Vejforum 25 detektorer til trafikmålinger af civiling. Steen Lauritzen, Vejdirektoratet, e-mail: ste@vd.dk Baggrund Trafikdataopsamlingen på Motorring 3 (M3) har hidtil været foretaget med -systemet, der dækker de fleste af motorvejene i hovedstadsområdet. Detektorerne i -systemet består af induktive dobbeltdetektorer knyttet til en detektorstation i vejsiden. registrerer blandt andet hastighed, køretøjslængde og antal køretøjer på såvel motorvejsspor som til- og frakørselsramper. På grund af det igangværende anlægsarbejde vil det ikke være muligt at opretholde forbindelsen til detektorer og -stationer, der dækker anlægsstrækningen på M3. Da der samtidig har været behov for trafikregistrering i større omfang til at styre variable tavler i forbindelse med styringen af trafikafviklingen i anlægsperioden, er det besluttet at nedtage -systemet på anlægsstrækningen og etablere et helt nyt dataopsamlingssystem baseret på radardetektorer. Placering af radardetektorer Den valgte radardetektor kan opsættes enten over det enkelte kørespor, så den registrerer køretøjerne, som passerer under (længdeskydning), eller den kan opsættes i vejsiden, hvor den registrerer køretøjerne i en række zoner på tværs af vejen (sideskydning). Sidstnævnte løsning åbner mulighed for med én detektor at registrere trafikken i flere kørespor samtidig. Til gengæld forventes en ringere nøjagtighed sammenlignet med de længdeskydende detektorer. Detektorer over de enkelte kørespor er ophængt på de portaler, der bærer de variable tavler til trafikstyringen på anlægsstrækningen. Detektorer, der måler på tværs af vejen er opsat på selvstændige master i midterrabatten. I alt er opsat 15 radardetektorer fordelt med 76 med længdeskydning og 29 med sideskydning. Den gennemsnitlige afstand mellem radardetektorerne i en kørselsretning er ca. 5 meter. Dette er væsentligt tættere end de tidligere -detektorer. På hvert målested registreres trafikken i de to nuværende gennemgående kørespor. Trafik på til- og frakørselsramper samt evt. parallelspor ved flettestrækninger registreres ikke. På figur 1 er vist en oversigt over omfanget og typerne af radardetektorer på Motorring 3 samt en placering af nuværende og tidligere -detektorer. Detektorernes virkemåde En radardetektor virker ved udsendelse af en mikrobølge. Strålen danner et aflangt elliptisk fodaftryk på kørebanen. Alt, hvad der ikke er normal baggrund inden for denne ellipse reflekteres tilbage til detektoren som et signal. For sideskydning kan der defineres op til 8 zoner på tværs af vejen. Dette betyder, at detektoren i princippet kan måle samtidigt i op til 8 kørespor. Nøjagtigheden bliver dog mindre for de yderste af køresporene, og derfor er antallet af detektorzoner i M3-projektet begrænset til 2 zoner, svarende til 2 kørespor.
2 Længdeskydning Sideskydning -snit uden for anlægsområdet -station i anlægsområdet (nedtaget) Figur 1. Oversigt over placeringen af detektorsnit med de to typer af radardetektorer og -detektorer.
3 Figur 2. detektor med sideskydning. Monteres på en mast i vejsiden. På M3 er masten placeret i midterrabatten. Høje køretøjer vil i princippet ikke danne skygge for lavere køretøjer bagved, idet radarstrålen vil blive afbøjet ved passagen af det høje køretøj (se figur 2). På M3 er detektorer til sideskydning altid opsat i midterrabatten, og skygningsproblemet skulle derfor ikke være noget stort problem, da andelen af høje køretøjer i venstre spor er meget lille. Figur 3. detektor med længdeskydning. Detektoren er monteret på en portal og registrerer trafikken i et kørespor fremad i kørselsretningen. Ved længdeskydning, sendes radarbølgerne fremad i kørselsretningen (figur 3). Der er defineret to zoner. Tidsrummet mellem registreringerne i hver af de to zoner benyttes til beregning af hastighed og længde. Ifølge en række uafhængige udenlandske tests af den valgte radardetektor skulle detektoren ved længdeskydning være i stand til at give måleresultater i en kvalitet mindst svarende til målenøjagtigheden med traditionelle spoler. En omfattende test udført af Texas Transportation Institute, viser således en større nøjagtighed end spoler, når detektoren måler fremadskydende (99 på antalstælling og 98 på hastigheden). Ved sideskydning var nøjagtigheden dog noget mindre (94 på antalstælling og 92 på hastigheden). Til sammenligning var nøjagtigheden for dobbeltspoler 98 på antalstælling og 96 på hastigheden.
4 Data som indsamles Med 3 sekunders mellemrum beregnes og lagres for begge opsætningsmetoder følgende data for det pågældende interval: Middelhastighed (km/t) Antal køretøjer Belægningsgrad (andel af tiden med køretøjer i detekteringszonen) detektorer ved længdeskydning (opsat på portaler) indsamler dog udover ovennævnte data for måleintervallet også følgende data for hvert køretøj: Hastighed Længde Enkeltkøretøjsdata fra længdeskydningen lagres til senere anvendelse. Sammenligning af data fra spoler og radar På den sydlige del af anlægsstrækningen har der i det første halve år siden anlægsarbejdets start været en dobbeltdækning i dataindsamlingen, idet trafikdata er indsamlet med såvel systemet som med radardetektorerne. Dette giver mulighed for en direkte sammenligning mellem de to teknikker til dataopsamling på flere delstrækninger på M3. -systemet har gennem årene vist sig at være en pålidelig kilde til dataindsamling. Trafiktal fra har været konsistente og hastighedsmålinger er sammenlignet med data fra andre målesystemer. Selv om måske ikke måler korrekt, formodes data fra at ligge tæt på virkeligheden, specielt for antalstælling og hastighed. detektorer med længdeskydning Antalstælling På figur 4 og figur 5 er for syd- og nordgående retning vist data for et helt døgn for en delstrækning med data fra hhv. én og to -stationer og tre lokaliteter med radardata med længdeskydning. Der er ingen til- eller frakørende trafik, så døgntrafikken skal i princippet være ens for alle tællelokaliteter på strækningen. I sydgående retning varierer registreringsgraden i forhold til fra 63 til 85. I nordgående retning varierer registreringsgraden fra 8 til 83. Der synes således at være en betydelig undertælling med de længdeskydende radardetektorer i forhold til trafikdata indsamlet med -systemet. Mellem Frederikssundsvej og Jyllingevej Mellem Jyllingevej og Frederikssundsvej 5. 5. 4. 4. 3. 2. 3. 2. 1. 1. 1 2 3 1 2 3 Figur 4. Døgntrafik på samme delstrækning med data indsamlet med radardetektorer og. Trafik mod syd den 23.9.25. Figur 5. Døgntrafik på samme delstrækning med data indsamlet med radardetektorer og. Trafik mod nord den 23.9.25.
5 Figur 6. Trafikdata i 5-minuttersintervaller kl. 6-18 for venstre og højre kørespor indsamlet med hhv. længdeskydende radardetektorer og -spoler. Øverst antalstælling, nederst hastighed. Data er fra den 19.9.25. Enkelte steder på M3, hvor anlægsarbejdet endnu ikke er igangsat, er radardetektorer og spoler placeret i umiddelbar nærhed af hinanden, dvs. inden for 5 m. Det har derfor været muligt at lave en sammenligning af hastighederne for de to detektortyper. På figur 6 er for hhv. venstre højre spor vist hastighed og antal køretøjer i 5-minutters intervaller kl. 6-18 den 19. sep. 25 for -detektorer og længdeskydende radardetektorer mellem Jyllingevej og Frederikssundsvej. Data vedr. antalstælling er vist øverst på figur 6. Her ses en betydelig forskel i antal talte køretøjer især for det højre spor. For venstre spor er der i forhold til en undertælling på 7,9 og for højre spor på 17,9. Det ses også, at undertællingen i højre spor er markant i en situation med lav hastighed, hvor tætkørende biler langsomt passerer området med radardetektoren. I denne situation er undertællingen i forhold til op mod 4. I venstre spor er undertællingen ved lav hastighed tilsyneladende ikke større, end den er ved højere hastigheder. Hastighed Som det fremgår af figur 6 nederst er der god overensstemmelse mellem hastighedsdata fra og radardetektorer for både højre og venstre spor. For hele perioden er hastighedsafvigelsen i forhold til +2,1 for venstre spor og -,6 for højre spor. Variationen i forhold til er dog størst for højre spor. Hastighedsfordelingen for venstre og højre spor er vist på figur 7 øverst. Det ses, at detektorerne og radardetektorerne på denne lokalitet gennemgående udviser samme hastighedsfordeling. Dette er heller ikke uventet, da middelhastighederne er nogenlunde ens for de to målesystemer.
6 4 35 3 25 2 15 1 5 Hastighedsfordeling, venstre spor () -4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9- - over 11 4 35 3 25 2 15 1 5 Hastighedsfordeling, højre spor () -4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9- - over 11 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Længdefordeling, venstre spor () -58 cm 58-125 cm over 125 cm 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Længdefordeling, højre spor () -58 cm 58-125 cm over 125 cm Figur 7. Klassifikation kl. 6-18 for et tværsnit indsamlet med hhv. længdeskydende radardetektorer og spoler. Øverst hastighedsklassifikation, nederst længdeklassifikation. Længdeklassifikation Når man ser på fordelingen af køretøjslængder for de to kørespor (figur 7 nederst), har de to målesystemer stort set samme fordeling for højre kørespor. Derimod er det overraskende, at radardetekteringen i venstre spor, som har meget overensstemmende hastighedsmålinger med systemet og mindst unøjagtighed i antalstællingen, kommer så dårligt ud, når man ser på fordelingen af køretøjslængder. Fordelingen for venstre spor er her åbenlyst forkert, idet 6 af køretøjerne bliver klassificeret i længdeintervallet 58 125 cm, hvilket svarer til køretøjsarterne større kassebiler, sololastbiler og busser. De to længdeskydende radardetektorer på denne lokalitet udviser således stor indbyrdes forskel i kvaliteten af de data som indsamles. detektorer med sideskydning På figur 8 er vist forholdet mellem antal registrerede køretøjer med radar og med for den 15. juni 25 på delstrækninger af M3 syd for Frederikssundsvej. Et tal på 8 betyder således, at radardetektorerne har registreret 8 af det antal køretøjer, som er registreret med. For de længdeskydende detektorer på portalerne ses, at registreringsgraden varierer fra 6-8. I disse tværsnit er der således en underregistrering på 2-4 af det antal køretøjer, som systemet registrerer. Registreringsgraden for de sideskydende detektorer er typisk på ca. 9, hvilket svarer til de amerikanske erfaringer. Derimod lever målenøjagtigheden for de længdeskydende detektorer ikke op til forventningerne, idet Vejdirektoratet her havde forventet en tællenøjagtighed på mindst 97.
7 Døgntrafik på radardetektorer som andel af, m. syd Døgntrafik på radardetektorer som andel af, m. nord 12 12 8 8 6 6 4 4 2 2 PS12 PS13 PS14 MS8 PS15 MS9 PS17 MS11 MS12 MS13 PS2 PS21 MS14 MS16 PN13 MS8 PN12 MN9 PN11 MN1 PN1 MN11 MN12 MN13 PN6 M14 M15 Tværskydning Længdeskydning Tværskydning Længdeskydning Figur 8. Sammenlignende antalstællinger på døgnniveau (23.9.25) for sideskydning og længdeskydning. Søjlens højde angiver radardetektorens andel () af den trafikmængde, som registreres på samme delstrækning med -detektorer. For nordgående retning ses, at to af de sideskydende detektorer har en registreringsgrad på eller derover. Hvor disse detektorer er placeret er der et 3. kørespor i vejens højre side i form af en tilkørselsrampe. Det er derfor sandsynligt, at trafikken i det ekstra spor bliver registreret, som kørende i motorvejens højre spor. En af de sideskydende detektorer registrerer 97 i af de køretøjer, som -detektorerne registrerer. Hastigheden for de sideskydende detektorer er ikke analyseret i detaljer. Men der er ikke noget der tyder på, at hastighederne skulle være meget unøjagtige. Konklusion Analyser af trafikdata indsamlet med længdeskydende radardetektorer over hvert kørespor viser, at detektorerne ikke har levet op til forventningerne. Detektorernes nøjagtighed ved hastighedsmålinger ser fornuftige ud for såvel længdeskydende som sideskydende detektorer. Derimod har målenøjagtigheden ved antalstællinger skuffet. Nøjagtigheden ligger langt fra kravet til leverandøren om en fejlmargin på ±2. Kvaliteten af længdeklassifikationen med de længdeskydende detektorer i et motorvejstværsnit viser varierende resultater. På nuværende tidspunkt kan de længdeskydende detektorer ikke anvendes til indsamling af trafiktal. Da denne detektortype andre steder i verden har leveret trafiktal i god kvalitet, er der således håb om, at der vil kunne rettes op på dette forhold. Reference: Field Test of Monitoring of Urban Vehicle Operations Using Non-Intrusive Technologies. Publication Number: FHWA-PL-97-18. Federal Highway Administration 1997.