Sinyalize kavşaklarda etkileşimli ve adaptif trafik yönetim modeli

Nüfus ile birlikte artan şehirleşme oranı ister istemez insanların ulaşımda kullandıkları araçların neden olduğu trafik yoğunluğunu da her geç gün artırmaktadır. Bu nedenle trafiğin yönetimi artık şehir yaşamında en kritik unsurlardan biri olmuştur. İnsanların ulaşımda kullandıkları taşıt yollarının üzerindeki en büyük sorun yolların birbiriyle kesiştiği ve kesintisiz trafik akışını engelleyen sinyalize kavşaklardır. Trafikte meydana gelen gecikmeleri önlemede, sinyalizasyon kontrollerinin çok büyük bir role sahip olduğu görülmektedir. Bu kavşaklarda trafiğin en verimli şekilde akışının sağlanması, hem daha az yakıt tüketimine sebep olması nedeniyle ülke ekonomisine hem de içten yanmalı taşıtların sebep olduğu karbondioksit emisyonunun azaltılması nedeniyle daha sürdürülebilir bir çevre oluşturulmasına sağlayacağı katkılar çok önemlidir. Bu doktora tez çalışması kapsamında trafik akışına olumlu katkılar sağlayacak çalışmalar yapılarak sinyalize kavşaklar üzerinde işletilebilecek bir adaptif trafik yönetim modeli geliştirilmiştir. Kavşaklarda trafik akışını verimli bir şekilde sağlamak ve kontrol etmek üzere geliştirilen adaptif model, trafik yoğunluğuna göre minimum ve maksimum süre aralığında faz işletimi ve faz atlama özelliklerine sahiptir. Geliştirilen bu modelin diğer sinyalize kavşak kontrollerinden en belirgin farklılığı ise sıralı değil, esnek faz yapısına sahip olarak kavşaklarda trafik akışını kontrol etmesidir. Geliştirilen adaptif trafik yönetim modelinin sonuçlarını irdelemek ve karşılaşılması muhtemel sorunların çözümü için çalışma sonucunda elde edilen adaptif model, Antalya ili sınırları içerisinde bulunan Kemer ilçesi yolu üzerindeki Heybe Kavşağı'na ait gerçek kavşak verileri kullanılarak SUMO simülasyon programında birebir simüle edilmiştir. Bu simülasyon çalışması sonucunda elde edilen adaptif trafik yönetim modeli, bu kavşakta uygulanmış ve elde edilen sonuçlar yorumlanarak değerlendirilmiştir. Bu çalışmada, SUMO programından elde edilen iyileştirme sonuçları farklı yöntemlerle doğrulanmıştır. Webster teoremi ile Heybe Kavşağı sabit zamanlı sinyalizasyon sistemi verileri üzerinden gecikme hesaplaması gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, kamera üzerinden görsel tespit metodu ile araçların gecikme değerleri saptanmış ve araç başına gecikme parametresi tespit edilmiştir. Son olarak AIMSUN simülasyon programında Heybe Kavşağı modellenmiş ve SUMO simülasyon işletimi ile aynı trafik verilerinde işletilmiştir. Böylelikle, Webster teoremi, görsel tespit metodu ve AIMSUN simülasyon programı olmak üzere üç farklı doğrulama yöntemi uygulanmıştır. Bütün doğrulama yöntemlerinden SUMO simülasyon çıktısı ile benzer sonuçlar elde edilmiştir. Böylelikle geliştirilen adaptif trafik yönetim modelinin kavşağa olan etki sonuçları doğrulanmıştır. Bu tez çalışmasında, son olarak performans ölçüm sensörü tasarlanmış ve Heybe Kavşağı'na yerleştirilmiştir. Bluetooth sinyalleri ile sinyalize kavşaklarda gerçek zamanlı performans ölçümü yapabilecek bir sistem tasarımı gerçekleştirilmiştir. Kavşak kollarındaki araçların bluetooth sinyalleri üzerinden seyahat sürelerini ölçerek sinyalizasyon sisteminden kaynaklı gecikme değerlerini tespit edebilen performans ölçüm sistemi, geliştirilen adaptif trafik yönetim modelinin tüm gün kavşaktaki etkisini tespit etmede kullanılmıştır. Çalışmada geliştirilen adaptif trafik yönetim modelinin sonuçları bu çalışmada tasarlanan performans ölçüm sistemi ile tespit edilmiştir. Tespit edilen sonuçlara göre geliştirilen adaptif trafik yönetim modelinin her bir alt bileşenin performansa etkisi sabit zamanlı sinyalizasyon sistemine göre olumlu yöndedir. Minimum maksimum süre aralığı faz işletimi, faz atlama, matris yapı ve dinamik faz özellikleri sinyalize kavşak performansını daha verimli hale getirmiştir. Çalışma sonucunda, günlük ortalama 50.000 adet aracın kullandığı Heybe Kavşağı'nda geliştirilen adaptif trafik yönetim modelinin sabah bir saatlik yoğun trafikte uygulanması ile sabit zamanlı sinyalizasyon yönetimine göre araç başına ortalama gecikme 28,1 saniye/taşıt, bekleme süresi 28,5 saniye/taşıt azaltılmış ve ortalama hız 0,91 kilometre/saat artırılmıştır. Ayrıca, tasarlanan performans ölçüm sistemi ile tüm gün yapılan ölçümlerde, geliştirilen adaptif trafik yönetim modelinin Heybe Kavşağı'na uygulanması ile sabit zamanlı sinyalizasyon yönetimine göre araç başına ortalama gecikmede %38,42 oranında iyileşme sağladığı tespit edilmiştir.