Kodning av Stockholmsnät i Dynameq PM 2012-01-31 Version 1.0
Uppdrag: Konsult: Beställare: Kodning av Dynameqnätverk för Stockholm Anders Bernhardsson, M4Traffic Mats Tjernkvist, M4Traffic Per Kjellman, M4Traffic Staffan Bergström, Trafikverket www.m4traffic.se
1 INLEDNING 2 1.1 Bakgrund och syfte 2 2 PRINCIPER FÖR KODNING 3 2.1 Korsningstyper 3 Cirkulationsplats 3 Signalreglerade korsning 5 Väjningsplikt 6 Trafikplats 8 2.2 Länkar 9 Friflödeshastighet 9 Länkparametrar för kapacitet 9 2.3 Centroider 10 Skaftning 10 3 KODAT VÄGNÄT 11 4 SIMULERING 12 Efterfrågematriser 12 Simulering 13 Resultat 14 5 FÖRSLAG TILL FORTSATT ARBETE 15 6 LISTA ÖVER FILER 15
1 Inledning 1.1 Bakgrund och syfte På uppdrag av Trafikverket har M4Traffic genomfört en förbättring av befintlig trafikmodell i Dynameq över Stockholm. Utgångspunkt för arbetet har varit den version av nätverket som dokumenterats i Validering av Dynameqnätverk för Stockholm 2010-02-16 av Vectura. Utvecklingen av Stockholmsnätet påbörjades 2010. Modellen är från början en konvertering av befintligt Emma-nät. Det utsnitt från Emma som nätet baseras på är av samma omfattning som dagens Contram-modell över Stockholm. Kodning av delar av nätet har tidigare gjorts av Wsp och Vectura under 2010. Syftet med föreliggande uppdrag har varit att förbättra befintlig modell genom att utöka de detaljkodade delarna av nätet. I kodningsarbetet har de viktigare radiella lederna prioriterats.
2 Principer för kodning I följande avsnitt beskrivs kortfattat de principer som följts för kodningen av olika korsningstyper, länkar längs sträcka samt skaftning av centroider. 2.1 Korsningstyper Cirkulationsplats För att koda cirkulationsplatser krävs justering av nod- och länkattribut. Figur 1 visar ett exempel på kodning av en nod som utgör anslutning till en cirkulationsplats. Det kan utläsas att noden fått väjningsrelger enligt template Roundabout som finns med som en standardinställning under Capacities/Priorities. Alla noder där prioriteringsregler mellan olika korsande trafikströmmar förekommer ska vara av typen Intersection vilket ställs in under Type. Vidare är noden icke signalreglerad vilket anges som unzignalized under Control Type. Type = Intersection Control Type = Unsignalized Capacities/Priorities = Roundabout Figur 1: Attribut för nod som utgör anslutning i en cirkulationsplats. Antalet körfält i svängrörelserna ställs in under fliken Capacities/Alignments.
Figur 2 visar kodning av en länk som utgör en del av en cirkulationsplats. Det kan utläsas att länken får egenskapen Roundabout. Detta gör det möjligt att använda standardsinställningen för cirkulationsplats för anslutande nod som beskrivs i föregående stycke. Hastigheten, Free Speed, har justerats och fått värdet 25 km/h för mindre cirkulationsplatser och 30 km/h för större. Roundabout = Yes Free Speed (km/h)= 25-30 Figur 2: Attribut för länk som är del av en cirkulationsplats.
Signalreglerade korsning Signalreglerade korsningar har kodats utifrån antaganden om gröntider för respektive signalschema. Som princip har omloppstiden satts till 90 sekunder och de olika anslutningarna har fått gröntid i proportion till bedömd storlek av trafikflödet. Detta innebär alltså en förenklad kodning av trafiksignalerna. Figur 3 visar kodningen av en signalerad korsning (här Enköpingsvägen-Ursviksvägen). Det kan utläsas att noden under Capacities/Priorities ställts in som Signalized vilket även gjorts under Controle Type. Av signalschemat kan utläsas att omloppstiden ( Cycle ) blir totalt 90 sekunder med som minst 10 sekunders gröntid per fas. I exemplet finns friliggande högersvängfält vilka kodats utanför signalen. Type = Intersection Control Type = Signalized Capacities/Priorities = Signalized Figur 3: Nodattribut för signalreglerad korsning (här Enköpingsvägen-Urviksvägen).
Väjningsplikt Figur 4 visar hur väjningsplikt kodats i en nod. Det kan utläsas att noden fått väjningsrelger enligt den template TWSC som finns med som en standardinställning under Capacities/Priorities. Standardinställningen TWSC (Two Way Stop Control) innebär att den underordnade anslutningen får stopplikt mot den överordnade vägen. Detta medför en lägre prioritet och därmed större fördröjningar för underordnade anslutningar jämfört med en väjningsplikt. Om korsningen har mycket trafik med stora fördröjningar som följd kan det därför finnas behov av att finjustera inställningarna av parametrarna Critical Gap samt Follow-up time. Critical Gap är den minsta tidlucka i den överordnade trafikströmmen som i genomsnitt krävs för att ett fordon från den underordnade anslutningen ska köra ut i överordnad ström. Follow-up time definieras som minsta tidlucka till farmförvarande fordon i samma trafikström som krävs för att köra ut i korsningen. Capacities/Priorities = TWSC Figur 4: Nodattribut för väjningsplikt.
Figur 5 visar hur anslutande länkar till en korsning med väjningsplikt har kodats. Det kan utläsas att attributet Facility type ska vara lägre för den överordnade länken än för den underordnade. På så sätt kommer väjningsreglerna att bli rätt om standardinställningen TWSC används. Facility type = överordnadlänk < underordnad länk Figur 5: Länkattribut för väjningsplikt.
Trafikplats Trafikplatser består av på- och avfarter från motorvägsnätet till lokalvägnätet. Vidare ansluter kopplingarna ofta i andra korsningstyper med lokalvägnätet. Generellt mynnar påfarter ut i en vävningssträcka som utgörs av en motorvägssektion med ett extra körfält. Figur 6 visar kodning av trafikplats Jakobersberg längs E18 norr om Stockholm. Det kan utläsas att påfarten söderut kopplas på motorvägnätet i en nod utan väjningsregler mellan trafikströmmarna (Template = None). Vävningssträckan är en separat länk där motorvägen går från 2 körfält till 3 körfält längs en sträcka av ca 250 meter. Capacities/Priorites = None Vävningssträcka ca 250 meter Figur 6: Exempel på kodning av trafikplats (tpl Jakobsberg). Tidigare tester av simulerad kapacitet längs vävningssträckor indikerar att vävningssträckans längd har liten betydelse för den simulerade kapaciteten i Dynameq (se PM Modellutveckling Dynameq 2.0, WSP, 2010-11).
2.2 Länkar Friflödeshastighet Friflödeshastigheterna är generellt desamma som i Emma-nätet. Länkparametrar för kapacitet Figur 7 visar de länkattribut som kan ställas in för att påverka kapaciteten på länken. Utöver Free Speed finns Effective Length Factor och Response time Factor som påverkar länkkapaciteten. Effective Length Factor multipliceras med fordonens längd på länken. Respnonse Time Factor multipliceras med förarnas reaktionstid på länken. Högre värden på faktorerna ger därmed lägre kapacitet på länken. Standardinställningen 1.00 har använts i kodningen för dessa parametrar. Dynameq ger vid standardinställningar en relativt hög länkkapacitet. Det kan utläsas att standardinställningarna för en väg med hastighetsbegränsning 50 km/h motsvaras av en kapacitet på ca 2140 PCU/h per körfält. Dock ligger fördröjningarna och kapacitetsbegränsningarna snarare i korsningspunkter än längs länkar på mesonivå. Free Speed / Effective Length Factor / Response Time Factor Figur 7: Attribut som påverkar kapaciteten längs väglänkar.
2.3 Centroider Skaftning Att nätet konverterats från Emma innebär att centroider ursprungligen i vissa fall varit skaftade till en nod i en större korsning eller direkt till motorvägsnätet. Kodningsarbetet har inneburit att flytta om skaftningen så att centroiderna istället ansluter till lokalvägnätet. På så sätt blir huvudvägnätets korsningar mer realistiskt återgivna. Figur 8 visar ursprunglig skaftning från Emme-konvertering och skaftning efter detaljkodning (Drottningsholmsvägen-Abrahamsbergsvägen.) Det kan utläsas att skaftningen efter detaljkodning sker till noder i lokalvägnätet. Figur 8: Skaftning av centroider. Till vänster ursprunglig skaftning från Emme-konvertering och till höger skaftning efter detaljkodning (Drottningsholmsvägen-Abrahamsbergsvägen.)
3 Kodat vägnät Kodningen har fokuserat på de viktigaste radiella vägarna mot centrala Stockholm. I ett första skede har kodningen av E4 och E20 setts över. För dessa vägar var stora delar kodade sedan tidigare. Vidare har E18, väg 73, 226, 222 och Ulvsundaleden detljakodats. Figur 9 visar detaljkodat vägnät i rött. E18 E18 Ulvsundaleden E4 275 222 E4/E20 73 226 Figur 9: Detaljkodat vägnät i Dynameq-modellen över Stockholm.
4 Simulering Efterfrågematriser Den reseefterfrågan som simulerats bygger på matris från Emma/Sampers som avser gradientjusterad förmiddagsmatris för år 2007 från arbetet med Förbifart Stockholm. Matrisen är densamma som Vectura tidigare använt ( Validering av Dynameqnätverk för Stockholm 2010-02-16 ). Grundmatrisen innehåller i Dynameq totalt 103 516 resor under maxtimmen. En skillnad är mot tidigare är att det genom den nya versionen 2.5 av Dynameq är möjligt att utnyttja 64-bit vilket ger minneskapacitet för att simulera olika fordonsklasser i Stockholmsnätet. Simuleringen har genomförts med grundmatrisen för personbilar (se ovan) samt att en separat matris med tung trafik lagts till. Matrisen för tung trafik har tagits fram som 10 % av matrisen för personbilar. Detta innebär alltså att trafikmängderna ökat med 10 % i denna simulering jämfört med Vecturas simulering 2010.
Simulering Simuleringen har gjorts med en uppvärmning på 1 h med samma reseefterfrågan som under rusningstrafik. Totalt simulerades 30 iterationer (seed=2). Figur 10 visar konvergensen under simuleringen. Figur 10: Konvergens efter 30 iterationers simulering av Stockholmsnätet.
Resultat En jämförelse av totalt antal fordonskilometer och timmar mellan Dynameq och Emma (källa: Validering av Dynameqnätverk för Stockholm 2010-02-16, Vectura) visar följande: Emma Dynameq Fordonskilometer 1 197 876 km 1 142 740 km Fordonstimmar 32 947 h 31 525 h Vidare var medelhastigheten i Dynameq var 36,2 km/h under rusningstimmen. Reseefterfrågan under maxtimmen är i simuleringen i Dynameq totalt 113 900 (pb + lb). Simulerat flöde in i modellen (incount) är 110 396 f/h, och ut ur modellen (outcount) 103 632 f/h. Tre platser har identifierats där en större mängd fordon inte tar sig in i nätet p.g.a. trängsel dessa platser är E18 nordväst, E18 nordost samt väg 222 i Nacka. Jämfört med innan genomförd detaljkodning (se Vectura 2010) är antalet fordonskilometer i Dynameq här ca 10 % högre. Detta kan jämföras med att trafikmängderna som också är totalt 10 % högre (inkluderat den extra matris för tung trafik som lagts till). Antalet fordonstimmar har nästan fördubblats vilket indikerar mer trängsel i nätet. Detta syns också i medelhastigheten som är ca 20 km/h lägre. Förklaring till den minskade framkomligheten är sannolikt att detaljkodningen leder till ökade fördröjningar i korsningspunkter. Se bilaga för simulerade flöden och hastigheter.
5 Förslag till fortsatt arbete Identifierade möjligheter till förbättring av kodningen: Trafiksignaler kodning efter signalscheman Väjningsplikt av intresse med mer kunskap kring hur parametrarna kan ställas in för svenska respektive lokala förhållanden. Kapacitet länkar särskilt längs motorvägsnätet kan det finnas behov att justera parametrar som påverkar kapaciteten. 6 Lista över filer Matris Dynameq bil (kl 7-9, 2007): M4_pb_ fm_07 Matris Dynameq lastbil (kl 7-9, 2007): M4_lb_ fm_07 Ny version nätverk Dynameq: Stockholm_M4_2011