Travel time reliability analysis of urban transportation network in city of Baghdad using probe vehicle

Abstract

Modern çağda, ulaşım güvenilirliği genellikle üzerinde önemle durulan bir kavramdır. Ulaşım sektöründeki son gelişmeler, hareketlilik taleplerinin karşılanmasını her zamankinden daha kolay ve hızlı hale getirmiştir. Dijital teknolojinin yükselişiyle birlikte; hızlı trenler, güncel kent içi modern raylı sistemler, araç paylaşım sistemleri ve otonom araç kullanımı gibi yeni hizmetler kullanılabilir hale gelmiştir. Teknolojideki gelişmeler, toplu ve özel taşımacılığın artan verimliliği, hem uzun mesafelerin hem de kısa yolculukların güvenilir bir hız ve güvenlik derecesi ile etkin bir şekilde yapılabilmesini sağlamaktadır. Bununla beraber, sektördeki kazanımların ve yeniliklerin sunduğu ulaşım güvenilirliğinin sürekliliğinin sağlanması ve iyileştirilmesi, ulaşım mühendislerinin ve planlayıcılarının önünde duran önemli görevlerden biridir. Bunun sağlanabilmesi adına operatörler ve mühendisler, yolcuların güvenli, güvenilir, konforlu ve uygun maliyetli bir yolculuk yapmasını sağlamak için yeni teknolojilere ve daha iyi altyapılara yatırım yapmalıdır. Bahsi geçen bu sürekliliğin temini için bu ihtiyaçlardan bir veya daha fazlasının gerçekleştirilmesine engel teşkil edecek en önemli unsur olan trafik sıkışıklığına sebep olan faktörlerin belirlemesi gerekmektedir. Trafik sıkışıklığı, yolun bir bölümündeki reel trafik hacminin o bölüm için planlanan mühendislik kapasitesini aştığı durumlarda ortaya çıkmaktadır. Trafik sıkışıklığı, özellikle büyüyen şehirlerde insan sayısındaki ve araç sahiplik oranlarındaki hızlı artış ile arazi kullanım alanlarının doğru planlanamaması sonucu çok daha ciddi boyutlara ulaşmaktadır. Altı farklı hizmet seviyesi kriteri tıkanıklık derecesini değerlendirmek için kullanılmaktadır. Bunların en yaygın olanları Highway Capacity Manual de belirtilen ve ABD Karayolu Kapasite Endeksi olarak bilinen A, B, C, D E, F hizmet düzeyleridir. Bağdatda bulunan ve gündelik hareketlilik taleplerinin karşılanmasında önemli rol oynayan üç adet ana güzergah üzerindeki reel trafik hacimleri bu anlamda seyahat süresi güvenilirliği içeriğinde analiz edilip değerlendirelerek mevcut hizmet seviyelerinin belirlenmesi, farklı hacim artışı senaryolarına göre performansların iyileştirilmesi için önerilerin yapılabilmesi bu çalışmanın temel konusunu ifade etmektedir. Böylece doğru planlama ve yönetim stratejilerinin belirlenmesi ile hizmet düzeylerinin arzu edilen standartlarda sağlanması ve trafik sıkışıklığının önüne geçilebilmesi amaçlanmıştır. Sistem mühendisliğinde güvenilirlik, bir sistemin normalde sunduğu hizmet kalitesinin istikrar derecesi olarak tanımlanabilir. Yüksek düzeyde hizmet için artan kullanıcı talepleri karşısında, ulaşım ağlarının planlanması, inşası ve işletilmesinde sistem güvenilirliği giderek daha önemli hale gelmektedir. Güvenilir bir ulaşım sistemi, yalnızca doğal afetleri değil, trafik yapısındaki gündelik dalgalanmaları da dikkate almalıdır. Şebekedeki linklerin kabul edilebilir bir hizmet seviyesinde servis sunmaları bu anlamda sağlanmalıdır. Ulaşım sisteminin istikrarı, normalde sağlayacağı hizmetin kalitesini yansıtır. Güvenilir bir ulaşım sistemi, ekonomide rekabet avantajı sağlayacaktır. Bu nedenle, güvenilir ve istikrarlı bir ulaşım sisteminin önemi yadsınamaz bir gerçektir. Daha iyi ve daha güvenilir hizmetlere yönelik artan taleple birlikte, birçok sistem (örneğin, elektrik güç sistemleri, su dağıtım sistemleri, iletişim ağları, vb.) planlama, tasarım ve operasyonlarının ayrılmaz bir parçası olarak güvenilirlik analizini bünyesine katmıştır. Her şeyin verimli ve güvenilir olmasının beklendiği günümüzün hızlı dünyasında, ulaşım şebekelerine olan güvenilirlik giderek daha önemli hale gelmiştir. Kullanıcı memnuniyeti için tutarlı bir şekilde güvenilir hizmetler verebilen sistemlerin başarılı olma olasılığı daha yüksektir. Güvenilirliği ölçmek için istatistiksel modeller ve müşteri anketleri dahil olmak üzere çeşitli ölçütler ve yöntemler kullanılmaktadır. Güvenilirlik ölçümüne proaktif bir yaklaşımın olduğu sistemlerde, sorunlar büyük sorunlar haline gelmeden önce ele alınabilmekte ve nihayetinde sistem kullanıcıları için daha iyi ürün ve hizmetler geliştirilebilmektedir. Bu anlamda ele alındığında herhangi bir çalışmada veya sistemde kaliteli sonuçlar elde etmek için, toplanan verilerin güvenilirliği dikkate alınmalıdır. Güvenilirliğin ölçülmesi, sonuçların tutarlılığının ve istikrarının ölçülmesini içerir. Araştırmacılar tutarlılık düzeyini anlayarak, toplanan verilerden güvenli sonuçlar çıkarabilirler. Güvenilirliği ölçmeye yönelik bazı yaygın yöntemler arasında test güvenilirliği ve iç tutarlılık güvenilirliği yer alır. GPS teknolojisi, son birkaç on yılda birçok alanda devrim yaratmıştır. Bunlardan biri, GPS kullanımının ekoloji, jeoloji ve meteoroloji gibi alanlarda daha iyi veri toplanmasına ve analizine izin verdiği bilimsel alandır. Araştırmacılar, kesin coğrafi konumları saptayarak ortamdaki değişiklikleri daha doğru bir şekilde ölçebilmekte ve izleyebilmektedir. GPS, hayvan popülasyonlarını ve göç modellerini izlemek için de kullanılmış ve bilim insanlarının bu canlıların ekosistemleriyle nasıl etkileşime girdiğini daha iyi anlamalarını sağlamıştır. Güvenilirlik, herhangi bir sistem veya süreçte kritik bir faktördür. Potansiyel sorunları belirlemeye ve performansı optimize etmeye yardımcı olduğu için güvenilirliği ölçmek önemlidir. İster imalatta, ister yazılım geliştirmede veya başka herhangi bir sektörde olsun, güvenilirliği ölçmek sürekli iyileştirmeye olanak tanır ve sonuç olarak daha yüksek kaliteli ürün ve hizmetlerin sunulmasına olanak sağlar. Güvenilirliği sağlamak için, etkin test ve yönetim prosedürlerini uygulamak ve verileri sürekli olarak izlemek ve analiz etmek gerekir. Bu tezin amacı, esasen Bağdat'ın Rusafa tarafında bulunan üç önemli güzergahın seyahat süresi güvenilirlik analizi ile ilgilidir. Bu anlamda ilgili üç güzergah için seyahat süresi ve toplam gecikme değerleri (yavaşlama gecikmesi, durma gecikmesi ve hızlanma gecikmesi vb.), üç periyot (sabah, öğle ve gece) döneminde her rota için 34 tur boyunca GPS cihazı bulunan araç kullanılarak gerçek zamanlı olarak elde edilmiştir. Çalışma da incelenen güzergahlar, Bağdatın ulaşım şebekesinde önemli fonksiyonlara sahip olan Mohammed AlQasim, Ordu Kanalı otoyolu, Filistin caddesi, Al-rubiae caddesi gibi caddeleri ve yolları içermektedir. Mart 2022'den Mayıs 2022'ye kadar hafta içi günlerde kuzey ve güney yönlerinde toplam 34 test sürüşü gerçekleştirilerek, ilgili güzergahlarda toplam seyahat süresinin ve gecikmelerin değişimlerini incelemek amacıyla veriler GPS cihazlı araç üzerinden elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, araçlar için durma süresinin, tüm güzergahlar için her iki yön için toplam kontrol gecikmesinin büyük bir bölümünü oluşturduğunu göstermiştir. Bu süreler kuzey ve güney yönleri için sırasıyla % 74,69 ve % 63,46'dır. İkinci güzergahın kuzey ve güney yönleri için oranlar ise sırasıyla %71,19 ve %34,83'tür. Üçüncü güzergah için ise kuzey ve güney yönleri sırasıyla %60,76 ve %74,74 oranlarına sahiptir.Yavaşlama ve hızlanma oranları birbirine yakın değerlerde elde edilmiştir. İncelenen güzergahlardaki gecikmelerin ve hızın yavaşlamasının birincil nedeni kavşaklarla ilgili olmakla beraber, yolun kendisiyle ilgili faktörler de vardır. Her iki yönde (sabah ve akşam saatlerinde) tüm güzergahlar için ulaşımın güvenilirliği karşılaştırıldığında, sabah periyodunun gece periyoduna kıyasla düzensiz olduğu belirlenmiştir. Genel olarak, bu tutarsızlıklar, seyahat süresi söz konusu olduğunda dikkatli bir planlamaya ihtiyaç olduğunu göstermektedir. SPSS ve PTV Vissim programları sonuçları temsil etme biçimleri açısından bu amaçla kullanılmıştır.Kontrol gecikmesi ve açıklayıcı bağımlı değişkenler için bir ilişki bulmaya yönelik istatistiksel modeli elde etmek bu anlamda önem arz etmektedir. Hız analizlerinde, kavşakların hızın ara sıra serbest akış hızından sıfıra yakın bir değere (durma) düşmesine neden olduğu gerçeği önemini korumakla beraber, kavşaklar yavaşlamanın tek nedeni olarak kabul edilemez. Güzergah üzerinde, yolların geometrik yapısı veya güzergah 1'de gösterilen tüneller gibi etkin olan başka unsurlar da vardır. Gecikme konusunda ise üç güzergah arasında uyumsuzluk tespit edilmiştir. Birinci ve ikinci güzergahlarda sabah gecikme değerleri düşükken, üçüncü güzergahda farklı bir yapı belirlenmiştir. Bu çalışmada kullanılan VISSIM yazılımı, mikroskobik, zaman adımlı ve davranış tabanlı trafik simülasyon modelidir. Program, trafik analizlerini; trafik kompozisyonu, hız limitleri, trafik sinyalleri ve günün saati gibi kısıtlamalar altında analiz edebilmekte, böylece çeşitli alternatiflerin karşılaştırılarak değerlendirilmesi için yararlı bir araç olma imkanı sunabilmektedir. Muhtemel gecikmeleri ortadan kaldırmak için kabul edilebilir bir buffer indeksi belirlemek amacıyla, çeşitli senaryolar için simülasyonlar çalıştırmak üzere VISSIM yazılımı kullanılmıştır. Kuzey ve güney yönleri için birinci güzergah için elde edilen buffer indeksi değerleri sırasıyla %10,24 ve %21,03 olarak belirlenmiştir. İkinci güzergahın kuzey ve güney yönleri için karşılık gelen değerler sırasıyla %20,21 ve %19,87'dir. Üçüncü güzergah için ise kuzey ve güney yönleri sırasıyla %27,06 ve %26,15 değerlerine sahiptir. Tıkanıklık sorununa klasik anlamda Önerilen çözümler, kapasiteyi artırmak için yeni yollar inşa etmek veya bunları genişletmekti. Uygulanan bu çözümler yalnızca kısa vadede istenen sonuçları verebilir. Uzun vadede kalıcı sonuçlar üretmek, trafik sorunun ana parametrelerinin belirlenmesi ile mümkün olabilmektedir. Bu araştırmanın sonuçları, trafik akışları, kapasite ve gecikmeler açısından hizmet düzeyini iyileştirmek için incelenen ulaşım şebekesi be güzergahları için önemli ve değerli bilgileri sağlamaktadır. merminin sabah ve gece saatleri için regresyon modelinde hızlanma, durma ve İncelenen güzergahlarda bulunan trafik sıkışıklığı ile başa çıkmak ve seyahat süresi güvenilirliğini artırmak için geliştirilebilecek stratejiler söz konusudur. Filistin Caddesi ve Al-Rubaie Caddesi gibi ana ve ticari caddelerde rastgele durmanın önlenmesi amacı ile işaretli ve düzenlenmiş park alanlarının eklenmesi, tıkanıklığı büyük ölçüde azaltacak ve akışın çok daha düzgün olmasına yardımcı olacaktır. Bu araştırmanın ana bulgularından bir diğeri, yerel makamlara kesintisiz trafik akışının sağlanabilmesi adına gereksiz kontrol noktalarını kaldırmalarını tavsiye etmektir. Teze içeriğinde de gösterildiği gibi bu noktaların, güzergâh kapasitelerini azaltıp seyahat sürelerini önemli ölçüde artırarak derinlikli olumsuz bir etkisi vardır. Dolayısı ile bu noktaların kaldırılması, mevcudiyetlerine kıyasla trafik gecikmelerinde önemli pozitif katkılar sağlayarak, şebekenin seyahat süresi güvenilirlik değerlerini artıracaktır. Ana yollara bağlanan tali yolların açılması, bu yollara farklı erişim noktaları sağlayarak ana yolların yoğunluğunu ortadan kaldıracaktır. Her ne kadar bahsi geçen bu tali yollar başlangıç ve varış noktaları arasında ana yollara etkili bir alternatif olmayacaklar ise de trafiği dağıtıp yollardaki yoğunluğu azaltıcı etki oluşturacaktır.

In the modern age, transportation reliability is something often taken for granted. With the rise of digital technology, a host of new options have become available, from traditional trains to new services. The increased efficiency of public and private transportation has enabled us to traverse both great distances and short jaunts with a reliable degree of speed and safety. However, the current state of transportation reliability can be taken for granted too easily, as it is only the end result of decades of hard work and innovation within the industry. Hence, the biggest challenge that remains is ensuring that these services are resiliently reliable and efficient. To do this, operators and managers must invest in new technologies and better infrastructure to ensure that passengers get a continuously safe, comfortable, and cost-effective journey. The factors, with that regard, contributing to the achievement of one or more of these needs must be identified.The level of traffic congestion is one of the main indicators of the performance of transportation networks. The congestion simply implies that the actual traffic flow on a segment of a roadway exceeds the related available capacity. Traffic congestion is well-known phenomena that has evolved in both developed and growing cities due to the rapid increase in the population and automobiles. There are described six levels of service designated by A,B,C,D,E,F by HCM. In this study the paths available in Baghdad transportation network were investigatigated in terms of the level of service they provide to evaluate their effect on travel time reliability. Reliability in systems engineering can be defined as the degree of stability of the service that a system normally offers. In the face of increasing user demands for high levels of service, reliability concept is becoming increasingly more important in the planning, construction, and operation of transportation networks. Control delay at inntersection is considered one of the most important measures of effectiveness for signalized intersections as these are used to determine the level of service (LOS). The purpose of this thesis is essentially related to the travel time reliability analysis of the three important streets available at the Rusafa side of Baghdad. A GPS device equipped car was driven in actual traffic to collect data from the links along these three routes for three time periods of the day (morning, noon, and night) during 34 rounds for each route to assess the travel time and total delay (deceleration delay, stopped delay, and acceleration delay etc.) experienced. The study in this sense included paths consisting of several streets. Mohammed AlQasim, Army Canal motorway, Palestine street, Al-rubiae street are the selected ones. to study the variations of total travel time and delays through the data collected from March 2022 to May 2022 during the weekdays except for the off days. A total of 34 test runs were carried out in the north and south directions for each case. The obtained results indicated that the stopping times for vehicles represents the major part of the total control delay for both direction through all routes. The related control delay ratios for the first route of the north and south directions represent 74.69% and 63.46% respectivel., The ratios for the north and south directions of the second route were 71.19% and 34.83%,. As for the third route, the north and south directions had the ratios of 60.76% and 74.74%, respectively.The ratios regarding deceleration and acceleration were obtained as close figures. The intersections present on these routes are the primary cause of delays and speed deceleration. However, it should be stated that there are also other factors related to the road itself. The reliability analysis of transportation networks for all routes in both direction (morning and evening periods) indicates that the reliability structure of morning period of the three routes is uneven as compared to the night period. Overall, these discrepancies show that there is a need for careful planning when it comes to travel time concerns. VISSIM software was employed to run simulations for various scenarios in order to identify an acceptable buffer index to eliminate any potential delays. The values obtained as for the first route for the north and south directions are respectively given as 10.24% and 21.03%. The corresponding values for the north and south directions of the second route were 20.21% and 19.87%, respectively. And for the third route, the north and south directions had the values of 27.06% and 26.15%, respectively. There are possible proposals and recommendations to alleviate congestion at intersections and on the road itself.These strategies are less costly and provided both immediate and long-term efficiency.