İBB’nin 29 iştirakinden biri olan İSBAK (İstanbul Bilişim ve Akıllı Kent Teknolojileri A.Ş.) “Akıllı Şehir İstanbul” yolculuğuna katkı sunmaya devam ediyor. İSBAK’in Ar-Ge Merkezi, İstanbul’da trafiğin yoğun olduğu kavşaklarda sinyalizasyon uygulamalarını geliştirmek için çaba harcıyor. Aşağıdaki makale kavşak tasarımı ve sinyalizasyonla ilgili yapılan çalışmaları anlatmaktadır.
Katkıda bulunanlar:
Çağdaş Mersinlioğlu, Hakan Çelik, Emine Aygün, Fatih Karaman, Emin Abbaszade, Ayça Merve Yıldız, Hüseyin Yılmaz
DISPLACED LEFT TURN (DLT) KAVŞAK TASARIMI
Kent içi yol ağının en kritik noktaları olan kavşaklar trafiğin yoğunluğuna ve çevre şartlarına göre hemzemin ya da katlı kavşak olarak tasarlanırlar. Hemzemin kavşaklar, maliyetinin düşük olması, şehrin silüetini bozmaması ve daha erişilebilir olması nedeniyle katlı kavşaklara göre daha fazla tercih edilmektedir. Ancak araç trafiğinin yoğun olduğu ve hemzemin kavşağın yeterli olmadığı durumlarda katlı kavşak uygulaması kaçınılmazdır. Hemzemin kavşaklar dur, yol ver ve sinyal kontrollü olarak işletilmektedirler. Trafik arttıkça dur ya da yol ver yöntemiyle çalıştırılan hemzemin kavşaklar, güvenliği artırmak için sinyalize kavşaklara dönüştürülür. Zamanla trafiğin artması sinyalize kavşağın yetersiz kalmasına yol açar. Bu durumda sinyal sürelerini dinamik olarak optimize eden talep uyarmalı ve adaptif sinyalize kavşak yönetimi uygulamaları gibi teknolojik çözümlerle sinyalize kavşak performansı arttırılabilir. Bu çözümler inovatif kavşak geometrisi tasarımıyla desteklendiğinde, katlı kavşak seçeneğine geçmeden önce daha iyi sonuçlar alınabilir. Şekil1’de tüm yaklaşım kollarında kaydırılmış sola dönüş uygulaması yapılan DLT kavşaklarının çizimi yer almaktadır.
Şekil 1 Tüm yaklaşım kollarında kaydırılmış sola dönüş uygulanan DLT kavşağı
Highway Capacity Manual (HCM)’ye göre trafik yoğunluğunun çok düşük olduğu durumlarda kavşak sinyal kontrolsüz olarak tasarlanmalıdır. Daha yüksek hacim değerlerinde ise sırasıyla sinyalize kavşak, DLT kavşak, katlı kavşak tercih edilmelidir [4]. Trafik yoğunluğuna göre; dur ve yol ver kontrollü kavşak, sinyalize kavşak, DLT kavşak ve katlı kavşak arasındaki kademeli geçiş Şekil 2’de gösterilmektedir.
Şekil 2 Kavşak trafik yoğunluğu ve kavşak tipi arasındaki ilişki
Sinyalize kavşağın trafik yoğunluğu sebebiyle yetersiz kaldığı durumlarda; DLT kavşak uygulaması, katlı kavşakların yüksek maliyetli olması ve silüeti bozması gibi birçok sebepten katlı kavşağa göre daha cazip bir alternatif olabilir.
ÇALIŞMANIN AMACI
Kavşak geometri seçeneklerinin performansını, uygulama öncesi ve sonrası mikro simülasyon programları ile değerlendirmek, mühendislerin hangi seçeneğin uyumlu ve faydalı olduğuna karar vermeleri açısından önemlidir.
Bu çalışmada; dört kollu sola dönüş cepli geleneksel bir kavşak tasarımı ile literatürde Displaced Left Turn, (DLT) olarak geçen kavşak geometrisinin karşılaştırılması amacıyla bir benzetim modeli kurulmuştur. Geleneksel dört kollu kavşak geometrisi ile DLT kavşak benzetim modellerinde, kavşak geometrileri ve buna bağlı olan sinyal programları değiştirilirken diğer koşullar (hız, türel dağılım, araç sayısı, rotalara göre araç dağılımı, ağır taşıt faktörü, sürücü davranışları) sabit tutulmuştur. Bu sayede kavşak geometrisi değişikliği örnek kavşak üzerinden analiz edilerek, olumlu, olumsuz yönleri ortaya konulmuştur[7,8].
ANALİZ ÇALIŞMASI
Öncelikle DLT kavşak tasarımı ve uygulamaları hakkında literatür araştırması yapılarak örnek faz düzeni senaryoları incelenmiştir. Daha sonra benzetim modeli oluşturulacak dört kollu sola dönüşlü geleneksel kavşak ve DLT kavşak tasarımları dwg formatında ölçekli olarak çizilmiştir. Geleneksel dört kollu kavşak geometrisi ile DLT kavşak geometrisi Şekil 3’de ve Şekil 4’te gösterilmektedir.
Şekil 3 Geleneksel kavşak geometrisi
Şekil 4 DLT kavşak geometrisi
Şekil 3’de görülen geleneksel tasarımı olan kavşağın tüm yaklaşımlarında kaydırılmış sola dönüş uygulaması yapılmıştır. Böylelikle ana kavşak ve dört adet ötelenmiş kavşak ile birlikte toplam beş adet sinyal kontrollü kavşak oluşmuştur. Uygulaması yapılan bu tasarımla birlikte kavşaktaki trafik yoğunluğu dağıtılmıştır.
İlk durumda dört sinyal fazlı olarak işletilen kavşak, DLT kavşak geometrisi uygulamasının ardından iki sinyal fazlı olarak programlanmıştır. Sinyal programında ana kavşak ile ötelenmiş kavşaklar arasında koordinasyon sağlanmıştır. Böylelikle ana yol akımlarının ilk kavşağı terk etmelerinin ardından ötelenmiş kavşaklarda da durmadan seyahatlerini tamamlamaları sağlanmıştır.
Şekil 5’de ve Şekil 6’da geleneksel kavşak tasarımı ve DLT kavşağa ait faz diyagramları yer almaktadır.
Şekil 5 Geleneksel kavşak faz düzeni
Şekil 6 DLT kavşak faz düzeni
Çalışma yapılan iki kavşak geometrisi de uluslararası alanda kabul gören trafik simülasyon programı olan Vissim (Verkehr in Stadten-Simulation) ile sanal ortama aktarılmıştır. Vissim, kent içi ulaşım sistemlerinde karayolu trafiğinin ve transit ulaşımın modellenmesi ve değerlendirilmesi için geliştirilmiş; davranış tabanlı ve ayrık zamanlı bir mikroskobik simülasyon programıdır. Bu program ile kent içi kavşakların geometrik düzenlemesi, trafik hacim artışı, ağır taşıt sayısı, parklanma, toplu taşıma güzergâhı ve durak yerleri, varsa toplu taşıma önceliği, kavşak sinyalli ise sinyal süreleri, arterin ortalama hızı gibi verileri kullanarak kavşağın mevcut çalışma şekli ve yeni bir tasarımımız varsa, bu tasarımın bugün ve gelecekteki durumunun tespitini ve gözlemlenmesini sağlanır.
Şekil 7 DLT kavşak vissim simülasyon görüntüsü
Oluşturulan benzetim modelleri ile kavşak geometrilerinin trafik yoğunluğuna etkisi belirlenen parametreler üzerinden gözlemlenmiştir. Analiz çalışması sonucunda; seyahat süreleri, gecikme, hız ve durma sayılarına dayanarak performans değerlendirmesi yapılmıştır.
Modellerden elde edilen sonuçlar Şekil 8’de yer almaktadır.
Şekil 8 Simülasyon ortamında geleneksel – DLT kavşak analiz sonuçları
SONUÇ
Analiz çalışmasında kıyaslama parametresi olarak belirlenen sonuçlar grafikler halinde sunulmuştur. Grafikler incelendiğinde DLT kavşakta gecikme ve seyahat sürelerinde azalma sağlandığı, ancak ortalama durma sayısında artış olduğu görülmektedir. Durma sayısındaki bu artışa DLT kavşaktaki sinyal kontrollü nokta sayısının geleneksel kavşak tasarımına göre daha fazla olması sebep olarak gösterilebilir. Gecikme ve seyahat sürelerindeki iyileşmede ise sinyal faz sayısı ve devre sürelerindeki azalma etkili olmuştur. Çalışma yapılan kavşakta DLT kavşak uygulaması ile birlikte ortalama araç hızlarında da artış gözlemlenmiştir.
Yapılan araştırmalar ve kavşak geometrilerinin modellenmesi ile elde edilen analiz sonuçları yorumlandığında DLT kavşak uygulamasının geleneksel kavşak tasarımına göre;
• Daha az çakışma noktası olması nedeniyle güvenliğin arttığı,
• Sinyal faz sayılarının ve devre sürelerinin azaldığı,
• Ortalama durma sayılarının arttığı,
• Seyahat ve gecikme sürelerinin azaldığı,
• Trafik yoğunluğunun azaldığı, ortalama taşıt hızlarının arttığı,
• Daha fazla uygulama alanına ihtiyacı olduğu,
• Refüj, kaldırım, ada sayısının ve genişliklerinin daha fazla olduğu,
• Sinyal kontrollü nokta sayısının arttığı,
• Sürücülerin alışık olmaması nedeniyle yanlış şerit kullanma ihtimalinin arttığı,
• Yayaların karşıya geçişlerinde daha fazla sayıda durduğu ve daha uzun mesafe kat ettiği
sonuçları çıkarılabilir.
Bütün kavşak tasarımlarında olduğu gibi DLT kavşak tasarımı da tüm sinyalize kavşaklar için uygundur denilemez. DLT kavşak uygulamasına karar verilmeden önce çalışma yapılacak noktada detaylı bir analiz yapılmalıdır. Uygulama maliyetinin geleneksel kavşak tasarımlarına göre daha fazla olduğu göz önünde bulundurulur ise kavşak kapasitesinin altında yoğunluğa sahip kavşaklarda tercih edilmesine ihtiyaç olmayabilir. Sinyal kontrollü bir noktada, geleneksel geometriye sahip bir tasarım yeterli gelmiyor ise katlı kavşak uygulamasına geçmeden önce DLT kavşak çözüm için yeterli olabilir. Bu uygulama katlı kavşaklardan daha az maliyetli ve görüntü açısından kentsel alanlar için daha uygundur. DLT kavşak projesi çalışılırken, uygulama alanlarının yeterli olup olmadığı, taşıt akımlarının yoğunluğu, yaya sayısı ve yaya geçitlerinin konumları, toplu taşımaya erişim gibi parametreler göz önünde bulundurulmalıdır.
