DHS Konusunda Yapılan Uygulamalar Ve Literatür Çalışmaları

Bu bölümde DHS uygulamalarının amaçları, uygulama yöntemleri ve başarımlarına, yapılan çalışmalar kapsamında değinilmektedir.

DHS uygulamalarına hava durumu (Finlandiya, Hollanda, Almanya uygulamaları), tıkanıklık (Hollanda, İsveç, İngiltere uygulamaları), olay-kaza-yol çalışmaları-tıkanıklık (New Jersey uygulaması) yönetimi ile trafik akımında güvenlik ve işletme yönünden faydalanmak amacıyla rastlanılmaktadır.

Hegyi (2004) genel olarak DHS uygulanmasında iki farklı yaklaşımın olduğunu belirtmiştir. Bunlardan birincisi homojenleştirme ikincisi ise şok dalgalarının ve tıkanıklığın yok edilmesi yaklaşımıdır. Homojenleştirme yaklaşımı ile yapılan hız kontrol önlemleri sayesinde, şeritler arasında ve şerit içinde hız farkları (ve/veya yoğunluk farkları) minimize edilerek daha kararlı ve güvenli akım elde edilebilir (Hegyi vd.2009). Şok dalgası şiddeti ve kaza riski azaltılır. Bu yaklaşımda trafik tıkanıklığının başlaması geciktirilmektedir (Smulders, 1990). Homojenleştirme yaklaşımında hız sınırı kritik hız değerinin üstünde uygulanmaktadır (Hegyi vd.2004). DHS’nın kapasitesinin %15-20 altında hacim değerlerinde uygulandığında

35

yararlı olduğuna dair bulgular mevcuttur (Smulders, 1990). Bunun yanınında şok dalgaları ve tıkanıklığın yok edilmesi yaklaşımında hız sınırı kritik hız sınır değerinin altında da uygulanmaktadır. Bu uygulamalar olayın (kaza, yol çalışması, şişeboynu kesiminde meydana gelen tıkanma vb.) olduğu bölgenin akım yukarı kesiminde taşıt hızını azaltan uygulamalardır. Böylelikle akım yukarı kesiminden sorunlu bölgeye taşıtların girişi azaltılmış olmakta ve kuyruklanma önlenmiş veya geçiktirilmiş olmaktadır (Hegyi, 2004).

Genel olarak DHS ile ilgili uygulamalar incelendiğinde, DHS değerlerinin seçiminde pratik kontrol mantığı uygulandığı görülmektedir (Wilkie, 1997; Allaby, 2006; Robinson, 2000). Smulders (1990) DHS’nın trafik akımında homojenliği sağlama ve tıkanıklığı geciktirici etkisini göstermek için bir yol kesiminde, hız kontrol değerinin yoğunluğa göre belirlendiği DHS ile histerisiz kontrol uygulaması yapmıştır. Allesandri vd. (1999) yoğunluğun gerçek zamanlı olarak tahmin edildiği dinamik bir makroskopik model geliştirerek, DHS değerinin yoğunluğa göre belirlendiği (hız değeri 70-90 km/sa aralığında değişmektedir) bir çalışma yapmıştır. Finlandiya’da E18 otoyolunda uygulanan DHS değerinde hava ve yol yüzeyinin durumunun (Rama, 1999), Hollanda A2 otoyolunda ortalama hız, ortalama hacim ve olay tespit sisteminin (Robinson, 2000), Hollanda A16’da görüş mesafesinin ve olay tespit sisteminin (Robinson, 2000), Almanya A5’de ortalama hız, yoğunluk ve hızın standart sapmasının (Kühne, 1991), A8 ve A3 örneğinde ortalama hacim ve ortalama hız verileri ile çevresel verilerin (rüzgar, buz, sis vd sensörler) (Robinson, 2000), İngiltere’de M25 hacim ve olay tespit sisteminin (Wilkie, 1997; Robinson, 2000; Allaby, 2006), İsveç Mölndal E6’da işgal verilerinin (hız değerleri 90-70-50-30 km/sa aralığında değişmektedir) (Lind, 2007) ve ABD New Jersey’de ortalama hızın (Robinson, 2000) DHS değerinin seçiminde dikkate alındığı görülmektedir. Belirli zaman aralıklarında (bu genellikle 1-2 dakika arasında değişmektedir) gerçek zamanlı olarak dedektörlerden, sensörlerden vb. donanımlardan gelen veriler (ortalama hız, ortalama hacim, hız varyansı, sis, yağış miktarı vs.) sistemin mimarisine göre trafik yönetim merkezinde veya kontrol istasyonlarında bir algoritmanın çalıştırılması ve hız değerinin DHS levhalarına iletilmesiyle gerçekleşmektedir.

Bazı çalışmalarda DHS değerlerinin seçiminde gelişmiş kontrol yöntemlerinden yararlanıldığı görülmektedir. Carlson vd. (2010) geliştirdikleri bir yazılım aracı ile

36

Amsterdam çevre yoluna DHS ile birlikte farklı AUS bileşenlerinden oluşan optimal kontrol uygulamıştır. Farklı kontrollerin farklı senaryolar uygulayarak test ettikleri bu çalışmada, başarımın artması için optimal kontrolün ötelenmiş ufuk çevresi içerisinde uygulanmasını önermişlerdir. Çalışmada geliştirilen yazılım aracı (software tools) ile ilgili bir ayrıntıya rastlanmamaktadır. Sınırlandırılmış doğrusal olmayan optimal kontrol probleminin çözümü için sayısal bir çözüm algoritmasının kullanıldığı belirtilmektedir. Bunun dışında çok katmanlı kontrol (Papageorgiou, 1983) ya da uzman sistemler (Lenz, 2001 ) gibi kontrol yöntemleri görülmektedir. Hegyi (2004) bir optimal kontrol yaklaşımı olan Model Tabanlı Öngörülü Kontrol yönteminden yararlanarak, DHS çalışması yapmıştır. Bu çalışmada şok dalgalarının oluşmunun önlenmesi amaçlanmıştır. Çalışma trafikte kısa bir süre yoğunluk artışı yaratılmış ve DHS’nın başarımı simülasyon modeli ile sınanmıştır. Şok dalgalarının oluşumunun önlendiği görülmüştür. Fakat simülasyon uygulamasına dair bilgi mevcut değildir. Lin (2004) trafik akım modelinden yararlanarak yol çalışması için sanal bir otoyol kesiminde talep senaryoları oluşturarak dinamik DHS kontrol çalışması uygulamıştır. Çalışma CORSIM simülasyon modeli ile sınanmıştır. Bununla birlikte çalışmada simülasyon modelinin nasıl oluşturulduğuna dair ayrıntılı bilgi yoktur.

DHS’ların etkileri ampirik ve simülasyon çalışmaları ile test edilmektedir. Temel olarak Rama (1999) Finlandiya’da E18’de kötü hava koşullarında uygulanan DHS uygulamalarının taşıtların hız farklarında ve ortalama hızında azalmaya neden olduğunu saptamıştır. Smulders (1992), Hoogen ve Smulders (1996) Hollanda’da A2 otoyolunda kötü hava şartları ve tıkanıklık koşullarında uygulanan DHS çalışmasında homojen trafik akımının elde edildiğini ve şok dalgalarının azaldığını ortaya koymuştur. Robinson (2000) Hollanda A16’da sisli hava şartlarında ortalama hızda 8-10km/saat azalma oluştuğunu belirtmiştir. Almanya’da trafik akımını homojenleştirmek ve güvenlik amaçlı A3, A5 ve A8 otoyollarında yapılan DHS uygulamalarında, trafik kazalarında %20-%30 oranında azalma sağlandığı tespit edilmiştir (Robinson, 2000). İngiltere M25 otoyolunda homojen trafik akımın elde edilmesi ve güvenlik için uygulanan DHS sistemiyle kazalarda %28 azalma gözlenmiştir (USDOT, 1999). İsveç Mölndal E6’da DHS uygulaması ile yaralanmalı trafik kazalarının oranında azalma olduğu, hızın varyansının ve kuyruklanmanın azaldığı görülmüştür (Lind, 2007).

37

Park ve Yadlapati (2004) DHS stratejilerini VISSIM ve Lee vd. (2004) PARAMICS Simülasyon yazılım ile test etmiştir. Park ve Yadlapati (2004) yol çalışması yapılan bir yol kesimi için üç farklı DHS mantığı geliştirmiştir ve VISSIM bilgisayar simülasyon modelinden yararlanarak, bir yol kesimini kodlanmış, modellemiş ve test etmiştir. DHS’nın güvenlik ve hareketliliği iyileştirdiğini bulmuştur.

Bu çalışmada Değişken Hız Sınırlaması ile dinamik bir hız kontrol uygulaması yapılacaktır ve Model Tabanlı Öngörülü Kontrol Yönteminden yararlanılacaktır. Çalışma MTÖK yönteminin kullanıldığı bir doğrusal olmayan optimal kontrol yaklaşımıdır. Burada amaç otoyolda meydana gelen şok dalgalarını sönümlemek, ortalama hızın varyansını düşürmek ve bağlarda tıkanıklık oluşumunu geciktirmektir. Bu çalışmanın önceki çalışmalardan farkı (Hegyi, 2004) MTÖK’den yararlanılarak gerçek bir otoyol kesimine ve tıkanıklığın yaşandığı akşam zirve saatlerinde (tekrarlı trafik tıkanıklığında) uygulanıyor olması ve gerçek trafik akım koşullarını yansıtıyor olmasıdır. Çalışmada diğer çalışmalara göre en belirgin fark otoyol katılımlarına da hız kısıtı uygulanıyor olmasıdır. Uygulama bakımından daha pratik olabilmesi bakımından katılım kontrolüne bir alternatif olarak, katılıma hız kısıtı uygulama yoluna gidilmiştir. Bunun yanında otoyolda DHS ile trafik kontrol uygulamasının simülasyon yazılımı yardımıyla gerçek zamanlı olarak gerçekleştirme ayrıntılı anlatılmıştır. Çalışma sistemine ait trafik akım değerleri (verileri) kamera ile elde edilmiştir.

Yol ağı fiziksel olarak CORSIM ile benzetimi sonucunda oluşturulmuş ve kontrol modeli CORSIM ile test edilmiştir. Bundan sonraki bölümde kullanılan yöntem ve modellerden ayrıntılı olarak söz edilecektir.