Performance analysis of roundabout junction in Duhok with proposed si̇gnali̇zed one through VISSIM software = Duhok döner kavşağının VISSIM yazılımı üzerinden önerilen sinyalizeli birleştirme performans analizi

Abstract

İlk kez 1966'da Birleşik Krallık'ta tanıtılan modern dönel kavşaklar, ve önceki kavşaklara göre önemli bir gelişme olduğu kanıtlanan uzun yıllar kullanımdan sonra, Amerika Birleşik Devletleri gibi birçok gelişmiş ülke de dahil olmak üzere dünya çapında çok daha yaygın hale gelmeye başladı. Amerika'da ilk olarak sadece 33 yıl önce 1990'da inşa edilen modern dönel kavşaklar, 2023 itibariyle ülkede yaklaşık 9.000 dönel kavşağın var olduğu bir sürecinde başlangıcı olmuş oldu. Pek çok iyileştirmeye rağmen, bu tür kavşaklar kendi eksileri ve kısıtlarını barındırmış olsa da, ülke çapında yapılan birçok anket sonuçlarında, vatandaşlar arasında bu kavşaklara artan bir desteğin olduğunu göstermiştir. Örneğin, 2007'de yapılan bir araştırma, kavşak inşaası öncesi var olan %22 ile %44 arasındaki halk desteğinin inşa sonrası %57-%87'ye yükseldiğini göstermiştir. Genel olarak dönel kavşaklar, araba kazalarının ve dolayısıyla ölümlerin miktarını önemli ölçüde azaltmanın yanı sıra gecikmeyi azaltma ve makul bir kapasite sağlama konusunda da kredilendirilmiştir. Dönel kavşakların kapasitesi, giriş açısı ve şerit genişliği gibi geometrik özelliklerine bağlı olmakla birlikte, tek şeritli dönel kavşaklar genellikle günde 20.000 ila 26.000 araç taşırken, iki şeritli tasarımlar günde 40.000 ila 50.000 araç kapasitelidir. Göze çarpan iyileştirmelerine rağmen, modern dönel kavşakların da kendi eksileri ve sınırlamaları söz konusudur. Bu sınırlamaların en büyüğü, başlangıçta yalnızca orta düzeyde bir trafik hacmine sahip kavşakları barındıracak şekilde tasarlanmış olmalarıdır. Bu da, dünya çapında son on yılda neden binlercesinin sinyalize kavşaklara dönüştürüldüğünün temelini oluşturmaktadır. Artan kent nüfusu ve araç sahiplik oranları zaman içerisinde kent içi ulaşım şebeke kullanım değerlerini artırmaktadır. Dolayısı ile aynı fiziksel mekanların farklı yönlerden gelen trafik akımları tarafından kullanıldığı kavşak kesimlerinin yönetiminde gecikme, kuyruklanma gibi değerlerin azaltılabilmesi için sinyalize kavşak sistemlerine geçişler söz konusu olmaktadır. Bu çalışmanın yapıldığı Duhok şehrinde sadece bir kaç dönel kavşak varken, bunlar gerçekten yoğun bir trafik sıkışıklığına konu olmamakla birlikte, kentin doğu bölgesinde bulunan ve 36.8683768 enlem ve 43.0020989 boylam değerlerine sahip Gali dönel kavşağı belki de en fazla sıkışıklığa sahip dönel kavşak olarak öne çıkmaktadır. Bu anlamda bakıldığında Duhok şehrindeki tüm dönel kavşakların artan trafik miktarına bağlı olarak performans analizleri yapılmalı ve gerekli görülen kavşaklarda da sinyalize kavşak dönüşümü sağlanmalıdır. Bu çalışma kapsamında performans analizi yapılan Gali dönel kavşağı, 2000 yılında inşa edilmiş olup, şehrin en işlek ve turistik yoğunluğun olduğu merkezleri arasında bağlantıyı sağlayan önemli bir role sahiptir. Kavşak göreceli olarak düşük kapasiteli bir kavşak olup, T-kavşak akım kollarına sahip dönel bir kavşak olarak hizmet vermektedir. Geniş kamyon ve tırların oldukça seyrek olarak kullandığı kavşakta, bu taşıtların kavşak içi mobilitelerine imkan verecek geometrik düzenlemeler yapılmıştır. xx Kent merkezinden uzak, izole bir lokasyonda iki dağ arasında inşa edilmiş olan kavşak, her biri 5.5 m genişliğe sahip olan 2 şeritli caddelere ve yollara hizmet vermektedir. Bununla beraber, sağ şeritler dominant bir şekilde parklanma içinde kullanılmaktadır. Dağlık coğrafya da inşa edilmiş olması nedeniyle, kapasite artımına gidilmesini sağlayacak geometrik değişikliklerin yapılmasına imkan sağlayacak olanaklar neredeyse yok denecek kadar azdır. Bu durum, kavşak lokasyonun değiştirilmesinin, kavşak yönetim stratejilerinin geliştirilmesinde dikkate alınmasına neden olmaktadır. Trafik sıkışıklığı, trafik gecikmesinin başlıca kaynaklarından ve nedenlerinden biridir ve her yıl artan araç sayısı ile bu durum daha da karmaşıklaştırmaktadır. Dönel kavşaklar, merkezi ada çevresinde tek yönde trafik akışı sağlayarak ve dolaşımdaki akışa öncelik vererek tıkanıklığın azaltılmasına katkıda bulunma konusunda benzersiz bir avantaj ve kapasiteye sahiptir. Bununla beraber, başlangıçta ılımlı trafik hacimlerine sahip kavşaklar verimli ve istenen sonuçları üretmektedirler. Dolayısı ile artan araç sayısı ve dolayısıyla trafikle birlikte, bu durum kavşakların öngörülebilir gelecekte belirli trafik miktarlarını barındırmak için uygun olup olmayacağı konusunda daha fazla soru ortaya çıkarmaktadır. Örneğin, Birleşik Krallık'ta, araç sayılarının ve nüfusun artması sonucu trafiği barındırmaları zorlaştığı için birçok dönel kavşak son on yılda sinyalize kavşaklara dönüştürülmüştür. Bu çalışmada, Irak'ın Duhok kentindeki Gali Dönel Kavşağı ile ilgili olarak, bu kavşağın sinyalize bir kavşağa dönüştürülmesi veya olduğu gibi kalması gerekip gerekmediğine dönük analizler yapılacaktır.. Bu amaca ulaşmak için, kavşak kullanıcıları olan sürücülerin diikatini dağıtmadan, manuel olarak video kayıt sistemi ile trafik verileri dijital ortamda temin edilmiş ve gerekli çözümlemeler daha sonra yapılarak otomobil eşdeğeri cinsinden kavşak trafik yükü, bir diğer ifade ile trafik hacmi, belirlenmiştir. Otomobil eşdeğerleri, farklı taşıt türleri için geçerli olan dönüşüm katsayıları kullanılarak elde edilmiştir. Dönel kavşağın geometrik özelliklerini de dikkate alarak, saatlik trafik hacim değerleri kullanılarak VISSIM yazılımı aracılığıyla, kavşağın mevcut durumuna ait temel performans ölçütleri olan ortalama kuyruk uzunluğu, seyahat süresi gecikme değerleri gibi çeşitli parametrelere ait sayısal veriler belirlenmiştir. Elde edilen bu VISSIM simülasyon sonuçları, kavşağın aynı tutulması veya farklı bir yönetim stratejisinin belirlenmesinde karşılaştırma verileri olarak kullanılmıştır. Varsayımsal projeksiyon simülasyonları da yine VISSIM'de gerçekleştirilmiş ve gelecekte kavşağı kullanan araç sayısının belli oranlarda artması durumunda, bu yeni trafik akım değerlerine bağlı olarak gerçekleşmesi beklenen kavşak performası mevcut güncel performans ile karşılaştırılmıştır. Böylece dönel kavşak kullanımının sürdürülebilir olup olmayacağı konusunda gerçekçi bir değerlendirilme zemini elde edilmiştir. Kavşak analizinde kullanılan veriler 16 Nisan 2022 tarihinde zirve saat trafiği olarak belirlenen 9:20-10:20 saatleri arasında, 10`ar dakikalık periyotlarla 6 farklı zaman aralığı kapsamında elde edilmiştir. Ekipman ve bütçe yetersizlikleri dikkate alındığında, otomatik sayım yerine manuel sayım yöntemi tercih edilmiştir. Bu yöntem, çalışma bölgesi ve kesitlerinden geçen araçların sayılarının ve tiplerinin dijital olarak kaydedilmesi esasına dayanmaktadır. Sayım bölgesinin dijital olarak görsellenmesinden sonra görseller, gerekmesi durumunda kayıtların tekrar tekrar gözden geçirilmesi ile, son derece dikkatli ve yavaş bir süreç ile çözümlenmiş ve araç sayıları ile kompozisyonları belirlenmiştir. Kavşak geometrilerinin karşılaştırılmasına imkan vermesi, kapasite analizlerini yapabilmesi, mikroskopik ölçekte inceleme ve dijital görsel sonuçları üretebilme özellikleri,yıllık trafik artışı etkilerini analiz edebilmesi, SIDRA yazılımına göre daha ucuz ve kesin-kapsamlı sonuçlar verebilmesi gibi gerekçelerle VISSIM bu tezin analiz sürecinde kullanılan yazılım olmuştur. Kavşak yaklaşım akım kollarına ait trafik miktarları, düz hareket edenler, sağa ve sola dönenler olarak ayrı ayrı sisteme dahil edilerek analizler yapılmıştır. Analiz sonuçlarında gerek mevcut duruma ait akım değerlerine gerekse de artırılmış trafik akım değerlerine bağlı olarak ortaya çıkan duruş gecikme değerleri, araç başına ortalama duruş sayıları, ortalama araç gecikme süreleri elde edilmiş ve karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. Benzer şekilde ortalama ve maksimum kuyruklanma uzunlukları, ortalama seyahat süreleri ve mesafeleri de mevcut ve önerilecek kavşak tipinin değerlendirilmesinde dikkate alınan parametreler olarak öne çıkmaktadır. Kavşağın sinyalize kavşak olarak dönüştürülmesi durumunda, trafik akım değerlerine bağlı olarak optimum devre sürelerinin, yeşil ve kırmızı sürelerinin de hesabı Webster yöntemine göre yapılmış ve sonuçlar tez içeriğinde ifade edilmiştir. VISSIM analizi, mevcut dönel kavşağın sinyalize bir kavşağa dönüştürülmesi durumunda daha fazla tıkanıklığa ve artan seyahat süresi gecikmesine neden olacağını öngörmektedir. Bununla birlikte, dönel kavşağın 5 yıl içinde çok daha geniş bir dairesel çapa sahip olmasını da önermektedir. Ancak bir dağın yakınında bulunan kavşağın fiziksel konumu nedeniyle sahip olduğu topografik nedenler, muhtemelen geometrik özelliklerinde herhangi bir değişiklik yapmanın önünde bir engel olacaktır

Traffic congestion is one of the major sources and reasons of traffic delay, and with increasing number of vehicles annually, this further complicates the situation. While Roundabouts have the unique advantage and capability of contributing to the reduction of congestion by providing traffic flow in one direction around central island and giving priority to the circulating flow, at the same time they were originally designed to accommodate intersections and junctions that had moderate traffic volumes, so with increasing number of vehicles and thus traffic, this situation raises further questions about whether roundabouts will be suitable for accommodating certain junctions in the foreseeable future. In the United Kingdom, for example, after many researches and studies many roundabouts have been converted to signalized junctions over the past decade as the growth of vehicles and population made it overwhelming for them to accommodate traffic. In this research, a decision will be made regarding Gali Roundabout in Duhok, Iraq, whether this junction should be converted to a signalized junction or remain as it is. To reach this aim, several objectives are required to be carried out manually such as obtaining geometrical properties of the Roundabout, obtaining hourly Traffic Volume Count, and via the ever reliable VISSIM software, Average queue length, travel time delay and so on. After triggering some simulations through VISSIM, the software, will aid in the projection. Hypothetic simulations will also be conducted on VISSIM where it is assumed if the number of vehicles entering the roundabout in the future increases by 15%, this will compare with the performance of the roundabout in present time and will thus provide a breakthrough whether the usage of roundabout will be sustainable or not. VISSIM analysis ultimately projects that this roundabout, if it were to be converted to a signalized junction would cause more congestion and increasing travel time delay. It does however also recommend that the roundabout should have a much wider ICD in 5 years time but due to the roundabouts location, which is being nearby a mountain, topographic reasons will likely be an obstacle of performing any changes to its geometrical properties. So this roundabout may be shifted or displaced 200-300m from its original location and then changes to its geometrical elements and properties can be then applied.