Kentiçi Otoyollarda Model Tabanlı Öngörüye Dayalı Değişken Hız Sınırlaması İle Akım Denetimi

Abstract

Bu tez çalışmasında amaç otoyol trafik akımında iyileştirmeler yapmaktır. Değişken Hız Sınırlaması (DHS) yapılarak homojen bir trafik akımı elde edilmeye, trafik akımında oluşan şok dalgaları, kuyruklanma, tıkanıklık önlenmeye ya da geciktirilmeye çalışılmıştır. Bu amaçla bir optimal kontrol yaklaşımı olan Model Tabanlı Öngörülü Kontrol (MTÖK) yönteminden yararlanılarak trafik akımını amaçlara eriştirecek en uygun DHS değerleri hesaplanmıştır. Hesaplanan DHS değerleri, İstanbul O1 otoyolunun Avrupa yakası kısmında 2,5 km yol kesimine, trafiğin zirve saatlerinde uygulanarak sonuçlar simülasyon yazılımıyla sınanmıştır. MTÖK uygulaması için gerekli olan trafiğin tahmin modeli olarak METANET kullanılmıştır. METANET modeli çalışma bölgesi için kalibre edilmiştir. Çalışma bölgesi üzerinde yedi adet kontrol uygulaması yapılmıştır. Çalışma sonucunda çalışma bölgesi üzerinde taşıt başına düşen ortalama yolculuk süreleri, ortalama hıza ait standart sapmalar azalmış, şok dalgasının etkisi azalmıştır.

The aim of this thesis is to make improvements to the freeway traffic flow. Variable Speed Limits (VSL) is applied to get a homogeneous traffic flow, prevent or delay shock waves, queues and traffic congestions. For this purpose, using Model Predictive Control (MPC) which is an optimal control method adapted into traffic flow to calculate optimized speed limits. The methods has been applied on the European side of Istanbul O1 Freeway for 2.5 km of road segment during peak hours. A simulation software is used to test control results. To denote traffic flow and use as system model in MPC, a second-order traffic flow model METANET was selected which has advantages to other traffic models. To reflect the characteristics of O1 traffic flow, METANET model was calibrated. This study covers seven control applications each of which corresponds to different control structure. The comparison of the results with the current condition shows that the VSL application reduce the average travel time per vehicle, standart deviation of mean speed and the effect of shock waves on the study area.