Transcript of Dynamisch Dwarsprofiel: een verkenning van de ...
TNO-rapportTNO-rapport Inro/VK2008-03 TNO Inro Schoemakerstraat 97
Postbus 6041 2600 JA Delft Telefoon 015 269 69 00 Fax 015 269 77 82
Internet http://www.inro.tno.nl
Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden
vermenigvuldigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk,
fotokopie, microfilm of op welke andere wijze dan ook, zonder
voorafgaande toestemming van TNO. Indien dit rapport in opdracht
werd uitgebracht, wordt voor de rechten en verplichtingen van
opdrachtgever en opdrachtnemer verwezen naar de ‘Algemene
Voorwaarden voor Onderzoeks- opdrachten aan TNO’, dan wel de
betreffende terzake tussen partijen gesloten overeenkomst. Het ter
inzage geven van het TNO-rapport aan direct belanghebbenden is
toegestaan. © 2008TNO
Opdrachtgever : Adviesdienst Verkeer en Vervoer, Ministerie van
Verkeer en Waterstaat
Contactpersoon
Datum
Dynamisch Dwarsprofiel: een verkenning van de verkeersafwikkeling
op smalle stroken
TNO Inro doet onderzoek en geeft adviezen op het gebied van
infrastructuur, transport en regionale ontwikkeling met als doel
versterking van de regionale concurrentiekracht.
Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk
onderzoek TNO
Een verkennende simulatiestudie met het microsimulatie model
MIXIC
VOORWOORD
Dit rapport beschrijft het resultaat van een verkennende
simulatiestudie uitgevoerd door de afdeling Verkeer van TNO Inro in
samenwerking met TNO Technische Menskunde. De studie vond plaats
van januari tot juni 1999 in opdracht van de Adviesdienst Verkeer
en Vervoer (AVV) van het Ministerie van Verkeer en Waterstaat. Deze
verkennende simulatiestudie had tot doel het ontwikkelen en
toepassen van een simulatie instrument waarmee de effecten van een
rijbaanindeling met versmalde stroken op de verkeersafwikkeling
ex-ante kunnen worden geëvalueerd. Hiertoe werd het
microsimulatiemodel MIXIC 1.3 uitgebreid met modules die de invloed
van de rijstrookbreedte op het rijgedrag modelleren. Dit
uitgebreide model, MIXIC 1.3DCS, werd vervolgens toegepast in een
verkennende simulatiestudie waarbij een aantal varianten van
dynamische rijbaanindeling werden onderzocht. De studie resulteerde
in 2 rapporten en een werknotitie: het eerste rapport (Hogema &
Brouwer, 1999) bevat de weergave van een literatuurstudie naar de
gedragseffecten van smalle stroken en onderhavig rapport beschrijft
de toepassing van het ontwikkelde simulatiemodel. De werknotitie
(Hogema & Tampère, 1999) bevat de specificaties van nieuwe
deelmodellen van het simulatiemodel. Deze studie kadert in het
innovatieprogramma ‘Wegen naar de Toekomst’, waarin het Ministerie
van Verkeer en Waterstaat innovatieve oplossingen voor een beter en
slimmer gebruik van het bestaande hoofdwegennet ontwikkelt en
demonstreert. Zo vindt onder andere vanaf juni 1999 een
demonstratie plaats op de A15 nabij Papendrecht, waarbij de
technische infrastructuur wordt gedemonstreerd die de
praktijktoepassing van dynamische rijbaanindeling moet mogelijk
maken. Deze studie werd uitgevoerd door Jeroen Hogema en Rino
Brouwer van TNO Technische Menskunde en Ronald van Katwijk en Chris
Tampère van TNO Inro. Daarnaast leverden Martie van der Vlist en
Luisa Luiten van TNO Inro ook een gewaardeerde bijdrage voor
respectievelijk vakinhoudelijke en secretariële ondersteuning.
Implementatie van de software gebeurde door Gideon Zegwaard van QQQ
Delft. Begeleiding was in handen van Bart van Arem van TNO Inro.
Van de zijde van de opdracht- gever werd de begeleiding verzorgd
door Henk Schuurman en Huib Kwint van AVV.
KWALITEITSCOLOFON
99/NK/072 ii
SAMENVATTING
Dit rapport beschrijft een verkennende studie naar de
verkeersafwikkeling op smalle stroken. Smalle stroken kunnen
bijdragen aan een optimale benutting van het bestaande
wegennetwerk.
Voor de toepassing van smalle stroken wordt het bestaande
dwarsprofiel, met als belangrijkste elementen een aantal rijstroken
en een vluchtstrook, heringericht als een dwarsprofiel met een
strook extra en mét behoud van de vluchtstrook. Vanwege de
fluctuerende verkeersvraag in de loop van de dag, is het alleen
nodig dit heringericht dwarsprofiel met smalle stroken toe te
passen tijdens de spits. Tijdens de dalperioden is de capaciteit
van de bestaande situatie immers voldoende. Door de rijbaanindeling
nu dynamisch te variëren tussen de normale indeling met brede
stroken en de nieuwe indeling met smalle stroken, kunnen in de
dalperioden de mogelijke nadelen van smalle stroken vermeden
worden, terwijl er in de spitsperiode extra capaciteit ter
beschikking komt. Het Ministerie van Verkeer en Waterstaat plant
een demonstratieproject met een dergelijk dynamisch dwarsprofiel op
het hoofdwegennet. Om verschillende ontwerp aspecten bij deze
maatregel te kunnen vergelijken is een instrument ontwikkeld en
toegepast dat toelaat om de invloed van verschillende
ontwerpvariabelen te kwantificeren met betrekking tot
verkeersveiligheid en doorstroming. Dit instrument is een
uitbreiding van het bestaande microscopisch simulatiemodel MIXIC
1.3. Voor deze toepassing zijn modules toegevoegd voor het gedrag
van de bestuurder op smalle stroken. Deze modeluitbreidingen worden
in een afzonderlijke rapportage beschreven en in dit rapport nog
eens bondig samengevat. De volgende deelmodellen werden toegevoegd:
vrije snelheidskeuze als functie van de rijstrookbreedte en de
heersende snelheidslimiet, invloed van de rijstrookbreedte op de
vetergang, snelheidskeuze tijdens inhalen en beslisregels voor
rijstrookwisselingen. Het uitgebreide model MIXIC is dan toegepast
op 3 ontwerpvarianten: een referentievariant met 2 stroken van
normale breedte, een minimumvariant met 3 sterk versmalde stroken
en een maximumvariant met 3 licht versmalde stroken. Voor elke
variant werden verschillende subvarianten geanalyseerd waarbij
gevarieerd werd met: een snelheidslimiet van 70 of 90 km/u en de
verkeersvraag waarbij de samenstelling ging van 20% over 10% tot 0%
vrachtverkeer (bestelwagens en vracht- wagens). Voor al deze
varianten en subvarianten werden simulaties uitgevoerd, waarbij het
verkeer werd afgewikkeld in een wegvak met smalle stroken. De
varianten werden vervolgens getoetst aan een aantal
veiligheidscriteria en criteria met betrekking tot
verkeersprestatie. Een belangrijke conclusie van deze verkennende
simulatiestudie is dat de verkeersprestatie van de varianten met
drie smalle stroken veruit die van de referentievariant met twee
stroken van normale
99/NK/072 iii
breedte overtreft. De modeluitkomsten voorspellen een toename van
de maximale doorstroming tot 30%. Bij de onderlinge vergelijking
van de heringedeelde dwarsprofielen, de subvarianten met
verschillende snelheidslimiet en verschillend aandeel vrachtverkeer
zijn de waargenomen verschillen onverwacht klein. Op het gebied van
de verkeersveiligheid ontstaan bij een strengere snelheidslimiet
minder schokgolven maar wat de verkeersprestatie betreft werd geen
systematisch effect teruggevonden, in die zin dat een strengere of
minder strenge limiet bij gelijkblijvende andere ontwerpaspecten
systematisch een beter of slechter doorstroming zou opleveren. Het
aandeel vrachtverkeer blijkt geen duidelijke systematische invloed
te hebben op de onderzochte criteria voor veiligheid en
doorstroming. De verschillen tussen de minimum- en de
maximumvariant blijken subtiel: de simulaties voorspellen een
lichte verbetering in verkeersprestatie voor de maximumvariant;
daarentegen is wat betreft de veiligheid de verkeersafwikkeling in
de aanloop naar de wegversmalling homogener, maar op de smalle
stroken zelf scoort de minimumvariant daarop weer beter. Hoewel de
simulatieresultaten dus aantonen dat het simulatiemodel in staat is
om verkeer op smalle stroken te modelleren, wijzen de kleine en
vaak niet eenduidige verschillen erop dat er nog meer aandacht
besteed dient te worden aan de kalibratie en validatie van de
nieuwe deelmodellen. Het rapport besluit dan ook met een aantal
conclusies en aanbevelingen. Als onderdeel daarvan worden een
aantal parameters en deelmodellen geïdentificeerd die bij
vervolgonderzoek gevalideerd zouden moeten worden om het
simulatiemodel meer betrouwbaar en onderscheidend te maken.
99/NK/072 iv
SUMMARY
This study explores the traffic flow impacts of the application of
narrow lanes. Narrow lanes can be applied with the aim of optimal
utilisation of existing roads in congested networks.
The basic idea of narrow lanes is that the existing cross section
of a road, consisting of traffic lanes and an emergency lane, is
redesigned into a cross section with an extra traffic lane while
maintaining the emergency lane. Since traffic demand varies over
time, the additional capacity of the extra lane is only needed
during peek periods. Therefor the cross section of the road is
varied dynamically during the day between the original design with
lanes of normal width and the new design with narrow lanes, thus
avoiding possible disadvantages of narrow lanes in periods of low
traffic demand. The Dutch Ministry of Transport, Public Works and
Water Management intends to carry out a field test with these
dynamically varied cross sections on motorways. To compare various
design options for this measure, a tool has been developed and
applied that can be used to quantify the effects of various design
parameters on traffic performance and traffic safety.
The microscopic traffic simulation model MIXIC has been extended
for this purpose with additional models that represent driver
behaviour on narrow lanes. The model extensions are justified and
explained in a separate report and are summarised in this report.
They include: speed choice due to narrow lanes and speed limit,
lane keeping behaviour, speed choice during passing manoeuvres and
lane changing decisions.
The extended MIXIC model has then been applied in an exploratory
study of 3 design variants: a reference design with two traffic
lanes of normal width, a minimum design with three narrow traffic
lanes of strongly reduced width and a maximum design with three
narrow traffic lanes of slightly reduced width. For each design
several variants have been evaluated: using a speed limit of 70 or
90 km/h and a traffic demand with 20%, 10% or 0% of freight traffic
(both large and small trucks).
These designs were used in simulations where traffic was led into a
bottleneck consisting of narrow lanes. Traffic safety and traffic
performance criteria were then formulated and the impact of speed
limit, percentage freight traffic and lane width with respect to
these criteria were then formulated.
The exploratory simulation results show that traffic performance of
the designs with three narrow lanes is far superior to that of the
reference design with two lanes of normal width. Improvements in
throughput of up to 30% were found.
99/NK/072 v
The mutual comparison of the minimum and maximum design with
different speed limits and different shares of freight traffic
generally shows unexpectedly small differences. A more restrictive
speed limit partly suppresses the generation of shockwaves but has
no systematic effect on traffic performance in the sense that a
more restrictive speed limit improves or deteriorates performance
regardless of other design options. The share of freight traffic
has no explicit systematic effect on the criteria for safety and
performance in the simulation. The differences between minimum and
maximum design are subtle: simulation results predict slightly
better traffic performance for the maximum design; the analysis of
safety criteria however shows smoother flow for the maximum design
before the section with narrow lanes, but slightly more disturbed
traffic flow in the section with narrow lanes.
Although the results of the simulations proof that the simulation
tool is capable of simulating traffic on narrow lanes, the small
differences between variants indicate the need for a more
meticulous calibration and validation of some model extensions.
Some parameters and submodels are identified in this report that
need to be validated during further research in order to make the
simulation model more reliable and distinctive.
INHOUDSOPGAVE
pag.
3 Simulatieresultaten en Interpretatie
.......................................................................................
16 3.1 Handleiding bij de interpretatie van de simulatie
resultaten.................................................. 16 3.2
Simulatie resultaten
...............................................................................................................
18
4 Conclusies en
Aanbevelingen................................................................................................
27 4.1
Conclusies..............................................................................................................................
27 4.2 Open vragen:
vervolgonderzoek............................................................................................
29
BIJLAGE 1: Samengevatte simulatieresultaten
...............................................................................
34
BIJLAGE 2: statistische analyse
......................................................................................................
44
LIJST MET TABELLEN Tabel 2.1: Initiële schattingen voor de
capaciteit [in vtg/u] als functie van het percentage
vrachtverkeer voor alle varianten
..............................................................................10
Tabel 2.2: Meetpunten
................................................................................................................13
Tabel 2.3: Specificatie van de verkeersvraag per variant
........................................................... 15
Tabel B.1.1: Alle simulatieresultaten voor wegvak 4 /
vergelijkingstabel voor de invloed van de
snelheidslimiet
...........................................................................................................34
Tabel B.1.2: Alle simulatieresultaten voor wegvak 3 /
vergelijkingstabel voor de invloed van de
wegvak)
.....................................................................................................................12
Figuur 2.7: Wegconfiguratie voor varianten met versmalde stroken (3
smalle stroken in
(injectiefile type B)
....................................................................................................46
1.1 Achtergrond : Dynamische Rijbaanindeling
Terwijl alsmaar meer weguitrusting, zoals de aanduiding van de
snelheidslimiet en bewegwijzering, een dynamisch karakter krijgt,
is de indeling van de rijbaan in rijstroken nog traditioneel
statisch. Nochtans is het niet vanzelfsprekend dat dezelfde
rijbaanindeling optimaal zou zijn in sterk verschillende regimes
zoals spits- en dalperioden. Terwijl in de dalperiode de indeling
van de rijbaan in een aantal rijstroken, een vluchtstrook en een
reduceerstrook voldoende is om de verkeersvraag te verwerken,
liggen deze laatste stroken er in de spits meestal bij als onbenut
asfalt, terwijl het verkeer op de rijstroken zelf (bijna)
stilstaat. Een maatregel die daarop tracht in te spelen is een
dynamische rijbaanindeling waarbij de vluchtstrook tijdens de spits
benut wordt voor de afwikkeling van verkeer: de spitsstrook.
Spitsstroken bestaan in Nederland al sinds 1995. Toen werd
aangevangen met een pilot project op de A28 bij Utrecht. Het effect
van deze maatregel is vooraf onderzocht en na ingebruikname volgden
evaluatiestudies. Daaruit blijkt dat het invoeren van een extra
strook tijdens de spitsuren kan worden beschouwd als een succes.
Echter, een rechts gelegen vluchtstrook en dus ook een spitsstrook
houdt per definitie weer op bij de eerstvolgende afrit en brengt
daardoor verkeer slechts van de ene knoop naar de andere, maar niet
er voorbij. Daarnaast is het ontbreken van een vluchtstrook een
potentieel onveilige situatie die ondervangen dient te worden met
maatregelen als incident management en toezicht met behulp van
videocamera's. Dynamische rijbaanindeling met behoud van de
vluchtstrook kent deze potentiële nadelen niet. Bij deze
rijbaanindeling worden de bestaande rijstroken tijdens de spitsuren
versmald waardoor er ruimte vrijkomt voor het toevoegen van een
bijkomende strook. Hiervoor is het niet nodig dat de vluchtstrook
bij deze nieuwe indeling komt te vervallen. De versmalling van de
rijstroken kan worden beperkt indien ook de vluchtstrook wordt
versmald. In het kader van het project “Wegen naar de Toekomst”
heeft het Ministerie van Verkeer en Waterstaat een pilot project
gepland waarbij een dynamische rijbaanindeling van 2 normaal brede
naar 3 versmalde stroken met behoud van de vluchtstrook zal worden
getest. Voor het verkrijgen van een goed inzicht in de invloed van
ontwerpelementen als de toegepaste rijstrookbreedte, het instellen
van een lagere snelheidslimiet en het weren van vrachtauto's
bestaat er behoefte aan een instrument waarmee uit oogpunt van
capaciteit en verkeersveiligheid de meest optimale rijbaanindeling
kan worden bepaald. In opdracht van de Adviesdienst Verkeer en
Vervoer (AVV) hebben TNO Inro en TNO Technische Menskunde een
dergelijk instrument ontwikkeld en toegepast. Hiervoor werd
uitgegaan van het bestaande microscopische model voor de
verkeersafwikkeling MIXIC, dat door AVV en TNO gezamenlijk werd
ontwikkeld voor het
99/NK/072 2
bestuderen van de effecten op de verkeersafwikkeling en
verkeersveiligheid van Adaptive Cruise Control (een systeem dat de
longitudinale rijtaak van de bestuurder gedeeltelijk overneemt).
1.2 Ex-ante evaluatie: simulatiestudie van de versmalde
rijbaanindeling
De maatregel Dynamisch Dwarsprofiel waarbij de rijstroken versmald
worden uitgevoerd met behoud van de vluchtstrook is in Nederland
nog niet toegepast. Specifieke kennis over het gedrag van
weggebruikers in deze omstandigheden en over de verkeerskundige
effecten is daarom niet beschikbaar. Verschillende studies in
experimentele situaties en situaties van werk-in-uitvoering tonen
echter aan dat zowel het longitudinale als het laterale rijgedrag
van bestuurders wordt beïnvloed door de breedte van de rijstroken.
Daarom is te verwachten dat het versmald uitvoeren van de
rijstroken voor een dynamisch dwarsprofiel effecten zal hebben op
het individueel rijgedrag en daardoor op de verkeersprestatie, de
verkeersafwikkeling en de verkeersveiligheid. Deze gedragseffecten
werden geïnventariseerd in het eerste deel van dit onderzoek en
gerapporteerd (Hogema en Brouwer, 1999). In dit rapport worden de
voor deze studie relevant geachte gedragseffecten geïdentificeerd
en wordt aangegeven hoe ze in een microscopisch simulatiemodel
kunnen worden opgenomen. Onderhavig rapport beschrijft de
toepassing van het aangepaste model MIXIC voor de ex-ante evaluatie
van de toepassing van smalle rijstroken voor het Dynamisch
Dwarsprofiel. Bedoeling is om na te gaan welke effecten van smalle
stroken op de verkeersstroom kunnen worden waargenomen omwille van
gedragswijzigingen op voertuigniveau. 1.3 Inhoud van dit
rapport
In het tweede hoofdstuk van dit rapport wordt de experimentele
opzet beschreven die voor de ex-ante evaluatie werd gekozen.
Achtereenvolgens komen daarin aanbod: het aangepaste simulatiemodel
MIXIC (2.2), de verschillende varianten (2.3), de gebruikte
wegconfiguratie (2.4) en tenslotte de verkeersvraag die aan deze
wegconfiguratie werd aangeboden (2.5). Het derde hoofdstuk bevat de
resultaten van de simulatieruns (3.2), voorafgegaan door een
toelichting over de manier waarop de simulatie output
geïnterpreteerd moet worden (3.1). In het vierde hoofdstuk worden
conclusies getrokken (4.1) en worden aanbevelingen gedaan voor
vervolgonderzoek (4.2).
99/NK/072 3
2.1 Inhoud van dit hoofdstuk
Voor het simuleren van verkeer op smalle rijstroken is eerst een
geschikt simulatiemodel noodzakelijk. Paragraaf 2.2 beschrijft kort
dit model en de relevante onderdelen ervan. Dit model wordt dan
toegepast voor simulatie van een aantal varianten van Dynamische
Rijbaanindeling. Deze varianten worden beschreven in paragraaf 2.3.
Paragrafen 2.4 en 2.5 gaan in op resp. de gebruikte wegconfiguratie
en het verwerven van de verkeersdata nodig om het simulatiemodel te
‘voeden’. 2.2 MIXIC als simulatiemodel voor Dynamische
Rijbaanindeling
2.2.1 Vereisten aan een simulatiemodel voor Dynamische
Rijbaanindeling Er bestaan geen simulatiemodellen die de invloed
van de rijstrookbreedte als invloedsfactor op de
verkeersafwikkeling expliciet in rekening brengen. Om deze reden
werd ervoor gekozen een bestaand model uit te breiden. Om te
vermijden dat in een simulatiestudie van een dwarsprofiel met
smalle stroken de waargenomen effecten één op één overeenkomen met
de input van het model, is het nodig dat het model beschikt over
een gedetailleerd bestuurdersmodel. Immers, het spreekt voor zich
dat het louter implementeren van bijvoorbeeld de aanname dat
bestuurders langzamer gaan rijden op smalle stroken, resulteert in
simulatieoutput waarin alleen maar een lagere gemiddelde snelheid
wordt waargenomen. Een betere manier is het om uit te gaan van een
gedetailleerd bestuurdersmodel en dit uit te breiden zodanig dat
microscopische interacties tussen voertuigen resulteren in een
individuele aanpassing van bijvoorbeeld de snelheid en daarvan dan
in simulatie de geaggregeerde effecten te evalueren. Vanwege de
grote detailgraad van het bestuurdersmodel werd gekozen voor het
model MIXIC 1.3. Dit model beschrijft bestuurders- en
voertuiggedrag bij verkeersafwikkeling over een snelweg. Het model
werd gekalibreerd en gevalideerd voor een rijstrookbreedte van 3.5
meter. De invloed van smallere stroken op het rijgedrag maakt
echter geen onderdeel uit van de bestaande versies van MIXIC. Ook
bevatten deze versies nog geen lateraal model dat de laterale
positie van voertuigen binnen hun strook en de invloed van andere
voertuigen of vaste wegelementen hierop simuleert. Hiervoor werden
een aantal modules toegevoegd en een aantal gedragsregels verfijnd.
Voor dit doel werd een literatuurstudie uitgevoerd (Hogema &
Brouwer, 1999) dat inzicht verschaft in de effecten van
rijstrookbreedte op het bestuurdersgedrag. Deze gegevens werden
aangevuld met kennis van experts op het gebied van
verkeersafwikkeling, indeling van het dwarsprofiel en
bestuurdersgedrag.
99/NK/072 4
2.2.2 Het microsimulatiemodel MIXIC MIXIC is een microscopisch
simulatiemodel voor verkeer op autosnelwegen. Het is ontworpen voor
analyse van het effect van Intelligente Verkeers Systemen (IVS, zie
ook Hogema et al., 1998) op wegvakniveau. De analyse resultaten
kunnen betrekking hebben op de verkeersprestatie, de
verkeersveiligheid, energieverbruik, uitstoot van
verbrandingsgassen en van geluid. Het model simuleert hiervoor de
interacties tussen bestuurder, zijn (eventueel intelligente)
voertuig, de (eventueel intelligente) infrastructuur en andere
voertuigen. Voor een gedetailleerde beschrijving van het model
MIXIC wordt verwezen naar de modelspecificaties (Van Arem et al.,
1997b).
2.2.2.1 Modelfilosofie
De kern van het model is een gedetailleerd bestuurders- en
voertuigmodel (zie figuur 2.1). Deze modellen bepalen de snelheid,
de acceleratie en de laterale positie (de strook waarop men rijdt)
op basis van de actuele verkeerssituatie en eventueel van de
intelligente infrastructuur (zoals bakens die snelheden uitzenden).
Ook het voertuig zelf kan intelligentie bevatten, zoals systemen
die de rijtaak van de bestuurder gedeeltelijk overnemen.
2.2.2.2 Submodellen
MIXIC doorloopt elke 0.1 seconde voor elk voertuig een aantal
submodellen (zie figuur 2.1).
Figuur 2.1: De globale structuur van MIXIC Het bestuurdersmodel
berekent de gewenste acceleratie aan de hand van de gewenste
rijsnelheid en de nabijheid van andere voertuigen. Deze gewenste
acceleratie wordt vertaald in een keuze van versnelling en een
stand van het rem- en gaspedaal. Deze laatste dienen als input voor
het voertuigmodel.
Traffic state Intelligent
99/NK/072 5
Het voertuigmodel vertaalt de stand van de pedalen en
versnellingspook in een rem- of aandrijfkracht, rekening houdend
met de voertuigdynamica. Hieruit worden de versnelling en het
toerental bepaald, nodig voor respectievelijk het updaten van de
positie en als invoer voor de uitvoermodules voor geluid,
energieverbruik en uitlaatgassen. Het model voor
voertuigintelligentie bevat modellen die de bestuurder ondersteunen
in zijn rijtaak. Momenteel bevat deze module een versie van
Adaptive Cruise Controle (ACC), een systeem dat automatisch een
ingestelde snelheid handhaaft, waarbij tevens een veilige
tussenafstand met de voorligger bewaard wordt. Voorts zijn
ontwikkelingen gaande voor het toevoegen van een systeem voor
Intelligente SnelheidsAdaptatie (ISA) en een Cooperative Following
(CF) systeem. Tijdens de simulatie slaat MIXIC informatie op over
individuele voertuigen en over de verkeersstroom. Dit laatste
gebeurt door het definiëren van meetpunten op de weg, wat tot
gevolg heeft dat een uitvoerbestand gecreëerd wordt waarin
informatie gelogd wordt over snelheid, intensiteit,
volgtijdverdeling, dichtheid etc. Verschillende uitvoermodules
verwerken deze ruwe output tot leesbare geaggregeerde informatie
over onder andere verkeersprestatie en verkeers- veiligheid
(bijvoorbeeld schokgolven).
2.2.2.3 Kalibratie en validatie van de modelparameters
De parameterkeuze voor het bestuurders- en voertuigmodel van MIXIC
gebeurde oorspronkelijk voor elk model afzonderlijk op basis van
literatuurgegevens en experimenten in geïnstrumenteerde voertuigen
en de TNO rijsimulator. Daarna werd MIXIC als geheel gekalibreerd
en gevalideerd opdat karakteristieken van de verkeersstroom als
snelheidsverdeling, volgtijdverdeling en capaciteits- waarden
representatief zouden zijn voor de Nederlandse situatie. MIXIC werd
gekalibreerd en gevalideerd voor zowel 2-strooks, 3-strooks en
4-strooks verkeer. Hiervoor werden meetdata gebruikt van
respectievelijk de A50 te Wolfheze (Hoogvelt et al., 1996), de A2
tussen Utrecht en Amsterdam (Van Arem et al., 1995) en de A4 nabij
Schiphol (Van Arem et al., 1997a). In deze laatste studie werd
expliciet aandacht besteed aan de verkeersafwikkeling in een
wegversmalling van 4 naar 3 stroken en aan de verkeersafwikkeling
bij congestie. De huidige studie over smalle rijstroken maakt
gebruik van een vergelijkbare wegconfiguratie (zie paragraaf 2.5)
en intensiteiten in de buurt van de capaciteit (overgang van
vrijstromend verkeer naar congestie). Hierdoor volstaat de
parameterinstelling zoals die bij voorgaande kalibraties ingesteld
werd voor de basissituatie van de huidige studie. Alleen voor de
modeluitbreidingen ten behoeve van Dynamische Rijbaanindeling was
aanvullende kalibratie noodzakelijk. De parameters en de
formulering van de modeluitbreiding zijn echter nog niet
gevalideerd. Dit kan gebeuren door middel van rijsimulator
onderzoek, verrichten van metingen in het reële verkeer etc.
99/NK/072 6
2.2.3 Modeluitbreidingen ten behoeve van Dynamische Rijbaanindeling
Tijdens een literatuurstudie werd verkend welke de invloed is van
de rijstrookbreedte op het bestuurdersgedrag. De informatie die
hieruit beschikbaar kwam werd tijdens een workshop aangevuld met de
kennis aanwezig bij experts op het gebied van verkeersafwikkeling,
indeling van het dwarsprofiel en bestuurdersgedrag. De bevindingen
van deze literatuurstudie en deze workshop zijn beschreven (Hogema
& Brouwer, 1999). De belangrijkste gedragseffecten worden
hieronder kort samengevat. Voor een onderbouwing en een nauwkeurige
beschrijving van de manier waarop de vernoemde effecten in MIXIC
werden opgenomen wordt verwezen naar voornoemd rapport en naar de
functionele specificaties (Hogema & Tampère, 1999). Het
uitgebreide model MIXIC, beschreven in (Van Arem et al., 1997b) en
aangevuld met de functionele specificaties (Hogema & Tampère,
1999) en de softwarespecificaties (Van Katwijk & Tampère, 1999)
vormen het model MIXIC 1.3DCS, waarmee de simulatieruns van deze
verkennende studie werden gedraaid.
2.2.3.1 Vrije snelheidskeus
Zowel de breedte van de stroken als de snelheidslimiet die in geval
van versmalde stroken wordt toegepast hebben een effect op de vrije
snelheidskeuze. Voor het effect van smallere stroken wordt
verondersteld dat de vrije wenssnelheid verlaagt evenredig met de
afname van de overbreedte van de rijstrook ten opzichte van de
breedte van het voertuig. Het effect van de snelheidslimiet wordt
ingerekend door een gewogen gemiddelde van de vrije wenssnelheid
zonder limiet en de limietsnelheid. De mate van opvolging van de
limiet (onder andere afhankelijk van de mate van handhaving) kan
gevarieerd worden door de weegfactor (de ‘ongehoorzaamheidsfactor’)
aan te passen. Voor het gecombineerd effect van rijstrookbreedte en
snelheidslimiet wordt aangenomen dat de vrije wenssnelheid eerst
wordt gereduceerd vanwege de smallere stroken en vervolgens verder
wordt aangepast aan de snelheidslimiet.
2.2.3.2 Koershoudgedrag
Voertuigen rijden niet steeds in het midden van hun strook maar
voeren een soort slingerbeweging uit rond een gemiddelde positie
(de ‘vetergang’). MIXIC werd uitgebreid met een eenvoudig lateraal
model dat deze beweging beschrijft. Telkens als de breedte van de
strook wijzigt, als de bestuurder van strook wisselt en anders met
een vast tijdsinterval wordt voor elk voertuig een nieuwe laterale
positie geloot uit een normale verdeling. De
99/NK/072 7
twee vrijheidsgraden van deze normale verdeling (gemiddelde positie
binnen de strook en standaard deviatie omheen dit gemiddelde)
worden bepaald aan de hand van volgende veronderstellingen: •
bestuurders zijn aandachtiger naarmate de strook smaller wordt:
naarmate de overbreedte van de
strook ten opzichte van de breedte van hun voertuig afneemt, neemt
ook de standaard deviatie van de laterale beweging lineair
af;
• bestuurders rijden in het midden van hun strook tenzij het een
buitenste strook betreft (meest links of meest rechts); in
afwezigheid van enig obstakel binnen de laterale invloedszone
zoeken bestuurders wegens de hinderende aanwezigheid van verkeer
naast hen de buitenkant van de weg op en aanvaarden daarbij een
zekere kans op overschrijding van de buitenste lijn; de gemiddelde
laterale positie van een bestuurder in een buitenste strook wordt
binnen MIXIC dan ook zo gekozen dat deze kans op overschrijden
constant is.
2.2.3.3 Snelheidskeus tijdens passeren
Indien op versmalde stroken een voertuig A een ander voertuig B wil
voorbijrijden, kan het voorkomen dat de aanwezigheid van B voor A
hinderlijk is, zeker indien B binnen zijn strook slingert
(vetergang). Als modeluitbreiding wordt aangenomen dat A zijn
snelheid aanpast indien hij hinder ondervindt van B en zelfs kan
beslissen om B niet voorbij te rijden omdat tijdens dit manoeuvre
de laterale afstand tot B onaanvaardbaar klein zou worden. De MIXIC
uitbreiding gaat uit van twee grenzen: • een minimale laterale
afstand: indien de laterale afstand kleiner wordt dan deze drempel
rijdt A
niet meer voorbij B maar gaat B op korte afstand volgen totdat de
laterale afstand weer groot genoeg blijkt (door slingeren of
doordat de stroken weer breder worden); deze minimale laterale
afstand is (afhankelijk van de parameterkeuze) in te stellen als
een vaste drempelwaarde of als een drempelwaarde die toeneemt
naarmate de massa van A kleiner is dan die van B (eerder beslissen
om niet te passeren naarmate het een zwaarder voertuig
betreft);
• een maximale laterale afstand: indien de laterale afstand groter
of gelijk wordt rijdt A voertuig B ongehinderd voorbij; de maximale
laterale afstand waarboven geen hinder merkbaar is komt overeen met
de afstand die de betrokken voertuigen zouden hebben indien ze
zouden rijden in het midden van stroken van normale breedte.
Bij alle tussenliggende laterale afstanden zal A ‘voorzichtiger’
voorbij B rijden: d.w.z. dat A zijn snelheid aanpast zodanig dat de
verschilsnelheid met B kleiner wordt.
2.2.3.4 Inhaalbeslissingen
Beslisregels voor rijstrookwisselingen blijven grotendeels
ongewijzigd. Dit wil zeggen dan MIXIC bestuurders hun huidige
snelheid en die van hun eventuele voorganger vergelijken met hun
vrije wenssnelheid. Deze beslisregels werden aangepast zodat nu
niet de vrije wenssnelheid maar wel de wenssnelheid aangepast aan
de rijstrookbreedte en aan de heersende snelheidslimiet wordt
gebruikt.
99/NK/072 8
Bovendien is een beslisregel toegevoegd waardoor bestuurders kunnen
besluiten om van strook te veranderen als ze daarop harder kunnen
rijden (aangepaste wenssnelheid hoger omwille van de breedte) of
omgekeerd om niet van strook te veranderen indien ze daardoor op
een strook terechtkomen waarop ze langzamer zouden gaan rijden. Om
een inhaalverbod voor vrachtwagens te kunnen simuleren werd een
strooktype toegevoegd waarop geen vrachtverkeer is toegelaten.
Hierdoor gaan vrachtautobestuurders trachten vóór het bereiken van
deze strook naar de rechterstrook te wisselen via het gedwongen
rijstrookwisselmodel. 2.3 Te analyseren varianten en
simulatieopzet
2.3.1 Varianten Er worden 3 varianten van een dynamische
rijbaanindeling met behoud van de vluchtstrook onderzocht. In
figuur 2.2 wordt de indeling van de rijstroken van de verschillende
varianten voorgesteld. De rijbaanbreedte die naast de rijstroken
nog overblijft wordt gebruikt als reduceerstrook en als
vluchtstrook. De breedte hiervan verschilt dus in de praktijk
naargelang de variant, maar is in het model niet relevant omdat
voor deze verkennende studie wordt aangenomen dat ze in elk geval
breed genoeg zijn. Dit wil zeggen dat vaste elementen als barriers
of geleiderails zodanig ver van de rijstroken staan opdat ze geen
invloed zouden hebben op het rijgedrag.
Figuur 2.2: Varianten voor de indeling van het dwarsprofiel
99/NK/072 9
• een minimumvariant: een dwarsprofiel van een 3-strooks rijbaan
(rijstrookbreedten v.l.n.r. 2.25, 2.50 en 3.00 meter); zonder
vrachtverkeer wordt de rechter strook 2.25 m in plaats van 3.00
m.
• een maximumvariant: een dwarsprofiel van een 3-strooks rijbaan
(rijstrookbreedten v.l.n.r. 2.75, 3.00 en 3.25 meter); zonder
vrachtverkeer wordt de rechterstrook 2.75 m in plaats van 3.25
m.
Voor elke variant worden 6 subvarianten onderzocht: de
verkeerssamenstelling varieert van 0% over 10% naar 20%
vrachtauto’s en er wordt gevarieerd met een snelheidslimiet in het
versmalde wegvak van 70 km/u en 90 km/u.
2.3.2 Simulatieopzet: keuze van wegconfiguratie en verkeersvraag
Een typisch voorbeeld van een wegconfiguratie waarin een dynamisch
dwarsprofiel wordt toegepast wordt gegeven in figuur 2.3.
Figuur 2.3: Voorbeeld van toepassing van een dynamisch dwarsprofiel
Eén van de belangrijke criteria die bij de beoordeling van de
varianten zal worden gebruikt is echter de capaciteit. In een
configuratie als figuur 2.3 is het niet apriori zeker dat de
verkeersvraag voldoende zal zijn om de capaciteit als maximale
limiet van de doorstroming op 3 smalle stroken te kunnen bereiken.
Daarom wordt voor de simulaties een andere wegconfiguratie gekozen.
Het is daarbij belangrijk om de simulatie zo op te zetten dat ten
eerste de wegconfiguratie een bottleneck bevat waar de capaciteit
kan worden onderzocht en ten tweede dat de verkeersvraag bij die
bottleneck voldoende hoog is zodat de capaciteit daadwerkelijk
bereikt wordt. Een bottleneck die in MIXIC al verschillende keren
gebruikt is, is een wegversmalling door het wegvallen van de
linkerstrook, bijvoorbeeld een versmalling van 3 naar 2 stroken.
Deze versmalling wordt dan gecombineerd met een verkeersvraag,
zoals die in de werkelijkheid werd opgemeten voor 3 stroken. Het
idee hierachter is dat de fluctuerende intensiteit van deze
verkeersvraag hoog genoeg is om geregeld de maximale doorstroming
van de versmalling te overtreffen.
99/NK/072 10
In deze verkennende studie worden in de referentievariant 2 normale
stroken en in de andere varianten 3 versmalde stroken onderzocht.
Apriori is de capaciteit van deze laatste varianten onbekend omdat
een toepassing van versmalde stroken zoals in het geval van een
Dynamische Rijbaanindeling nog nergens in de praktijk werd
uitgevoerd. Wel werd verwacht dat de capaciteit in alle varianten
vergelijkbaar (maar wellicht iets hoger) zou zijn met die van een
2-strooks rijbaan. De keuze voor een basissituatie met een
bottleneck van 3 stroken van normale breedte naar 2 stroken van
normale breedte dan wel 3 versmalde stroken ligt dan voor de hand.
Voor schattingen van de capaciteit werd uitgegaan van bekende
waarden voor de capaciteit van een 2-strooks rijbaan (als functie
van het aandeel vrachtverkeer: zie Van der Vlist, 1995) die naar
boven werden afgerond.
Intensiteit (vtg/u)
Tijd (min)0 150 210 24060 120
Figuur 2.4: Schematische weergave van het intensiteitverloop in
injectiefiles van type A Voor de verkeersvraag werden dan
invoerbestanden (zogenaamde ‘injectiefiles’) aangemaakt waarin de
intensiteit in de loop van de tijd volgens een eerst oplopende en
dan weer aflopende trapvorm verloopt (aangeduid als: ‘type A
injectiefile, zie figuur 2.4) met als waarden voor de intensiteiten
de waarden uit tabel 2.1. De hoogste waarden in deze tabel
corresponderen met de afgeronde capaciteitswaarden uit Van der
Vlist.
Tabel 2.1: Initiële schattingen voor de capaciteit [in vtg/u] als
functie van het percentage vracht- verkeer voor alle
varianten
Ilaag Imidden Ihoog Aandeel 0% 4000 5000 5500 vracht- 10% 4000 4500
5000 Verkeer 20% 3500 4000 4500
99/NK/072 11
Tijdens de analyse bleek het noodzakelijk om hogere intensiteiten
te kunnen simuleren in de varianten met smalle stroken. Hiervoor
werd in de aanloop naar de versmalling een strook toegevoegd, zodat
een bottleneck van 4 stroken van normale breedte naar 3 smalle
stroken ontstond. Ook de verkeersvraag voor deze varianten werd
aangepast. Het verloop van de intensiteit in deze nieuwe
injectiefiles (genoemd: ‘type B injectiefiles’) is een steeds
oplopende trapvorm (zie figuur 2.5).
Intensiteit (vtg/u)
7000 6750
60 240
Figuur 2.5: Verloop van de intensiteit in een type B injectiefile
Voor de analyse worden nu verschillende bottlenecks (3 → 2 stroken
en 4 → 3 stroken) en verschillende intensiteitniveaus in de
injectiefiles gehanteerd. Een nadelig effect van deze keuze is dat
vergelijking van gemiddelde grootheden over de periode van de
simulatie onmogelijk dreigt te worden. Wanneer bijvoorbeeld de
gemiddelde snelheid over de simulatieperiode wordt vergeleken van
simulatieruns met een verschillende verkeersvraag (gemiddelde
intensiteiten en verloop in de tijd verschillend) dan zal de
gemiddelde snelheid ten eerste verschillen omwille van die
verschillende verkeersvraag én eventueel ook nog eens ten tweede
omwille van andere verschillen tussen de runs als rijstrookbreedte
of aandeel vrachtverkeer. Wat zal worden waargenomen is het
gesuperponeerde effect van die twee oorzaken, zodat het gezochte
effect (van rijstrookbreedte alleen) niet afzonderlijk waarneembaar
is. In de volgende paragrafen wordt aangegeven hoe de
wegconfiguraties van de verschillende versmallingen er in detail
uitzien (2.4) en hoe de injectiefiles met verschillende percentages
vrachtverkeer en met verschillende intensiteiten werden
samengesteld (2.5). In hoofdstuk 3 over de simulatieresultaten
wordt dan ingegaan op de manier waarop met de vergelijkbaarheid van
varianten is omgegaan.
99/NK/072 12
2.4 Wegconfiguratie van de modelstudie
De wegconfiguratie van de wegversmalling van 3 naar 2 stroken is
voorgesteld in figuur 2.6. Alle wegvakken in deze figuur hebben een
lengte van 1000m behalve wegvak 4 dat 2000m meet. Een inrijstuk
(L1) laat overgangsverschijnselen ten gevolge van de overgang van
injectiefile naar gesimuleerd volggedrag uitdempen. Daarna volgt
een wegvak (L2) waarop het inhaalverbod voor vrachtwagens (van
kracht vanaf L3) wordt aangekondigd, zodat zij de meest links
gelegen stroken kunnen verlaten. Tevens wordt aan het begin van L2
de wegversmalling (van L3 naar L4) reeds aangekondigd zodat auto’s
2000m de tijd hebben om de meest linkse strook te verlaten door in
te voegen. Vervolgens volgt een overgangsstuk (L3) waarin de
snelheidslimiet wordt ingesteld en daarna volgt het onderzochte
wegvak (L4). Tot slot is er een uitrijwegvak (L5) die het
onderzochte wegvak afschermt van mogelijke randverschijnselen
(plots versnellen van voertuigen doordat hun voorganger uit de
simulatie verdwijnt enz.).
L1 L2 L3 L4 L5 Inrijweg
vak Instellen inhaalverbod inhaalverbod +
(normale breedte: 3.5m) Uitrijweg
vak Figuur 2.6: Wegconfiguratie voor de referentievariant (2
stroken in het onderzochte wegvak) De wegversmalling van 3 naar 2
stroken wordt alleen gebruikt in de referentievariant. Voor de
dwarsprofielen met versmalde stroken (minimumvariant en
maximumvariant) wordt een weg- versmalling van 4 naar 3 (smalle)
stroken gebruikt. Deze is afgebeeld in figuur 2.7. De lengte en
functie van de verschillende wegvakken zijn dezelfde als bij de
bottleneck van 3 naar 2 normale stroken.
L1 L2 L3 L4 L5 Inrijweg
vak Instellen inhaalverbod Inhaalverbod +
snelheidslimiet Onderzocht wegvak Uitrijweg
vak Figuur 2.7: Wegconfiguratie voor varianten met versmalde
stroken (3 smalle stroken in onderzocht
wegvak) Op elk wegvak bevinden zich meetpunten. Deze liggen voor de
beide wegconfiguraties op dezelfde longitudinale posities: op
wegvakken 1, 2 en 5 bevindt het meetpunt zich 100 m na aanvang van
het wegvak, op wegvak 3 ligt het 200 meter voor het einde van het
wegvak en op het onderzochte wegvak
99/NK/072 13
4 liggen 2 meetpunten: een na 100 meter en een na 1900m (dus 100
meter voor het einde). Tabel 2.2 vat dit samen.
Tabel 2.2: Meetpunten
Afstand meetpunt t.o.v. aanvang van het wegvak
L1 1000 100 L2 1000 100 L3 1000 800 L4 2000 100
1900 L5 1000 100
Niet al deze meetpunten worden geanalyseerd, maar de data ervan
zijn beschikbaar en kunnen desgewenst aan een meer gedetailleerde
analyse onderworpen worden. Het meetpunt L3 is gekozen op 200 meter
vóór het einde van wegvak L3, zodanig dat de rijstrookwisselingen
ten gevolge van de wegversmalling van 4 naar 3 stroken van normale
breedte plaatsvinden voor dit meetpunt en dus niet door dit
meetpunt worden geregistreerd. Deze wegversmalling is immers alleen
maar aan de wegconfiguratie van het model toegevoegd om de 3
stroken van normale breedte op wegvak 3 optimaal te kunnen vullen
en maakt geen deel uit van de bottleneck waarop deze studie zich
richt: de versmalling van 3 stroken van normale breedte naar 3
versmalde stroken. De keuze van de meetpunten op wegvak L3 en L4 is
zodanig dat precies vóór en na deze versmalling gemeten wordt. Door
deze keuze worden dus zowel de verkeersafwikkeling op de smalle
stroken, als de verstoringen die ontstaan in de versmalling
(overgang L3 naar L4) en die zich stroomopwaarts (op L3)
verplaatsen, geregistreerd. 2.5 De verkeersvraag
2.5.1 Simulatie invoer: reële meetgegeven of synthetische data?
MIXIC wordt gevoed door middel van zogenaamde ‘injectiefiles’. Dit
zijn tekstbestanden waarin per regel een voertuig staat
geregistreerd door middel van achtereenvolgens: tijdstip van
registratie, snelheid, voertuiglengte en rijstrook. Het tijdstip
bepaalt de intensiteit van het verkeer in de injectiefile en de
voertuiglengte, op basis waarvan het voertuigtype wordt toegekend,
bepaalt de verkeerssamenstelling. In vorige MIXIC studies werd
gebruik gemaakt van individuele meetgegevens voor het samenstellen
van deze injectiefiles. Deze werkwijze garandeert een realistische
verkeersproductie maar daartegenover staat dat de intensiteit en de
verkeerssamenstelling van het te simuleren verkeer afhankelijk is
van de beschikbaarheid van grote hoeveelheden gedetailleerde
meetgegevens.
99/NK/072 14
In de huidige studie is het de bedoeling om de
verkeerssamenstelling precies te kunnen kiezen (0%, 10% en 20%
vrachtverkeer) en dan intensiteiten in de buurt van de capaciteit
van de wegversmalling te simuleren. Meetdata zijn hiervoor niet
zonder meer beschikbaar, zodat ervoor gekozen werd gebruik te maken
van synthetische data. Het verloop van de gemiddelde intensiteit in
de tijd van zowel type A en type B injectiefiles werd in paragraaf
2.3 reeds toegelicht in figuren 2.4 en 2.5. Beide types kunnen
relatief eenvoudig worden samengesteld uit een aantal basissets met
constante gemiddelde intensiteit: voor type A zijn 3 van dergelijke
basissets nodig, voor type B zijn dat er 8. Deze basissets werden
gegenereerd door middel van de Random Traffic Generator. Deze wordt
in de volgende paragraaf toegelicht.
2.5.2 Random Traffic Generator (RTG) Om flexibel te kunnen omgaan
met het te simuleren verkeer in een microscopisch simulatiemodel,
is TNO Inro gestart met de ontwikkeling van een random generator
waarmee verkeer van de gewenste samenstelling en intensiteit kan
worden gegenereerd met behoud van realistische snelheids- en
volgtijdverdelingen (Tampère & Van der Vlist, 1999). Van deze
zogenaamde Random Traffic Generator (RTG) is momenteel een
prototype beschikbaar. De RTG bestaat uit 4 procedures: 1. de
toedelingsmodule: in deze module wordt de totale verkeersstroom van
de gewenste intensiteit
en samenstelling verdeeld over de verschillende voertuigtypes en
stroken, zodat een juiste voertuigmix ontstaat (percentage
vrachtverkeer) en een realistische verdeling van deze voertuigen
over de stroken; deze module wordt één keer doorlopen om de
rijbaanintensiteit te splitsen in strookintensiteiten met telkens
de juiste samenstelling; dit in tegenstelling tot de volgende drie
modules, die voor elk gegenereerd voertuig doorlopen wordt.
2. de typeloting: afhankelijk van het type van het laatst
gegenereerde voertuig wordt het type van het nieuw te genereren
voertuig bepaald; dit gebeurt op basis van een matrix met
overgangskansen.
3. de volgtijdloting: de RTG bevat voor elke mogelijke combinatie
van twee voertuigtypes (b.v. vrachtauto volgt auto) een
volgtijdverdeling; hieruit wordt een volgtijd geloot; de
verdelingen zijn zodanig opgesteld dat ze in combinatie met de
typeverdeling de juiste gemiddelde intensiteit opleveren.
4. de snelheidsloting: de RTG bevat voor elk voertuigtype een
snelheidsverdeling waaruit een snelheid geloot wordt.
2.5.3 Synthetische injectiefiles uitgaande van de RTG Het prototype
RTG werd gebruikt om drie injectiefiles van type A te genereren:
één voor elk te onder- zoeken percentage vrachtverkeer, telkens
voor 3 stroken en met het intensiteitverloop van figuur 2.4.
99/NK/072 15
Tijdens de analyse waren ook injectiefiles nodig met hogere
intensiteiten om de capaciteit van de wegversmallingen te bereiken.
Deze werden tijdens een ‘trial and error’ proces aangemaakt door
het evenredig reduceren van de volgtijden in de met de RTG
samengestelde basissets. De fouten die hierdoor kunnen ontstaan (te
korte volgtijden) worden in MIXIC echter onmiddellijk gecorrigeerd
door het car-following model of - in het extreme geval van fysieke
overlap - door het verwijderen van een voertuig uit de simulatie.
Het eerste geval is in de simulatieresultaten zichtbaar in de vorm
van een hoog aantal schokgolven op het inrijwegvak (L1); het tweede
geval door een hoog aantal verwijderde voertuigen op dat wegvak. Op
deze manier werden van de RTG-basissets andere injectiefiles van
type A afgeleid. Op vergelijkbare wijze werden de RTG-basissets
verwerkt tot type B injectiefiles. Tabel 2.3 geeft een overzicht
van welk type injectiefiles gebruikt werden bij elke variant en
welk intensiteitniveau daarbij gehanteerd werd. Bij de bespreking
van de simulatieresultaten in hoofdstuk 3 wordt dan aangegeven wat
de gevolgen van deze keuze zijn voor de vergelijkbaarheid van de
simulaties.
Tabel 2.3: Specificatie van de verkeersvraag per variant
Type van Intensiteitver
Minimale intensiteit [ vtg/u ]
Tussenliggende Intensiteit [ vtg/u ]
Maximale intensiteit [ vtg/u ]
0% Type A 4000 5000 5500 10% Type A 4700 5000 6000
Referentie- variant (3 stroken) 20% Type A 4800 5500 6000
0% Type A 6500 7500 8500 10% Type B 6750 elke 30 min
oplopend met 250 8500
Minimum- Variant (type A: 3 stroken; type B: 4 stroken)
20% Type B 6750 elke 30 min oplopend met 250
8500
0% Type A 6500 7500 8500 10% Type B 6750 elke 30 min
oplopend met 250 8500
Maximum- variant (type A: 3 stroken; type B: 4 stroken)
20% Type B 6750 elke 30 min oplopend met 250
8500
3 SIMULATIERESULTATEN EN INTERPRETATIE
In dit hoofdstuk worden de simulatieresultaten geïnterpreteerd. Het
is belangrijk om bij het bekijken van de resultaten goed te weten
welke resultaten met elkaar vergeleken mogen worden om geldige
conclusies te trekken en wat de statistische betrouwbaarheid ervan
is. Daarom wordt aan deze aspecten van interpreteerbaarheid eerst
een paragraaf (3.1) gewijd, alvorens in paragraaf 3.2 in te gaan op
de resultaten zelf. 3.1 Handleiding bij de interpretatie van de
simulatie resultaten
3.1.1 Vergelijkbaarheid van de verkeersvraag in de verschillende
varianten Bij simulatiestudies als deze, waarin onder andere het
effect van een maatregel op de capaciteit van de weg wordt
onderzocht, moet het model worden gevoed met een verkeersvraag
rondom deze capaciteitswaarde. Op deze manier kan men nagaan hoe de
verkeersvraag vrijstromend afgewikkeld wordt, vanaf welke waarde de
verkeersstroom ‘instort’ en hoe de verkeersafwikkeling dan
verloopt. Aangezien deze capaciteitswaarde, waarom al deze
fenomenen zich afspelen apriori onbekend is moeten op voorhand
schattingen gemaakt worden van deze waarden. In onderhavige studie
werden wat betreft de verkeersvraag in eerste instantie
injectiefiles van type A gebruikt zoals beschreven in paragraaf
2.5. Uit de eerste simulatieruns die met deze verkeersvraag
gedraaid werden bleek dat de hoogst waargenomen intensiteiten bij
deze verkeersvraag nog relatief makkelijk verwerkt konden worden.
Er werden daarom nieuwe injectiefiles aangemaakt (van type B),
waarin de intensiteit van de verkeersvraag oploopt van waarden
beneden de capaciteit tot waarden die duidelijk de capaciteit
overschrijden. Door voor verschillende varianten een verschillende
verkeersvraag te kiezen worden simulatieresultaten die betrekking
hebben op de hele simulatieperiode (gemiddelde waarden of totalen)
niet vergelijkbaar. Echter, er is bij de keuze van injectiefiles
voor de varianten voor gezorgd dat voor alle te analyseren aspecten
(rijbaanindeling, aandeel vrachtverkeer, snelheidslimiet)
vergelijkingsmateriaal voorhanden is. Zo wordt bijvoorbeeld bereikt
dat alle varianten met type B verkeersvraag onderling vergelijkbaar
zijn door de intensiteiten voor alle type B injectiefiles gelijk te
kiezen. Zo kan het effect van alle te analyseren aspecten worden
onderzocht door de juiste varianten onderling met elkaar te
vergelijken: • invloed van de rijbaanindeling: hier dient
onderscheid gemaakt te worden tussen vergelijking van
de referentievariant met de varianten met een heringedeeld
dwarsprofiel en een vergelijking van de heringedeelde varianten
onderling:
99/NK/072 17
voor vergelijking van de doorstroming op 3 smalle stroken ten
opzichte van 2 stroken van normale breedte volstaat het te
bevestigen dat de piekintensiteiten verschillen; andere criteria
dan piekintensiteit zijn in principe niet vergelijkbaar; de
minimum- en maximumvariant maken gebruik van dezelfde injectiefiles
indien het varianten
met een zelfde percentage vrachtverkeer betreft, waardoor de
invloed van het dwarsprofiel, bij constante andere aspecten
(snelheidslimiet en aandeel vrachtverkeer) onvertekend waar te
nemen is.
• invloed van het aandeel vrachtverkeer: de varianten met 10 en 20%
vrachtverkeer in de minimum- en de maximumvariant hebben allemaal
een type B injectiefile met dezelfde intensiteiten (in vtg/u),
waardoor bij constant houden van de andere aspecten (dwarsprofiel
en snelheidslimiet) de simulaties onderling vergelijkbaar worden
voor alle criteria. De variant zonder vrachtverkeer is echter niet
vergelijkbaar met de ander varianten.
• invloed van de snelheidslimiet: voor elke combinatie van de
andere aspecten (dwarsprofiel en aandeel vrachtverkeer) werden twee
varianten gedraaid met dezelfde injectiefile en met als enige
verschil de snelheidslimiet; deze runs zijn dus telkens paarsgewijs
vergelijkbaar.
Om verwarring te voorkomen bij het trekken van conclusies uit de
simulatieresultaten, zijn in bijlage 1 de simulatieresultaten
weergegeven in afzonderlijke tabellen naargelang het gebruik van de
tabel voor analyse van de invloed van het dwarsprofiel, de
snelheidslimiet of het aandeel vrachtverkeer. In elke tabel staan
dan alleen die resultaten die onderling vergelijkbaar zijn en wordt
aangegeven welke kolommen of rijen met elkaar vergeleken
worden.
3.1.2 Statistische betrouwbaarheid MIXIC is een stochastisch model.
Op verschillende plaatsen wordt gebruik gemaakt van lotingen uit
verdelingen en van random getallen om al te gelijkmatig gedrag van
bestuurders, die immers in werkelijkheid stuk voor stuk
verschillend zijn, te vermijden. Zo worden bijvoorbeeld de
reactietijd van een bestuurder en de wenssnelheid bij aanvang van
de simulatie getrokken uit een normale verdeling. Ook wordt bij een
gedwongen rijstrookwisseling (omdat de strook verderop niet meer
bestaat of niet meer toegelaten is voor het type voertuig) geloot
hoe ver voor de discontinuïteit de bestuurder daadwerkelijk een
hiaat in de doelstrook begint te zoeken. Voor al deze stochastisch
processen wordt de uitkomst van de loting bepaald door het
kweekgetal van de random generator, die als parameter in het
invoerbestand van MIXIC wordt meegegeven. De simulatieresultaten
verschillen (licht) naargelang de keuze van deze parameter. Indien
de MIXIC output van verschillende varianten dus verschillen
vertoont, dan kunnen deze te verklaren zijn aan de hand van de
verschillen tussen de varianten, maar ook van toevallige
verschillen. Om de statistische significantie van de resultaten te
kunnen bewijzen moeten dus in
99/NK/072 18
principe voor elke variant een aantal stochastisch onafhankelijke
runs gedraaid worden en de resultaten daarvan moeten strikt genomen
volgens statistische methoden geanalyseerd worden. Vanwege het
verkennende karakter van dit onderzoek, werd volstaan met een
beperkte statistische analyse: voor de subvariant met 10%
vrachtverkeer bij een snelheidslimiet van 90 km/u werden voor elke
variant van het dwarsprofiel 5 stochastisch onafhankelijke runs
gedraaid en de resultaten uitgedrukt in
betrouwbaarheidsintervallen. Verschillen tussen de varianten werden
getest op hun statistische significantie. Deze resultaten zijn
beschreven in bijlage 2. Echter, dit hoeft niet te betekenen dat
alle andere verschillen die geconstateerd worden aan de hand van de
niet statistisch verwerkte simulatieresultaten in bijlage 1,
evengoed aan de verschillen tussen de varianten als aan toeval
toegeschreven kunnen worden. Voor alle aspecten die onderzocht
worden, zijn immers verschillende subvarianten voorhanden die
alleen maar verschillen wat betreft het onderzochte aspect, terwijl
de andere aspecten paarsgewijs gelijk blijven. Zo kunnen de 18
subvarianten bijvoorbeeld beschouwd worden als 9 paar subvarianten
waarbij binnen elk paar slechts de snelheidslimiet verschilt.
Statistisch gezien zijn dit 9 onafhankelijke vergelijkingen,
waarmee de statistische significantie van eventueel waargenomen
verschillen vanwege de snelheidslimiet zou kunnen berekend worden.
Dit is niet gedaan, maar de conclusies zijn wel slechts dan
geformuleerd indien redelijkerwijs kon worden aangenomen dat de
onafhankelijke vergelijkingen inderdaad systematische verschillen
aan het licht brachten. Conclusies die eventueel door de lezer in
twijfel getrokken worden kunnen echter ten allen tijde op hun
statistische significantie gecontroleerd worden, aangezien alle
getalwaarden waarop ze gebaseerd zijn in bijlage 1 zijn bijgevoegd.
3.2 Simulatie resultaten
De resultaten van de simulaties werden volgens de in paragraaf 3.1
genoemde combinaties vergeleken met betrekking tot een aantal
verschillende criteria. Deze criteria kunnen grofweg in twee
groepen worden onderverdeeld: criteria die indicaties zijn voor de
veiligheid van de verkeersafwikkeling (paragraaf 3.2.1) en criteria
die kenmerkend zijn voor de verkeersprestatie (paragraaf
3.2.2).
3.2.1 Veiligheid In deze paragraaf worden eerst de criteria die
betrekking hebben op veiligheid toegelicht. Daarna volgt een
vergelijking van de varianten volgens deze
veiligheidscriteria.
3.2.1.1 Veiligheidscriteria en hun betekenis
Schokgolven en conflicten Een schokgolf ontstaat wanneer een aantal
elkaar kort volgende voertuigen binnen korte tijd sterk moet
afremmen. Deze situatie is potentieel gevaarlijk vanwege de
combinatie van korte volgtijden en sterke vertragingen, waardoor de
ongevallenkans groot is. Een dergelijke verstoring plant zich met
een bepaalde snelheid voort in de verkeersstroom, gewoonlijk in
stroomopwaartse zin. De snelheid
99/NK/072 19
waarmee dit gebeurd is een maat voor de snelheid waarmee de
verkeerssituatie plots verandert voor de betrokken bestuurders en
daarom ook een maat voor de (on-)veiligheid. Samen met informatie
over het aantal betrokken voertuigen en een maat voor de duur van
de schokgolf geeft de schokgolfsnelheid een idee van het effect of
de ‘zwaarte’ van de schokgolf. Sterke deceleraties, bijvoorbeeld in
zware schokgolven, leiden soms tot ‘conflicten’: fysieke overlap
van voertuigen. Het voertuig kan in dat geval volgens de
modelregels een botsing met zijn voorganger niet meer vermijden en
wordt uit de simulatie verwijderd. Het aantal om deze reden
verwijderde voertuigen is dus ook een belangrijk
veiligheidscriterium. Binnen MIXIC wordt een schokgolf gedefinieerd
door een combinatie van minstens 3 voertuigen, die elkaar op minder
dan 1 seconde volgen en die sterker vertragen dan –5 m/s2. Naast
het totaal aantal van dergelijke volgsituaties en het totaal aantal
conflicten gedurende de simulatieperiode bevat de MIXIC output ook
informatie over de gemiddelde schokgolfsnelheid, het gemiddeld
aantal voertuigen dat erbij betrokken was en hoe lang de schokgolf
gemiddeld bleef bestaan. Dit wordt in bijlage 1 in een voetnoot
kort toegelicht. Korte volgtijden en TTC Een andere maat voor de
(on-)veiligheid van de verkeersafwikkeling is het aandeel korte
volgtijden. Indien een voertuig een ander voertuig op erg korte
afstand volgt is dat een potentieel onveilige situatie. Dit geldt
zeker indien er tussen deze voertuigen nog een positief
snelheidsverschil is, waardoor de volgtijd nog zal verkorten.
Wellicht interessanter dan de volgtijd is daarom de Time To
Collision of TTC. Dit is de tijd die twee elkaar volgende
voertuigen nog zouden kunnen doorrijden indien ze hun huidige
snelheid zouden aanhouden. De TTC kan dus ondanks een grote
tussenafstand toch klein zijn indien de volger veel sneller rijdt
dan zijn voorganger, of ondanks een klein snelheidsverschil bij een
korte tussenafstand en zeker bij de combinatie van een korte
tussenafstand met een groot snelheidsverschil. Binnen MIXIC wordt
van zowel volgtijd als TTC de verdeling geregistreerd zoals die
boven de meetpunten wordt waargenomen. Deze verdeling wordt per
tijdsinterval van 5 minuten in een detail uitvoerbestand gelogd. In
de samenvattende simulatie uitvoer wordt alleen het aandeel verkeer
met volgtijd korter dan 0.75 seconden vermeld. Dit komt ongeveer
overeen met een afstand van minder dan 20 meter bij 100 km/u. Ook
voor de TTC wordt alleen de fractie kortste TTC vermeld,
overeenkomend met een drempel van 4 seconden. Deze drempel wordt
bijvoorbeeld bij een volgtijd van 0.75 seconden overschreden vanaf
een snelheidsverschil van ongeveer 20 km/u. Snelheidsverschil
tussen stroken Een homogene verdeling van de snelheid over de
stroken leidt bij eventuele rijstrookwisselingen minder snel tot
conflicten dan in het geval van grote snelheidsverschillen. In deze
zin is het gemiddelde snelheidsverschil tussen de stroken een
veiligheidscriterium.
99/NK/072 20
Voor de analyse hiervan beschikken we in de MIXIC uitvoer over de
snelheden per strook, gemiddeld over de simulatieperiode.
3.2.1.2 Invloed van de snelheidslimiet
Voor deze analyse worden de 70 km/u en 90 km/u subvarianten van
alle varianten paarsgewijs met elkaar vergeleken (zie tabellen
B.1.1 en B.1.2 in bijlage 1). Schokgolven Op de versmalde stroken
(wegvak 4) lijken meer schokgolven te ontstaan bij een limiet van
90 km/u in vergelijking met een limiet van 70 km/u, maar het aantal
conflicten is niet wezenlijk hoger (over schokgolfsnelheid en
aantal betrokken voertuigen is geen informatie beschikbaar op
wegvak 4), wat erop kan wijzen dat de schokgolven bij een limiet
van 90 km/u misschien wel talrijker maar niet zo sterk zijn dan bij
70 km/u. Ook in de aanloop naar de versmalling (wegvak 3) lijkt het
aantal schokgolven eerder hoger bij een limiet van 90 km/u. Dit is
zeker zo in het geval van een dwarsprofiel met smalle stroken. Er
worden ook minder voertuigen uit de simulatie verwijderd bij een
limiet van 70 km/u en over het algemeen zijn de schokgolfsnelheid,
het aantal betrokken voertuigen en de duur van de schokgolf ook
licht lager. De schokgolven lijken dus minder sterk te zijn bij
deze lagere snelheidslimiet. Korte volgtijden en TTC De verschillen
in de fractie korte volgtijden en TTC zijn weinig uitgesproken en
wijzen bij de referentievariant en de minimumvariant niet in een
specifieke richting, zodat er geen conclusies uit te trekken zijn.
Bij de maximumvariant komen bij een limiet van 70 km/u over het
algemeen meer korte volgtijden en TTC voor dan bij 90 km/u, hoewel
de verschillen klein zijn. Dit geldt zowel voor de aanloop naar als
in de versmalling zelf. Snelheidsverschil tussen stroken De
verschillen in snelheid tussen de stroken zijn niet systematisch
verschillend tussen de varianten. Conclusie Er blijken bij een
hogere snelheidslimiet (90 km/u) meer schokgolven te ontstaan,
zowel in de versmalling zelf als in de aanloop ernaar toe. In de
aanloop naar de versmalling zijn de schokgolven lichter bij een
limiet van 70 km/u.
3.2.1.3 Invloed van het aandeel vrachtverkeer
Voor het analyseren van deze invloed worden de 10% en de 20%
varianten met elkaar vergeleken (zie tabellen B.1.3 en B.1.4 in
bijlage 1).
99/NK/072 21
Schokgolven In de versmalling zelf (wegvak 4) worden minder
schokgolven gegenereerd indien het aandeel vrachtverkeer lager is.
Dit weerspiegelt zich niet merkbaar in een lager aantal verwijderde
voertuigen. Vóór de versmalling (wegvak 3) is het beeld minder
eenduidig: bij de minimumvariant komen er meer schokgolven voor bij
10% vrachtverkeer dan bij 20% maar ze lijken korter te duren en bij
de maximumvariant suggereren de resultaten eerder de omgekeerde
conclusie. In de aanloop naar de versmalling lijken de combinaties
van weinig vrachtverkeer op smallere stroken of in mindere mate
meer vrachtverkeer op bredere stroken dus het ontstaan van
schokgolven te bevorderen. Korte volgtijden en TTC Duidelijke
verschillen in volgtijden of TTC komen uit de simulaties niet naar
voren. Snelheidsverschil tussen stroken Zowel vóór als in de
versmalling zijn de snelheidsverschillen tussen de stroken bij de
varianten met 20% vrachtverkeer groter dan bij 10%. Conclusie De
invloed van het aandeel vrachtverkeer op de veiligheidscriteria is
gering of niet eenduidig. Wel worden bij hogere percentages de
snelheidsverschillen tussen de stroken groter en komen er in het
smalle wegvak meer schokgolven voor.
3.2.1.4 Invloed van het dwarsprofiel
Bij deze vergelijking worden alleen de minimum- en maximumvarianten
in detail met elkaar vergeleken (zie tabellen B.1.5 en B.1.6 in
bijlage 1) omdat voor de referentievariant andere injectiefiles
gebruikt moesten worden. Schokgolven In de aanloop naar de
versmalling (wegvak 3) komen er duidelijk meer schokgolven voor bij
de minimumvariant in vergelijking met de maximumvariant. De
schokgolven zijn hier ook zwaarder, wat zich uit in een groter
aantal uit de simulatie verwijderde voertuigen en een grotere
snelheid van de schokgolven. In het versmalde wegvak zelf (wegvak
4) wordt dit verschil niet waargenomen, en is het aantal
schokgolven zelfs kleiner bij de smalste variant indien er
vrachtverkeer in de verkeersstroom aanwezig is. In alle varianten
is het aantal uit de simulatie verwijderde voertuigen in het smalle
wegvak niet afhankelijk van de mate van versmalling van de stroken.
Korte volgtijden en TTC In de minimumvariant komen, zowel op wegvak
3 als wegvak 4, minder extreem korte volgtijden voor.
99/NK/072 22
Verschillen in TTC zijn nauwelijks merkbaar in het smalle wegvak
zelf, terwijl in de aanloop er naartoe nadrukkelijk meer korte TTC
voorkomen in de smalste variant. Dit hangt dan ook sterk samen met
het veel vaker voorkomen van schokgolven in dit geval.
Snelheidsverschil tussen stroken In de smalste variant zijn de
snelheidsverschillen tussen de stroken systematisch kleiner dan in
de maximumvariant. Dit verschil is wel meer uitgesproken in het
smalle wegvak zelf (wegvak 4) dan stroomopwaarts ervan (wegvak 3).
Conclusie Te oordelen aan het optreden van schokgolven wordt door
het extreem versmallen van de stroken niet zozeer de
verkeersafwikkeling in het versmalde wegvak zelf, als wel in de
aanloop er naartoe, sneller onstabiel. De simulaties wijzen zelfs
uit dat in het smalle wegvak zelf de verkeersafwikkeling minder
verstoord wordt in de smalste variant: er zijn minder extreem korte
volgtijden en de snelheids- verschillen tussen de stroken zijn er
kleiner.
3.2.2 Verkeersprestatie In deze paragraaf worden eerst de criteria
die betrekking hebben op de verkeersprestatie toegelicht. Daarna
volgt een vergelijking van de varianten volgens deze
criteria.
3.2.2.1 Criteria voor kwaliteit van de verkeersprestatie en hun
betekenis
Capaciteit Een belangrijk gegeven met betrekking tot de
verkeersprestatie is de capaciteit. Hiervan bestaan echter
verschillende definities. In deze studie wordt verondersteld dat
als maat voor de capaciteit kan beschouwd worden de hoogst
waargenomen 5-minuten intensiteit in de versmalling (eerste
meetpunt op wegvak 4; zie paragraaf 2.3.3). Het maakt daarbij niet
uit of die intensiteit optreedt in vrijstromend regime, op de grens
van congestie of als stroom uit het stroomafwaartse front van een
file op wegvak 3 (‘flow out of the queue’). Om foute conclusies op
basis van toevallige uitschieters te vermijden, worden de 3 hoogste
5-minuten intensiteiten vergeleken. Gemiddelde intensiteit Indien
dezelfde verkeersvraag aan de basis van een simulatie ligt, kan de
gemiddelde intensiteit over de gehele simulatieperiode in de
versmalling gezien worden als een maat voor de doorstroming over
een langere tijdsspanne. Reistijd en gemiddelde snelheid Naast
intensiteit is ook de snelheid van de verkeersstroom belangrijk als
kwaliteitsindicator. De gemiddelde snelheid boven de meetpunten is
hiervoor een goede maat. Dit is dan een tijdsgemiddelde over de
hele simulatieperiode. Om ook het ruimtelijk gemiddelde in te
kunnen schatten wordt binnen
99/NK/072 23
MIXIC de reistijd van alle voertuigen per wegvak geregistreerd en
het gemiddelde van deze reistijd wordt in de uitvoer opgenomen.
Indien de snelheid bij het meetpunt representatief is voor de
snelheid op het wegvak, is er een sterke (omgekeerde) correlatie
tussen de gemiddelde snelheid en de gemiddelde reistijd: in het
extreme geval dat de snelheid over het hele wegvak constant zou
zijn, zijn ze omgekeerd evenredig met als evenredigheidsfactor de
lengte van het wegvak.
3.2.2.2 Invloed van de snelheidslimiet
Voor deze analyse worden de 70 km/u en 90 km/u subvarianten van
alle varianten paarsgewijs met elkaar vergeleken (zie tabellen
B.1.1 en B.1.2 in bijlage 1). Capaciteit Vergelijking van de drie
hoogst waargenomen intensiteiten leert in elk geval dat de
simulaties geen grote capaciteitseffecten voorspellen als gevolg
van een andere snelheidslimiet. In de referentievariant met normale
strookbreedte is de maximale doorstroming hoger bij een limiet van
90 km/u. Bij de minst extreme variant met versmalde stroken
(maximumvariant) geldt dit alleen nog indien er voldoende
vrachtverkeer voorkomt (20%), terwijl bij afwezigheid van
vrachtverkeer de conclusie omgekeerd is: daar levert een limiet van
70 km/u duidelijk hogere doorstroming op. Bij de smalste stroken in
de minimumvariant tenslotte is de doorstroming bij een limiet van
70 km/u steeds hoger dan bij een limiet van 90 km/u. Hierbij is het
verschil des te meer uitgesproken naarmate het aandeel
vrachtverkeer lager is. Wat betreft de snelheden die in combinatie
met de piekintensiteiten voorkomen is er geen systematisch verband
merkbaar. Gemiddelde intensiteit De gemiddelde intensiteit over een
langere tijdsperiode en met dezelfde intensiteiten in de
injectiefiles blijkt, net zoals de piekintensiteiten, bij de
referentievariant hoger te liggen bij een limiet van 90 km/u, bij
de breedste rijbaanindeling echter lager en bij de minimumvariant
is er nauwelijks van enig verschil in één van beide richtingen
sprake. Daarbij is er geen onderscheid tussen de gemiddelde
intensiteit vóór of in de versmalling. Dit laatste is ook
begrijpelijk aangezien gemiddeld over een langere periode de
hoeveelheid verkeer over wegvak 3 en 4 wel gelijk moeten zijn op de
wegens conflicten verwijderde voertuigen na. Reistijd en gemiddelde
snelheid Zoals te verwachten is uit de manier waarop de opvolging
van een snelheidslimiet is gemodelleerd is de gemiddelde snelheid
op de meetpunten op wegvak 3 en 4 systematisch lager in het geval
van een strengere snelheidslimiet. Daaruit volgt ook een langere
gemiddelde reistijd over de wegvakken vanwege de omgekeerde
correlatie tussen de gemiddelde snelheid en de reistijd.
99/NK/072 24
Conclusies Het opleggen van een strengere snelheidslimiet heeft
geen systematische invloed op de intensiteiten in die zin dat de
ene limiet systematisch betere doorstroming oplevert dan de andere.
Het blijkt afhankelijk te zijn van de combinatie van
rijstrookbreedte en aandeel vrachtverkeer of een lagere
snelheidslimiet een hogere of lagere piek- of gemiddelde
intensiteit tot gevolg heeft. Voor de piekintensiteit is het
gunstig indien smallere stroken vergezeld worden van een strengere
snelheidslimiet. Vooral bij de afwezigheid van vrachtverkeer leidt
het homogeniserende effect van deze strengere limiet tot hogere
piekintensiteiten. Op de gemiddelde intensiteit heeft de
snelheidslimiet geen duidelijk systematisch effect. Voor de
individuele voertuigen valt vooral de lagere gemiddelde snelheid en
dus de langere reistijd bij een limiet van 70 km/u op. Gezien
vanuit dit standpunt vermindert dus de kwaliteit van de
verkeersprestatie bij een strengere snelheidslimiet.
3.2.2.3 Invloed van het aandeel vrachtverkeer
Voor het analyseren van deze invloed worden de 10% en de 20%
varianten met elkaar vergeleken (zie tabellen B.1.3 en B.1.4 in
bijlage 1). Omdat de intensiteit in de injectiefile van de 0%
variant afwijkt, wordt deze variant alleen in de vergelijking
betrokken voor de criteria hoogst waargenomen intensiteiten en de
daarbij horende snelheid. Capaciteit De piekintensiteiten zijn des
te hoger naarmate er meer vrachtverkeer in de verkeersstroom
voorkomt. Dit lijkt een vreemd resultaat, dat zich echter snel laat
verklaren: de intensiteiten in de uitvoer van MIXIC zijn steeds
uitgedrukt in personenauto equivalenten (pae/u in het Nederlands of
pcu/h in het Engels). De zware vrachtauto’s krijgen bij de
omrekening naar pae een gewicht van 2, alle andere types 1.
Blijkbaar zijn de piekintensiteiten, uitgedrukt in voertuigen per
uur, in de simulatie vrij ongevoelig voor de samenstelling van het
verkeer en leveren ze vergelijkbare waarden op. Bij de omrekening
naar pae voor de MIXIC uitvoer treden er dan lichte vertekeningen
op, en des te meer naarmate er meer zware vrachtauto’s voorkomen.
Geconcludeerd moet dus worden dat de piekintensiteit in de
simulaties ongevoelig blijkt voor de verkeerssamenstelling. De
snelheden die in combinatie met de piekintensiteiten voorkomen
blijken lager naarmate er meer vrachtverkeer voorkomt. Gemiddelde
intensiteit Wat betreft de gemiddelde intensiteit geldt dezelfde
conclusie als voor de piekintensiteit: buiten de vertekening ten
gevolge van de omrekening naar pae zijn er geen systematische
verschillen merkbaar vanwege de verkeerssamenstelling.
99/NK/072 25
Reistijd en gemiddelde snelheid Een toenemend aandeel vrachtverkeer
oefent geen duidelijke invloed in één richting uit op de gemiddelde
snelheid en de gemiddelde reistijd in de simulatie, terwijl
vrachtverkeer nochtans gemiddeld een lagere wenssnelheid heeft.
Vermoedelijk wordt dit verschil echter uitgevlakt in het dichte
verkeer, waarin de effectief gerealiseerde snelheid meer bepaald
wordt door de heersende drukte dan door de wenssnelheid. Conclusies
De samenstelling van het verkeer heeft geen aantoonbare
systematische effecten op de intensiteiten in die zin dat een hoger
percentage vrachtverkeer systematisch betere of slechtere
verkeersprestaties veroorzaakt. Dit is een verrassend resultaat, te
meer omdat bijvoorbeeld het ‘aarzelen’ van bestuurders bij het
inhalen op smalle stroken afhangt van de eigen voertuigbreedte en
die van het in te halen voertuig, die toch duidelijk afhankelijk is
van de verkeerssamenstelling. Voor een verklaring van dit resultaat
is aanvullend onderzoek naar het effect van de
verkeerssamenstelling op de verkeersstroom in MIXIC noodzakelijk.
Ook de reistijd van individuele voertuigen wordt door de
aanwezigheid van meer of minder vrachtverkeer niet beïnvloed.
3.2.2.4 Invloed van het dwarsprofiel
Bij deze vergelijking worden alleen de minimum- en maximumvarianten
in detail met elkaar vergeleken (zie tabellen B.1.5 en B.1.6 in
bijlage 1) omdat voor de referentievariant andere injectiefiles
gebruikt moesten worden. De referentievariant wordt echter wel
gebruikt als referentie voor het vergelijken van grootteorden van
verwerkbare intensiteiten (maximaal en gemiddeld). Om de invloed
van het dwarsprofiel nader te onderbouwen wordt ook verwezen naar
de statistische vergelijking van de varianten met 10% vrachtverkeer
en een limiet van 90 km/u (zie bijlage 2). Capaciteit Ten opzichte
van de referentievariant met 2 stroken van normale breedte laten de
varianten met 3 weliswaar smallere stroken duidelijk hogere
piekintensiteiten toe (toename tussen 35 en 50%). Dit wordt ook
bevestigd bij de stochastische onderbouwing, waarbij het
90%-betrouwbaarheidsinterval van de referentievariant ver
gescheiden is van dat van zowel de maximum- als de minimumvariant
(toename van 30%). Tussen de minimum- en de maximumvariant
onderling is er geen verschil in piekintensiteit. Dit wordt
bevestigd bij de statistisch onderbouwde varianten met 10%
vrachtverkeer bij een limiet van 90 km/u waar de
90%-betrouwbaarheidsintervallen elkaar ruim overlappen.
Wat betreft de snelheden die in combinatie met de piekintensiteiten
voorkomen lijkt de maximumvariant hogere waarden toe te laten dan
de referentie- en de minimumvariant (die onderling
99/NK/072 26
weinig verschillen) hoewel bij de statistische onderbouwing de
betrouwbaarheidsintervallen niet gescheiden zijn, zodat deze
resultaten eerder een aanwijzing dan een statistisch bewezen
conclusie vormen. Gemiddelde intensiteit De gemiddelde intensiteit
is bij de smalste uitvoering van de rijstroken systematisch lager
dan bij de maximumvariant, zowel vóór als in de versmalling. Ook de
statistische onderbouwing van de variant met 10% vrachtverkeer met
een limiet van 90 km/u wijst uit dat de gemiddelde intensiteit van
de maximumvariant hoger is. Reistijd en gemiddelde snelheid De
gemiddelde snelheid ligt bij de maximumvariant uitgesproken hoger
dan bij de minimumvariant. Wegens de inverse correlatie tussen
gemiddelde snelheid en reistijd geldt dan ook dat de reistijd bij
de maximumvariant gevoelig lager is. Ook deze conclusie wordt
bevestigd bij de statistische onder- bouwing. Conclusie Hoewel de
piekintensiteit bij de maximumvariant niet hoger is dan bij de
minimumvariant, laten de resultaten met betrekking tot de
gemiddelde verkeersprestatie (gemiddelde snelheid en intensiteit)
toch toe te besluiten dat de doorstroming beter is bij de breedste
uitvoering van het profiel. De belangrijkste conclusie is echter
dat beide varianten duidelijk betere verkeersprestaties leveren
(toename van zo’n 30% in piekintensiteit) dan de referentievariant
met 2 normale stroken.
99/NK/072 27
4.1 Conclusies
Een eerste maar niet onbelangrijke vaststelling is dat de
conclusies die getrokken kunnen worden uit deze simulaties slechts
opgevat mogen worden als aanwijzingen, omdat de modeluitbreidingen
aan MIXIC ten behoeve van het simuleren van verkeer op smalle
stroken nog niet gevalideerd werden met bijvoorbeeld rijsimulator
onderzoek of praktijkervaring. Daarnaast moet ook rekening gehouden
worden met het stochastische karakter van het simulatiemodel,
waardoor resultaten weliswaar bruikbaar zijn maar in strikte zin
pas statistisch betrouwbaar na een statistische onderbouwing. Het
blijkt dat het mogelijk is om met behulp van een
microsimulatiemodel de effecten van het versmallen van rijstroken
in te schatten. Het bestuurdersmodel is voldoende fijn en gevoelig
om gedragswijzigingen ten gevolge van de rijstrookbreedte te
simuleren. Het onderscheid tussen de verschillende varianten en
subvarianten blijkt in deze studie echter nog weinig onderscheidend
te zijn: verschillen zijn over het algemeen klein, al wijzen ze
vaak wel in dezelfde richting. Vervolgonderzoek na een grondige
validatie van het model zal moeten bevestigen of de verschillen
tussen varianten inderdaad klein zijn of te wijten zijn aan de
huidige kalibratie van het model, waardoor de bestuurdersreacties
mogelijk nog te ‘ongevoelig’ zijn.
4.1.1 Snelheidslimiet Als invloed op de veiligheidscriteria blijkt
vooral dat er bij een hogere snelheidslimiet (90 km/u) meer
schokgolven ontstaan, zowel in de versmalling zelf als in de
aanloop ernaar toe. Wat betreft de verkeersprestatie heeft het
opleggen van een strengere snelheidslimiet geen systematische
invloed op de intensiteiten in die zin dat de ene limiet
systematisch betere doorstroming oplevert dan de andere. Het blijkt
afhankelijk te zijn van de combinatie van rijstrookbreedte en
aandeel vrachtverkeer of een lagere snelheidslimiet een hogere of
lagere piek- of gemiddelde intensiteit tot gevolg heeft. Voor de
piekintensiteit is het gunstig indien smallere stroken vergezeld
worden van een strengere snelheidslimiet. Vooral bij de afwezigheid
van vrachtverkeer leidt het homogeniserende effect van deze
strengere limiet tot hogere piekintensiteiten. Op de gemiddelde
intensiteit heeft de snelheidslimiet geen duidelijk systematisch
effect. Voor de individuele voertuigen valt vooral de lagere
gemiddelde snelheid en dus de langere reistijd bij een limiet van
70 km/u op. Gezien vanuit dit standpunt vermindert dus de kwaliteit
van de verkeersprestatie bij een strengere snelheidslimiet.
99/NK/072 28
4.1.2 Aandeel vrachtverkeer De invloed van het aandeel
vrachtverkeer op de veiligheidscriteria is gering of niet
eenduidig. Wel worden bij hogere percentages de
snelheidsverschillen tussen de stroken groter en komen er in het
smalle wegvak meer schokgolven voor. Voor de verkeersprestatie is
de conclusie dat de samenstelling van het verkeer geen aantoonbare
systematische effecten heeft op de intensiteiten in die zin dat een
hoger percentage vrachtverkeer systematisch betere of slechtere
verkeersprestaties veroorzaakt. Het aandeel vrachtverkeer heeft wel
effect in specifieke combinaties met snelheidslimiet of
dwarsprofiel. De reistijd van individuele voertuigen wordt door de
aanwezigheid van meer of minder vrachtverkeer niet beïnvloed. De
geringe invloed van het aandeel vrachtverkeer is een eerder
verrassende modeluitkomst. Mogelijk kunnen volgende modelaannamen
hiervoor een verklaring bieden: - De verschillen in wenssnelheid
van personenauto’s en vrachtverkeer worden gedeeltelijk
uitgevlakt door de achtereenvolgende aanpassingen van de
wenssnelheid aan de rijstrookbreedte en aan de snelheidslimiet (zie
paragraaf 2.2.3.1); de snelheidsverdeling – en daarmee de
verkeersafwikkeling – wordt hierdoor homogener en dus minder
afhankelijk van het voertuigtype.
- De standaard deviatie van de laterale beweging binnen de strook
wordt kleiner naarmate een voertuig breder is ten opzichte van de
rijstrookbreedte (dus bij vrachtverkeer, zie paragraaf 2.2.3.2);
hierdoor wordt de verwachte grotere hinder van vrachtverkeer op
smalle stroken mogelijk gedeeltelijk gecompenseerd en is de invloed
minder groot dan verwacht.
- De snelheidskeuze tijdens passeren (zie paragraaf 2.2.3.3) is
duidelijk afhankelijk van de keuze van parameters die het
gemiddelde en de amplitude van de laterale positie en de
gevoeligheid voor lateraal nabije voertuigen instellen. Mogelijk is
de keuze van deze parameters – nu grotendeels een ‘best guess’ –
niet goed, waardoor er te sterke of te zwakke interactie tussen de
voertuigen is. Te sterke interactie zou leiden tot homogeniseren
van de verkeersstroom, te zwakke interactie tot ongevoeligheid voor
brede voertuigen in de verkeersstroom. In beide gevallen vervaagt
dan de invloed van het vrachtverkeer.
4.1.3 Het dwarsprofiel Bij analyse van de veiligheidscriteria
blijkt dat door het extreem versmallen van de stroken in de
minimumvariant niet zozeer de verkeersafwikkeling in het versmalde
wegvak zelf, dan wel in de aanloop er naartoe, sneller onstabiel
wordt. De simulaties wijzen zelfs uit dat in het smalle wegvak zelf
de verkeersafwikkeling minder verstoord wordt in de smalste
variant: er zijn minder extreem korte volgtijden en de
snelheidsverschillen tussen de stroken zijn er kleiner. Hoewel de
piekintensiteit bij de maximumvariant niet hoger is dan bij de
minimumvariant, laten de resultaten met betrekking tot de
gemiddelde verkeersprestatie (gemiddelde snelheid en intensiteit)
toch toe te besluiten dat de doorstroming beter is bij de breedste
uitvoering van het profiel.
99/NK/072 29
Wellicht de belangrijkste conclusie is echter dat beide varianten
met 3 smalle stroken gevoelig betere verkeersprestaties leveren
(toename van zo’n 30% in piekintensiteit) dan de referentievariant
met 2 normale stroken. Het geringe verschil van de varianten met
smalle stroken onderling, en het grote verschil van deze varianten
met de referentievariant, zijn mogelijk verklaarbaar vanuit de
modelaannamen. Met name de aannamen over de interacties vanwege de
geringere laterale afstand bij smalle stroken zijn hier bepalend,
maar ook de verdeling over de stroken kan een invloed hebben: - De
snelheidskeuze tijdens passeren (zie paragraaf 2.2.3.3) is
duidelijk afhankelijk van de keuze
van parameters die het gemiddelde en de amplitude van de laterale
positie en de gevoeligheid voor lateraal nabije voertuigen
instellen. Mogelijk is de keuze van deze parameters – nu
grotendeels een ‘best guess’ – niet goed, waardoor er een te sterke
of een te zwakke interactie tussen de voertuigen is. In beide
gevallen vervaagt het onderscheid tussen de varianten met smalle
stroken omdat ofwel de verkeersstroom even homogeen wordt ofwel
zich nauwelijks nog onderscheidt van de situatie met 3 brede
stroken, wat het grote verschil tussen referentievariant en de
varianten met smalle stroken kan verklaren.
- De verdeling over de stroken wordt niet in de samengevatte
simulatieresultaten van tabellen B.1.1 tot en met B.1.6 en B.2.1 en
B.2.2 gegeven, maar is wel beschikbaar in de ruwe modeloutput.
Hieruit blijkt dat bij alle varianten met smalle stroken de
verdeling bijna gelijkmatig is over de stroken. Dit is niet
noodzakelijk realistisch en beïnvloedbaar via de parameters die de
inhaalbeslissingen sturen (zie paragraaf 2.2.3.4). Het gevolg is
wel dat de benutting van de drie smalle stroken bijna optimaal is,
wat het grote verschil met de referentievariant helpt
verklaren.
4.2 Open vragen: vervolgonderzoek
Na deze verkennende studie blijven er nog veel vragen voor
vervolgonderzoek. Vooral moeten de resultaten uit dit onderzoek
bevestigd te worden met behulp van een goed gevalideerd model.
Hiervoor zijn drie stappen noodzakelijk: een gevoeligheidsanalyse
naar de belangrijkste (nieuwe) parameters en nieuwe deelmodellen,
een validatie en een statistisch onderbouwde studie. In deze studie
moeten dan ook de niet verklaarde conclusies uit dit verkennend
onderzoek bevestigd en onderbouwd worden.
4.2.1 Gevoeligheidsanalyse en validatie van het model Naar
aanleiding van deze verkennende studie werd het model MIXIC
uitgebreid met een aantal modules die betrekking hebben op: de
laterale positie, opvolgen van een snelheidslimiet, snelheidskeuze
op smalle stroken, snelheidskeuze tijdens inhalen,
inhaalbeslissingen. In deze nieuwe modules komen nieuwe parameters
voor en nieuwe deelmodellen.
99/NK/072 30
Het is interessant om na te gaan welke de invloed is van de waarde
van de verschillende parameters en van de vorm van de verschillende
deelmodellen. In een gevoeligheidsanalyse kunnen die parameters en
deelmodellen geïdentificeerd worden die een significante invloed
hebben op de uiteindelijke simulatieresultaten. In de huidige
studie zijn een aantal deelmodellen, parameters of groepen van
parameters naar voren gekomen die zeker reeds nadere aandacht
verdienen: - De keuze van de wenssnelheid bij smalle stroken en/of
snelheidslimiet. Met de huidige modellen
en parameters hebben beide het effect dat de verschillen in
wenssnelheid uitgevlakt worden. Hierbij zijn bij gebrek aan gedegen
onderzoek over de invloed van smalle stroken op zich en in
combinatie met een snelheidslimiet aannamen gedaan over de manier
waarop, de mate waarin en de volgorde waarin de wenssnelheid wordt
aangepast (zie paragraaf 2.2.3.1 en Hogema & Brouwer, 1999).
Deze aannamen hebben een belangrijke invloed op de
simulatieresultaten. Vooral de grootte van de aanpassingen en de
verschillen tussen bestuurders (zowel naargelang voertuigtypes als
binnen een zelfde voertuigtype) moeten gekwantificeerd
worden.
- De invloed van de rijstrookbreedte op de vetergang (gemiddelde en
amplitude van de laterale positie) is bij gebrek aan voldoende
relevant studiemateriaal slechts matig onderbouwd (zie paragraaf
2.2.3.2 en Hogema & Brouwer, 1999). Zowel de gemiddelde
laterale positie als de amplitude van de laterale beweging hebben
een grote invloed op de interacties tussen voertuigen tijdens het
inhalen en daardoor op de simulatieresultaten. Dit aspect dient
nader te worden onderzocht in samenhang met het volgende
punt.
- De snelheidskeuze tijdens passeren (zie paragraaf 2.2.3.3 en
Hogema & Brouwer, 1999) is niet alleen afhankelijk van het
gemiddelde en de amplitude van de laterale positie van de betrokken
voertuigen (zie vorige punt), maar in vergelijkbare mate van de
gevoeligheid voor lateraal nabije voertuigen. Kennis over de
individuele gedragsaanpassingen ten gevolge van kleine laterale
afstanden tot andere voertuigen ontbreekt, zowel wat betreft de
manier waarop (kwalitatief) als wat betreft de mate waarin het
gedrag wordt aangepast (kwantitatief). Meer kennis omtrent
kwalitatieve aspect is onontbeerlijk om meer realistische en
betrouwbare simulaties te kunnen doen. Het kwantitatieve aspect is
even cruciaal, maar dient nader te worden onderzocht in samenhang
met het vorige punt.
Wat betreft de laatste twee aspecten, namelijk het kwantificeren
van de laterale beweging en van de interactie tijdens passeren, is
het voor betrouwbare simulatieresultaten vooral belangrijk om het
gecombineerde effect kwantitatief juist te beschrijven. Het is
immers vanuit het model gezien minder relevant of een bepaalde
snelheidsaanpassing geïnitieerd is door een kleine wijziging in
laterale afstand met een sterke reactie op die wijziging, dan wel
door een grote wijziging in laterale afstand met een relatief
zwakke reactie op die wijziging. Het is de mate waarin de snelheid
verandert die voor de doorstroming belangrijk is. Uiteraard kan
voor bepaalde veiligheidsaspecten (zoals risico op aanrijdingen in
laterale zin) de laterale afstand op zich ook van belang zijn.
Nadat in de gevoeligheidsanalyse de relevante parameters en
deelmodellen geïdentificeerd zijn, kan validatie plaatsvinden van
die parameters of deelmodellen. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren door
een
99/NK/072 31
gericht literatuuronderzoek, door observatie van proefpersonen in
een rijsimulator of in een g