Otoyol katılım denetim yöntemlerinin başarımının sınanması: D-100 otoyolu, İstanbul örneği

Trafik taleplerinin doğru olarak tahmin edilmesi, herhangi bir otoyolun kapasitesinin belirlenmesinde belirleyici faktördür. Genellikle trafik talepleri otoyolun tasarım dönemi temel alınarak belirlenir. Ancak teknolojik gelişmeler, taşıt fiyatlarının düşmesi, arazi kullanımının artması, yeni cazibe merkezlerinin oluşması gibi durumlar taşıt sahipliğini arttırır ve tasarım döneminde elde edilen değer ile gerçek talebin uyuşmazlığını ortaya çıkarır. Özellikle sabah ve akşam zirve saatlerinde talebin kapasiteye yaklaşması ve ulaşması, tıkanıklık adı verilen bir fenomene sebep olur. Tıkanıklık, trafik akımı içerisinde bulunan taşıtların, taşıt yoğunluğundan hareket edememeleri olarak adlandırılabilir. Tıkanıklık, gün boyunca zirve saatlerde yinelenen tipte veya yoldaki anlık olaylara bağlı olarak gerçekleşen ve yinelenmeyen tipte olabilir. Tıkanıklık ile otoyol ağ performansı arasında zıt bir ilişki vardır. Tıkanıklık olduğu durumda taşıt hızları azalır, yolculuk süresi artar. Bununla birlikte azalan taşıt hızları daha fazla yakıt tüketimine ve daha fazla emisyon ortaya çıkmasına neden olur. Tıkanıklık süresince ortaya çıkan dikkat dağınıklığı da trafik kazası gerçekleşme olasılığını da arttırmaktadır. Tıkanıklığın önüne geçmek için yeni yollar ve ek şeritleri yapılması gibi yapısal çözümlemelerin faydasız ve pahalı olduğu 1960'lı yıllardan beri bilinmektedir. Yeni yollar yapmak yerine kapasitenin etkin kullanımı " talep yönetimi " kavramının ortaya çıkmasına sebep olmuş ve 1960'lı yıllardan günümüze talep yönetimini destekleyici çalışmaların yapılmasına da ön ayak olmuştur. Bu çalışma kapsamında, İstanbul D100 otoyolunun Zincirlikuyu- Okmeydanı arasında yer alan 3,96 km'lik bir kesimi ele alınmış, ilgili kesimde farklı otoyol katılım denetim yöntemleri uygulanarak toplam yolculuk süresinin azaltılması, taşıt hızlarının arttırılması, emisyonların azaltılması amaçlanmış ve uygulanan denetim yöntemleri karşılaştırılmıştır. Tez kapsamında birinci bölümde tezin amacından ve tezin katkılarından bahsedilmiştir. İkinci bölümde trafik akımının temel ve türetilmiş değişkenleri ile bu değişkenlerin birbirleriyle olan ilişkileri tanımlanmıştır. Trafik verisi toplama yöntemleri, trafik akımı modelleme yaklaşımları, ince–boyut, orta-boyut ve kaba-boyut trafik akım modelleri, benzetim modellerinin kısıtları ve otoyol trafik yönetim stratejilerinden de yine ikinci bölüm içerisinde bahsedilmiştir. Üçüncü bölümde denetim sistemlerinden, açık- çevrimli ileri beslemeli ve kapalı-çevrim geri beslemeli denetim sistemleri tanıtılmıştır. Ek olarak, otoyol katılım denetimi yöntemi ayrıntılı olarak ele alınmış ve bu kapsamda geliştirilen algoritmalar tanıtılmıştır. Katılım denetimi yersel ve eşgüdümlü katılım denetimi olarak sınıflandırılmış ve yersel katılım denetimi algoritmaları altında ALINEA, PI-ALINEA, MALINEA, FL-ALINEA, UP- ALINEA, UF- ALINEA, X-ALINEA/Q hakkında bilgiler verilmiştir. Eşgüdümlü katılım denetimi alt başlığında ise en uygun (optimal) denetim yaklaşımı, geri-beslemeli denetim yaklaşımı, sezgisel denetim yaklaşımı, hiyerarşik denetim yaklaşımı ile Helper, MILOS, Linked-Ramp, Flow, Compass, SWARM, METALINE, HERO gibi algoritmalar hakkında bilgiler verilmiştir. Dördüncü bölümde ise çalışma kapsamında kullanılan ALINEA ve PI- ALINEA algoritmalarının ince boyut benzetim yazılımına MATLAB [MATrix LABoratory] yazılımı kullanılarak entegre edilmesi irdelenmiş ve bir örneği sunulmuştur. Bununla birlikte dürdüncü bölümde algoritmalarda yer alan parametrelerin kalibrasyonu irdelenmiş ve en uygun parametre seçiminden bahsedilmiştir. Beşinci bölümde çalışma alanı ve benzetim yazılımına girdi olarak verilen veriye ait bilgiler verilmiştir. Çalışma alanı 3,96 km uzunluğunda, 3 otoyol katılım, 2 de otoyol ayrılma bölgesine sahiptir. Çalışmada kullanılan veriler, İstanbul Büyükşehir Belediyesi Trafik Müdürlüğü tarafından sağlanmış ve 2 dakikalık aralıklara toplulaştırılmış, 5 saatlik hız, taşıt sayısı ve işgal değerlerinden oluşmaktadır. Bu bölümde kullanılan veriye ait tanımlayıcı istatistiklere de yer verilmiştir. Altıncı bölüm tez çalışmasının temelini oluşturmaktadır. Bu bölümde, ALINEA ve PI-ALINEA algoritmalarının farklı senaryolar altında ince- boyut benzetim yazılımı yardımıyla D100 otoyolu kesimlerinde verdiği sonuçlar incelenmiştir. Sonuçlar sadece akım, hız ve işgal açısından değil, toplam yolculuk süresindeki azalma, taşıt emisyonları ve hızlanma ivmeleri açısından da irdelenmiştir. Yedinci bölümde çalışmanın sonuçları ve gelecekte yapılması öngörülen çalışmalara ait öneriler sunulmuştur.