Çok Şeritli Dönel Kavşakların Kapasite Analizleri: Hcm 2010 Üzerine Bir Değerlendirme

Abstract

Ülkemizde yük ve yolcu taşımacılığı büyük oranda karayolu ulaşımı ile sağlanmaktadır. Nüfus artışı beraberinde trafiğe çıkan araç sayısını da arttırmış olup, talebin en yoğun olduğu kent içi trafiği üzerinde olumsuz etkiler yaratmıştır. Olumsuz etkilerin en başında trafik kazaları ve yetersiz yol kapasiteleri gelmektedir. Doğru tasarım ve düzenlemeler altında, güvenlik ve kapasite üzerinde iyileştirici etkileri olan modern dönel kavşak uygulamaları, Avrupa ve Amerika’dan sonra Türkiye’de de kent içi trafik yönetiminde, öncelik kontrollü ve sinyalize kavşak tasarımlarına alternatif olarak kullanılmaya başlanmıştır. Dönel kavşakları, trafik çemberi, öncelik kontrollü ve sinyalize kavşak tiplerinden ayıran en önemli özellik girişte yol verme ve trafik akışında defleksiyon hareketleridir. Yaklaşım yolundan kavşağa giriş yapacak araçların kavşakta bulunan dönen akım içerisindeki araçlara yol vermesi gerekliliği ve merkez adanın konumu ile kontrol edilen aracın kavşağı geçiş hızının düşürülmesi dönel kavşaklarda güvenliği arttıran en önemli unsurlardır. Yaklaşım kolunda ki aracın hızının düşürülmesi sayesinde hem araç araca olabilecek hem de araç yaya arasında olabilecek kazaların olasılığı azaltılır. Yolun belirli bir şeridinden veya kesiminden birim zamanda geçebilecek maksimum araç sayısı olarak tanımlanan yol kapasitesi, kavşaklarda yaklaşım kollarından kavşağa girebilecek birim zamanda ki maksimum araç sayısı olarak çalışılmıştır. Dönel kavşaklarda kapasitenin belirlenmesinde araç boyutları ve araçların bir noktadan geçiş süreleri büyük önem arz etmektedir. Kavşakların geometrik tasarımlarında, sürücülerin kavşağa güvenli giriş yapabilmesi ve diğer sürücülerle yayaların hareketlerini gözlemleyebilmeleri için projelendirme esnasında kavşağa ait bir takım geometrik özellikler göz önünde bulundurulur. Orta ada çapı, giriş ve çıkış şeritleri, dönüş şeridi ve sayısı, yaklaşım genişliği, giriş genişliği ve giriş şeridi sayısı, ayırıcı ada, proje tip aracı ve hızı göz önünde bulundurulması gereken geometrik tasarım elemanlarıdır. Yaklaşım kolunun geometrik özellikleri ve kavşak giriş şerit sayısı ve genişliği taşıtların kavşağa giriş hızlarını doğrudan etkiler. Orta ada yarıçapının boyutları taşıt güzergâhını etkilediğinden dönene akım içerisindeki araçların seyahat hızlarını belirleyici rol oynar. Orta ada yarıçapı arttıkça seyahat hızı artar. Ana akım içerisinde ki ağır araç oranı arttıkça, kavşağa giriş çapı ve dairesel görüş uzunluğu azaldıkça kavşak kapasitesi azalır. Güvenlik ve kapasite üzerindeki olumlu etkileri sebebiyle dönel kavşaklar birçok ülkede mercek altına alınmış ve performans analizleri yapılmıştır. Analiz yöntemleri ülkeden ülkeye parametreler ve uygulama alanları bazında farklılıklar göstermektedir. Almanya ve İsviçre’de dönel kavşakların giriş kapasitelerinin tahmini için kullanılan Brilon&Bovy formülü kavşaktaki dönüş şeridi sayısını ve yaklaşım kollarındaki giriş şeridi sayısını göz önünde bulundururken İngiliz yönteminde dönel kavşağın detaylı geometrik özellikleri giriş kapasitesini belirlemede etkin parametreler olarak değerlendirilir. Geometrik özellikler ve şerit sayılarına ilaveten sürücü davranış özellikleri, kritik takip aralığı ve kavşağa giriş için kritik boşluk kabulleri de Fransa, Amerika ve Almanya da kavşağın giriş kapasitesini analiz etmek için geliştirilen formüllerde göz önünde bulundurulmuştur. Kapasite analiz modelleri için kritik aralık kabulü ve regresyon analizi olmak üzere iki esas yöntemden bahsetmek mümkündür. Regresyon analizi gözlemler sonucunda elde edilmiş veri grupları üzerine kurulan kavşağın geometrik özellikleri ile bağıntılı lineer yahut üstel formüler içerir. Kritik aralık kabul yönteminin esası ise yaklaşım kolundan gelen aracın kavşağa giriş yapabilmesi için zaman cinsinden kritik boşluğa sahip olması gerektiğidir. Amerikan karayolları standardı The Highway Capacity Manual (HCM) 2010, Amerika’da incelenen birçok kavşaktan elde edilen veriler ışığında, kritik aralık kabul yöntemi ve regresyon analizi yöntemlerinin ikisini de bünyesinde barındıran yeni bir yöntem geliştirmiştir. HCM 2010 kapasiteyi sağ ve sol şeritler olmak üzere şerit bazında incelemiş ayrıca formülü dönüş şerit sayısı ve giriş şerit sayısı birden fazla dönel kavşaklar içinde tanımlamıştır. Bu çalışmada, Amerika’da ve Avrupa’da birçok ülke tarafından kabul görmüş çok şeritli dönel kavşak kapasite hesap yöntemlerinin Türkiye’de uygulanabilirliği, yeni HCM 2010 yöntemiyle karşılaştırılmıştır. Yöntemlerden elde edilen sonuçlar İzmir’de bulunan Montrö ve Lozan dönel kavşaklarından toplanan verilerin ışığında değerlendirilmiştir. Her iki kavşakta da bir yaklaşım kolu incelenmiş olup, yaklaşımlarda ki giriş şerit sayısı iki, dönen akım şerit sayısı üçtür. Veriler kavşak yakınlarına yerleştirilmiş kameralar sayesinde toplanmış 1’er dakikalık Montrö kavşağı için 45 dakika ve Lozan kavşağı için 46 dakika olan gruplar halinde ele alınmıştır. Karşılaştırma için regresyon analiz yöntemini temsilen İngiliz modeli içerisindeki TRL formülü kullanılmış olup kavşak geometrilerine bağlı parametreler belirleyici unsur olmuştur. Kritik aralık kabulü yöntemini temsilen Avusturya Hesap Yöntemi seçilmiş olup kavşak giriş kapasitesi baskın ve baskın olmayan iki şerit bazında hesaplanarak toplam kapasite elde edilmiştir. Bunlara ek olarak, sınırlı öncelik ve ters öncelik koşullarının göz önünde bulundurulduğu kalibre edilmiş kritik aralık yöntemi ve HCM 2010 da yerel uygulamalar için öngörülen kalibre edilmiş formüller ile hesaplamalar yapılmış ve HCM nin olağan değerleriyle karşılaştırılmıştır. HCM 2010’un daha detaylı incelenmesi adına, formülasyonda kullanılan kritik aralık ve takip aralığı değerleri üzerinde hassasiyet analizleri yapılmıştır. Hassasiyet analizlerinde, kritik aralık ve takip aralığı değerleri maksimum ve minimum sınırlarlar içerisinde değişken tutulmuş ve hesaplanan giriş kapasitesinin davranışı incelenmiştir. Çalışmanın sonucunda elde edilen veriler, kritik aralık kabul yöntemi ve regresyon yönteminin HCM 2010 olağan değerlerine kıyasla genellikle daha yüksek sonuçlar verdiğini göstermiştir. Yöntemler arasında yapılan regresyon analizleri sonucu, özellikle yüksek dönen akımlarımlar altında kritik aralık kabul yönteminin HCM 2010 yönteminden daha uygun sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir. Ancak HCM 2010 da yerel uygulamalar için kalibrasyon yapılmasını sağlayan formülasyon sonucunda elde edilen veriler, olağan formülasyonun verdiği düşük kapasite tahminlerini daha uygun değerlere yükseltmiştir Kritik aralık ve takip aralığı parametrelerinin HCM 2010 modeli üzerinde ki hassasiyet analizleri sonucunda modelin kritik takip aralığı değerine daha duyarlı olduğu görülmüştür. Daha küçük takip aralığı ve kritik aralık kabulleri yapıldığında daha yüksek kapasite değerlerine ulaşılmıştır. İncelenen analiz yöntemlerinden gözlenen verilere daha yakın sonuçlar elde edilebilmesi için ters öncelik ve sınırlı öncelik koşullarının da hesaplamalarda göz önünde bulundurulması ve formüllerin yerel sürücü davranışlarına göre kalibre edilmesi gerekmektedir. Ayrıca incelenen modellerde çıkış şeritlerinin giriş kapasitesi üzerindeki etkileri göz ardı edilmiş kavşakların birer kolu çalışmada incelenmiştir. Daha gerçekçi kapasite tahminleri elde etmek adına dönel kavşaklar tüm kollarıyla bir sistem halinde incelenebilir.

In this study, widely accepted capacity estimation models are investigated for applicability of two roundabouts in Turkey and results are compared with the new methodology of HCM 2010. Methods are evaluated sourcing local data obtained from roundabouts. The Transport Research Laboratory formula for regression and Australian formula for gap acceptance method are considered in comparison with HCM 2010. Calibrated models for gap acceptance and HCM 2010 are also included into study. Additionally, the sensitivity of HCM 2010 capacity estimates to variations in follow up headways and critical gap are analyzed. Critical gap and follow up time parameters are alternated between maximum and minimum headway intervals within the sensitivity analysis. As a result, it is seen that gap acceptance and regression models generally gave higher capacity estimation values than HCM2010 default value formulation. Especially for high circulating volumes gap acceptance methodology is found to be more applicable than HCM2010 default value estimations and regression analysis. It is also seen that, lower capacity estimate of HCM2010 under high traffic volume could be regenerated by using calibrated formulations.