Effekter av ett samverkande variabelt

hastighetsstyrningssystem

– en trafiksimuleringsstudie

Ellen Grumert

Andreas Tapani

Agenda

• Vad är ett variabelt hastighetsstyrningssystem?

• Vad är ett samverkande system?

• Samverkande variabelt hastighetsstyrningssystem

• Implementering

• Resultat

• Framtida studier

• Frågor

Vad är ett variabelt hastighetsstyrningssystem?

• VSLS (Variable Speed Limit System)

• Sammanlänkade variabla hastighetsskyltar

• Detektorer som mäter förhållanden på vägen som t.ex. flöde och/eller

medelhastighet

• Beslutsalgoritm baserad på flöde eller medelhastighet eller både och

Källa: Foto taget 2010 av Holger Ellgaard, publicerat på www.wikipedia.org (hämtat från internet 2011-04-13) Källa: Description of MTM, Automatic Incident Detection in the Motorway Control System MTM, March 1999

Vad är ett samverkande system?

• Tänk om bilar kunde prata med varandra? • Avstånd till bilen framför

• Varningar - trafikstockning, körning i fel riktning, halt

väglag etc.

• Samarbete vid filbyte

• Etc.

• …och om bilar kunde få information om den

omgivande miljön • Väderförhållanden

• Rutguidning och omdirigering

• Varningar – trafikstockning, vägarbete, varningar skickade

via en tidigare passerande bil

• Information och service – betalning, interesanta platser

längs vägen (restauranger, hotell, etc.), internet

förbindelse, m.m.

• Etc.

Information

Information

Information

Information

Samverkande variabelt hastighetsstyrningssystem

Slutlig rekommenderad hastighet:

𝒖𝒓𝒆𝒄 = 𝒖 + 𝒂 ∗ 𝒕 𝒖: Hastighet för aktuellt fordon

𝒕: Updateringsintervall

𝒂: Önskvärd acceleration för fordonet

n n-1

n-2 n-3

Nya hastighetsrekommendationer är baserade på hastigheten hos fordonet, hastighetsbegränsningarna från det

variabla hastighetssystemet och avståndet mellan fordonet och hastighetsskylten (Rörelseekvationerna används)

Kontextuell hastighetsbegränsning - Önskvärd acceleration för fordon 𝑛:

a = 𝒗𝟐−𝒖𝟐

𝟐∗𝒔

𝒗: Hastighet från den variabla hastighetsskyltningen

𝒖: Hastighet för aktuellt fordon

𝒔: Avstånd mellan fordon och variabel hastighetsskyltning

<

Källa: Foto taget 2010 av Holger Ellgaard, publicerat på www.wikipedia.org

(hämtat från internet 2011-04-13)

Implementering

Källa: Description of MTM, Automatic Incident Detection in the Motorway Control System MTM, March 1999

• Antaganden

• Förenklingar

(baserat på Stockholms MCS) Källa:2005-03-01 Johan Petersson, Ramböll (Rev. 2005-03-22 Joakim Barkman, Vägverket)

- VSLS beslutsalgoritm

Implementering

SUMO (Simulation of Urban Mobility)

TraCI (Traffic Control Interface)

VSLS/samverkande VSLS

applikation (python script)

Fordon ID

Fil ID

Acceleration

Hastighet

Max Hastighet

Detektor variabler

Ny Max

Hastighet

- Val av simuleringsverktyg

Implementering

• Homogent flöde med standardparametrar från SUMO

• Simuleringen är 30 minuter lång uppdelat på:

1. 10 minuter med ett flöde på 1200 fordon/timme

2. 10 minuter med ett flöde på 3900 fordon/timme (för att få en effekt

av trafikstockningen som uppstår vid flaskhalsen på grund av ett

flöde över kapacitetsnivån

3. 10 minuter med ett flöde på 1200 fordon/timme

• 10 replikationer av simuleringen har utförts för att ta hänsyn till

standardavvikelsen i simuleringarna

• Variabla hastigheter uppdateras var 4:e sekund

• Den mest restriktiva filen används vid beslutande om uppdatering av

variabla hastigheter

- Antaganden

Implementering

• VSLS

• Förarna antas kunna läsa hastighetsskyltarna på ett avstånd av

150m och mindre

• Alla fordon följer hastighetsskyltningen

• Samverkande VSLS

• Förarna antas kunna få info om aktuell hastighet under hela

sträckan dvs. 500m

• Rekommenderad hastighet är baserad på rörelseekvationerna

• 1 sekund mellan uppdateringarna av hastighetsrekommendationer

• Alla fordon följer hastighetsrekommendationerna

• Alla bilar kan motta information oberoende av var de befinner sig.

- Antaganden

Resultat

• Information fås vid en tidigare

tidpunkt

• Kontinuerlig information under

hela sträckan baserat på

framförvarande variabla hastighet

• Rekommenderad hastighet är

baserad på fordonets hastighet,

angiven variabel hastighet och

avstånd mellan fordon och

variabla hastighetsskyltningen

• Lägre nivåer av höga

accelerationer och inbromsningar

för det samverkande VSLS

• Mer harmoniserat flöde för det

samverkande VSLS

• Lägre utsläpp av CO och CO2

• Lägre bränsleförbrukning

- Förväntningar samverkande VSLS vs. VSLS

Resultat - Fordonstrajektorier för de två systemen

Resultat - Fördelning av accelerationer/decelerationer över hela sträckan

Resultat

VSLS samverkande VSLS Skillnad Skillnad i %

Totalt utsläpp av CO (kg)

under simuleringsperioden 33.82 32.92 0.90 2.66%

Konfidensinterval [33.70,33.93] [32.77,33.07]

Totalt utsläpp av 𝐂𝐎𝟐 (𝐤𝐠)

under simuleringsperioden 1754.68 1728.09 26.59 1.52%

Konfidensinterval [1750.49, 1758.87] [1723.46, 1732,73]

Total bränsleförbrukning (l)

under simuleringsperioden 699.57 688.97 10.60 1.52%

Konfidensinterval [697.90, 701.24] [687.12, 690.81]

- Miljöeffekter

Resultat - Medelhastigheter och medelrestid

Resultat

• Lägre nivåer av höga accelerationer och inbromsningar för det

samverkande VSLS

• Minskad miljöpåverkan med avseende på bränsleförbrukning, CO

och CO2

• Mer harmoniska flöden med färre hårda inbromsningar och

accelerationer

• Medelhastigheten är för många sträckor lägre för det

samverkande VSLS

• Medelrestiden påverkas inte markant

• Indikerar på ett mer varierande hastighetsmönster för VSLS

- Slutsatser

Framtida studier

• Möjliga inriktningar på framtida studier:

• Inkludera mer avancerade funktioner och/eller ytterligare

samverkande system som fungerar tillsammans med det VSLS

system som finns idag (samverkan vid filbyte, samverkande ACC)

• Inkorporering av förarbeteenden, t.ex. tid till uppdatering av

rekommenderade hastigheter, ingen påverkan alls från föraren vid

uppdatering av hastigheter (typ av farthållare), reaktion och respons

på systemet

Framtida studier

• Möjliga inriktningar på framtida studier (forts.):

• Sannolikheten för att motta informationen kan tänkas bero på

avståndet till vägenheterna

• Mer avancerad vägkonstruktion för att få ett mer realistiskt vägnät

(t.ex.på- och avfarter)

• Kontrollstrategin för beräkning och uppdatering av hastighetsgränser

kan vara mer avancerad för att öka effektiviteten (negativa effekter

på säkerhet bör beaktas)

Frågor