Speed survey: A case study on a basic freeway segment of O-2, Istanbul

Birçok açıdan trafik analizi için önemli bir değerlendirme kriteri olan hız, karayolu trafik akımının temel değişkenlerinden biridir. Özellikle, ortalama hız, serbest akım hızı, optimum hız (kapasite hızı), hızlanma/yavaşlama gibi hızın değişimleri yalnızca karayolu güvenliğinde değil, karayolu kapasite analizlerinde de açıkça dikkate alınmaktadır. Bu tez çalışması, otoyol trafiğinde hızları analiz etmek ve hız farklılıklarını anlamak amacıyla İstanbul O-2 otoyolunun bir kesiminde örnek bir çalışma içermektedir. İstanbul sahip olduğu nüfus itibariyle kalabalık ve belirgin düzeyde yüksek ulaştırma talebi olan bir şehirdir. Bu talebin karşılanması her zaman kolay değildir. Ulaştırma alanında uzman kişiler, özellikle zirve saat trafiği, sürücü davranışları, yetersiz mevcut yol kapasitesinin verimsiz kullanılması gibi durumlar üzerine çalışmalar yürütmektedir. Bu çalışmada İstanbul Büyükşehir Belediyesi'nin kullandığı 6 adet mikrodalga radar algıyıcıdan (sensör) alınan 2011 – 2014 yılları arasında toplamda 4 yılın Temmuz ve Ağustos aylarının günlük trafik verileri kullanılmıştır. Kullanılan veriler, istatistiki hız analizleri ile hız değişimleri, şerit bazlı, haftalık, günlük olarak incelenmiştir. Çalışmanın sonucunda, trafik akım hızlarının hangi yol kesitinde, hangi şeritte, hangi hafta gününde nasıl değiştiği araştırılarak elde edilen sonuçlar detaylı bir şekilde açıklanmaktadır. Ümraniye – Kavacık arasında bulunan otoyol kesitinde konumlandırılmış sensörlerden alınan veriler kullanılarak, serbest hızların dağılımları ortaya konulmuştur. Ayrıca, şeritler arasındaki maksimum hız farkı ile yol hızı arasındaki ilişki, regresyon analizleri ve grafiklerle gösterilmektedir. Şeritler arasındaki maksimum hız farkı ile yol akım oranı arasındaki ilişki de yine regresyon analizleri ve grafiklerle açıklanmaktadır. Çalışmanın kısaca hangi bölümlerden oluştuğu, bölüm içerisinde değinilen konular aşağıda kısaca açıklanmaktadır. Birinci bölüm, bu çalışmanın kısa bir özetini içermektedir. Bu bölümde tezin amacı, kapsamı, katkısı ve organizasyonu anlatılmaktadır. Karayolu trafik akım temelleri ikinci bölümde anlatılmakta, trafik akım ölçüleri, trafik akımının değişkenleri, trafik akımının değişkenleri arasındaki temel ilişkiler ve trafik akım değişkenleri ölçümünün kısa özetleri bulunmaktadır. Trafik akım ölçüleri kısmında, zaman – yol grafiği ve zaman – taşıt sayısı grafiği verilmektedir. Trafik akım değişkenleri kısmında, akım, yoğunluk ve hız konularına değinilmiştir. Trafik akım değişkenleri temel ilişkileri başlığı altında söz konusu ilişkiler grafiklerle sunulmakta, Greenshields, Greenberg, Underwood, Northwestern, Pipes-Munjal ve Drew gibi tek rejimli modeller ile Edie, İki rejimli doğrusal, Değiştirilmiş Greenberg ve Üç rejimli doğrusal gibi çok rejimli modeller gösterilmektedir. Trafik akım değişkenleri ölçümü başlığı altında trafik akım ölçüleri ve değişkenlerinin geleneksel yöntemler ve gelişmiş ve akıllı ölçüm sistemleri ile elde edilmesi anlatılmaktadır. Tezin üçüncü bölümü kısa bir literatür taramasını içermektedir. Otoyolda serbest hızın zamansal ve mekansal değişimi, hız değişimi ve otoyol trafik sıkışıklığı, kaza öncesi otoyol hızları ve hız değişimleri, değişen hız limitlerinin otoyol trafik akımına etkileri, rasyonel hız limitlerinin uzun dönem hız uyumu ve güvenliğe etkileri, tasarım hızları ve uygulanan hız limitleri arasındaki farkların hız seçimine etkisi gibi konular bu bölümün ana konularıdır. Bu tezin örnek çalışması dördüncü bölümde anlatılmaktadır. Bu bölümde, çalışma alanının anlatılması, trafik verilerinin anlatılması, veri doğrulama ve hız verilerinin sınıflandırılması konularını içermektedir. Ayrıca, saha gözlemleri hız verileri için sayısal uygulamalar dördüncü bölümün ana konularıdır. Bu bölümde, saha gözlem hız verileri için istatistiksel değerlendirmeleri bulunmaktadır. Hız verileri iki ana başlık altında analiz edilmiştir: sıkışık olmayan durum ve sıkışık durum. Bu çalışmada, sıkışık ve sıkışık olmayan akımlardaki hız verilerinin betimleyici istatistikleri hesaplanmıştır. Bu tezin içeriğinde, ayrı ayrı sıkışık ve sıkışık olmayan akımlarda şeritler, haftalar ve hafta günleri değişimlerinin hızlar üzerindeki etkisinin değerlendirmek üzere Kruskal-Wallis (K-W) testleri yapılmıştır. Bu çalışmada, serbest akım hız bölgesinde şerit ve yol hız verilerinin dağılımını belirlemek için, Kolmogorov-Smirnov (K-S) testleri uygulanmıştır. Analiz edilmiş dağılımlar normal, lognormal, gamma, gumbel, üstel ve tekdüze dağılımlarıdır. Şeritler arasında maksimum hız farkı ve yol hızı arasındaki ilişkiyi araştırmak adına regresyon analizi yapılmıştır. Bu araştırmalar sıkışık olmayan ve sıkışık durumlarda ayrı olarak yapılmıştır. Buna ek olarak, sıkışık ve sıkışık olmayan durumlar için şeritler arasında maksimum hız farkı ve yol akım oranı arasındaki ilişki regresyon analizi yapılarak değerlendirilmiştir. Son bölümde, beşinci bölümde, bu tezin sonuçları verilmiştir. Sıkışık olmayan akım kısmındaki hız verisinin betimleyici istatistikleri, en sol şeridin, hızların ortalamasının en büyük olduğu şerit, en sağ şeridin ise hızların ortalamasının en düşük olduğu şerit sonucunu vermiştir. Ayrıca, Pazar günleri en yüksek hız ortalaması ve en düşük standart sapma olduğu ortaya konulmuştur. Sıkışık olmayan akım kısmındaki hız verisinin K-W test souçları, hızların, şeritler arasında belirgin bir şekilde değiştiğini göstermektedir. Ancak, haftalar ve hafta günleri arasında hız değişimlerinin bu kadar belirgin olmadığı sonucuna ulaşılmıştır. Sıkışık akım kısmındaki hız verisinin K-W test sonuçları, bazı yol kesitlerinde, hızların bir şeritten diğerlerine, bir belirli hafta gününden diğerlerine, ve bir hafta gününden diğerlerine belirgin bir şekilde değişmediğini göstermektedir. Yol kesitlerindeki 35 adet K-S testi sonuçlarına göre serbest akım hız verilerinin, 20 defa normal dağılıma, 19 defa gamma dağılımına, 18 defa lognormal dağılımına ve 3 defa gumbel dağılımına uyduğu sonucuna ulaşılmıştır. Bununla birlikte, analiz edilen yerlerden 2 yol kesitinde, serbest akım hız verilerinin haftanın her bir günü için normal dağılıma uyduğu gözlenmiştir. Ayrıca, şeritlerde yapılan 140 adet K-S testi sonuçlarına göre serbest akım hız verilerinin, 14 defa normal dağılıma, 14 defa gamma dağılımına, 13 defa lognormal dağılımına ve 2 defa gumbel dağılımına uyduğu sonucuna ulaşılmıştır. Regresyon analizi sonuçları, trafik sıkışıklığının olmadığı ve olduğu alanlarda, analizlerin %50'sinde, şeritler arasında maksimum hız farkı ile yol hızı arasında orta bir ilişki olduğunu göstermektedir. Trafik sıkışıklığının olmadığı ve olduğu alanlar için yapılan regresyon analizi, analizlerin %30'unda, şeritler arasında maksimum hız farkı ile yol akım oranı arasında orta bir ilişki olduğu sonucu ortaya koymaktadır. Şeritler arasında maksimum hız farkı, yol akım oranı arttıkça azalmaktadır.