Beta 1


Title Modellering og analyse af kapacitet på danske veje : Sammenligningsstudie af DanKap, HICAP og VISSIM samt fastlæggelse af kritisk interval og følgetid ved vigepligt venstresving i signalregulerede kryds
Author Andersen, Kenneth Rask
Birk, Christian Bernitt (Center for Trafik og Transport, Danmarks Tekniske Universitet, DTU, DK-2800 Kgs. Lyngby, Denmark)
Supervisor Leleur, Steen (Beslutningsmodelgruppen, Center for Trafik og Transport, Danmarks Tekniske Universitet, DTU, DK-2800 Kgs. Lyngby, Denmark)
Sørensen, Henning (Vejdirektoratet)
Institution Technical University of Denmark, DTU, DK-2800 Kgs. Lyngby, Denmark
Thesis level Master's thesis
Year 2006
Abstract Formålet med denne rapport er opdelt i to overordnede emner: Fastlæggelse af kritisk interval ved vigepligtigt venstresving i signalregulerede kryds samt et sammen-ligningsstudie af de tre kapacitetsberegningsprogrammer DanKap, HiCAP og VISSIM. Som indledning til disse to overordnede emner følger et kapitel med en generel tilgang til kapacitetsanalyse. Begreber som års-, hverdags- og julidøgntrafik samt dimensioneringstime er gennemgået. Også forhold vedr. trafiktællingsprocedurer, vejidentifikation, trafiktyper, begrebet Level of Service samt generelle kapacitets-begrænsende faktorer er behandlet. Indtil nu har værdier for det kritiske interval og følgetid været bestemt på baggrund af udenlandske under-søgelser, men i denne rapport er værdier beregnet ud fra tre signalregulerede kryds beliggende i Hovedstadsområdet. Samtidig er proceduren ved indsamling af data samt behand-ling og beregning med tre forskellige metoder beskrevet. De tre benyttede metoder til fastlæggelse af det kritiske interval er: Raffs, Kärbers og Troutbecks metoder. De beregnede værdier for det kritiske interval ved vige-pligtigt venstresving i signalregulerede kryds ligger stort set på samme niveau, som de hidtil benyttede værdier for vigepligtigt venstresving i prioriterede kryds fra Vejdirektoratets Vejregelforslag. Samtidigt er det kritiske interval beregnet ved Kärbers metode generelt en anelse højere end beregninger foretaget ved hhv. Troutbecks og Raffs metoder. Overordnet kan det konkluderes, at det kritiske interval i høj grad er afhængigt af oversigts-forholdene i krydset. Følgetiden ved vigepligtige venstresving er fastlagt i hhv. vigepligtig grøntid samt for de venstresvingende trafikanter, der først forlader krydset ved rødt lys for modkørende trafikanter. Vejdirektoratets Vejregelforslag anbefaler en følgetid på 3,0 sekunder, mens værdierne beregnet i forbindelse med denne rapport ligger noget under. Følgetid ved grønt lys med frit udsyn ligger på 2,2 sekund, mens ikke frit udsyn forøger følgetiden med 0,8 sekund. Følgetid for rødt lys efter grøntidens afslutning er fundet til at være 2,0 sekund. De to makroskopiske beregningsprogrammer, danske DanKap og amerikanske HiCAP er sammenlignet med det tyske simuleringsprogram VISSIM. Dette er gjort ud fra en række varierende trafikmængder i hhv. et signalreguleret F-kryds, et vigepligtsreguleret T-kryds samt en firbenet rundkørsel. Der er brugt mange ressourcer på at fastlægge samme inputdata samt at finde sammenlignelige resultater fra de tre programmer. Resultaterne programmer imellem er meget forskellige afhængigt at hvilken type kryds, der beregnes eller simuleres. Alt i alt kan det konkluderes, at det for signalregulerede F-kryds i VISSIM er muligt at afvikle en større trafikmængde end i HiCAP og DanKap, inden der sker nedbrud. Omvendt har DanKap og HiCAP de største trafik-mængder inden nedbrud, når der beregnes på vigepligts-regulerede T-kryds. De mange cases med varierende trafikmængder samt trafikkryds giver mulighed for at vurdere programmerne indbyrdes. For også at kunne sammenligne resultater fra programmerne med virkeligheden er der foretaget en meget nøjagtig sammenligning mellem resultaterne fra program-merne med en virkelig trafikafvikling i et ruderanlæg samt nærliggende rund- 5 kørsel ved Avedøre Holme. Her er trafikken talt for hvert minut i en eftermiddagsspidstime samtidigt med at længden af eventuelle køer er noteret. Disse meget nøjagtige data er brugt til at beregne middelforsinkelse og kølængde i hhv. DanKap, HiCAP og VISSIM, hvorefter programmernes resultater er sammenlignet med den reelle trafikafvikling. Overordnet kan det alene ud fra afviklingen af trafikken ved Avedøre Holme for signalregulerede kryds konkluderes, at VISSIM overvurderer kapaciteten, mens DanKap og HiCAP undervurderer kapa-citeten. Specielt ved venstresvingsmanøvrer overvurderer VISSIM den mulige trafikafvikling, da der i VISSIM-simulationerne afvikles langt flere venstresvingere per omløb end tilfældet er i virkeligheden. Omvendt beregner DanKap og HiCAP store kølængder og forsinkelser i et signalreguleret kryds ved en frakørselsrampe fra en motorvejen, og disse køer og forsinkelser kan ikke observeres i virkeligheden. Samlet set konkluderes det, at der er stor forskel på VISSIM, HiCAPs og DanKaps resultater. Det er i fremtiden nødvendigt at kalibrere programmerne yderligere til danske forhold, specielt mht. simulerings-programmet VISSIM, der må forventes at blive fremtidens værktøj til kapacitetsberegninger.
Abstract The purpose of this thesis is divided into two parts: Evaluation of critical gap of left turn with duty-to-give-way in signalized intersections and a comparison study of three different models for capacity DanKap, HiCAP and VISSIM. As introduction to these two superior subjects is a chapter with a general approach to capacity analysis. Concepts such as year-, weekday, daily July traffic and design-hour are described. Conditions relating to procedures of traffic counts, identification of roads, types of traffic, Level of Service and other general limiting factors for capacity are also reviewed. Until now Danish values for critical gap and follow-on-times have been determined using foreign studies, but in this thesis values are calculated based on data from three different intersections in the greater Copenhagen area. At the same time the procedure of collecting data and thereafter reviewing of data with three different methods are closely described. The three used methods are: Raffs, Kärbers and Troutbecks methods. The calculated values of the critical gap in left turn with duty-to-give-way in signalized intersections are basically the same as the currently used values from Vejdirektoratets Vejregel-forslag1. Generally the critical gap calculated by Kärber’s method is slightly higher than calculations by Troutbeck’s and Raff’s methods. The balance of evidence reveals that the critical gap is depended on sight conditions in the intersection. The follow-on-times in left turns with duty-to-give-way are established respectively to the green and red phases of the signal. Vejdirektoratets Vejregelforslag recommends a follow-ontime of 3.0 sec. while results from this study indicates lower values. Follow-on-time in the green phase is 2.2 sec. with unobstructed view and 3.0 sec. with obstructed view. Follow-ontime in the red phase after ended green phase is found to be 2.0 sec. The two macroscopic models, the Danish model DanKap and the American model HiCAP, are compared with the German simulation programme VISSIM. This has been carried out with different intensities of traffic in a signalized four-legged intersection, a duty-to-give-way threelegged intersection and a four-legged roundabout. Many resources have been used to establish same input data and to find directly comparable results from the three models. The results from the models are highly fluctuating according to the type of intersection. VISSIM allows greater intensities of traffic in signalized intersections than DanKap and HiCAP before a breakdown appears. In duty-to-give-way intersections it is the other way around. 1 Road regulation from the Danish Road Directorate 7 The large number of cases with varying intensity of traffic creates the possibility to evaluate the correlation of the models. A case (Avedøre Holme) has been made with accurately traffic data from a system with a motorway junction and a roundabout in order to evaluate the results with the real traffic. The traffic has been counted for every minute in an hour during rush hour. These accurate data have been used to calculate delays and queue lengths in DanKap, HiCAP and VISSIM and have been subsequently compared with the real data registered in the field. It can be concluded from the Avedøre Holme case that VISSIM overestimates the capacity in signalised intersections, while DanKap and HiCAP underestimate the capacity. Specifically VISSIM overestimate the capacity of left turns due to the fact that VISSIM can handle more left turn vehicles than allowed by reality. DanKap and HiCAP calculate very long queues and large delays in one of the access ramps from the motorway. These queues and delays were not observed in reality. Overall it is concluded that there are large differences in the results from DanKap, HiCAP and VISSIM. It will be necessary to calibrate VISSIM to Danish conditions, because VISSIM is expected to be among next generation of tools for capacity analysis.
Pages 150
Fulltext
Original PDF Andersen_Birk.pdf (7.11 MB)
Admin Creation date: 2006-06-22    Update date: 2007-03-28    Source: dtu    ID: 186155    Original MXD