Vurdering af trafikafviklingen ved brug af trafikmodellen VISUM og trafiksimuleringsmodellen VISSIM. Indlæg på Vejforum den 2. december 2004. Af Jesper Nordskilde, jno@cowi.dk Søren Frost Rasmussen, sfr@cowi.dk COWI A/S 1 Indledning I Nordjylland har man ønsket at vurdere effekterne af en udbygning af motorvej E45 og ændring af nogle tilslutningsanlæg. Der skulle vurderes tiltag til forbedring af kapaciteten på E45, herunder sikre løsninger som giver en hensigtsmæssig trafikafvikling på det øvrige vejnet i Aalborg og i overensstemmelse med fremtidige vejudbygningsplaner omkring Aalborg. Der eksisterer en i forvejen - flittigt benyttet - trafikmodel for Aalborg Kommune som er opstillet i det canadiske modelprogram emme/2. Denne er velegnet til at vurdere overordnede trafikale effekter af ændringer i vejanlæg. Denne model er imidlertid ikke egent til vurderinger af detaljerede afviklingsforhold. Trafikmodeller kan normalt opdeles i makroskopiske og mikroskopiske modeller, hvor der traditionelt ikke er sammenhæng mellem de to modeltyper. En undtagelse er dog modelkomplekset VISUM/VISSIM, hvor der er oprettet et interface mellem de to modeltyper. I den makroskopiske trafikmodel VISUM opstilles en model af det overordnede vejnet inkl. strækningshastigheder, antal spor, samt svingbaner og signalplaner i kryds. I VISUM beskrives trafikken ud fra turtabeller. Turoplysningerne valideres og kalibreres via et ekstra modul i forhold til trafiktællinger. Data i VISUM modellen kan via et interface overføres til den mikroskopiske simuleringsmodel VISSIM. Fordelene ved dette er blandt andet at det er meget tidsbesparende for opstilling af VISSIM modeller. Desuden er det muligt at skære mindre områder ud af VISUM modelvejnettet for detailanalyser af trafikafviklingen i VISSIM. Dette gør modelkomplekset meget fleksibelt, idet beregninger med VISUM modellen kan benyttes til at udpege områder, hvor det vil være relevant at analysere trafikafviklingen i VISSIM. Simuleringsmodellen VISSIM giver mulighed for at modellere et vejnet, hvor trafikanter, der repræsenterer forskellige trafikantgrupper, sendes gennem vejnettet i "tilfældig" orden ud fra valgte fordelinger, der modsvarer det reelle trafikmønster. VISSIM giver bl.a. mulighed for en dynamisk visualisering af den simulerede trafikafvikling samt en brugerdefineret kvantificering af f.eks. rejsetider, ventetider, antal stop, kølængder og køperioder for forskellige trafikantgrupper. I følgende indlæg er gjort rede for de valgte metoder, resultater og erfaringer ved brug af trafikmodellen VISUM og simuleringsmodellen VISSIM til trafikafviklingen i Aalborg, samt interfacet mellem modellerne.
2 Modelopstilling Analyseområdet omfattede motorvejsstrækningen på E45 fra tilslutningsanlægget ved Mariendalsmølle i syd til tilslutningsanlægget ved Bouet i nord, samt ramper, rampekryds og tætliggende kryds og rundkørsler i vejnettet. På Figur 1 er vist simuleringsmodellens afgrænsning ved Aalborg. Figur 1 Afgrænsning af simuleringsmodellen i VISSIM
Modelopbygningen i VISUM/VISSIM har baseret sig på følgende datagrundlag: digitale vejmidtekort fra DAV (Dansk Adresse- & Vejdatabase) ortofotos (DDOBy) afmærkningsplan i tunnel eksisterende emme/2 trafikmodel (turtabeller) signalgruppeplaner rejsetidsmålinger (vha. GPS) trafiktællinger (manuelle krydstællinger og maskinelle tællinger). Analysevejnettet, som ligger i et Geografisk Informations System (GIS), overføres til VISUM med et konverteringsprogram. Turmønstre udtrækkes fra emme/2-modellen for myldretidsperioden, ved at der i emme/2 laves et snit rundt om analyseområdet. Der udføres derpå en række strækningsanalyser, som gemmes på matrix-form for det valgte modelområde. Metoden er automatiseret således, at matrixudtræk kan udføres med minimalt tidsforbrug. I VISUM etableres den rette topologiske sammenhæng i vejnettet med støtte fra ortofotos og matricerne fra emme/2 indlæses. Der foretages en kalibrering af turmatricerne, så de afspejler det retningssplit, der er hhv. morgen og eftermiddag. Der er dernæst foretaget en tællekalibrering af turmatricerne i basissituationen i forhold til indlæste tællinger på strækninger eller i kryds. Fra VISUM overføres såvel vejnet som matricer herefter til VISSIM ved brug af et standard interface. I VISSIM er signalgruppeplaner, hastighedsprofiler og vigepligtforhold afslutningsvis indlæst i krydsene. I VISSIM blev modellen kalibreret på 2004 niveau på basis af observerede kølængder og målte rejsetider. Et udsnit af den færdige simuleringsmodel er vist på Figur 2. Figur 2 Udsnit af VISSIM-model
I prognosesituationer, som medfører overordnet ændring af turmønster i byen - f.eks. en 3. Limfjordsforbindelse - udføres en ny beregning i emme/2, hvorefter turmatricerne overføres til VISUM. Dernæst multipliceres de relative ændringer på de kalibrerede basismatricer, hvorefter disse overføres til VISSIM. 3 Eksempel på anvendelse 1: Vejudbygningsplan Undersøgelserne har omfattet en række vidt forskellige scenarier langs E45: 1. Forøgelse af antal kørespor på motorvejen. 2. Ombygning af udfletningsanlæg. 3. Forbedring af kapacitetsforhold i rampekryds. 4. Undersøgelse af muligheder for hastighedsstyring på motorvejen. Fremskrivning til det forventede trafikniveau i år 2015 medførte i sig selv en række kritiske kapacitetsproblemer i simuleringsmodellens netværk, som det var nødvendigt at finde løsninger på inden de egentlige scenarieberegninger kunne udføres. Disse indledende justeringer berørte hovedsagelig indstillingen af nogle af signalerne i rampekrydsene. Enkelte steder var det dog - efter aftale med kommunen og amtet - også nødvendigt at forudsætte mindre vejgeometriske indgreb, for at få etableret en overordnet basissituation for år 2015. 4 Eksempel på anvendelse 2: Motorvejsudvidelse til Bouet Vejdirektoratet skal etablere et 3. spor på motorvejen fra Bouet til Limfjordstunnelen i sydgående retning. I forbindelse med udbygningen har Vejdirektoratet ønsket en undersøgelse af udstrækningen af de fremtidige kølængder på E45 og E39 ved Bouet i anlægsperioden for forskellige alternative løsninger. Resultaterne skal anvendes som grundlag for beslutninger om udformning af sammenfletningen af trafikken, således at generne minimeres. Det har endvidere været målet at vurdere om det eksisterende køvarslingssystem nåede langt nok ud ad motorvejene, især hvis der ud over anlægsarbejdet også sker en hændelse (ulykke) på motorvejen midt i morgenmyldretiden. 5 Eksempel på anvendelse 3: Kapacitetsproblemer på Indkildevej Nordjyllands Amt har ønsket at analysere trafikafviklingen på Indkildevej i forskellige scenarier, hvor vejgeometri, signalstyring og trafikmængder ændres. Baggrunden herfor er bl.a., at trafikken fra "Mariendalsmølle-indføringen" skaber afviklingsproblemer på Indkildevej i retning mod vest. Desuden afvikles trafikken fra Hobrovej syd ikke tilfredsstillende i krydset Ny Nibevej - Indkildevej/Hobrovej. Der er bl.a. undersøgt følgende: 1. Optimeret signalstyring 2. Ændret geometri - flere vognbaner 3. Bundne venstresving 4. Trafiktilvækst
Amtet har bl.a. ønsket at vurdere effekterne af at udvide strækningen mellem Otto Møntsteds Vej og motorvejens tilkørselsrampe fra 1 til 2 vognbaner for trafikken i retning mod vest. Ligeledes er der - af trafiksikkerhedsmæssige årsager - undersøgt muligheder for at etablere bundne venstresving i krydset Ny Nibevej - Indkildevej/Hobrovej for trafikken fra nord og syd. Desuden er trafikafviklingen på Indkildevej vurderet med et forventet trafikniveau i år 2008, som er beregnet på basis af trafikmodellen for Aalborg.