen baserats på restidsmätningar med flatingcar eller restidskamerr. Baserat på tidigare genmförda studier i Sverige ch den genmförda litteraturstudien knstateras att restidsfunktiner sm ger en bra beskrivning av trafikföringen på enskilda länkar inte nödvändigtvis ger en bra överenstämmelse av mdellberäknade ch uppmätta flöden ch restider. För att mtverka detta har det i litteraturen föreslagits ch testats kalibreringsmetder där kalibreringen av parametrarna genmförs med hjälp av ptimeringsalgritmer med syftet att minimera skillnaden mellan mdellberäknade ch uppmätta länkflöden ch restider. Baserat på litteraturstudien ch diskussiner i prjektgruppen så är slutsatsen att en sådan ansats bör undersökas. För att undvika överkalibrering ch rimliga parametervärden bör möjliga parametervärden begränsas. För kalibreringen behövs både länkflödesbservatiner ch restidsbservatiner. Länkflödesbservatiner genmförs återkmmande för andra syftet ch kan hämtas från Trafikverkets ch kmmunernas rdinarie trafikmätningar. Restidsdata föreslås hämtas från de upphandlingar av inköp av restidsdata sm Götebrgs ch Stckhlms stad genmfört tillsammans med Trafikverket. Förstudien rekmmenderar Trafikverket att ckså undersöka möjligheten att köpa in restidsdata för större delen av sitt huvudvägnät. Vad det gäller vägklassindelning så är slutsatsen att det behövs relativt många vägkategrier för parametern friflödesrestid (ch eventuellt även kapacitetsparametern) men färre för fördröjningsparametrarna. Förstudien föreslår att den nuvarande vägklassindelningen används sm utgångspunkt men att sammanslagning av vägkategrier genmförs m kalibreringsresultaten visar på liknande parametervärden. För landsvägar behöver eventuellt väglänkar med autmatisk kameraövervakning (ATK) egna vägkategrier. Val av funktinsfrm bör göras genm att utvärdera flera funktinsfrmer i samband med kalibreringen. De funktinsfrmer sm åtminstne bör beaktas är BPR ch Akceliks funktin, detta då BPR verkar vara den mest flexibla funktinen medan Akceliks funktin verkar vara den funktin sm bäst beskriver trafikföringen på tätrtslänkar med plankrsningar. Det vre ckså önskvärt att beakta den nuvarande funktinsfrmen i Sampers då den är knsistent med Trafikverkets hastighetsflödessamband. För landsvägslänkar bör det schablnmässiga krsnings -påslaget ses över då det ger ett restidstillägg för samtliga flödesnivåer, vilket inte är rimligt. VTI ntat 33-2017 7
8 VTI ntat 33-2017
Summary Calibratin f vlume delay functins Calibratin f vlume-delay functins Suggestins fr methd and data cllectin appraches by Jhan Olstam (VTI) Rute chice calculatins in static traffic assignment mdels (as Emme, Visum, TransCad) are based n travel time estimatins using vlume delay functins. The vlume delay functin (als dented travel time functins) describe hw the travel time depend n the traffic vlume fr different types f rads. The vlume delay functins are ne f the base elements in travel prgnsis mdels as the Swedish Sampers mdel system. This reprt presents a pre-study with the aim t investigate hw vlume delay functins shuld be designed and calibrated, including which rad classificatin t use, which type f vlume delay functin that shuld be used, hw the functins shuld be calibrated and which data that is needed fr the calibratin. These questins were investigated by a literature review n state-f-practice, wrkshps with experienced Samper users t cllect infrmatin and experiences f the current vlume delay functins in Sampers, wrkshps with research experts n data cllectin f travel times, and prject internal discussins n calibratin methdlgies. The literature review shwed that there are few guidelines n hw vlume delay functins can r shuld be calibrated. The calibratin is cmmnly cnducted by fitting the vlume delay functin curve t crss-sectinal measurements f flw and mean speed. There are sme examples f calibratin based n travel time measurements based n flating car measurements r number plate recgnitin. These calibratin appraches fcus n describing travel time fr a given link based n the flw at the link. Hwever, based n the literature review and experience frm earlier research in Sweden it is cncluded that vlume delay functins that represent the traffic prcess n a rad link in a gd way d nt necessary give a gd fit f the static assignment calculated and bserved link and rute flws and travel times. There are several attempts described in the literature f calibratin appraches that aim t minimize the difference between mdel calculated and bserved flws and travel times using ptimizatin techniques. The suggestin frm the pre-study is that such an apprach shuld be investigated fr calibratin f the Sampers vlume delay functins. T avid verfitting and unrealistic parameters values the ptimizatin shuld include lwer and upper limits f the parameters. The calibratin requires bth link flw and travel time bservatins. Link cunts are regularly measured fr ther purpses and can be cllected frm the Swedish Transprt Administratin and municipality regular traffic measurement prgrams. The suggestin fr travel time data is t use the travel time data that currently is cmmissined by the Swedish Transprt Administratin and Stckhlm and Götebrg municipality. Our recmmendatin is als that the Swedish Transprt Administratin investigate the pssibility t buy travel time data fr the Swedish main rad netwrk. The cnclusins regarding rad classificatin is that there is a need fr quite many rad classes fr the free flw travel time parameter (maybe als the capacity parameter) but that less classes can be used fr the delay parameter. The suggestin is that the current rad classificatin in Sampers is used as a basis but that classes are merged if the calibratin results indicate similar parameter values. The rad classificatin fr rural rads might need t be extended with separate classes fr rads with speed cameras. The chice f travel time functin shuld be dne by investigating several prmising functinal frms. The functins that at least shuld be investigated is the BPR and Akcelik clume delay functin. BPR have been fund t be the mst flexible ne while the Akcelik functin seems t the functin that best describe travel time n urban rads with intersectins. The current functinal frm used in Sampers shuld als be cnsidered since it is cnsistent with the natinal speed-flw relatinships. Fr rural VTI ntat 33-2017 9
rad links shuld the current default intersectin delay be revised since it is activated already at free flw cnditins. 10 VTI ntat 33-2017
1. Intrduktin 1.1. Bakgrund Vid ruttvals- ch restidsberäkningar i statiska nätutläggningsprgram (Emme, Visum, TransCad) används så kallade restidsfunktiner. De kallas ckså för fördröjningsfunktiner, Vlume/Delayfunktiner eller krt VDF. Sambanden beskriver hur restiden berr av trafikvlymen för lika typer av vägar. Dessa restidsfunktiner är en av grundbultarna i persntransprtmdeller sm det svenska Sampers-systemet. Den huvudsakliga användningen av Sampers är i samband med åtgärdsplaneringen där framtida investeringar rankas efter deras samhällseknmiska effekter, vilket för större investeringar med påverkan på efterfrågan innebär att Sampers används tillsammans med mdellen Samkalk, sm används för att värdera resultaten från Sampers i frm av skillnader i restider, reskstnader, utsläpp, trafiklyckr ch slitage. Restidsvinsterna är ftast den största psten i en Sampers/Samkalk-beräkning ch därför fta avgörande för m investeringen är lönsam eller inte. Det är således viktigt att den restid ch restidsvinst sm Sampers beräknar med hjälp av restidsfunktinerna är så krrekta sm möjligt. De restidsfunktinsuppsättningar sm har använts i manuellt kdat vägnät i det svenska Samperssystemet (före år 2015) härstammar från datainsamlingen genmförd 1973 (Statens vägverk, 1973). Dessa funktiner svarar mt gamla klassificeringar av vägnätet ch delvis mt gamla hastighetsflödessamband sm inte längre gäller i dagens vägnät. Exempelvis saknas samband för vägtyperna mötesfri mtrtrafikled, mötesfri landsväg ch stadsmtrvägar. Dessutm saknas restidsfunktiner för de nyligen införda hastighetsgränserna 40, 60, 80, 100 ch 120 km/h, samt för vägar med 30 km/h. I samband med att Trafikverket valde att övergå till autmatkdade vägnät i Sampers baserade på infrmatin från Natinella vägdatabasen (NVDB), tgs nya funktiner fram sm består av körtid ch krsningsfördröjning (Olstam et al., 2016). Den första delen baseras på Trafikverkets hastighetsflödessamband, så kallade VQ-samband (Trafikverket, 2016), ch den andra delen har skattats utifrån krsningskapacitetsberäkningar sm representerar vissa typer av krsningar med efterföljande kurvanpassningar ch grva påslag ch justeringar. Resultat av arbetet kan betraktas sm tillfredställande på krt sikt men har alltför svag empirisk anknytning. Trafikverket anser därför att nya restidsfunktiner behöver tas fram både för stads- ch för landsbygdsmiljö. 1.2. Syfte Syftet med prjektet är att undersöka hur restidsfunktinerna i det svenska Sampers-systemet bör utfrmas ch kalibreras. Detta innefattar hur vägklassindelningen bör göras, vilken typ av funktiner sm ska användas, hur de ska kalibreras ch vilken data sm behöver samlas in för kalibreringen. Två delsyften för att nå huvudsyftet är att beskriva internatinell state-f-practice med avseende på kalibrering av restidsfunktiner, samt att fånga upp användarnas erfarenheter av de nuvarande restidsfunktinerna i Sampers. 1.3. Avgränsningar Då Sampers-systemet använder symmetrisk statisk trafikutläggning utan krsningsmdeller sm tar hänsyn till knflikterande flöden så har detta arbete avgränsats till restidsfunktiner sm kan användas i dessa sammanhang. 1.4. Metd De metder sm har använts är: Litteraturstudie. Wrkshp med användare för att fånga erfarenheter av nuvarande funktiner. Wrkshp kring datainsamlingstekniker med experter från prjektgruppen. VTI ntat 33-2017 11
1.5. Rapprtens struktur Rapprten startar med en krt intrduktin till restidsfunktiner för statisk nätutläggning i kapitel 2. Sedan presenteras svenska användares synpunkter ch kmmentarer på de nuvarande restidsfunktinerna i Sampers-systemet i kapitel 3. I kapitel 4 ges en översikt av teri ch metdik för kalibrering av restidsfunktiner baserat på den litteraturstudie sm genmförts. Kapitel 5 redvisar slutsatserna från en wrkshp med experter på insamling ch bearbetning av restidsdata. Förslag till kalibreringsmetdik, funktinsfrm, vägklassindelning ch datainsamlingsupplägg presenteras i kapitel 6 ch slutsatser ch rekmmendatiner till frtsatt arbete ges i kapitel 7. 12 VTI ntat 33-2017
2. Restidsfunktiner för statisk nätutläggning För samhällseknmiska analyser inm persntransprtmrådet finns en lång traditin av avancerade beräkningsmdeller. Det är mdeller sm utvecklats för varierande frågeställningar men där det genmgående temat är beräkning av förväntat resande ch uppskattning av trafikens fördelning i tid ch rum, fta sm underlag för beräkning av effekter ch samhällseknmisk värdering avseende säkerhet, miljö ch framkmlighet. En styrka med mdeller av denna typ är att de till sin karaktär är mycket generella ch kan riggas för analys av lika frågeställningar. I detta prjekt är fkus på vägtrafik, även m mdellerna fta mfattar fler färdmedel. I Sverige används främst Sampers-systemet (Beser ch Algers, 2002) ch den nyare Lutrans-mdellen sm använder samma nät men enklare efterfrågemdell. I Sverige är den huvudsakliga användningen av Sampers sm verktyg för Trafikverket i åtgärdsplaneringen där framtida investeringar rankas efter deras samhällseknmiska effekter, vilket för större investeringar med påverkan på efterfrågan innebär att Sampers används tillsammans med mdellen Samkalk, sm används för att beräkna investeringens så kallade nett-nuvärdes-kvt. Samkalk-beräkningen baseras på resultat från Sampers i frm av flöden ch restider. I Samkalk värderas resultatet i frm av skillnader i restider, reskstnader, utsläpp, trafiklyckr ch slitage. Persntransprtmdeller bygger fta på den traditinella fyrstegsprincipen, sm i krthet innebär en hierarkisk struktur för beräkning av ttalt resande, fördelning på transprtslag, destinatiner ch vägval. Internatinellt finns flera exempel på sådana persntransprtmdeller. Resultatet efter de tre första stegen i fyrstegsprincipen är OD-matriser för lika reseärenden, färdmedel ch eventuellt tidsperider. OD-matriser anger reseefterfrågan, det vill säga det genmsnittliga antalet resr mellan lika punkter sm startar per timme under en viss perid. Matrisen i sig ger dck ingen infrmatin m hur efterfrågan tillgdses, det vill säga vilka vägval sm trafikanterna mellan start- ch målpunkterna antas göra. Detta görs i fyrstegsmdellens sista steg, nätutläggningen. Här beräknas hur trafikefterfrågan, enligt OD-matrisen, fördelas i nätverket ch ger upphv till trafikflöden på länknivå. Restidsfunktiner används för att utifrån trafikflödet på en länk beräkna tiden för att passera länken ch vidare den generaliserade resekstnaden sm är en linjär kmbinatin av restiden, mnetär kstnad (exempelvis trängselskatt eller färjeavgift) ch avstånd (exempelvis bränslekstnad). Restiden räknas m till en reskstnad i mnetära termer utifrån antaganden m tidsvärden, det vill säga hur mycket lika typer av resenärer värderar restid i pengar. Ruttvalet bestäms enligt jämviktsprincipen (Wardrp, 1952) sm säger att de rutter sm används mellan varje OD-par har minimal ch lika generaliserad reskstnad, ch övriga rutter har lika eller högre generaliserad reskstnad. Även m restidsfunktinen tillämpas för att beräkna restiden på en väglänk är restidsfunktinen framför allt en knstruktin sm ska beskriva hur restiden för lika vägval i ett nätverk påverkas av trafikflödet. Huvudsyftet är att säkerställa att ruttvalet ch de resulterande flödena stämmer med verkligheten. Helst ska även restiderna stämma med verkligheten, framför allt på ruttnivå men förstås helst även på länknivå. Många prgramvarr för nätutläggning, till exempel EMME (INRO, 2006b, INRO, 2006a) ch Visum (PTV, 2006a, PTV, 2006b), kan lösa det symmetriska jämviktsprblemet. Förutsättningen är då att restiden på en länk endast berr av det egna flödet ch inte av flöden på andra länkar. Det innebär att restiden bland annat inte får vara berende av flödet i mötande riktning ch att fördröjningen i en krsning inte får vara berende av strleken på det krsande trafikflödet. Detta är en viktig begränsning eftersm restider i praktiken till str del berr av andra trafikströmmar än den egna. Å andra sidan kan strleken på angränsande trafikflöden ibland antas vara prprtinellt mt den egna trafikströmmens strlek, vilket i någn mån reducerar effekten ch gör det möjligt att trts allt fånga upp restiden sm en funktin av det egna flödet. Om restiden på en länk även antas ber på flöden på andra länkar så får man ett asymmetriskt jämviktsprblem sm beräkningsmässigt jämfört med det symmetriska är mycket svårare ch ibland till ch med saknar entydig lösning. VTI ntat 33-2017 13
Utöver antagandet m att restidsfunktinerna endast kan ber av flödet i den egna riktningen krävs att de är mntna. Det innebär att hastigheten under ökande flöde är strikt avtagande. Uttryckt sm restid krävs att funktinen på mtsvarande sätt ökar med ökande flöde. Under dessa förutsättningar har det symmetriska jämviktsprblemet alltid en unik lösning i frm av länkflöden ch länkrestider. Nätutläggning enligt van innebär en statisk uppskattning av trafikens fördelning i nätverket. Lösningen är statisk i den meningen att trafikförhållandena under periden antas knstanta. En knsekvens är att den naturliga dynamik sm är förknippad med högre trafikflöden ch trängsel, med uppbyggnad ch avveckling av köer, inte explicit kan fångas upp. Dynamiska mdeller för nätutläggning, till exempel Cntram (Taylr, 2003), Transmdeler (Caliper, 2009), Dynameq (Mahut ch Flrian, 2010) ch Aimsun (Casas et al., 2010, TSS-Transprt Simulatin Systems, 2015), har en tidsdimensin ch ger därmed bättre möjligheter att beskriva trafikens dynamik. Dynamiska mdeller har dck nackdelen att de kräver mer, ch mer detaljerade ch kmplexa indata. Detta gör att denna typ av mdeller bäst lämpar sig för implementeringar med gegrafisk täckning sm är mindre än hela reginer, det vill säga delar av städer upp till hela städer. Till skillnad mt dynamiska mdeller sm hanterar köer ch kan fånga upp effekter av bakåtblckering ch trafik sm inte kmmer igenm på grund av trängsel, bestäms restider i statiska mdeller enbart av underliggande restidsfunktiner där trafikefterfrågan definitinsmässigt alltid tillgdses. Oavsett hur bra restidsfunktinen sm används är finns det alltså i den statiska mdellen en inbyggd begränsning sm vid trängsel innebär risk för främst underskattning av restider ch överskattning av länkflöden. Vid nätutläggning kan restider behöva uppskattas för flöden (efterfrågan) sm överstiger aktuell kapacitet. Antingen för att höga flöden uppstår under iteratinerna vid lösningen av jämviktsprblemet, eller för att den slutliga lösningen på vissa länkar verkligen innebär så hög efterfrågan. I båda fallen förutsätts restidsfunktinerna vara definierade för efterfrågan sm överstiger kapaciteten. Denna frm av extraplatin över kapacitetsgränsen innebär indirekt ett antagande m relatinen mellan efterfrågan ch resulterande flöde ch mellan resulterande flöde ch förväntad medelhastighet. Det förtjänar att understrykas att restidsfunktinen alltså beskriver sambandet mellan efterfrågan ch medelhastighet/medelrestid. Efterfrågan kan tillgdses så länge den understiger kapaciteten, varvid det resulterande trafikflödet överensstämmer med efterfrågan. Större efterfrågan än kapaciteten kan inte långsiktigt tillgdses utan resulterar i ett lägre trafikflöde ch växande kö. Eftersm trafikmätningar endast registrerar aktuellt flöde ch inte efterfrågan ch eftersm det från uppmätta flöden inte enkelt kan avgöras m det råder överbelastning eller inte, så följer att restidsfunktinen i sin helhet inte kan registreras genm trafikmätningar ch att restidsfunktinen varken kan eller bör användas för att uppskatta medelhastigheten eller medelrestiden vid ett givet trafikflöde när överbelastning råder. 14 VTI ntat 33-2017
3. Erfarenheter av de nuvarande svenska restidsfunktinerna En viktig del i arbetet med framtagning av förslag till nya restidsfunktiner är att fånga upp erfarenheter av de nuvarande funktinerna i Sampers. Med bakgrund av detta genmfördes två wrkshps, en i Götebrg ch en i Stckhlm, med persner sm tillämpat Sampers med de nuvarande restidsfunktinerna. Expertgruppen bestd av persner från rganisatinerna M4Traffic, Swec, Trafikverket ch WSP. Varje expert deltg endast i ett av de två tillfällena. De övergripande frågr sm diskuterades var: Hur bra fungerar de nuvarande restidsfunktinerna i Sampers för nulägesscenarier respektive för prgnsscenarier med avseende på beräkning/skattning av Länkflöden Flaskhalsar Restider. Hur upplevs den nuvarande vägklassindelningen? I den nuvarande funktinsuppsättningen finns 76 klasser sm berr på vägtyp, hastighetsgräns, antal körfält samt en kmbinatin av attributen vägmiljö ch vägfunktin. Är antalet vägklasser för många/få? Saknas någn vägklass? Hur fta är vägklassen fel i de autmatkdade näten? Är det lätt att välja/bestämma vägklass? Finns det praktiska exempel där de nuvarande restidsfunktinerna genererat rimliga resultat? Till exempel: Avsaknad av flaskhalsar eller flaskhalsar sm uppkmmer på fel platser. För låga/höga restider på specifika länkar eller vägtyper. Diskussinerna spelades in ch dkumenterades i frm av minnesanteckningar sm distribuerades till mötesdeltagarna vilka gavs möjlighet att krrigera dessa ch ge ytterligare återkppling. Minnesanteckningarna har sedan bearbetats ch slagits samman till en beskrivning av de viktigaste synpunkterna, vilka presenteras i avsnitten nedan. 3.1. Hur bra fungerar de nuvarande restidsfunktinerna i Sampers? Det har genmförts tester ch utvärdering av de nya restidsfunktinerna för Götebrg (Swec ch M4Traffic, 2016). Bland annat gjrdes jämförelser av flödesöverenstämmelse ch restidsöverenstämmelse på ett par rutter sm passerar trängselskattesnittet. Expertgruppen utryckte att de tyckte att flödesöverenstämmelsen var sämre med det nya nätet ch de nya restidsfunktinerna. Till exempel nämndes en underskattning på ca 100 000 frdn/dygn i betalskattesnittet. Testerna sm genmfördes visade på för långa restider i långa reserelatiner (fta kpplade till större leder, infartsvägar etc.) ch för krta restider på mindre, mer tätrtsnära gatr. Detta kan ber på flera rsaker där restidsfunktinerna är en del. Expertgruppen upplevde det sm svårt att avgöra rsaken till avvikelsen eftersm det förutm nya restidsfunktiner ckså är förändringar i efterfrågan samt att trafiknätverksbeskrivningen är helt ny. WSP har genmfört validering av basprgns 2016 för Stckhlm (WSP, 2015). Jämförelsen mfattade enbart flöden ch inte restid. Expertgruppens känsla var att mdellen gav en relativt bra "skattning" av var flaskhalsarna är (även m det är svårt att "beräkna" en flaskhals). Vidare knstaterades att de prblem med ruttval på till exempel E18 sm identifierats i den föregående mdellen frtfarande finns kvar. Expertgruppen upplevde det sm psitivt att de nya restidsfunktinerna nu är mer känsliga så att ändringar i nätet faktiskt ger utslag på utdata. Det pängteras dck att funktinerna förstås inte får bli för känsliga. VTI ntat 33-2017 15
3.1.1. Prblem med tung trafik I Sampers används två ansatser för utläggning av lastbilstrafik. Dels finns simultan utläggning av persnbilar ch lastbilar baserat på restidsfunktiner för persnbilar ch dels separat utläggning av lastbilstrafiken med restidsfunktiner för lastbilar. Det finns vissa prblem kpplat till att utläggningen av lastbilstrafiken inte alltid baseras på restiden för lastbilar. Detta gör att det blir inknsistens mellan flöde ch restid för lastbilar. Flödena slår mycket mellan den single-class -utläggning ch den multi-class -utläggning sm sedan används för att generera restider till Samkalk-beräkningen. Det slår till exempel på drivmedelsskatt ch reskstnader sm inte blir knsistenta. Prblemet är att en del av effektberäkningarna baseras på resultat på länknivå ch en del på matrisnivå (det vill säga mellan start ch slutpunkt). Detta kanske inte är ett specifikt restidsfunktinsprblem utan snarare ett nätutläggningsprblem. Möjligheten att använda persnbilsekvivalenter för att kmma åt prblemen med lika frdnstyper diskuterades. Detta skulle eventuellt kunna lösa prblemen med att lastbilar tar mer plats, vilket i ch för sig kan vara intressant för vägar ch gatr i tätrtsmiljöer. Dck är prblemet inte bara att lastbilarna tar upp större yta, utan att persnbilar ch lastbilar har lika hastighetsgräns på vägar med hastighetsgräns över 80 km/h. Vidare är frågan hur ruttvalen för lastbilar ch persnbilar skiljer sig åt. Bland annat har flera av persnerna i expertgruppen nterat prblem med att lastbilar inte alltid kör på de stra vägarna i mdellen utan väljer mindre alternativa vägar. Skillnader i variatin i efterfrågan är en annan aspekt. Det finns säkert vissa överlapp där lastbilsefterfrågan sammanfaller med persnbilspeaken, men det är ng endast i några specifika fall. En annan aspekt sm lyftes fram är cirkulatinsplatser sm är dåliga för lastbilar men sm inte finns med sm aspekt/attribut i ruttvalsmdellen för lastbilar. Ytterligare prblem kpplat till tung trafik är att det enligt expertgruppen uppstår prblem när nuvarande restidsfunktiner används vid skattning av efterfrågematriser för lastbilar för Sampers. Den generellt antagna lastbilsandelen på 12 % är prblematisk ch lastbilsandelen bör tillämpas på någt annat sätt. Antagandet har inverkan på ruttval för lastbil där märkliga eller rimliga ruttval har nterats både i Stckhlm, Götebrg ch i Skåne. Detta kan ng åtgärdas genm att använda en annan restid för lastbil, men det är inte givet vilken restid det skulle vara. Lastbilsflödena ch persnbil i yrkestrafik (pby) upplevs fungera dåligt i den nya mdellen, i alla fall när dygnsfunktinerna ch dygnsutläggning använts. De Sampers-beräknade flödena är för höga, men kanske har det grund i att efterfrågan är hög snarare än prblem med restidsfunktinerna? Pby ligger trligen lite lågt på grund av kalibrering av ttala persnbilsflöden mt mätningar av Årsdygnstrafik (ÅDT). 3.1.2. Prgns Expertgruppen upplever att det är svårare att säga hur funktinerna fungerar för prgnsscenarier eftersm det inte finns mätdata att jämföra med ch att det är så mycket annat sm påverkar (skillnader i bilinnehav, efterfrågan etc.). Ett exempel där avvikelser har bserverats är Mariehlmstunneln i Götebrg. Det blir alldeles för lite trafik i Mariehlmstunneln i mdellen med de nya restidsfunktinerna (jämfört med tidigare prgnser), vilket är knstigt eftersm den ligger bredvid Tingstadstunneln sm har hög belastning. Resultaten ser knstiga ut ch är rimliga vilket gör att det inte går att använda resultaten. I övrigt är känslan att det funkar sm de tidigare för prgnsfallet. 3.2. Synpunkter på den nuvarande vägklassindelningen Då vägnätet i Sampers är autmatskapat från den natinella vägdatabasen (NVDB) via den så kallade IPA-klienten så är restidsfunktinen (VDF-id) redan bestämd ch användaren kan inte välja "fel" restidsfunktin. Däremt kan det enligt expertgruppen uppstå prblem i prgnsfallet när nya länkar 16 VTI ntat 33-2017
läggs till eller m autmatkdningen inte fungerar perfekt ch fel restidsfunktin tilldelas. Expertgruppen upplevde att det förekmmer en del fel i vägbeskrivningen för nulägesmdellen (där restidsfunktinen bestäms via autmatkdningen), men att det endast är ett fåtal fel, vilka har rättats till manuellt. Kanske att ungefär 95 % - 98 % av väglänkarna är krrekt klassificerade i de fall när all relevant data för länken finns tillgänglig i NVBD. Det knstaterades dck att m fel restidsfunktin väljs för en ny väg (prgnsfallet) kan det ha str inverkan på beräknade miljöeffekter, trafiksäkerhet m.m. 3.2.1. Attributet vägmiljö/vägfunktin Expertgruppen upplevde att det var svårt att tlka attributet vägmiljö/vägfunktin sm finns i vägklassindelningen för de nuvarande restidsfunktinerna för tätrtsmiljöer med hastighetsgräns 70 km/h ch lägre. Attributet är en kmbinatin av attributen vägmiljö ch vägfunktin sm används i Trafikverkets effektkatalg (Trafikverket, 2016) ch prgrammet Effektberäkning vid väganalyser (EVA) (Trafikverket, 2017). Vägmiljön beskriver mrådet kring vägen ch delas in i yttermråde, mellanmråde ch centrummråde. Vägfunktin definieras av hastighetsgräns, vägtyp, antal körfält ch vägens funktin (t.ex. genmfart, infart, förbifart, tangent eller citygata). Det upplevs framför allt sm svårt att välja vägmiljö/vägfunktin när det gäller att lägga till nya länkar i nätverket (prgnsfallet). Att det är svårt att tlka attributen vägmiljö ch vägfunktin berr trligen på att beskrivning av dessa delvis saknas, mer infrmatin ch bättre beskrivning önskas. Det finns dkumentatin m vägmiljö/vägfunktin i Trafikverkets effektkatalg (Trafikverket, 2015) men infrmatinen saknas i dkumentatinen för val av restidsfunktin. Vägmiljö/vägfunktin är en typ av apprximatin då dessa inte finns sm attribut i NVDB utan endast i Trafikverkets EVA-system. I NVDB finns istället attributet funktinell vägklass vilket sedan översätts autmatisk i IPA-klienten till vägmiljö/vägfunktin. 3.2.2. Fel i autmatkdningen på grund av brister i NVDB Antal körfält ska finnas i NVDB, men saknas i flera kmmuner. Kvalitén på attributen för väglänkar i städerna är kmmunberende då det är kmmunernas ansvar att rapprtera in detta till NVDB. Detta gör att väglänkar ibland tilldelas fel restidsfunktin. 3.2.3. Färjelänkar Expertgruppen påpekar att det saknas restidsfunktiner för färjelänkar. Till exempel har Bhusfärjan i Götebrgsnätet en väldigt krt restid i Sampers, vilket har medfört att ett manuellt krsnings - mtstånd har lagts till. Det finns även liknande färjelänkar i Stckhlm, till exempel Eckeröfärjan. För små skyttelfärjr med begränsad kapacitet brde det gå att relativt enkelt att beräkna kapacitet ch restid eftersm kapaciteten inte berr på andra flöden (sm till exempel i krsningar) utan kapaciteten ch restiden berr på antalet platser på färjan samt turtäthet. 3.2.4. Ramper Expertgruppen påpekar ckså att det saknas restidsfunktiner för ramper. Till exempel finns en anslutning från väg 222 till Södra länken sm är av typen 1+1 eller rättare sagt mtrväg med 1 körfält, men det finns ingen restidsfunktin sm beskriver denna vägtyp. En möjlighet är att använda en restidsfunktin för en vanlig tvåfältig väg för att få en mer krrekt kapacitet ch restid. Frågan är dck m restiden blir rätt ch viktigare är att trafiksäkerhets- ch miljöeffekter riskerar att bli fel, eftersm det är en mötesseparerad länk med ett körfält. ÅF ch M4Traffic arbetar med att kda isär trafikplatserna i Stckhlmsnätet. Men isär -kdningen löser dck inte prblemet med att få till kapaciteten i vävnings- ch växlingssträckr. Kapaciteten i vävnings- ch växlingssträckr berr på flöden på andra länkar vilket inte är möjligt att representera med en restidsfunktin (sm ju bara får ber på flödet på den egna länken). Dessutm uppstår nya VTI ntat 33-2017 17
prblem med att välja restidsfunktin för rampen då det inte finns några specifika restidsfunktiner för ramperna. 3.2.5. Mtrväg med additinskörfält Enligt expertgruppen hade det varit bra m det fanns en restidsfunktin för mtrväg med två körfält med additinskörfält, men då blir det ännu fler funktiner. Det vre bra med någn rutin eller riktlinje för hur man ska hantera vanligt förekmmande fall, men sm det inte finns någn restidsfunktin för. I tidigare versiner av Sampers lades till exempel fta additinskörfält till sm halva körfält. Visserligen fanns det ingen riktlinje då heller men i alla fall en praxis. 3.3. Möjlighet till lkal kalibrering - vad får ch får inte göras? I tidigare funktiner (TU71 ch TU06) definierades restiden sm funktin av flödet per körfält. Detta möjliggjrde lkalkalibrering med hjälp av attributet antal körfält (t.ex. lades additinskörfält ibland till sm ett halvt körfält). I de nya funktinerna finns en parameter @jukap sm expertgruppen uppfattar sm en möjlighet till liknande justeringar. Det saknas dck infrmatin m hur parametern funkar ch när den får eller bör användas respektive inte bör användas. Den har till exempel använts för att justera kapaciteten på Essingeleden i Stckhlm sm har fyra körfält i vardera riktning ch då det saknas restidsfunktin för denna kmbinatin av vägtyp ch antal körfält så har restidsfunktinen för mtrväg med tre körfält i vardera riktning använts tillsammans med @jukap. I Stckhlmsnätet har @jukap använts för vissa länkar ch inte andra. Expertgruppen berättade att parametern ibland har använts för att justera kapaciteten på påfartsramper, men justeringen har då gjrts mest på känsla snarare än ur ett trafiktekniskt krrekt perspektiv. Gruppen efterlyser bättre infrmatin ch guidning av vad @jukap är ch när, var ch hur den ska användas. Även mer infrmatin ch riktlinjer m hur funktinerna ser ut ch fungerar efterfrågas. Det är ckså önskvärt med exempel på hur @jukap använts, varför har till exempel @jukap satts till 1,1 på Essingeleden? Skulle @jukap kunna användas till att krrigera för inverkan av smala eller breda körfält på kapaciteten? Börjar @jukap användas i större mfattning så är det risk att det görs många justeringar för att få till nuläget ch sedan blir resultaten knstiga för prgnsfallen. Finns det risk i sådana fall att @jukap behöver justeras på en ny länk i en bjektanalys m alternativlänkarna fått ett justerat @jukap värde i nulägesanalysen? Ju fler länkar sm @jukap justeras på dest större prblem fås antagligen. Det diskuterades även vilka andra möjligheter det finns till lkala justeringar i fall med för mycket eller för lite trafik på vissa länkar/rutter. Ibland har till exempel extra ndtillägg använts för en krkig väg (till exempel Kngahällavägen i Götebrg) sm är krtare än den större vägen (till exempel E6:an) ch utan ndtillägget har den krtare krkiga vägen attraherat trafik i mdellen men inte i verkligheten. Svårt att bedöma m det i ett sådant fall berr på restidsfunktinen eller m det finns andra preferenser sm till exempel lägre kmfrt på vägar med sämre linjeföring. Det går inte bara att byta restidsfunktin för då blir det fel i effektberäkningen i Samkalk m.m. Här skulle kanske @jukap kunna användas? Expertgruppen anser dck att det inte brukar finnas varken tid eller resurser att fundera på m det är fel restidsfunktin utan då vill man hålla sig till det sm det autmatkdade nätet baserat på NVDB anger. Det skulle vara intressant med mtsvarande justeringsfaktr för friflödesrestiden, typ en @jt_fri eller liknande sm anger ökning/minskning av friflödesrestiden. 3.4. Sammanfattning Nedan sammanfattas några av de viktigaste synpunkterna från expertgruppen att ta med i det frtsatta utvecklingsarbetet: 18 VTI ntat 33-2017
Det finns ett strt kalibrerings- ch utvärderingsbehv, åtminstne för Götebrg. Det är svårt att tlka attributet vägmiljö/vägfunktin sm finns i vägklassindelningen för de nuvarande restidsfunktinerna för tätrtsmiljöer med hastighetsgräns 70 km/h ch lägre. Det upplevs framför allt sm svårt att välja vägmiljö/vägfunktin när det gäller att lägga till nya länkar i nätverket (prgnsfallet). Det behövs restidsfunktiner eller riktlinjer för hur restiden på ramper ska mdelleras. Det behövs riktlinjer för hur skaft mellan centrider ch nätverken ska mdelleras. Det vre bra med någn typ av kdningsriktlinjer ch beskrivning av de lika restidsfunktinerna med bildexempel ch exempel på vanliga feltlkningar. Flera av de praktiska exempel på prblem sm har identifierats gäller flöden sm hamnar på mindre parallellvägar/rutter till en större väg. Prblemen verkar uppstå för såväl persnbilar sm lastbilar. Avvägningen mellan restid ch avstånd är väldigt viktig. Vägarnas linjeföring finns till viss del med i restidsfunktinerna då lika siktklasser antagits för lika kmbinatiner av vägtyp ch hastighetsgräns men det finns indikatiner på att sämre vägar med sämre linjeföring kanske är för bra i mdellerna. Hur restiden för lika frdnstyper ska beräknas behöver undersökas vidare. Mdellering baserad på antagandet m en genmsnittlig lastbilsandel på 12 % rsakar ibland märkliga ruttval. Även utläggningsmetdiken för de fyra frdnstypsklasserna (persnbil, persnbil i yrkestrafik, lastbilar utan släp, lastbil med släp) påverkar. Det finns ibland behv att lkalt justera friflödesrestiden, en möjlighet för detta kan vara att utveckla en friflödesrestidsjusteringsfaktr liknande den sm finns för kapacitet i de nuvarande funktinerna. VTI ntat 33-2017 19
4. Teri ch metdik för kalibrering av restidsfunktiner För att undersöka vilka ansatser för kalibrering av restidsfunktiner sm tidigare har använts har en litteraturstudie genmförts. Litteratursökningar genmfördes i Scpus (http://www.scpus.cm/hme.url), Trid (http://trid.trb.rg/) samt Ggle Schlar (http://schlar.ggle.se/) med följande nyckelrd (med lika synnymer för vlume delay functin sm travel time functin ch link perfrmance functin): Calibratin f vlume delay functins. Estimatin f vlume delay functins. Litteratursökningen resulterade i ett 40-tal artiklar ch rapprter varav ungefär hälften knstaterades ha str eller ganska str relevans för det aktuella prjektet. Till detta ska även läggas tidigare studier genmförda i Sverige (Jnssn, 1988, Jönssn ch Matstms, 1995, Matstms et al., 1996, Matstms, 1998, Jansn Olstam ch Matstms, 2006, Jansn Olstam ch Matstms, 2007, Engelsn ch van Amelsfrt, 2015, Matstms, 2004, Olstam et al., 2016). 4.1. Olika typer av restidsfunktiner Cetin et al. (2011) presenterar en översikt av lika funktinsfrmer sm används för restidsfunktiner. Enligt Cetin et al. (2011) kan funktinsfrmerna delas upp i följande kategrier: (Styckvis) linjära Krklinjiga Lgaritmiska eller hyperbliska Köteribaserade Trafiksignalsbaserade. Nedan presenteras de tre i litteraturen vanligast förekmmande funktinerna med tillhörande parametrar, vilka är BPR-funktinen (Bureau f Public Rads, 1964), Spiess kniska funktin (Spiess, 1990) ch Akceliks köteribaserade funktin (Akcelik, 1991). Även Davidsns köteribaserade funktin (Davidsn, 1966) förekmmer ibland i litteraturen varför även den presenteras nedan. Vidare presenteras även den nuvarande funktinsfrmen sm används i Sampers (Olstam et al., 2016), vilken är en kmbinatin av en styckvis linjär funktin ch Akceliks köteribaserade funktin. För en utförlig presentatin av lika funktinsfrmer för restidsfunktiner se Cetin et al. (2011). 4.1.1. BPR-funktinen Den vanligaste funktinen i kategrin krklinjiga funktiner är BPR-funktinen (Bureau f Public Rads, 1964) i vilken restiden beräknas sm t(q) = t fri (1 + α ( q K )β ), (1) där q är flöde i frdn/tidsenhet, t fri är restiden vid friflödesförhållanden (q = 0), K är kapacitet i frdn/tidsenhet, α ch β är parametrar sm styr ökningstakten i restid för ökande flöde. I den ursprungliga presentatinen av funktinen i Bureau f Public Rads (1964) användes α = 0,15 ch β = 4. Enligt Cambridge Systematics (2016) så är BPR den vanligast använda restidsfunktinen i USA men en undersökning bland 18 Metrplitan Planning Organisatins (Cambridge Systematics et al., 2012) visade på stra variatiner i vilka parametervärden sm användes. Illustratin av BPRfunktinen återfinns i Figur 1. 20 VTI ntat 33-2017
Figur 1. Förhållande mellan restid ch friflödesrestid för BPR-funktinen med kapacitet på 2000 frdn/h, ch kmbinatinerna av fördröjningsparametern α ch β. De blå linjerna är för α lika med 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5 givet β=4 ch de röda är för β lika med 1, 3, 5, 7, 9 givet α = 0,15. 4.1.2. Spiess kniska funktin En av de vanligaste funktinerna i kategrin lgaritmiska eller hyperbliska funktiner är Spiess kniska funktin (Spiess, 1990) i vilken restiden beräknas sm t(q) = t fri (2 + (α 2 (1 q K )2 + β 2 2 q ) α (1 ) β), (2) där q är flöde i frdn/tidsenhet, t fri är restiden vid friflödesförhållanden (q = 0), K är kapacitet i frdn/tidsenhet, ch β = (2α 1)/(2α 2) ch α > 1 är parametrar styr ökningstakten i restid för ökande flöde. Illustratin av Spiess kniska funktin återfinns i Figur 2. Nterbart är att restiden alltid är dubbelt så str sm friflödesrestiden när flödet är lika med kapaciteten. 1 K Figur 2. Förhållande mellan restid ch friflödesrestid för Spiess kniska funktin med kapacitet på 2000 frdn/h, ch fördröjningsparametern α lika med 1,01, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10. 4.1.3. Akceliks köteribaserade funktin En köteribaserad funktin är Akcelik (1991) i vilken restiden beräknas sm VTI ntat 33-2017 21
t(q) = t fri + 0.25 T (z + z 2 + 8J A x T K ), (3) där q är flöde i frdn/h, t fri är restiden vid friflödesförhållanden (q = 0), K är kapacitet i frdn/h, T är studieperidens längd i timmar, J A är en lutningsparameter (frdn) sm styr ökningstakten i restid för ökande flöde, x är belastningsgrad, det vill säga q/k ch z = x 1. Illustratin av Akceliksfunktin återfinns i Figur 3. Till skillnad mt BPR ch Spiess kniska funktiner så påverkas förhållandet mellan restid ch friflödesrestid av friflödesrestiden/friflödeshastigheten. Figur 3. Förhållande mellan restid ch friflödesrestid för Akceliks funktin med kapacitet på 2000 frdn/h, ch fördröjningsparametern J A lika med 0,05, 2, 5, 10 för lika friflödeshastigheter: 50 km/h (grön), 70 km/h (röd), 90 km/h (blå), 110 km/h (svart). 4.1.4. Davidsns köteribaserade funktin En annan köteribaserad funktin är Davidsn (1966) i vilken restiden beräknas sm t(q) = t fri (1 + J D x ), (4) 1 x där q är flöde i frdn/h, t fri är restiden vid friflödesförhållanden (q = 0), J D är en lutningsparameter sm styr ökningstakten i restid för ökande flöde, x är belastningsgrad, det vill säga q/k. Till skillnad från de tre van presenterade restidsfunktinerna så kan flödet i Davidsns funktin aldrig överstiga kapaciteten restiden går mt ändligheten när belastningsgraden närmar sig ett. Detta syns tydligt i illustratinen av Davidsns funktins i Figur 4. 22 VTI ntat 33-2017
Figur 4. Förhållande mellan restid ch friflödesrestid för Davidsns funktin med kapacitet på 2000 frdn/h, ch fördröjningsparametern J D lika med 0,05, 1, 2, 4, 6, 8, 10. 4.1.5. Nuvarande restidsfunktiner i Sampers De nuvarande restidsfunktinerna i Sampers, se Olstam et al. (2016) för detaljer, är uppdelade i en länkdel ch en krsningsdel. Den ttala restiden beräknas sm t(q, L) = t fri,länk (L) + d länk (q, L) + h L (t fri,krsning + d krsning (q)), (5) där h är krsningstätheten (antal krsningar/km), L är länklängd i km, t fri,länk (L) är friflödesrestiden, d länk (q, L) är länkfördröjningen, t fri,krsning är den genmsnittliga gemetriska restidsförlängningen ch d krsning (q) är den genmsnittliga krsningsfördröjningen per krsning. Krsningsfördröjningen (t fri,krsning + d krsning (q)) beräknas enligt Akceliks funktin (3) för tätrtsvägar med plankrsningar. För landsvägar ch mtrvägar används istället ett schablnmässigt krsningspåslag sm beräknas sm L f landsväg ( ) 1,2, (6) K länk där L är länkens längd, K länk är väglänkens kapacitet ch faktrn f landsväg antagits vara 0.4 för mtrvägar ch 0.85 för andra landsvägar. Beräkning av länkrestiden upp till kapacitetsgränsen baseras på de styckvis linjära hastighetsflödessamband (VQ-samband) sm Trafikverket använder i EVA (Trafikverket, 2016). Dessa beräkningar görs separat för persnbilar (pb), lastbilar utan släp (lb) ch lastbilar med släp (lbs) sm t länk (q, L) pb = t länk (q, L) lb = t länk (q, L) lbs = VTI ntat 33-2017 23 q L pb (q), (7) v VQ L lb (q), (8) v VQ L lb (q), (9) där L är länklängd, ch v pb VQ (q), v lb VQ (q) ch v lb VQ (q) är reshastigheten för respektive frdnsslag enligt Trafikverkets VQ-samband. De nuvarande restidsfunktinerna i Sampers använder alltså en styckvis linjär funktin för att beskriva länkrestiden ch en köteribaserad funktin för att beskriva krsningsfördröjningen i plankrsningar i tätrt. Figur 5 visar ett exempel på den resulterande restidsfunktinen för en tätrtsväg med två körfält v VQ
i vardera riktning ch hastighetsgräns 60 km/h (med krsningsdelen bestämd av Akceliks funktin) samt en landsväg med hastighetsgräns 90 km/h (med det schablnmässiga krsningspålägget). Figur 5. Förhållande mellan restid ch friflödesrestid för Sampers-restidsfunktinen för en tätrtsväg med två körfält i vardera riktning ch hastighetsgräns 60 km/h (blå) samt en landsväg med ett körfält i vardera riktning ch hastighetsgräns 90 km/h (röd). 4.2. Vad innebär kalibrering av en restidsfunktin? Sm exemplen på restidsfunktiner i avsnitt 4.1 visar så innehåller samtliga lika typer av parametrar sm behöver estimeras. Vanligtvis finns en parameter sm avser kapacitet (K) ch en sm avser friflödesrestid (t fri ). Vidare finns en eller flera parametrar sm styr hur snabbt restiden ökar med ökande flöde. Eftersm trafikföringen ch kapaciteten varierar mellan lika typer av vägar behöver lika parameteruppsättningar tas fram för varje relevant typ av väg. Vanligtvis delas vägarna in i lika klasser baserat på ett begränsat antal attribut, t.ex. vägtyp (mtrväg, landsväg, citygata etc.), hastighetsgräns, antal körfält etc. Parametern friflödesrestid (t fri ) varierar förutm med hastighetsgränsen fta med vägtyp. Tidigare har även vägbredd spelat en relativt str rll, men enligt de senaste revideringarna av Trafikverkets hastighetsflödessamband (Olstam ch Bernhardssn, 2017, Olstam et al., 2013) så verkar det sm att andra förklaringsvariabler, så sm andel långväga trafik eller avstånd till tätrt, har större förklaringsgrad än vägbredd (åtminstne på vägar i landsbygdsmiljöer). Långväga trafik har fta ett högre hastighetsanspråk än lkal trafik. Restiderna sm restidsfunktinerna resulterar i ska förstås helst återspegla genmsnittliga restider sm kan bserveras i verkligheten för typiska genmsnittliga förhållanden. Det är dck inte lätt att få en statisk trafikutläggningsmdell att prediktera krrekta restider. Cetin et al. (2011) listar ett antal skäl till detta: Restidsfunktiner beräknar restider sm funktin av belastningsgrad (flöde dividerat med kapacitet). Belastningsgraden är dck inte tillräcklig för att förklara all restidsvariatin, speciellt inte på vägavsnitt med krsningar. Till exempel knstaterar Skabardnis ch Dwling (1997) att belastningsgraden bara förklarar 30 % av variatinen i restid ch att andra faktrer så sm samrdning med andra trafiksignaler ch svängmanövrar påverkar restiden signifikant. Nrmalt grupperas väglänkar in i vägkategrier ch samma restidsfunktin tillämpas på samtliga länkar sm tillhör en vägkategri. Detta gör att det finns en naturlig ch ibland str variatin inm varje kategri. Ju färre kategrier dest större variatin. De trafikflöden sm den statiska trafikutläggningsmdellen predikterar för enskilda länkar kan avvika från de faktiska flödena. De resulterande flödena berr på samtliga steg i fyrstegsmdellen 24 VTI ntat 33-2017
(resegenerering, resefördelning, färdmedelsval ch trafikutläggning) samt förstås på detaljgraden i nätverksrepresentatinen ch restidsfunktinerna. Det vill säga eventuella fel i denna mdellprcess riskerar att prpagera till länkflödena. Felaktigt predikterade länkflöden kmmer förstås leda till felaktiga restider avsett hur krrekta restidsfunktinerna är. Statiska trafikutläggningsmdeller kan inte mdellera köutbredning till uppströmsliggande väglänkar vilket gör att det finns en knceptuell skillnad mellan restiden sm en statisk trafikutläggningsmdell generar ch de restider sm kan bserveras i verkligheten. Restiden sm en trafikutläggningsmdell generar kan innehålla fördröjning sm uppstår på grund av begränsad kapacitet på en länk men sm frdnen i verkligheten upplever sm restid på andra uppströmsliggande väglänkar. Över längre sträckr utan krsningar ch med liten risk för köutbredning till uppströmsliggande väglänkar är skillnaden trligen liten. Däremt kan skillnaden mellan mdellerad ch verklig restid vara större på krtare sträckr med fler krsningar, speciellt där det förekmmer köutbredning till uppströmsliggande väglänkar. Det är viktigt att kmma ihåg att restidsfunktinerna är en del i prgnsmdeller sm Sampers ch att restiden i sig inte är det enda ch ftast inte det viktigaste slutresultatet. Resultaten från Sampers används sm indata till beräkning av knsumentöversktt vid investeringar med Samkalk. Detta ställer krav på att: 1. Fördelning av OD-efterfrågan på väglänkar är krrekt. 2. Förändring av restiden vid förändring av efterfrågat flöde är krrekt. 3. Förändring av länkrestiden vid förändring av länkens egenskaper är krrekt. Återspegling av bserverade genmsnittliga restider är därför inte ett självklart krav, även m det är det sm (i princip) kan verifieras. Det finns ckså tillämpningar av Sampers där restiden i sig är ett viktigt resultat så överenstämmelse med verkliga restider bör förstås inte ignreras. 4.3. Olika tlkningar av kapacitetsparametern Flera referenser diskuterar vad kapaciteten i en restidsfunktin representerar ch hur den bör definieras ch mätas. Branstn (1976) skiljer på steady state ch praktisk kapacitet, där den praktiska kapaciteten definieras sm The maximum number f vehicles that can pass a given pint n a radway r in a designated lane during ne hur withut the traffic density being s great as t cause unreasnable delay, hazard r restrictin f the driver s freedm t maneuvre under the prevailing radway and traffic cnditins. Slutsatsen i Branstn (1976) är att det är steady state kapaciteten sm är lämpligast att använda eftersm den praktiska kapaciteten är svår att mäta ch att den inte är unikt definierad. Steady state kapacitet definieras i Sverige sm Det största statinära flöde sm kan passera ett snitt under rådande, mättade förhållanden (frdn/h). (Trafikverket, 2013) ch på liknande sätt i USA sm The capacity f a system element is the maximum sustainable hurly flw rate at which persns r vehicles reasnably can be expected t traverse a pint r a unifrm sectin f a lane r radway during a given time perid under prevailing radway, envirnmental, traffic and cntrl cnditins. (Transprtatin Research Bard, 2016) VTI ntat 33-2017 25
Steady state -kapaciteten är visserligen inte helt unikt definierad den heller men det är åtminstne möjligt att mäta det maximala statinära flöde sm kan passera ett snitt under mättade förhållande (det vill säga när inflödet är större än utflödet ch det finns en kntinuerlig tillgång på frdn sm vill passera det aktuella snittet). Kapaciteten i BPR-funktinen avsåg till en början vad Cambridge Systematics et al. (2012) kallar designkapacitet, vilket mtsvarar den praktiska kapaciteten i Branstn (1976). Designkapaciteten är definierad sm servicenivå C enligt Highway Capacity Manual s (Transprtatin Research Bard, 2000, Transprtatin Research Bard, 2010, Transprtatin Research Bard, 2016) level-f-service - kncept. Servicenivå C är ftast ca 70-80 % av vad Cambridge Systematics et al. (2012) kallar ultimat kapacitet (mtsvarade servicenivå E, det vill säga flöde lika med steady-state -kapaciteten). Enligt Cambridge Systematics et al. (2012) så är den ultimata kapaciteten det maximala flödet sm ska läggas ut på en enskild länk av en prgnsmdell. I praktiken är dck trängselnivåerna i många strstäder sådana att efterfrågan på vissa länkar är större än kapaciteten. Trts rekmmendatinerna i Branstn (1976) ch Cambridge Systematics et al. (2012) har den praktiska kapaciteten dck använts i relativt nyligen genmförda kalibreringar av restidsfunktiner, se till exempel Mses ch Mti (2013). På senare tid har även frågan väckts m det är den trafiktekniska definitinen från kapacitetsmanualerna av kapacitet (det vill säga steady-state -kapaciten) sm bör användas i restidsfunktiner. Kapaciteten är stkastisk ch varierar berende på dag, väglag, väder, trafiksammansättning etc. (se t.ex. Briln ch Estel, 2008, Kerner, 2016). Neuhld ch Fellendrf (2014) undersöker variatinen i kapacitet på österrikiska mtrvägar. I artikeln presenteras skattningar av kapacitetsparametern i BPR-funktinen vid 20, 50 ch 80 % sannlikhet för sammanbrtt. Kapacitetsfördelningen skattas med Prduct Limit-Metden (PLM), ett prblem är dck att metden kräver tillräckligt många trafiksammanbrtt, vilket gör att den svårligen kan tillämpas på alla vägtyper sm finns i de nätverk sm används för statiska trafikutläggningsmdeller. Metden har sedan tillämpats i Neuhld (2017) där BPR-funktinen, Spiess kniska funktin ch Akceliks funktin kalibreras för ett antal mtrvägar med lika antal körfält ch hastighetsgränser. 4.4. Tidigare använda metder för kalibrering av restidsfunktiner Branstn (1976) presenterar en tidig översikt av restidsfunktiner ch lika angreppssätt för att knstruera ch kalibrera dessa. Enligt Branstn (1976) finns två lika huvudprinciper för framtagning av restidsfunktiner. Den första fkuserar på att hitta matematiska funktinsfrmer med lämpliga egenskaper för en restidsfunktin i en statisk nätutläggningsmetd. Den andra är att utveckla restidsfunktinen utifrån trafikteri tillsammans med mätningar. Spiess (1990) kniska funktin skulle kunna ses sm en representant för den första ansatsen medan Akcelik (1991) köteribaserade funktin tillhör den andra ansatsen. Branstn (1976) diskuterar även ansatsen att restiden kan delas upp i en länkrestid (inversen av reshastigheten) ch kötid i krsningar, vilket t.ex. föreslgs i Jansn Olstam ch Matstms (2007) ch testades i den senaste svenska revideringen av restidsfunktiner till Sampers (Olstam et al., 2016). Det finns en del rekmmendatiner ch riktlinjer för tillämpning av statiska trafikutläggningsmdeller sm Transprtatin Research Bards (TRB) Travel Demand Frecasting Parameters and Techniques (Cambridge Systematics et al., 2012) ch Transprt fr Lndns Traffic mdelling guidelines" (Transprt fr Lndn, 2010). Dck är det sm Cetin et al. (2012) knstaterar brist på rekmmendatiner m hur restidsfunktiner ska kalibreras även m de funnits i över 50 år. Baserat på studerad litteratur har följande huvudansatser för kalibrering av restidsfunktiner identifierats: 1. Kalibrering baserat på kurvanpassning av restidsfunktin mt punktmätningar av medelhastighet ch flöde (Leng, 2016, Mses ch Mti, 2013, Neuhld, 2017, Nielsen ch 26 VTI ntat 33-2017
Jørgensen, 2008, Jnssn, 1988, Jansn Olstam ch Matstms, 2006, Kucharski ch Drabicki, 2017, Mti ch Mses, 2014, Cetin et al., 2011). 2. Kalibrering baserat på kurvanpassning av restidsfunktin mt restidsdata från t.ex. flating car eller restidskamerr (Alvarad, 1999, Lhmiller, 2012, Neuhld, 2017, Xing ch Davis, 2009, Jansn Olstam ch Matstms, 2006). 3. Kalibrering baserat på metder ch beräkningar från kapacitetsmanualer sm t.ex. HCM (Irawan et al., 2010, Kurth et al., 1997, Harringtn ch Deneault, 1999). 4. Kalibrering av kapacitet ch/eller parametrar baserat på trafikmdellberäkningar (t.ex. med mikrsimulering) av representativa vägar eller krsningar (Lu et al., 2016, Vasvári, 2015, Olstam et al., 2016). 5. Kalibrering baserat på ptimeringsmetder för att minimera skillnaden mellan nätutläggningsberäknade flöden ch restider ch uppmätta flöden ch restider (Cetin et al., 2012, Cetin et al., 2011, Chi et al., 2015, Suh et al., 1990, Russ ch Vitetta, 2011). De flesta artiklarna ch rapprterna presenterar resultat från kalibrering av restidsfunktiner för en specifik stad eller regin baserat på en av dessa ansatser. Det finns dck några studier med jämförelser av lika kalibreringsansatser. Till exempel jämför Cetin et al. (2011) kalibrering baserad på restidsmätning ch kalibrering baserat ptimering för så bra överenstämmelse med länkflöden sm möjligt. Neuhld (2017) utvärderade tre lika metder för att kalibrera restidsfunktiner: (A) kalibrering baserat på lkala punktmätningar, (B) kalibrering baserat på verkliga sträckrestider från flating car i kmbinatin med punktmätningar ch (C) kalibrering baserat på virtuella sträckrestider skapade från punktmätningar med hjälp av de spati-temprala filtreringstekniker sm finns presenterade i Treiber ch Helbing (2002). Metderna testades för att kalibrera restidsfunktiner baserat på data för ett antal tyska ch österrikiska mtrvägslänkar ch parameterskattningen genmfördes genm regressin. I följande avsnitt presenteras en genmgång av de fem lika identifierade kalibreringsansatserna utifrån den studerade litteraturen. 4.4.1. Kurvanpassning av restidsfunktin mt punktmätningar Att kalibrera restidsfunktiner baserat på punktmätningar av flöde ch hastighet verkar vara den vanligaste ansatsen. Detta berr antagligen på att denna typ av mätningar funnits länge ch genmförs återkmmande i de flesta städer medan mätning av restid över enskilda länkar eller rutter är någt sm blivit möjligt ch vanligare först under senare år. Nielsen ch Jørgensen (2008) genmför kalibrering av restidsfunktiner för mtrvägsnätet i str- Köpenhamnsreginen baserat på flöden ch hastigheter från 398 slingdetektrer. Bland annat genmför de studier av variansen i hastighet för det under- ch överbelastade fallet, det vill säga när efterfrågan är mindre respektive större än kapaciteten. Slutsatsen är att BPR-funktinen kan beskriva medelrestiden/hastigheten relativt väl för det underbelastade fallet ch att variansen är ungefär lika str avsett flödesnivå. För det överbelastade fallet är variatinen i hastighet större. Jansn Olstam ch Matstms (2006) genmför en revidering av TU71-funktinerna (Jnssn, 1988, Statens vägverk, 1973) baserat på punktmätningar av flöde ch hastighet för vägkategrier med inga eller få plankrsningar ch baserat på flödesmätningar i kmbinatin med flating-car mätningar för vägkategrier med plankrsningar. Dataunderlaget är begränsat men visar tydligt på behv av separata funktiner för mtrvägar. En utvärdering för Stckhlmsreginen visar på en bättre överenstämmelse mellan beräknade ch uppmätta länkflöden jämfört med TU71-funktinerna. Rapprten presenterar dck ingen jämförelse av beräknade ch uppmätta restider. VTI ntat 33-2017 27
Mses ch Mti (2013) genmför en kalibrering av restidsfunktiner för Flrida genm en systematisk ansats baserad på punktmätningar av flöde ch hastighet. Efterfrågan vid överbelastning skattas genm att skala efterfrågan baserat på kvten flöde/hastighet ch kvten kapacitet/kapacitetshastighet. För vägkategrier med plankrsningar kmpletteras mätdata från 22 krsningar med simuleringar. Först skattas friflödeshastigheten, sedan den praktiska kapaciteten, sedan skapas hastighets-flödesdiagram utifrån datamaterialet ch sedan genmförs minstakvadratanpassning av fem lika restidsfunktiner, nämligen BPR (både riginal ch en mdifierad versin), Spiess kniska funktin, en mdifierad versin av Davidssns funktin ch Akceliks köteribaserade funktin. Till sist genmförs en utvärdering med en statisk trafikutläggning för Orlandreginen. Restidsfunktinerna är uppdelade på sju vägtyper ch tre mrådestyper där hastighetsgränsen är den enda faktrn sm påverkar friflödeshastigheten. Utvärderingen baseras på en jämförelse mellan beräknade ch uppmätta länkflöden. Den mdifierade versinen av BPR ch den mdifierade versinen av Davidssn ch Spiess kniska funktin ger bättre länkflödesöverensstämmelse än BPR riginal ch Akceliks funktin. Mti ch Mses (2014) genmför kalibrering av restidsfunktiner baserat på "arkiverade" data. Kalibreringen görs för BPR, Davidssn, Spiess kniska ch Akceliks funktiner. Styrkan med Davidsns funktin är att den lätt kan anpassas till lika vägtyper. BPR ch Spiess kniska ger lägre RMSPE 1 för brutna vägkategrier men högre för brutna vägkategrier medan Akceliks funktin fungerar sämre för brutna vägkategrier men bäst för brutna, speciellt för signalreglerade vägar. Funktinsanpassningarna ser dck lite märkliga ut ibland ch erfarenheterna från författarnas tidigare arbete sm presentas i Jansn Olstam ch Matstms (2007) ch Olstam et al. (2016) är att det brde gå att få en bättre anpassning av Akceliks funktin till de datapunkter sm presenteras. Leng (2016) presenterar en kalibrering av restidsfunktiner för malaysiska vägar. Vägarna är indelade med avseende på vägtyp (mtrväg, huvudvägar, sekundärvägar ch lkalgatr) ch hastighetsgräns i ttalt 10 kategrier. Kapaciteten bestäms utifrån standardvärden ch restidsfunktinerna kalibreras baserat på mätningar från mrgnens ch eftermiddagens maxtimmar. Det framgår dck inte hur kalibreringen har genmförts. Kucharski ch Drabicki (2017) föreslår en metd för att kalibrera restidsfunktiner genm att använda hastighet sm funktin av kvasi-densitet (flöde dividerat med hastighet). Syftet är att kmma runt prblemen med att anpassa restidsfunktinen då efterfrågan ligger över kapaciteten. Detta är ett prblem då det endast är möjligt att bservera restider ch hastigheter för flöden under kapacitetsgränsen. För flöden över kapaciteten används istället fta teretiska frmuleringar. Genm att använda restid (skattat från hastigheten) sm funktin av kvasi-densitet kan även bservatiner från överbelastning användas för kalibreringen av restidsfunktinen. Detta kan jämföras med den rekmmendatin m att enbart använda data för belastningsgrad 0,4-0,95 sm Akcelik (1991) ger för kalibrering av restidsfunktiner baserat på flödes ch hastighetsbservatiner. Huntsinger ch Ruphail (2011) påpekar vikten av att även försöka skatta restidsfunktiner för överbelastade mtrvägslänkar. De föreslår en metd för att skatta efterfrågan vid belastningsgrader över ett baserat på skattning av köutbredning enligt liknande principer sm används för trafiksignaler. Metden testades för BPR-funktinen, Spiess kniska funktin, Akceliks köteribaserade funktin ch en expnentialfunktin. Samtliga utm Spiess funktin uppvisade relativt låga minstakvadratfelsvärden ch relativt höga regressinskefficientvärden 2. 1 Rt Mean Squared Percentage Errr (kvadratrten ur den prcentuella medelkvadratavviklsen) 2 Perfekt överenstämmelse skulle ge ett regressinskefficientvärde på 1.0 28 VTI ntat 33-2017
4.4.2. Kurvanpassning av restidsfunktin mt restidsdata Alvarad (1999) presenterar en kalibreringsstudie av restidsfunktiner för Trntreginen. Sm underlag för kalibreringen används restidsdata insamlade ch presenterade i Mahut (1996). Restidsdata samlades in med hjälp av en teknik utvecklad av British Rad Research Labratry sm kallas mving bserver. Restidsmätningarna separeras i länkrestid ch signalfördröjning. Restidsbservatinerna grupperas sedan med avseende på signalkrsningstäthet, parkerade frdn, hastighetsgräns, busstrafik, etc. För flera av vägkategrierna är variatinen i restid str ch det är relativt få bservatiner vid höga flöden. Baserat på det grupperade restidsmaterialet kalibreras sedan parametrarna i Spiess kniska funktin manuellt. I Lhmiller (2012) presenteras en kalibrering av fyra lika restidsfunktiner baserat på restidsmätningar från restidskamerr (ANPR). De fyra funktinsfrmerna sm studeras är BPR, en variant på BPR med annan mdellering av överbelastning (BPR3), en funktin sm kallas Lhse vilket är ytterligare en variant på BPR med förändrad frm på överbelastningsdelen samt styckvis linjär funktin. Sm i flera andra studier varierar restiden relativt mycket för en given flödesnivå. Lhmiller (2012) presenterar därför en undersökning kring hur lika percentiler i restidsfördelningen berr på trafikflödet. Vidare undersöks hur veckdag, tid på dygnet, regn ch lastbilsandel påverkar skattningen av parametervärdena i restidsfunktinen. Samtliga faktrer påverkar skattningen av restidsfunktinerna ch i vissa fall är skillnaden mellan funktinerna relativt str. Xing ch Davis (2009) presenterar en utvärdering av fyra lika restidsfunktiner: BPR, Spiess kniska, en funktin sm benämns Singapre (Friflödesrestid + krsningsfördröjning enligt Webster (1958)) ch Skabardnis-Dwlings funktin (Skabardnis ch Dwling, 1997). Kalibreringen baseras på restider insamlade med restidskamera (ANPR) i Twin Cities i Minnesta. Syftet med utvärderingen är att undersöka hur de fyra lika restidsfunktinerna kan återskapa restider på signalreglerade vägar. Slutsatsen är att det är viktigt att inkludera infrmatin m krsningsspecifik signal/gröntidsandel då restidspredikteringen försämras m defaultvärden används. Irawan et al. (2010) kmbinerar punktmätningar av flöde ch hastighet med restidsmätningar från nummerplåtskrivning tillsammans med skattningar av praktisk kapacitet ch friflödeshastighet från den indnesiska kapacitetsmanualen (IHCM). Den insamlade infrmatinen används för att jämföra BPR-funktinen med restidsfunktiner baserade på den indnesiska kapacitetsmanualen. Slutsatsen var att de IHCM-baserade restidsfunktinerna gav en bättre överenstämmelse mellan mdellberäknade ch uppmätta flöden. Infrmatinen m hur kalibreringen ch jämförelsen genmfördes är sparsam ch det är därför svårt att bedöma hur generellt giltiga resultaten är. Även Jansn Olstam ch Matstms (2006) genmför försök att kalibrera restidsfunktiner baserat på restidsdata, i det fallet restidsdata insamlade med flating-car-teknik. Antalet restidsbservatiner var dck relativt få ch det fanns få flödesmätningar längs med den sträckan där restiden bserverades, vilket gjrde att det behövdes antaganden m att flödesnivån gällde för hela sträckan. Även här var variansen i mätdata relativt str vilket gjrde det svårt att anpassa restidsfunktinen, i detta fall TU71- funktinerna, till det tillgängliga datamaterialet. 4.4.3. Kalibrering baserat på metder från kapacitetsmanualer Vanligtvis grupperas väglänkar med avseende på vägtyp, hastighetsgräns, antal körfält etc., vilket ger en tabell med restidsfunktinsparametervärden. Kurth et al. (1997) diskuterar de prblem sm uppstår med slå-upp-tabell -baserade restidsfunktiner, till exempel att medelsituatinen inte stämmer på enskilda länkar. Författarna föreslår istället att restidsfunktinen ska beräknas utifrån länkattributen, i detta fall beräknas kapacitet ch restid enligt metderna i 1994-års versin av HCM. En sådan ansats kräver dck infrmatin m relativt många attribut på samtliga väglänkar. Vidare kräver den föreslagna ansatsen infrmatin m gröntidsandel för signalreglerade krsningar, vilket inte är ett av attributen (åtminstne inte i det exempelnätverk sm används) utan denna skattades utifrån länktypen. VTI ntat 33-2017 29
De framtagna restidsfunktinerna testades för Albuquerque-reginen med relativt bra regressinsresultat för hastighet efter utläggning. Harringtn ch Deneault (1999) knstaterar dck att tidigare försök med HCM-baserade krsningsfördröjningsberäkningar till restidsfunktiner för Maryland-reginen krävde mycket data ch att det var krävande ch svårt att hålla länkattributen aktuella. Istället föreslår Harringtn ch Deneault (1999) att krsningsfördröjningen beräknas med en krsningsfördröjningsfunktin, i detta fall Webster (1958). Denna ansats kräver antaganden m mlppstid ch gröntid. I Harringtn ch Deneault (1999) antas mlppstiden vara 1 eller 1,5 min. Dessutm antas krsningsfördröjningen vara begränsad till att inte överstiga mlppstiden. För länkfördröjningen föreslås BPR-funktinen, dck med undantaget att kapaciteten justeras med avseende på krsningskapaciteten. 4.4.4. Kalibrering baserat på trafikmdellberäkningar av representativa vägar Det är fta svårt att erhålla tillräckligt många hastighets- eller restidsbservatiner för alla belastningsgrader. Prblemet blir större ju fler grupper sm restidsfunktinerna delas in i. En möjlighet är att kmplettera mätningar med beräkningar från mer detaljerade trafikmdeller. En möjlighet är att sm i Vasvári (2015) använda mikrskpisk trafiksimulering. Vasvári (2015) undersöker hur antalet krsningar påverkar restidsfunktinen längs en vägsträcka. Baserat på trafiksimuleringar av 3 ch 4-vägskrsningar med lika svängandelar skattas parametervärden för Spiess kniska funktin. Även Lu et al. (2016) använder trafiksimulering för att kalibrera restidsfunktiner. Fkus i Lu et al. (2016) är dck hur hetergenitet i trafikströmmen (fördelningen mellan persnbilar ch lastbilar) påverkar restidsfunktinen. Även Mses ch Mti (2013) använder trafiksimulering för att kmplettera mätdata, fkus är på krsningsfördröjning ch simuleringar av 22 krsningar genmförs. En annan möjlighet är att sm i Olstam et al. (2016) använda en krsningskapacitetsmdell för att skatta krsningsfördröjningen. 4.4.5. Kalibrering baserat på jämförelse av beräknade ch uppmätta flöden ch restider Restidsfunktinen är, sm beskrivs i kapitel 2, en knstruktin sm ska beskriva hur restiden för lika vägval i ett nätverk påverkas av trafikflödet. Huvudsyftet är att säkerställa att ruttvalet ch de resulterande flödena ch restiderna stämmer med verkligheten. Det går således att argumentera för att restidfunktinerna brde kalibreras så att de resulterande flödena (ch eventuellt även restiderna) stämmer med bservatiner från verkligheten. Cetin et al. (2011) påpekar vikten av avvägning mellan kalibrering av restidsfunktiner för att återskapa restider respektive flöden ch det faktum att statiska trafikutläggningsmdeller inte kan återskapa både bra överenstämmelse för flöden ch restider. Suh et al. (1990) presenterar en två-nivå prgrammering/ptimeringsansats för kalibrering av restidsfunktiner. Syftet med det övre ptimeringsprblemet är att minimera skillnaden mellan bserverade ch beräknade länkflöden där beslutsvariablerna är α ch β i BPR-funktinen, medan det nedre prblemet är ett klassiskt användarptimumprblem. Metden testades för ett nätverk i Krea med 25 OD-par, 212 nder ch 706 länkar. Det framgår dck inte vilken lösningsmetdik sm användes för det övre ptimeringsprblemet. Cetin et al. (2012) ch Cetin et al. (2011) presenterar en ansats där en genetisk algritm används för justering av parametervärdena i restidsfunktinerna baserat på skillnad i beräknade ch uppmätta länkflöden. Kalibreringsmetden testas för BPR-funktinen, Akceliks köteribaserade funktin ch Spiess kniska funktin. Kalibreringen genmförs för tre lika nätverk: Hamptn Rads (13 732 länkar ch 1 087 zner), Charlttesville (2 949 länkar ch 267 zner) ch Fredricksburg (7 036 länkar ch 867 zner). Det var endast fördröjningsparametrarna i funktinerna sm den genetiska algritmen justerade. Utvärderingen visade på att BPR-funktinen var mer flexibel än Spiess- ch Akceliksfunktinen, men att för samtliga funktiner kunde avvikelsen mellan beräknade ch uppmätta flöden 30 VTI ntat 33-2017
minskas jämfört med m standardparametrarna användes. Dck kunde samma rtmedelskvadratfelvärde bserveras för flera lika parametervärden. De ptimala parametervärdena varierade ckså mellan de lika nätverken. De ptimala parametervärdena ligger inte heller alltid inm ramen för standard eller förväntade parametervärden, vilket stödjer argumentet m att ptimering av restidsfunktiner för bra överenstämmelse med trafikräkningar inte nödvändigtvis ger en bra trafikteknisk beskrivning av restiden på en enskild länk. En annan bservatin är att kalibreringen är känslig för trängselnivåerna på de länkarna sm mäts. Om kalibreringen baseras på restidsdata får författarna varierande resultat berende på trängselnivå ch ibland även felaktiga ruttval. Även Chi et al. (2015) genmför kalibrering av restidsfunktiner med hjälp av en genetisk algritm. Kalibreringen genmförs för en mdell över delar av det kreanska mtrvägsnätet. Metden tillämpas på BPR-funktinen ch de parametrar sm den genetiska algritmen kalibrerade var de två fördröjningsparametrarna α ch β. Chi et al. (2015) knstaterar att kalibrering med en genetisk algritm är ett effektivt sätt att kalibrera fördröjningsparametrarna i restidsfunktiner för en mtrvägsnätsmdell. De pekar på att ytterligare utredning behövs med avseende på kalibrering av övriga parametrar ch för nätverk sm inte enbart innehåller mtrvägar. Russ ch Vitetta (2011) diskuterar prblemen med att uppdatera/kalibrera OD-matrisen ch restidsfunktinerna var för sig. När efterfrågan kalibreras antas restidsfunktinerna vara krrekta ch när restidsfunktinerna kalibreras antas efterfrågan vara krrekt. Författarna föreslår en reverse assignment -metd i frm av ett ptimeringsprblem. Kalibreringsmetden tillämpas dels på ett mindre testnätverk ch dels på ett mindre riktigt nätverk för staden Villa San Givanni i södra Italien sm har 120 nder, 12 zner ch 210 länkar. Experimenten visar på att den ptimala lösningen påverkas starkt av de a priri fel sm finns i efterfråge- ch restidsfunktinsparametrarna. VTI ntat 33-2017 31
5. Diskussin kring datainsamlingsmetder Olstam et al. (2016) presenterar en genmgång av lika datainsamlingsmetder ch deras styrkr ch svagheter utifrån möjligheten att generera kalibreringsdata till restidsfunktiner. Genmgången visar på att det inte är självklart vilken mätmetd eller kmbinatin av mätmetder sm är mest lämplig(a) att tillämpa. Utifrån detta genmfördes en wrkshp med frskare från VTI (Jhan Olstam), Linköpings universitet (Clas Rydergren, David Gundlegård ch Jakim Ekström) ch KTH (Erik Jenelius). Syftet med wrkshpen var att försöka svara på följande frågr: Ska restiden mätas per länk eller över sträckr bestående av flera länkar? Vad är mest lämplig(a) metd(er) för att mäta restid ch flöde i str skala? Hur ska kapaciteten mätas eller skattas? För att bättre förstå resultaten från wrkshpen presenteras först en reviderad beskrivning av möjliga datainsamlingsmetder (vilken utgår från genmgången sm presenterades i Olstam et al. (2016)). 5.1. Översikt av datainsamlingsmetder För att skatta restidsfunktiner krävs både data m trafikflöden ch restid (alternativt medelhastighet). Då trafikflöde mäts i snitt ch restid över en sträcka finns en inbyggd svårighet i att samla in nödvändig data för skattning av restidsfunktiner. För punktmätningar av flöde ch hastighet finns det relativt gtt m välutvecklade ch välprövade mättekniker (slang, radardetektrer, induktiva slingdetektrer). För mätning av restid över en sträcka är utbudet av mättekniker mer begränsat men under utveckling. För restidsmätningar kan till exempel restidskamerr/anpr (Autmatic Number Plate Registratin) eller Bluetth-detektrer användas. I Olstam et al. (2016) presentas en uppräkning av lika tekniker ch deras styrkr ch svagheter utifrån möjligheten att generera kalibreringsdata till restidsfunktiner. Nedan följer en uppdaterad versin av uppräkningen: Restidskamera/Autmatic Number Plate Registratin (ANPR). Fördel: bra skattning av restid för en given rutt, fångar upp alla sm kört från kamera A till B (m frdn i alla körfält registreras). Nackdel: dyrt ch flexibelt. Data från kamerr sm används för att mäta restid på en rutt sm består av flera väglänkar inm lika länkklasser eller med krsningar emellan kan inte användas eftersm data m restid ch flöde per länk behövs. Manuella nummerskyltsmätningar. Fördel: mer flexibelt än ANPR. Nackdel: kräver mycket persnella resurser. Punktmätning med slang/radardetektrer/induktiva slingdetektr/etc. Fördel: knsistenta data mellan flöde ch hastighet. Nackdel: kräver antagande m att förarna håller uppmätt hastighet under hela väglänken, vilket inte alltid är fallet, till exempel före ch efter krsningar. Flating car mätningar i kmbinatin med punktmätning med slang/radardetektrer/induktiva sling detektr/etc. Fördel: flöde mäts i punkter längs med mätsträckan ch restid mäts över hela sträckan. Nackdel: endast ett restidssampel från flating car frdnet, det vill säga inte mätning av samtliga frdns restid. För bästa resultat krävs flödesmätning efter varje krsning eller tätare, vilket är dyrt. Mätning med hjälp av Bluetth-detektrer. Fördel: relativt billig teknik. 32 VTI ntat 33-2017
Nackdel: fångar bara upp de sm har Bluetth aktiverat (~14 16 % se t.ex. Allström (2016)), viss säkerhet i tidstämplar gör det mindre lämpligt på krta sträckr men teknikutveckling pågår. Dessutm kan det vara svårt att urskilja frdnstyp ch då inte bara persnbil gentemt andra mtrdrivna frdnstyper men även gentemt cykel i miljöer där cyklar ch frdn har liknande hastigheter. Videmätning från master eller stlpar. Fördel: mätning av alla frdns restider samt trafikflödet. Nackdel: kameran täcker ftast ett relativt begränsat mråde, det är till exempel svårt att fånga en krsning ch samtliga tillfarter. Videmätning från höga byggnader. Fördel: mätning av alla frdns restider samt trafikflödet. Nackdel: svårt att hitta plats att placera kamera ch ftast svårt att täcka en längre sträcka. Videmätning från luften. Fördel: mätning av alla frdns restider samt trafikflödet. Nackdel: frtfarande under utveckling ch därför relativt dyrt. Dessutm svårt att täcka en längre sträcka. Restidsmätningar från mbiltelefner ch navigatrer. Fördel: kräver inte mntering av specifik mätutrustning ch ger bservatiner på hela vägnätet. Nackdel: Det sm levereras är inte enskilda bservatiner utan en sammanvägning av bservatiner ch histriska data. Precis sm för mätningar med Bluetth-detektrer berr kvaliteten på restidsskattningen på hur str del av trafikanterna sm bidrar med bservatiner. Även för mätningar från mbiltelefner kan det vara svårt att avgöra vilket färdmedel sm använts. 5.2. Diskussin kring mätning av restid över länk eller rutt Frskargruppen anser att restider är generellt sett mer intressant på längre sträckr än för en enskild länk. Dessutm utgör "mätfel" mindre del av restiden för en längre sträcka en för en enskild länk ch ger därmed trligen mindre säkerhet. Mätning av restid över en längre sträcka kan dck medföra prblem med avseende på att det finns: Flera möjliga ruttval. Olika typer av vägar längs med sträckan (det vill säga lika vägutfrmning, kapacitet etc.). 5.3. Diskussin kring mest lämplig(a) metder(er) för att mäta restid ch flöde i str skala? Flera lika typer av mätmetder dök upp i diskussinerna, till exempel: Inköp av restidsdata från kmmersiell aktör. Bluetthmätningar. Punktmätningar med slang, radar eller induktiva slingr. Flödesmätningar från trafiksignalsdetektrer. Expertgruppen var överens m att det krävs en kmbinatin av mätmetder för insamling av data för skattning av restidsfunktiner. Att mäta restider (t.ex. med Bluetth-detektrer) ch flöden (t.ex. med slang) i str skala blir rimligen väldigt dyrt. Mätning med Bluetth-detektrer kan ge bra kvalité ch VTI ntat 33-2017 33
kntrll på restidsdata men med begränsad täckning. Inköpt restidsdata kan ge bättre täckning men aggregerad inköpt data innehåller både mätningar ch fusin med histrisk data när antalet bservatiner är få. Det finns i vissa fall dck möjlighet att köpa in rådata (har till exempel gjrts i Danmark) men detta verkar vara (mycket) dyrare än inköp av aggregerad data. Tillgången till rådata skulle dck ge möjlighet att "bryta" ner restiden på enskilda länkar eller delar av enskilda länkar kntrll på kvalité möjlighet att "ta brt" fusinen med histriska data möjlighet att särskilja länkrestid ch krsningsfördröjning. Möjligheten att extrahera trafikflöden från de induktiva slingdetektrer sm används i trafiksignalstyrningen bör vara ett kstnadseffektivt sätt att mäta flöden i många krsningar. Stckhlms stad har tidigare sagt att detta är möjligt men har inte pririterat att skapa "uttagsklienter" för detta ändamål. Efter wrkshpen kntaktades Trafikverket, Stckhlms stad ch Götebrgs stad för att diskutera möjligheten till inhämtning av data från trafiksignalsdetektrerna i Stckhlm ch Götebrg. För Stckhlm ska detta vara möjligt men det finns i dagsläget ingen kartmappning mellan detektr-id ch körfält, utan en sådan mappning måste göras manuellt via signalplanen. Vid diskussinerna med Karin Björklind på Götebrgs stad framkm att det gjrts jämförelser mellan flödesmätningar med trafiksignalsdetektrer ch traditinella flödesmätningar ch slutsatsen var att flödesmätningarna från trafiksignalsdetektrerna uppvisar str säkerhet i kvalité. Ej uppdaterad eller bristfällig dkumentatin av signalplaner medförde ckså prblem för kartmappningen av detektrer. Den mest intressanta kmbinatinen är att försöka kmbinera inköpta restidsmätningar (t.ex. från aktörer sm Inrix, TmTm etc.) med flödesbservatiner från punktmätningar. Det är dck viktigt att kmma ihåg att aggregerade inköpta restidsdata ibland kan vara trunkerade till hastighetsgräns. För att säkerställa tillräcklig kvalité vre det önskvärt att validera inköpt restidsdata genm mätning med bluetthdetektrer ch slang för ett par krsningar. För mtrvägsnätet bör restidsdata i kmbinatin med radardata från MCS-systemet ge bra möjligheter till skattning av restidsfunktiner. 5.4. Hur mäter/skattar vi kapaciteten? Precis sm i flera av litteraturreferenserna (se avsnitt 4.3) diskuterades hur definitinen av kapacitet i en restidsfunktin eventuellt skiljer sig från den trafiktekniska definitinen sm används i kapacitetsmanualerna. Kapacitet är inte ett fast värde utan berr på variatin i frdnssammansättning, svängandelar, flödesförhållanden mellan knflikterande strömmar, väder- ch väglag, etc. Det finns således en naturlig spridning i kapacitet mellan vägar sm grupperats ihp ch tilldelats en specifik restidsfunktin. Frågan är m kapaciteten i restidsfunktinen för en specifik väg-/krsningsklass ska återspegla den genmsnittliga kapaciteten för de vägar/krsningar sm tillhör samma väg-/krsningsklass eller m det kanske är rimligare att den återspeglar t.ex. 85 %-percentilen inm gruppen. Om den genmsnittliga kapaciteten använts kmmer det innebära såväl under- sm överskattningar av kapacitet på enskilda väglänkar. Detta är framför allt ett prblem m flödet är högt på en länk där kapaciteten underskattats. I verkligheten har varje krsning i den mån det är möjligt justerats så att krsningstyp, signalinställningar, antal körfält, etc. medför att belastningsgraden för krsningen är under ett. Det vill säga för de flesta krsningar bör kapaciteten var högre än flödet. Hur kan man hantera att kapaciteten till viss gräns är berende på flödet i den mening att utfrmning ch styrning justeras så att kapaciteten ska vara tillräcklig (m möjligt)? Bör det till exempel vara möjligt att göra lkala justeringar av exempelvis gröntidsandel för en krsning? De nuvarande restidsfunktinerna (Olstam et al., 2016) ger ganska str påverkan på restiden m kapaciteten för en specifik väglänk underskattats så att flödet hamnar precis över kapaciteten istället för precis under. För att undvika stra effekter på restiden på grund av mindre över- eller 34 VTI ntat 33-2017
underskattningar av kapaciteten vre det önskvärt med en liten lutning på restidsfunktinskurvan inm säkerhetsintervallet för kapacitetsskattningen. I litteraturen lyfts fta kapaciteten fram sm den kanske viktigaste parametern i restidsfunktiner ch den skattas/kalibreras därför fta först innan övriga parametrar, dck ftast inte baserat på empiri utan på teri eller värden från kapacitetesmanualer. Det är dck inte trivialt att skatta kapacitet utifrån restids- ch flödesmätningar. Ett prblem är att det krävs tillräckligt många vägar med åtminstne tillfällig överbelastning för att skatta kapaciteten. En möjlighet skulle kanske kunna vara att utgå från krsningens ttala kapacitet (från samtliga tillfarter) för att bedöma m flödes/kapacitetsförhållandet för en enskild ankmmande länk rimligen är under eller över ett. En annan aspekt sm diskuterades var huruvida de övriga parametrarna i restidsfunktiner ska skattas baserat på data för restid sm funktin av flöde eller sm funktin av kvten flöde/kapacitet. VTI ntat 33-2017 35
6. Förslag till kalibreringsmetdik, vägklassindelning, funktinsfrm ch datainsamlingsupplägg Tidigare genmförda prjekt kring framtagning av restidsfunktiner i Sverige (Jnssn, 1988, Jönssn ch Matstms, 1995, Matstms et al., 1996, Matstms, 1998, Jansn Olstam ch Matstms, 2006, Jansn Olstam ch Matstms, 2007, Matstms, 2004, Olstam et al., 2016) har till str del fkuserat på att ta fram restidsfunktiner sm beskriver sambandet mellan restid ch flöde på enskilda länkar. Även m de restidsfunktiner sm tagits fram följer de krav sm ställs på restidsfunktiner sm ska användas i en symmetrisk statisk nätutläggning (se t.ex.spiess, 1990) så har fkus inte varit på att säkerställa att resulterande flöden ch restider stämmer bra överens med uppmätta flöden ch restider. Att enbart fkusera på bra överenstämmelse av resulterande flöden ch restider riskerar dck att ge mdeller sm väl beskriver det nuläge sm de är kalibrerade för, men fungerar sämre för prgnser ch analyser av förändringar i infrastrukturen. Baserat på erfarenheterna av jämförelsen av kalibrering av restidsfunktiner baserat på länkflödesbservatiner respektive hastighets-flödesdata på länkar så rekmmenderar Cetin et al. (2011): Om kalibreringen baseras på länkflödesbservatiner bör en ptimeringsteknik (t.ex. en genetisk algritm) användas. Vidare föreslår Cetin et al. (2011) att BPR-funktinen används då den är mest flexibel ch att parametervärdena i BPR-funktinen begränsas till 0 < α < 2 ch 1 < β < 10. Dessa begränsningar är baserade på teretiska resnemang ch resultaten från kalibreringen av restidsfunktiner för tre lika reginmdeller i USA. Om kalibreringen genmförs baserat på hastighets-flödesmätningar bör Akceliks funktin användas då den ger mer realistiska restider än Spiess kniska funktin ch BPR-funktinen, speciellt vid belastningsgrader över ett. Denna rekmmendatin mtiveras dels utifrån befintlig litteratur samt de analyser sm presenteras i Cetin et al. (2011). Med några få undantag (t.ex. Neuhld ch Fellendrf, 2014) så fkuserar litteraturen kring kalibrerings av restidsfunktiner på kalibrering av fördröjningsparametrarna. Även i de fall ptimeringsalgritmer används för att kalibrera restidsfunktiner är kapacitetsparametern bestämd i förväg, ftast baserat på erfarenhet eller på kapacitetsmanualer. Även friflödesrestidsparametern antas vara bestämd på liknande sätt. Baserat på de ansatser sm presenteras i litteraturen verkar följande arbetsgång vara vanligt förekmmande: 1. Bestäm friflödesrestiden. 2. Bestäm kapaciteten. 3. Bestäm fördröjningsparametrarna. 6.1. Förslag till kalibreringsmetdik Förstudien föreslår att det första steget i kalibreringen är att undersöka m restiden vid friflödesförhållanden baserat på restidsfunktiner i Sampers stämmer med uppmätta friflödesrestider. Om det finns en skillnad behöver friflödesrestiden/hastigheten i restidsfunktinerna justeras. Om justeringen känns rimlig krävs eventuellt att någn extra tid läggs på skaften (till exempel på grund av mindre krsningar eller andra restidspåverkande faktrer sm restidsfunktinerna inte beaktar). De nuvarande restidsfunktinerna i Sampers baseras på Trafikverkets hastighetsflödessamband (Trafikverket, 2016). Hastighetsflödessambanden för tätrt är gamla ch behöver med str sannlikhet uppdateras så en översyn av friflödeshastigheten för såväl restidsfunktinerna i Sampers ch hastighetsflödessambanden i Trafikverkets effektkatalg är ett viktigt första steg. Sambanden för landsvägar är visserligen nyligen reviderade men enbart baserat på punktmätningar av flöde ch 36 VTI ntat 33-2017
timmedelhastighet ch dessa beskriver därför inte säkert reshastighet ch restid över en sträcka krrekt. Revideringen av friflödesrestiden baseras lämpligen på inköpt restidsdata. Att bestämma kapaciteten för respektive vägklass är betydligt svårare ch det finns sm tidigare nämnts inte så många förslag på hur detta ska göras. Ett viktigt första steg är att bestämma sig för m det är medelkapaciteten eller till exempel 85 %-percentilen sm ska användas. Med tanke på säkerheten bör flera metder användas ch jämföras. Förslaget är att utgå från de kapacitetsvärden sm finns i Trafikverkets hastighetsflödessamband ch de sm fås m krsningsmdeller sm Capcal används. Dessa värden användas till att bestämma en undre ch en övre gräns för kapaciteten. Det slutliga kapacitetsvärdet föreslås sedan bestämmas i samband med bestämningen av fördröjningsparametrarna. För kalibreringen av fördröjningsparametrarna bör överenstämmelsen mellan mdellberäknade ch uppmätta flöden ch restider beaktas på någt sätt. Antingen genm att restidsfunktiner kalibrerade på länkmätningar av hastighet ch/eller restid ch trafikflöden utvärderas genm trafiknätutläggning ch jämförelse med uppmätta länkflöden eller genm att en ptimeringsansats tillämpas. För ptimeringen kan till exempel en genetisk algritm (sm i Cetin et al. (2011) eller Chi et al. (2015)) eller surrgatbaserad ptimering (sm Ekström et al. (2016) tillämpade för ett liknande prblem kring ptimering av tullnivåer). För att undvika överkalibrering ch rimliga parametervärden ska möjliga parametervärden begränsas med rimliga undre ch övre gränser. Då exekveringstiden för samtliga steg i Sampers är väldigt lång föreslås att fkus ligger på det sista nätutläggningssteget (där exekveringstiden för Stckhlms- ch Götebrgsmdellerna ligger kring 1 3 timmar). De långa exekveringstiderna är en begränsning ch möjligheter till parallellisering av enskilda nätutläggningar eller parallella nätutläggningar behöver därför undersökas. Diskussiner inm prjektgruppen har ckså identifierat att lutningen på restidsfunktinen är viktig, speciellt vid flöden nära kapaciteten. Dels för att för str lutning, speciellt vid flöden nära kapaciteten, ger en väldigt känslig mdell där resultaten kan variera mycket även för små förändringar i flödesnivåer. Dels för att lutningen är den restidsvinst/restidsförlust sm fås vid minskat/ökat flöde, vilken för samhällseknmiska analyser till viss del är viktigare eller åtminstne lika viktig sm restiden i sig. Det kan dck vara svårt att kalibrera restidsfunktinerna med avseende på restidsfunktinens lutning. Däremt skulle detta eventuellt kunna beaktas genm begränsningar på vilka värden sm fördröjningsparametrarna kan anta. 6.2. Förslag till vägklassindelning Till skillnad från i Cetin et al. (2011) ch Chi et al. (2015) så innehåller Sampers-nätverken för Stckhlms- ch Götebrgsreginerna betydligt fler zner, länkar ch nder. En annan skillnad är att de nuvarande restidsfunktinerna i Sampers är uppdelade i fler vägkategrier än vad sm användes i Cetin et al. (2011) ch Chi et al. (2015). Antalet parametrar sm kalibreras av ptimeringsalgritmen behöver därför begränsas, vilket innebär att antalet vägkategrier behöver begränsas, åtminstne vad det gäller lika fördröjningsparametervärden. Förutm att kalibreringsansatsen ställer vissa krav på antalet vägkategrier (eller åtminstne antalet parametrar) så bör antalet vägkategrier vara så få sm möjligt utan att skapa för str spridning inm varje kategri. Friflödesrestiden berr starkt på såväl hastighetsgräns sm vägtyp ch därför behövs relativt många kategrier för friflödesrestiden. Det känns inte lika självklart att fördröjningsparametrarna berr på hastighetsgräns, eventuellt är dessa mer känsliga för vägtyp (det vill säga hur trafikföringen ser ut). En startpunkt skulle därför kunna vara att anta en uppsättning fördröjningsparametervärden för mtrvägar, en för landsvägar, en för mötesfria vägar, en för genmfart, infart ch förbifartsvägar (GIF), en för citygatr etc. Därför bör relativt många kategrier övervägas för friflödesrestiden (ch eventuellt kapacitet) men färre för fördröjningsparametrarna. Förslaget är därför att den nuvarande vägklassindelningen används sm utgångspunkt men att sammanslagning av vägkategrier genmförs m kalibreringsresultaten visar på liknande parametervärden. VTI ntat 33-2017 37
För landsbygdslänkar fanns inför prjektet funderingar från Trafikverket m till exempel vägvisning, kmfrtfaktrer, autmatisk kameraövervakning (ATK), störningar i tätrtsmiljöer etc. påverkar ruttvalet i landsbygdsmiljöer. De vägklassindelningar sm används i de rapprter ch artiklar sm granskades i litteraturstudien beaktar inte denna typ av detaljerade faktrer. De vägklassindelningar sm används är istället ftast mindre detaljerade än den sm används i Sampers idag ch är ftast endast uppdelade på vägtyp ch hastighetsgräns. Denna typ av faktrer diskuterades inte heller i någn större mfattning vid de wrkshps med erfarna användare sm genmfördes. Det sm diskuterades var att förare i verkligheten eventuellt föredrar större vägar framför mindre vägar med sämre linjeföring även m den mindre vägen är snabbare. Detta skulle eventuellt vara en möjlig anledning till en del märkliga ruttflödesfördelningar i Sampers. Innan någn eventuell huvudvägnätsfaktr införs behöver det dck först utredas hur väl restiderna för de lika ruterna stämmer med verkligheten. De av expertgruppen påpekade prblemen kan ckså ber på felaktiga restidsskattningar från restidsfunktinerna. För att undersöka detta krävs restidsdata även för landsvägslänkar. För autmatisk kameraövervakning finns det en krrigeringsmdell för friflödeshastighet i Trafikverkets effektsamband (Trafikverket, 2016), vilka ligger till grund för de nuvarande restidsfunktinerna på landsbygdslänkar. En variant av denna krrigeringsmdell skulle eventuellt kunna tillämpas även för restidsfunktiner på landsbygd. Effekten för persnbilar ligger kring 2 7 km/h berende på hastighetsgräns ch hastighetsnivå vilket är mellan 0,7 till 8,8 s/km. Denna restidsfördröjning skulle kunna påverka ruttvalet mellan lika landsvägar men det är i dagsläget klart m så är fallet. Vid kalibrering av restidsfunktiner för landsvägar bör dck en eventuell ATK-faktr beaktas innan den avfärdas. 6.3. Förslag till funktinsfrm Vad det gäller funktinsfrm så är BPR-funktinen vanligast i USA ch är med sina två fördröjningsparametrar mer flexibel, men Akceliks funktin verkar bäst på att beskriva restid på signalreglerade vägsträckr. En sak att beakta är att BPR har befintlig derivata vid fritt flöde. Detta kan ställa till prblem vid nätverksutläggning i glesbygdsreginer men detta kan lösas med ett litet linjärt påslag. Då det inte finns någt sm hindrar att ha lika restidfunktiner för lika vägtyper kan detta vara ett alternativ. Arbetsinsatsen för att studera flera funktinsfrmer är ftast relativt liten så vid framtida kalibreringsstudier bör åtminstne två lika funktinsfrmer beaktas. De funktinsfrmer sm åtminstne bör beaktas är BPR ch Akceliks funktin. Det vre ckså önskvärt att beakta den nuvarande funktinsfrmen i Sampers då den är knsistent med Trafikverkets hastighetsflödessamband. Nackdelen med nuvarande funktinsfrmen är att den innehåller flera fördröjningsparametrar (en lutningsparameter per linjärt element), vilket ger fler parametrar att kalibrera. Om den nuvarande funktinsfrmen för landsvägar ch mtrvägar i Sampers även i frtsättningen ska användas bör det schablnmässiga krsnings -påslaget ses över då det ger ett restidstillägg för samtliga flödesnivåer, vilket inte är rimligt. Funktinsfrmen bör istället snarare kmpletteras med ett ATK-påslag för sträckr med autmatisk kameraövervakning, se diskussinen under avsnitt 6.2. 6.4. Förslag till datainsamlingsupplägg För att möjliggöra test ch utvärdering av kalibreringsmetdiken sm presenteras van så behövs dels länkflödesbservatiner ch dels restidsbservatiner. Länkflödesbservatinerna föreslås hämtas från Trafikverkets, Stckhlms ch Götebrgs stads rdinarie trafikmätningar. Restidsdata föreslås hämtas från de upphandlingarna m inköp av restidsdata sm Götebrgs stad genmfört ch sm Stckhlms stad nu genmför tillsammans med Trafikverket. 38 VTI ntat 33-2017
I de avrp kring inköp av restider sm Trafikverket nu genmför för Stckhlm så har ett antal sträckr definierats, se Figur 6. Vidare finns redan restidsmätningar baserade på detektering av Bluetth-enheter för ett antal andra sträckr i Stckhlm. Figur 6. Sträckr i Stckhlmsmrådet sm avrpet kring restidsmätningar mfattar. Bedömningen är att dessa länk- ch restidsflödesbservatiner bör räcka för ett första test ch utvärdering av den föreslagna kalibreringsmetdiken. Kstnaden för att samla in dessa data ligger främst i bearbetning ch matchning av data mt Sampers vägnät eftersm dessa data redan samlas eller köps in av Trafikverket för andra ändamål. Om en utvärdering av den föreslagna kalibreringsmetdiken faller väl ut bör data kmpletteras med länkflödesbservatiner ch restidsdata för fler väglänkar ch rutter för såväl stad sm landsbygd. Rekmmendatinen är att sm i Danmark köpa in histrisk restidsdata (m möjligt rådata) för hela riket eller åtminstne Trafikverket huvudvägnät. Då kstnaden för ett sådant inköp är flertal miljner kan kstnaden eventuellt vara svår att mtivera m dessa data enbart ska användas för kalibrering av restidsfunktiner till Sampers. Denna typ av restidsdata är dck viktig input till såväl Trafikverkets trafikledning sm utrednings- ch frskningsprjekt sm Trafikverket finansierar. Till exempel skulle denna typ av restidsdata ge viktig kmpletterande infrmatin vid revidering av Trafikverkets hastighets-flödessamband sm ska representera reshastighet men idag är baserade på punkthastigheter. Rekmmendatinen är därför att Trafikverket undersöker det samlade behvet av restidsdata ch genmför en upphandling sm tillgdser detta behv. VTI ntat 33-2017 39