بخشی از مقاله
نقش شبیه سازی ترافیک در ارزیابی اثرات تجهیزات آرام سازی ترافیک بر پارامترهای بهره برداری (مطاله موردی: شهر همدان)
چکیده
با گسترش زندگی ماشینی و افزایش روز افزون ترافیک شهرها در نیم قرن اخیر، در مقابل فواید اقتصادی و رفاهی، توســـعه ارتباطات، سرعت جابجایی کالا و مسافر به سرعت بر تعداد و شدت تصادفات ترافیکی افزوده شده است . یکی از راهکارهای اصلی در جهت ایمـن سازی و افزایش سطح ایمنی در معابر شهری آرام سازی ترافیک است که امروزه در بسیاری از کشورهای جهان تلاش گسـترده ای در امر کنترل سرعت و حجم وسایل نقلیه در حال انجام است. تعریف های مختلفی در رابطه با آرام سازی ترافیک وجـود دارد کـه هـدف همه آنها کاهش سرعت وسایل نقلیه، افزایش ایمنی راه و بهبود کیفیت زندگی در نواحی شهری است. ایـن رویکـرد، در برخـی مـوارد باعث افزایش مصرف سوخت و البته کاهش سرعت وسایل نقلیه عبوری از منطقه شده اسـت. در ایـن پـژوهش شـبیه سـازی جریـان ترافیک با نرم افزار ترافیکی Aimsun صورت گرفـت و سـناریوهای مختلفـی تعریـف گردیـد و اثـرات تجهیـزات آرام سـازی ترافیـک درپارامترهای بهره برداری زمان تاخیر، مصرف سوخت و میانگین سرعت خودروهای عبوری از شبکه نیز مـورد تجزیـه و تحلیـل قـرار گرفته شد و نتیجه امر این بود که به کارگیری تجهیزات آرام سازی ترافیک، زمان تاخیر و میـانگین مصـرف سـوخت خودروهـا را بـه میزان قابل ملاحظه ای افزایش می دهند و از طرف دیگر میانگین سرعت خودروهای عبوری از شبکه نیز کاهش می یابد.
-1 مقدمه
انسان با عناوین عابر، راننده، سرنشین، مسافر و مامور از راه ها استفاده می کند. با گسترش زندگی ماشینی و افزایش روز افزون ترافیک شهرها در نیم قرن اخیر، در مقابل فواید اقتصادی و رفاهی، توسعه ارتباطات و سرعت جابجایی کالا و مسافر به سرعت بر تعداد و شدت تصادفات ترافیکی افزوده شده است. از این رو بحث تصادفات و ضایعات مالی و جانی ناشی از آن لزوم ایمن سازی معابر و حفظ سلامت و ایمنی استفاده کنندگان از آن را بسیار با اهمیت کرده است (میربها و اسدامرجی، .(1386 در کشورهای جهان سوم معمولا رفتار رانندگان عامل اصلی اکثر تصادفات است. از طرف دیگر عوامل محیطی نیز از عوامل تسهیل و تشدید کننده تصادفات هستند (میرحسینی و همکاران، .(1390 از آنجایی که اجرای طرح های آرام سازی میتواند روند ترافیک معابر به خصوص خیابان های محلی را با تغییر مواجه نماید، باید در انتخاب ابزارهای آرام سازی و تعیین مقاطع مناسب جهت اجرای آنها دقت لازم اعمال شود، زیرا در صورت اجرای نامناسب اقدامات آرام سازی نه تنها دستیابی به اهداف فوق محقق نخواهد شد بلکه مشکلاتی مانند افزایش احتمال وقوع تصادف براثر کاهش ناگهانی سرعت وسایل نقلیه، کاهش ظرفیت، افزایش مصرف سوخت، افزایش زمان تاخیر، افزایش آلودگی صوتی ناشی از تغییر نوع حرکت خودرو، افزایش نرخ استهلاک وسایل نقلیه و سایر مشکلاتی از این قبیل نیز ایجاد خواهد شد. در این راستا هدف اساسی مهندسی ترافیک به کاربردن روش ها و اقداماتی مناسب برای استفاده بهینه و حداکثر از امکانات و تاسیسات موجود، بهبود وضع راه ها و افزایش ایمنی بدون آسیب رساندن به محیط زیست است. همان گونه که با افزایش جمعیت و رشد شهرنشینی نیاز به توسعه هماهنگ شهرها منطبق بر اصول و ضوابط شهرسازی وجود دارد، همزمان با این توسعه بایستی مسائل حمل و نقل و مهندسی راه و ترابری و ترافیک به صورت همزمان و هماهنگ، مورد مطالعه، طراحی و اجرا قرار گیرد. با توجه به سرمایه عظیم لازم برای انجام پروژه های شهری، نتایج عدم وجود برنامه ریزی مناسب از همیشه حادتر شده است. دستیابی به راه حل های موفق برای مسائل پیچیده جابجایی و ایمنی در مناطق شهری مستلزم فعالیت ها و تفکرات تعداد زیادی مهندسین ترافیک نیز می باشد.
-2 تعریف مسئله و اهداف تحقیق
یکی از راهکارهای اصلی در جهت ایمن سازی و افزایش سطح ایمنی در معابر شهری آرام سازی ترافیک است که امروزه در بسیاری از کشورهای جهان، تلاش گسترده ای در امر کنترل سرعت و حجم وسایل نقلیه صورت گرفته است (صفارزاده و ابوالحسن نژاد، .(1385 آرام سازی ترافیک به مجموعه اقدامات فیزیکی و یا غیر فیزیکی که در معابر به منظور کاهش سرعت و حجم تردد وسایل نقلیه و تامین ایمنی عبور و مرور کاربران حمل و نقل های غیر موتوری انجام می پذیرد اطلاق می گردد (سماا، .(1393 این رویکرد، در برخی موارد باعث کاهش جریان ترافیک و البته کاهش سرعت وسایل نقلیه عبوری از منطقه شده است .(Garcia and et al, 2012) همچنین به کارگیری این تجهیزات باعث افزایش زمان تاخیر و مصرف سوخت خودروهای عبوری از شبکه شده است. بنابراین در این مطالعه سعی شده تا با استفاده از نرم افزار شبیه سازی ترافیک Aimsun اثرات تجهیزات آرام سازی به کارگرفته شده در محدوده مورد مطالعه را بر پارامترهای بهره برداری مصرف سوخت خودروها، میانگین سرعت و زمان تاخیر مورد بررسی قرار دهیم.
هدف از این تحقیق تعیین اثرات تجهیزات آرام سازی ترافیک به کار گرفته شده در راه های درون شهری، در ارزیابی پارامترهای ترافیکی شبکه مورد مطالعه نیز می باشد. به طور خلاصه اهداف مهم این پژوهش عبارتند از:
✓ مشاهده و آنالیز رفتار رانندگان در بلوار بعثت همدان حد فاصل چهار راه سعیدیه تا میدان پژوهش با تجهیزات آرام سازی موجود با استفاده از تراکرهای Gps
✓ کالیبره کردن مدل های شبیه سازی
✓ تجزیه و تحلیل پارامترهای بهره برداری زمان تاخیر، میانگین سرعت و مصرف سوخت
-3 مروری بر ادبیات پیشین
در سال 2014 در نهمین کنفرانس بین المللی مهندسی محیط زیست ویلنیوس لیتوانی Robert Ziolkowski در مقاله ای به بررسی تاثیر تجهیزات آرام سازی ترافیک بر خصوصیات رانندگان پرداختند. Ziolkowski بیان نمود که تجهیزات آرام سازی ترافیک (TCM) هنگامی که به درستی به کاربرده شوند، تا حدی در روش های مدیریت سرعت می توانند موثر واقع شوند اما تاثیر آنها بر خصوصیات رانندگان خیلی متفاوت است و به نوع تجهیزاتی که می توانند باعث واکنش خطر شوند بستگی دارد. ایشان در این مطالعه نواحی ای از شهر Bialystok لهستان را انتخاب نمودند که شامل گروهی از تجهیزات معمول به کار گرفته نظیر: سرعتکاه، سرعت گیر، دوربین های سرعت، گذرگاه برآمده عابر پیاده و تقاطع های برآمده بودند. اندازه گیری لحظه ای سرعت، شتاب، کاهش سرعت و داده های مسیر به منظور توسعه تحقیق انجام شد. در این تحقیق تایید شد که بسیاری از رانندگان موافق خارج کردن قوانین ترافیک در هیچ شرایط بازدارنده ای نیستند. برخی رفتارها تاکید دارند که این تحقیق برای راه حل های مدیریت سرعت موثر بوده است. آنها معتقد بودند که تجهیزات آرام سازی ترافیک یکی از آن هاست و بایستی به طور معمول به کار برده شوند .(Ziolkowski, 2014) در سال Alfredo Garcia 2013 و همکاران در مقاله ای به ارزیابی اثرات تجهیزات آرام سازی ترافیک بر آمبولانس ها پرداختند. در این تحقیق دو آمبولانس به تجهیزات سیستم مکان یابی جهانی به مدت دو هفته به منظور مطالعه مسیرها و سرعت ها مجهز شده بودند. برای ارزیابی اثرات TCMs، سرعت آمبولانس ها در TCMs، تاخیر ثانویه و زمان کل را محاسبه و با یکدیگر مقایسه و ارزیابی نمودند .(Garcia, 2013)
در سال Jing Mao 2010 در مقاله ای به بررسی و مدل سازی تجهیزات آرام سازی ترافیک پرداختند. در این تحقیق اثرات بر حجم ترافیک، سرعت و تصادفات تجهیزات آرام سازی ترافیک در خیابان های شهری بررسی شد. هفت منطقه در Christchrch با تجهیزات آرام سازی خیابان با استفاده از یافته های محلی و مدل سازی شبکه با استفاده از Trafikplan ارزیابی شد و با یافته های ادبیات پیشین مقایسه شد .(Jing, 2010)
در سال Ndhlovu pardon 2012 و همکارش در مقاله ای به تاثیرپذیری تجهیزات آرام سازی ترافیک در کاهش تلفات شهری در شهر Masvingo پرداختند. آنها در این مطالعه به این نتیجه رسیدند که سرعتکاه ها به عنوان تجهیزات آرام سازی ترافیک در شهر Masvingo بیشتر ترجیح داده شده و استفاده شده اند، به طوریکه موجب کاهش تصادفات شهری تا حدود 70 درصد گردیده اند. علاوه بر سرعتکاه ها، پی برده شد که Speed tables (سرعتکاه های عریض با سطح صاف) در کاهش تلفات شهری تا حدود 5.9 درصد مشارکت داشته اند .(Ndhlovu, 2012)
-4 طبقه بندی روش های مهندسی آرام سازی:
در ایالت آنکوریج آلاسکا روش های آرام سازی در پنج طبقه مختلف قرارگرفته که عبارتند از , Municipality of anchorage 2002 ) :(traffic calming department
الف: روش های کنترل حجم:
-1 مسدود کننده های کل خیابان -2 مسدود کننده های نصف یا بخشی از خیابان -3 انحراف دهنده های مورب -4 موانع میانه ای
ب: روش های کنترل سرعت توسط تغییرات قائم درسطح راه
-1 سرعتگیر
-2 سرعتکاه
-3 سرعتکاه تخت
ج: روش های کنترل سرعت توسط تغییرات افقی در سطح راه
-1 میدانک
-2 میدان
-3 انتقال دهنده های جانبی و منحرف کننده
د: باریک سازی مسیر
-1 گلویی
-2 جزایر مرکزی یا میانه باریک کننده
و: روش های ترکیبی
-5 روش تحقیق
روش تحقیق در این پژوهش شبیه سازی جریان ترافیک است. اصولا در جایی که مدلهای محض ریاضی به دلیل پیچیدگی ارتباط بین اجزای یک سیستم و همچنین تعدد عوامل ایجاد عدم اطمینان برای کل سیستم قابل استفاده نیستند، درک و پیاده سازی روابط ساده بین اجزاء سیستم میتواند راه حل مفیدی در تحلیل این سیستمهای پیچیده باشد. بدین منظور در این تحقیق با شبیه سازی جریان ترافیک طراحی مدل هایی از یک سیستم واقعی و کاربرد آن به منظور فهم دقیق سیستم یا ارزیابی عملکرد پارامترهای ترافیکی در نظر گرفته شده است. نرم افزار مورد استفاده در این مطالعه، نرم افزار شبیه ساز Aimsun 6.0.5 است. نرم افزار Aimsun از جمله قوی ترین نرم افزارهای شبیه سازی دو بعدی و سه بعدی ترافیکی است. تجزیه و تحلیل ترافیکی شبکه با استفاده از نرم افزار Aimsun با توجه به توانایی های ویژه این نرم افزار در تحلیل ترافیکی شبکه یک روش بسیار مناسب و نزدیک به واقعیت است. در حالت کلی پارامتر های ترافیکی برای کل شبکه و خطوط شبکه نیز در این نرم افزار قابل برآورد است. از نتایج مطالعات میدانی در کالیبراسیون نرم افزار استفاده شد. در این پژوهش×تصحیح×پارامترهای× پیش×فرض×به×کار ×رفته×در×نرم×افزارAimsun در نظر گرفته شد تا با کالیبره کردن نرم افزار، نتایج منطبق تر بر شرایط ترافیکی و رفتار رانندگان محلی شهر همدان حاصل آید. همچنین در× این×مطالعه سناریوهای مختلف تعریف گردید تا به ارزیابی تاثیر تجهیزات آرام سازی ترافیک در پارامترهای بهره برداری زمان تاخیر، میانگین سرعت و مقدار مصرف سوخت مجموع خودروهای موجود در داخل شبکه پرداخته شود. در نهایت پارامترهای ترافیکی سناریو های مختلف شبیه سازی شده مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفت.
1-5 محدوده مورد مطالعه و دلایل انتخاب آن
محدوده مورد مطالعه در این پژوهش بلوار بعثت همدان حد فاصل چهار راه سعیدیه تا میدان پژوهش به طول تقریبی 1650 متر بود. این ناحیه یکی از بلوارهای اصلی شهر همدان است که در طول روز تعداد زیادی وسایل نقلیه مختلف از این ناحیه عبور می کنند. این محدوده دارای چهار خط رفت و چهار خط برگشت است که مسیر رفت مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته شد. این ناحیه به دلیل اینکه 4 نوع تجهیزات آرام سازی ترافیکی مختلف، که هریک شرایطی خاص و متفاوت از لحاظ هندسی و فیزیکی دارا بودند انتخاب شد. این تجهیزات به ترتیب شامل: سرعتکاه همراه با باریک شدگی یک طرفه عرض معبر (S1)، جزیره میانی در محل گذرگاه عابر پیاده (S2)، سرعتکاه همراه با باریک شدگی دو طرفه عرض معبر (S3) و سرعتکاه (S4)می باشد. در شکل 1 نمایی از عکس هوایی محدوده مورد مطالعه که از Google earth تهیه شده، نشان داده شده است.
2-5 جمع آوری اطلاعات
1-2-5 نحوه فیلم برداری و شمارش خودروها
در این بخش ابتدا نسبت به شناخت وضعیت موجود جریان ترافیکی اقدام شد و میزان تردد وسایل نقلیه در ورودی و خروجی های بلوار بعثت در محدوده مورد مطالعه در بازه های زمانی ای که ترافیک جریان عادی داشت و تجهیزات آرام سازی ترافیک سرعت خودروها را تحت تاثیر قرار داده بودند به دست آمد. مشاهده جریان ترافیک و عملیات فیلم برداری در چهار راه ها، رمپ ها، تقاطع ها و در دور برگردان ها در بازه های زمانی ای که در جدول 1-3 ذکر شده اند، صورت پذیرفت. در شکل 2-3 یک نمونه از نمای تهیه شده از تصویر دوربین ها در هنگام فیلم برداری آورده شده است. نحوه برداشت میدانی بدین گونه صورت پذیرفت که هریک از نواحی ای که در محدوده مورد مطالعه قرار داشت در بازه زمانی 15 دقیقه ای، فیلم برداری صورت گرفت بطوریکه مجموع جریان های ورودی و خروجی بلوار بعثت قابل نمایش بود و خودروها نیز شمارش شدند. در جدول 1 تعداد وسایل نقلیه شمارش شده در بازه زمانی 15 دقیقه در ورودی و خروجی های بلوار بعثت در حد فاصل چهار راه سعیدیه و میدان پژوهش آورده شده است.
2-2-5 جمع آوری داده های مربوط به سرعت خودروها
برداشت اطلاعات مربوط به سرعت خودروها بدین گونه انجام گرفت که ابتدا نرم افزاری مربوط به ثبت اطلاعات سرعت به نام Gps essentials در گوشی اندروید نصب گردید. سپس در بازه های زمانی ای که در بخش قبل شمارش وسایل نقلیه انجام شده بود در طی چند روز با سوار بر خودروهای مختلف اعم از شخصی و عمومی مختلف بدون آگاهی آنان از ثبت سرعت، اطلاعات سرعت هر یک از خودروها در محدوده مورد مطالعه ثبت گردید. تعداد 20 پروفیل سرعت ثبت شد و در بخش Tracks نرم افزار، اطلاعات ثبت شده اعم از موقعیت، زمان شروع، زمان پایان، مدت زمان، پایین ترین فاصله از سطح دریا، بالاترین فاصله از سطح دریا، حداکثر سرعت در مسیر، میانگین سرعت در مسیر و چارت مربوط به نمودار سرعت در برابر مکان و زمان نیز برداشت گردید. در جدول زیر میانگین سرعت مربوط به پروفیل سرعت 20 خودرو در هر یک از تجهیزات آرام سازی موجود در مسیر آورده شده است. . در ضمن با بررسی
هر یک از پروفیل ها مشاهده شد که سرعت اکثر وسایل نقلیه در محدوده 30 متری، قبل و بعد از تجهیزات آرام سازی ترافیک تحت تاثیر قرار گرفتند. در جدول 2 اطلاعات مربوط به پروفیل سرعت ثبت شده توسط جی پی اس آورده شده است.
3-2-5 جنس ترافیک (طول، عرض، حداکثر سرعت، شتاب 0 تا (100
در این قسمت یکی از مقاطعی که در بخش قبل فیلم برداری شده بود و بیشترین تعداد خودرو را شامل می شد، مربوط به شماره های 1 تا 4 جدول 1-3 بود که شناسایی گردید. سپس با مشاهده فیلم برداری مربوط به مقطع مورد نظر، شمارش آن ها و تعیین نوع هریک از خودروها انجام پذیرفت. مجموع این خودروها 482 مورد بود. سپس با جستجو در گروه های خودروسازی مختلف، اعم از ایران خودرو، سایپا، گروه بهمن، کرمان خودرو، هیوندای، کیا موتورز و ... اطلاعاتی از قبیل طول، عرض، حداکثر سرعت و شتاب 0 تا 100 وسایل نقلیه به دست آورده شد. در گام بعدی با توجه به شمارش خودروها فراوانی هریک از آن ها تعیین گردید و در آخر مقدار ماکزیمم، مینیمم، میانگین و انحراف وزنی استاندارد هر یک از پارامتر ها با توجه به فراوانی آن ها مورد محاسبه قرار گرفت. در جدول 3 اطلاعات مربوط به مشخصات خودروها نیز آورده شده است.
-6 مدل سازی
مدل شبیه سازی ترافیک Aimsun 6.0.5 به منظور آنالیز زمان تاخیر و مصرف سوخت خودروهای موجود در داخل شبکه انتخاب شد. Aimsun 6.0.5 یک نرم افزار شبیه سازی ترافیک است. این نرم افزار می تواند خصوصیات را به وسایل نقلیه همان گونه که در چرخش هستند اختصاص دهد. همچنین بسیاری از خصوصیات میکروسکوپیک را آنالیز می کند. در×این ×پژوهش×با×انتخاب×نرم× افزار× ترافیکی×Aimsun×برای×شبیه×سازی×ترافیکی×جریان×سعی× شد تا با ساخت سناریوهای مختلف در شبکه مورد مطالعه به ارزیابی تاثیر تجهیزات آرام سازی ترافیک نظیر تجهیزات کنترل سرعت در پارامترهای بهره برداری زمان تاخیر، میانگین سرعت و مقدار مصرف سوخت خودروهای موجود در داخل شبکه پرداخته شود. در گام اول نسبت به شناخت وضعیت موجود جریان ترافیکی اقدام شد تا میزان تردد وسایل نقلیه در ورودی و خروجی های بلوار بعثت در محدوده زمانی مورد نظر به دست آید. از نتایج مطالعات میدانی در بخش قبل در کالیبراسیون نرم افزار استفاده شد تا پارامتر های پیش فرض نرم افزار از قبیل رفتار رانندگان و ویژگی های ترافیکی جریان، برای رانندگان محلی اصلاح گردد. پس ×از ×طی ×کردن ×پروسه ×کالیبراسیون × نرم ×افزار، محدوده مورد مطالعه در نرم افزار Aimsun مدل شد و جریان ترافیکی در این شبکه شبیه سازی گردید. در گام بعدی سناریو های مختلف ترافیکی تعریف شد و در نهایت شاخص های ترافیکی بدست آمده از سناریو های مختلف شبیه سازی شده، مقایسه و ارزیابی شدند.
