MOOTTORITIELIIKENTEEN MALLINTAMINEN — MIKROSKOOPPINEN SIMULOINTI JA LIIKENNEVIRRAN PERUSKUVAAJAT
Satu Innamaa
Teknillisen korkeakoulun rakennus-ja
yhdyskuntatekniikan osastolla ma. professori Matti Pursulan valvonnassa ja ohjauksessa tehty opinnäytetyö diplomi-insinöörin tutkintoa varten.
DIPLOMITYÖN TIIVISTELMÄ
TEKNILLINEN KORKEAKOULU
RAKENNUS- JA YHDYSKUNTATEKNIIKAN OSASTO
Tekijä: Satu Innamaa
Diplomityö: MOOTTORITIELIIKENTEEN MALLINTAMINEN —
MIKROSKOOPPINEN SIMULOINTI JA LIIKENNEVIRRAN PERUSKUVAAJAT
Päivämäärä: 15.8.1997 Sivumäärä: 142
Professuuri: Liikennetekniikka Koodi: Yhd-71.
Valvoja: Ma. professori Matti Pursula Ohjaaja: Ma. professori Matti Pursula
Tässä diplomityössä tehtiin esimerkkinä moottoritieliikenteen mikroskooppisesta si
muloinnista simulointimalli Länsiväylästä. Lisäksi työssä oli tarkoitus esitellä liiken
nevirran peruskuvaajien määrittämistapoja sekä kehittää arkirutiiniksi sopiva menetel
mä, jonka avulla voidaan etsiä liikennevirtamittauksista stationaarisia ajanjaksoja.
Länsiväylän simulointimalli tehtiin HUTSIM-nimisellä oliopohjaiseen ohjelmointiin perustuvalla liikenteensimulointiohjelmalla, joka on tehty Teknillisen korkeakoulun liikennelaboratoriossa. Malli rakennettiin Helsingin suunnalle samalle alueelle, jossa Tielaitoksen Uudenmaan tiepiirillä on ruuhkavaroitusjärjestelmä.
Mallin avulla oli tarkoitus selvittää käytetyn ohjelmiston soveltuvuutta moottoritiesi- mulointiin ja kehittää samalla työkalu tiepiirin käyttöön. Malli saatiin kalibroitua tois
tamaan tapahtuneet liikennetilanteet poikkileikkaustasolla tarkasteltuna tyydyttävästi.
Mallin antaman kokemuksen perusteella syntyi useita ideoita siitä, miten HUTSIMiä voitaisiin kehittää.
Stationaaristen ajanjaksojen etsimisessä yhdistettiin useampi eri menetelmä. Tilaho- mogeenisuus tutkittiin peräkkäisten ilmaisimien ristikorrelaatioiden avulla ja statio- naarisuus Jacobsin stationaarisuustestillä ja Coxin ja Stuartin trenditestillä. Tilahomo- geeniseksi ja stationaariseksi osoittautui noin 26 prosenttia alkuperäisestä liikenneda- tasta.
Liikennevirran peruskuvaajien määrittämiseen käytettiin van Aerden yhtälöä. Käyrät sovitettiin havaintoaineistoihin minimoimalla liikennetiheyssuoran suuntaista virhettä.
Työssä on analysoitu stationaarisiin havaintoihin ja perinteisiin viiden minuutin ha
vaintoihin perustuvia liikennevirran peruskuvaajia yksittäin ja tehty vertailuja molem
milla menetelmillä saatujen tulosten välillä.
ABSTRACT OF THE MASTER’S THESIS
HELSINKI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
FACULTY OF CIVIL AND ENVIRONMENTAL ENGINEERING
Author: Satu Innamaa
Name of the thesis: MODELLING OF FREEWAY TRAFFIC — MICROSCOPIC SIMULATION AND FUNDAMENTAL FLOW
RELATIONSHIPS
Date: 15.8.1997 Number of pages: 142
Professorship: Transportation engineering Code: Yhd-71.
Supervisor: Acting professor Matti Pursula Instructor: Acting professor Matti Pursula
In this master’s thesis a simulation model of Länsiväylä was made as an example of microscopic simulation of freeway traffic. In addition, methods to define fundamental flow relationships were presented as well as a practical method to find stationary periods from the traffic data was developed.
The simulation model of Länsiväylä was made with an object oriented traffic simula
tion program called HUTSIM which was developed in the laboratory of transportation engineering at Helsinki University of Technology. The model was built in the direc
tion towards Helsinki where Uusimaa Region of the Finnish National Road Admi
nistration has got a congestion warning system.
The purpose of the simulation was to test HUTSIM’s suitability for freeway simula
tion and to develop a tool for the Uusimaa Region. The model was calibrated to repeat observed traffic situations on a satisfactory level when considered from a cross-sec
tion’s point of view. On grounds of the experience of making this model several ideas to develop HUTSIM were generated.
In order to find stationary periods several methods were combined. The space homo
geneity was examined with cross-correlations of successive detectors and the stationa- rity with Jacob’s stationarity test and the trend test of Cox and Stuart. About 26 pro
cent of the original traffic data turned out to be space homogeneous and stationary.
The equation of van Aerde was used to define fundamental flow relationships. Curves were adjusted to observations by minimizing the error in the direction of the traffic
ESIPUHE
Tämä diplomityö on tehty Teknillisen korkeakoulun liikennelaboratoriossa ma. profes
sori Matti Pursulan valvonnassa ja ohjauksessa. Diplomityön molempien osien piti käsi
tellä Länsiväylän liikennettä, mutta koska ajoneuvokohtaisen datan saaminen Länsiväy
län ruuhkavaroitusjärjestelmästä osoittautui mahdottomaksi, liikennevirran peruskuvaa- jien määrittämisessä oli turvauduttava hollantilaiseen dataan. Samalla ensimmäistä ja toista osaa yhdistävä punainen lanka katosi osittain.
Haluan esittää kiitokseni Mari Ahoselle ja Jussi Borgenströmille Uudenmaan tiepiiriin, joka toimi tilaajana Länsiväylän HUTSIM-mallissa, Kari Sanelle ja Taina Anderssonille Helsingin kaupungin kaupunkisuunnitteluvirastoon sekä HUTSIM-asiantuntija Iisakki Kososelle ja Tapio Luttiselle, joka antoi hyviä vinkkejä diplomityön toisen osan vii
meistelyyn. Lopuksi haluan vielä kiittää Matti Pursulaa, joka sai minut kiinnostumaan liikennevirroista ja ajatuksesta jatko-opinnoista.
Valmistuminen on jännittävä vaihe ihmisen elämässä. Vaikka opiskeluelämä jää silloin taakse, on edessä uusia ovia...
On aina oltava varovainen, kun astuu ovesta ulos,
koska pihakäytävä on oikeastaan tie ja tie jatkuu loputtomiin.
Jos et pidä varaasi, tapahtumat saattavat temmata sinut mukaasi ja sinä päädyt vieraaseen maahan tietämättä, miten sinne päädyit.
— J. R. R. Tolkien
Espoossa 15.8. 1997
Satu Innamaa
SISÄLLYSLUETTELO
DIPLOMITYÖN TIIVISTELMÄ... 2
ABSTRACT OF THE MASTER’S THESIS...2
ESIPUHE... 3
SISÄLLYSLUETTELO... 5
1 JOHDANTO...7
OSA I: MIKROSKOOPPINEN SIMULOINTI...8
2 LÄNSIVÄYLÄN RUUHKA VAROITUS JÄRJESTELMÄ...9
2.1 Ruuhkavaroitusjärjestelmä ja sen tarkoitus... 9
2.2 Järjestelmän toimintaperiaatteet...10
2.3 Järjestelmän ohjauslogiikka... 12
2.4 Täydentävä videojärjestelmä... 17
3 LÄNSIVÄYLÄN HUTSIM-MALLIN RAKENTAMINEN... 18
3.1 HUTSIM... 18
3.2 Mallinnettu alue... 20
3.3 Joukkoliikennekaista...21
3.4 Suunta-, ajoneuvotyyppi- ja nopeusjakaumat...22
3.5 Liikennevalot...24
3.6 Muuttuvat nopeusrajoitusmerkit ja mallin syötetiedot...26
4 MALLIN KALIBROINTI JA VALIDOINTL... 27
4.1 Liikennemäärätietojen tarkistaminen...27
4.2 Pysäkkiviivytyksen määrittäminen... 30
4.3 Kaistan vaihtaminen... 30
4.4 Nopeudet ja liikennemäärät... 32
4.5 Länsiväylän simulointimallin käyttösovelluksia...38
5 HUTSIMIN PUUTTEITA JA KEHITTÄMISIDEOITA...45
OSA H: LIIKENNEVIRRAN PERUSKUVAAJAT...55
6 LIIKENNEVIRTATEORIAA... 56
7 VAN AERDEN YHTÄLÖ...61
7.1 Van Aerden tutkimuksen lähtökohdat...61
7.2 Tutkimuksen sovellukset... 62
7.3 Kalibroinnin erityisvaatimukset...63
7.4 Ortogonaalinen pienimmän neliösumman menetelmä...63
7.5 Liikennetiheyssuoraan perustuva kalibroitimenetelmä...69
7.6 Ortogonaalisen ja liikennetiheyssuoraan perustuvan kalibroinnin erot... 70
7.7 Van Aerden mallin ja hänen kalibrointimenetelmänsä arviointi... 76
8 STATIONAARISTEN AJANJAKSOJEN ETSIMINEN...78
8.1 Stationaarisen datan edut... 78
8.2 Liikennevirran stationaarisuus...79
9 LIIKENNEVIRRAN PERUSKUVAAJIEN MÄÄRITTÄMINEN...98
9.1 Stationaaristen jaksojen etsiminen... 98
9.2 Liikennevirran peruskuvaajat... 104
9.3 Perinteinen liikennevirran peruskuvaajien määrittämismenetelmä... 111
9.4 Eri menetelmien antamien tulosten vertailu... 117
10 STATIONAARISTEN AJANJAKSOJEN ETSIMISMENETELMÄN ARVIOINTI... 121
11 YHTEENVETO... 122
11.1 Mikroskooppinen simulointi... 122
11.2 Liikennevirran peruskuvaajat... 125
LÄHDELUETTELO... 128
LIITE 1. ESIMERKKI LÄNSIVÄYLÄN RUUHKA VAROITUSJÄRJESTELMÄN ANTAMASTA TULOSTEESTA... 133
LIITE 2. VAN AERDEN PERUSKUVAAJIEN VERTAILUJA... 134
1 JOHDANTO
Simuloinnin edut liikenteen analysoinnissa ovat ilmeiset. Simuloinnin avulla voidaan tarkastella tilanteita, joiden käsittely todennäköisyyslaskennan tai muiden matemaattis
ten menetelmien avulla on mahdollista vain yksinkertaisessa muodossa. Lisäksi simuloi
malla voidaan vertailla erilaisia ratkaisuja täsmälleen samassa liikennetilanteessa, mikä ei muuten (esimerkiksi maastossa tapahtuvin mittauksin) ole mahdollista liikenteen run
saiden satunnaisvaihteluiden vuoksi. Simuloinnin ongelmat puolestaan liittyvät mallien realistisuuteen eli kykyyn kuvata oikeita ja ongelman kannalta tärkeitä vuorovaikutus
suhteita. Mallit onkin validoitava ja kalibroitava huolellisesti. (Kosonen & Pursula 1996.)
Toinen tapa mallintaa liikennettä on liikennevirran peruskuvaajat. Nämä nopeuden, lii
kennemäärän ja liikennetiheyden väliset lainalaisuudet ja kuvaajat ovat perinteisesti vai
kuttaneet merkittävästi teiden mitoitukseen. Liikennevirran peruskuvaajien avulla on saatu estimaatteja nopeuden muutoksesta odotetun tai suunnitellun liikenteen kysynnän muutoksen funktiona. Maantieliikenteen mallintajat tai simuloijat ovat tehneet malliensa avulla kuvaajia nopeuden tai matka-ajan herkkyydestä suhteessa liikennemäärän vaihte
luun. Nopeus-liikennemääräriippuvaisuuden muodon tunteminen on tärkeää liikenteen reaaliaikaisessa ohjauksessa ja häiriöiden havainnoinnissa. Uudet reaaliaikaiset nopeus- liikennemäärä-liikennetiheysriippuvaisuuksien sovellukset ovat yhä riippuvaisempia es
timaattien tarkkuudesta, (van Aerde & Rakha 1995.)
Diplomityön ensimmäisessä osassa tehtiin esimerkkinä mikroskooppisesta simuloinnista simulointimalli Länsiväylästä. Tarkoituksena oli selvittää käytetyn simulointiohjelman (HUTSIM) soveltuvuutta moottoritiesimulointiin ja samalla kehittää työkalu Tielaitok
sen Uudenmaan tiepiirin käyttöön. Tiepiirillä on mallinnettavalla alueella ruuhkavaroi- tusjärjestelmä.
Diplomityön toisessa osassa esitellään liikennevirran peruskuvaajien määrittämistapoja ja arkirutiiniksi sopiva menetelmä, jonka avulla voidaan etsiä liikennevirtamittauksista stationaarisia ajanjaksoja. Liikennevirran peruskuvaajien muodoksi valittiin kanadalai
OSA I: MIKROSKOOPPINEN
SIMULOINTI
2 LÄNSIVÄYLÄN RUUHKA VAROITUSJÄRJESTELMÄ
2.1 Ruuhkavaroitusjärjestelmä ja sen tarkoitus
Länsiväylällä on Lauttasaaren kohdalla otettu käyttöön liikenteen ruuhkautumisesta ja jonoista varoittava ohjausjärjestelmä. Järjestelmän on kehittänyt saksalainen Dambach Werke GmbH ja sen on tuonut maahan Traffic Systems Finland Oy. Tietokoneohjatun järjestelmän keskuslaitteet ovat Tielaitoksen Uudenmaan tiepiirin liikennekeskuksessa Pasilassa. Tienkäyttäjälle järjestelmä näkyy muuttuvina nopeusrajoitus- ja varoitusmerk
keinä (kuva 1). Liikenteen ruuhkautumisesta varoitetaan jonovaroitusmerkeillä ja muut
tuvia nopeusrajoituksia käytetään tasaamaan ajonopeuksia. (Uudenmaan tiepiiri 1995.)
Järjestelmän tärkein tavoite on liikenneturvallisuuden parantaminen. Ohjausjärjestelmä ei poista Länsiväylän ruuhkia, mutta lievittää ruuhkautumisen haittoja liikenteelle ja ym
päristölle. (Uudenmaan tiepiiri 1996.)
Ruuhkavaroitusjärjestelmä on jatkuvasti päällä. Nopeusrajoitusmuutoksia tai muita oh
jaustoimenpiteitä on tehty talvella kahtena tai kolmena arkiaamuna viikossa. Kesällä lii
kennemäärät ovat suuremmat ja lomakautta lukuun ottamatta ohjaustoimenpiteitä teh
dään arkisin lähes päivittäin. (Borgenström 1997a.)
2.2 Järjestelmän toimintaperiaatteet
Liikenteen sujumista seurataan noin sadalla ajorataan upotetulla induktiivisella ilmaisi
mella. Ne mittaavat jatkuvasti kaistoittaisia liikennemääriä ja nopeuksia sekä rekisteröi
vät näiden muutoksia. Järjestelmä kokoaa tiedot keskuslaitteistoonsa, tekee tarvittavat laskutoimitukset ja päättelee, millaiset ohjaustoimenpiteet sopivat tilanteeseen parhai
ten. (Uudenmaan tiepiiri 1996.)
Ilmaisimia on Helsingin suunnalla yhdeksässä (kuva 2) ja Espoon suunnalla kahdeksas
sa poikkileikkauksessa, yksi ilmaisinpari kullakin kaistalla. Ilmaisimen leveys ja pituus on kaksi metriä ja etureunojen välinen etäisyys neljä metriä. Ilmaisimet toimivat jatku
van tarkkailun -periaatteella. Ilmaisinjärjestelmä tunnistaa ajoneuvotyypin (henkilö-, kuorma- tai linja-auto), ajoneuvon nopeuden sekä bruttoaikavälin. Ruuhkan ohjaukseen ei kuitenkaan käytetä ajoneuvokohtaisia tietoja, vaan järjestelmä pitää kirjaa kultakin ilmaisinparilta ainoastaan minuuttikohtaisista liikennemääristä, nopeuksista ja aikaväleistä sekä ajoneuvotyypeittäin että yhteensä. Näiden tietojen lisäksi järjestelmä kirjaa muistiin ilmaisimien varausasteet. Liikennemäärä- ja nopeustietoja säilytetään 400 vuorokautta ja aikavälejä ja varausasteita kaksi kuukautta (Borgenström 1997c).
Esimerkki eräästä järjestelmän antamasta tulosteesta on liitteenä 1.
ERITASOLIITTYMÄ ■LAPINLAHDEN SILTA
RUOHOLAHTI
1
KATAJAHARJUN
m
LAUTTASAARI
Kuva 2. Länsiväylän ruuhkavaroitusjärjestelmän videokameroiden, muuttuvien opastei
den ja ilmaisinsilmukoiden (Is - 9s) sijainnit (kuvan pohjana: Borgenström I997d).
Länsiväylän järjestelmään kuuluu 14 muuttuvaa kuituoptista liikennemerkkiä (kuva 2).
Kymmenessä merkissä on sekä nopeusrajoitus että varoitusmerkki. Nopeusrajoitus voi
daan muuttaa portaittain vastaamaan liikennetilannetta (60 / 80). Varoitusmerkeissä voi
daan osoittaa rajoituksen syy: ruuhka, liukas keli tai tietyö. (Uudenmaan tiepiiri 1996.) Merkkejä ohjataan järjestelmän kulloinkin antamien suositusten perusteella. Arviot ja päätökset tehdään liikennekeskuksessa (kuva J). Paikalliset ohjauskojeet ohjaavat väy
lälle asennettujen muuttuvien liikennemerkkien toimintaa joko automaattisesti tai liiken
nekeskuksen antamien ohjeiden mukaan. (Uudenmaan tiepiiri 1996.)
Kuva 3. Uudenmaan tiepiirin liikennekeskus. Kuvassa Länsiväylän ruuhkavaroitusjär- jestelmän käyttäjä Jussi Borgenström (Uudenmaan tiepiiri 1997).
Väylän liikenteestä kerätään jatkuvasti tietoja, joiden perusteella arvioidaan ruuhkautu
mista ja jonojen syntymistä. Päivystäjä varmentaa saamansa tiedon videokameroilla ja säätää tarvittaessa järjestelmän toimintaa (Uudenmaan tiepiiri 1996). Liikennekeskus päivystää talvella ympäri vuorokauden ja kesällä arkisin kello 6:00 - 21:00 (Borgen- ström 1997c).
2.3 Järjestelmän ohjauslogiikka
Merkkien kunkin näyttötilan seurantaa varten on asetettu kolme raja-arvoa. Raja-arvo 1 on näyttötilan minimikesto (5 min). Merkin yksittäinen näyttötila on siis päällä vähin
tään viisi minuuttia. Raja-arvo 2 on yläraja epätavallisen lyhytaikaiselle ohjaukselle (ruuhkavaroitukselle 8 min ja nopeusrajoitukselle 10 min) ja raja-arvo 3 alaraja epäta
vallisen pitkäaikaiselle ohjaukselle (60 min). Ohjauksella tarkoitetaan tässä aikaa, jonka näyttötila on ollut päällä. Jos näyttötila on päällä alle kahdeksan (tai kymmenen) tai yli 60 minuuttia, järjestelmä tekee asiasta huomautuksen. (Uudenmaan tiepiiri & Traficon Oy 1996, Borgenström 1997c.)
Samassa poikkileikkauksessa olevissa saman suunnan nopeusrajoitusmerkeissä (rinnak- kaismerkit) on aina sama näyttö. Sama pätee myös niille rinnakkaismerkeille, jotka eivät sijaitse samassa poikkileikkauksessa vaan esimerkiksi liittyvällä rampilla. Jonovaroitus- merkkien osalta ei vaadita, että molemmissa merkeissä olisi oltava jonovaroitus näky
vissä. Jos toinen merkki on vian tai muun vastaavan syyn takia pois käytöstä, voi toinen merkki kuitenkin olla päällä. (Uudenmaan tiepiiri & Traf icon Oy 1996.)
Jonovaroituksen näyttöä ja nopeusrajoituksen muuttamista ohjataan ohjausohjelmalla, joka perustuu eräänlaisen nopeussuureen arvon seurantaan. Nopeussuure määritetään
seuraavasti:
V(k) = a*V(v) + (1 - a)*V(k -1) (1)
missä V(k) on nopeussuure, kun k ajoneuvosta on saatu nopeusilmaisu, a on viimeisim
män ajoneuvon vaikutusosuus prosentteina (Länsiväylällä 20 prosenttia), V(v) on vii
meisimmän ajoneuvon nopeus ja V(k-l) on edellinen nopeussuure. Minuutin ensimmäi
selle ajoneuvolle suureen V(0) arvona käytetään edellisen minuutin nopeussuuretta. (Uu
denmaan tiepiiri & Traficon Oy 1996.)
Nopeussuure mitataan ilmaisinkohtaisesti ja jokainen yksittäinen ilmaisu vaikuttaa ar
voon. Mittauspisteen nopeussuureeksi lasketaan kultakin minuutilta ilmaisinkohtaisten nopeussuureiden aritmeettinen keskiarvo:
Vi(k) = \^(k)+Vi 2(k) + Vi,(k)
3 (2)
missä Vi(k) on mittauspisteen i nopeussuure /::nnen ajoneuvon jälkeen (k:s ajoneuvo on viimeinen kyseisen minuutin aikana tullut ajoneuvo) ja Vi.j(k) on mittauspisteen i kaistan 1 nopeussuure. (Borgenström 1997b.)
Säädettäviä parametrejä ovat viimeisimmän havainnon vaikutusosuus (a) ja nopeus- suureen kynnysarvot (L2 ja L3 sekä Hl ja H2). Kynnysarvot ovat nopeustasoja, jotka määrittelevät rajan ruuhkan alkamiselle ja päättymiselle. Nopeusrajoituksen alentamista
kynnysarvo L2: alkuarvo = 55 km/h
kynnysarvo L3: alkuarvo = 40 km/h, merkeille (5 + 6) 35 km/h Nopeusrajoituksen korottamista ja jonovaroituksen poistamista varten Helsingin suun
nalle on asetettu seuraavat kynnysarvot:
kynnysarvo Hl: alkuarvo = 50 km/h, merkeille (5 + 6) 44 km/h kynnysarvo H2: alkuarvo = 65 km/h
Arvioitaessa, pitääkö nopeusrajoitusta laskea ja jonovaroitus kääntää näkyviin (nopeus- suure pienenee), ovat käytössä kynnysarvot L2 ja L3. Kun tutkitaan, voidaanko nopeus
rajoitusta nostaa tai jonovaroitus poistaa, käytetään kynnysarvoja Hl ja H2. (Uuden
maan tiepiiri & Traficon Oy 1996.)
Muuttuvien opasteiden tilan muutostarvetta arvioidaan merkkikohtaisesti taulukon 1 mukaisten tietojen perusteella. Näitä kunkin opasteen tarkastelualueita on havainnollis
tettu kuvassa 4. Ohjelmisto muuttaa merkkien tilaa taulukon 2 ehtojen toteutuessa. (Uu
denmaan tiepiiri & Traficon Oy 1996.)
Taulukko 1. Muuttuvien opasteiden tilan muutostarpeen arviointi Länsiväylän ruuhka- varoitusjärjestelmässä Helsingin suunnalla.
Muuttuvat opasteet Nopeussuureet mittauspisteiltä Tilatieto opasteilta
1 +2 Is, 2s, 3s, 4s 3 + 4
3 + 4+11 3s, 4s, 5s, 6s, 7s 1 + 2, 5 + 6
5 + 6 6s, 7s, 8s, 9s 3+4
Alue, jota opasteet 3 + 4 tarkastelevat
Alue, jota opas teet 1 + 2 tarkasteli vat Tilatieto
Is 2s 3s
Tilatieto
Lemissaaren liitty nä
<T i y1
4s 5s
Alue, jota opasteet 5 + 6 tarkastelevat
6s
+
Lapinlahden silta
7s 8s 9s
Kuva 4. Alueet, joilta Länsiväylän ruuhkavaroitusjärjestelmän muuttuvat opasteet saa
Taulukko 2. Ehdot muuttuvien opasteiden tilan muuttamiseksi Länsiväylän ruuhkavaroi- tusjärjestelmässä Helsingin suunnalla.
Merkit 1 + 2 (ennen Katajaharjun siltaa Helsingin suuntaan ajettaessa) Nopeusrajoitus tilasta 80 km/h tilaan 60 km/h Jonovaroitus päälle
[Vis(k) < kynnysarvo L2] TAI [Vis(k) < kynnysarvo L2] TAI
[V2s(k) < L2] TAI [V2s(k) < L2] TAI
[V3s(k) < L2] TAI [V3s(k) < L3] TAI
[V4s(k) < L2 JA nopeusmerkin 3 + 4 tila = 60] [V3s(k) < L2 JA merkissä 3 + 4 on jonovaroitus]
Nopeusrajoitus tilasta 60 km/h tilaan 80 km/h Jonovaroitus pois päältä [Vis(k) > kynnysarvo H2] JA [Vis(k) > kynnysarvo H2] JA
[Vis(k) > H2] JA [V2s(k) > H2] JA
[V3s(k) > H2 TAI ]V3s(k) > Hl JA nopeusmerkin [V3s(k) > H2 TAI ]V3s(k) > Hl JA
3+4 tila = 80}] JA merkeissä 3 + 4 ei ole
[merkissä 1 + 2 ei ole jonovaroitusta] jonovaroitusta}]
Merkit 3+4 (ennen Lahnalahden alikulkua) + 11 (Lemissaaren liittymisrampilla) Nopeusrajoitus tilasta 80 km/h tilaan 60 km/h Jonovaroitus päälle
[V3s(k) < kynnysarvo L2] TAI [V4s(k) < L2] TAI
[V5s(k) < L2] TAI [V6s(k) < L2] TAI
[V7s(k) < L2 JA nopeusmerkin 5 + 6 tila = 60]
[V3s(k) < kynnysarvo L2] TAI [V4s(k) < L2] TAI
[V5s(k) < L2] TAI [V6s(k) < L3] TAI
[V6s(k) < L2 JA merkissä 5 + 6 on jonovaroitus]
Nopeusrajoitus tilasta 60 km/h tilaan 80 km/h Jonovaroitus pois päältä [V3s(k) > kynnysarvo H2] JA [V3s(k) > kynnysarvo H2] JA
[V4s(k) > H2] JA [V4s(k) > H2] JA
[V5s(k) > H2] JA [V5s(k) > H2] JA
[V6s(k) > H2 TAI {Ves(k) > Hl JA nopeusmerkin [V6s(k) > H2 TAI (V6s(k) > Hl JA
5+ 6 tila =80}] JA merkeissä 5 + 6 ei ole
[merkissä 3 + 4 ei ole jonovaroitusta] jonovaroitusta}]
Merkit 5 + 6 (ennen Maamonlahden siltaa Helsingin suuntaan ajettaessa) Nopeusrajoitus tilasta 80 km/h tilaan 60 km/h Jonovaroitus päälle
[V6s(k) < kynnysarvo L2] TAI [V6s(k) < kynnysarvo L2] TAI
[V7s(k) < L2] TAI [V7s(k) < L2] TAI
[V8s(k) < L2] TAI [Vgs(k) < L2] TAI
[V9s(k)<L3] [V9s(k)<L3]
Nopeusrajoitus tilasta 60 km/h tilaan 80 km/h Jonovaroitus pois päältä [V6s(k) > kynnysarvo H2] JA [V6s(k) > kynnysarvo H2] JA
[V7s(k) > H2] JA [V7s(k) > H2] JA
Ennen Maamonlahden (ja Lapinlahden) siltaa sijaitsevat nopeusrajoitusmerkit (5 + 6) vaihdetaan tilasta 80 km/h tilaan 60 km/h silloin, kun nopeus laskee ennen Lapinlahden siltaa tai heti sen jälkeen (jokin poikkileikkauksista 6s, 7s tai 8s) alle 55 km/h:iin tai jos nopeus laskee Länsiväylän lopussa (poikkileikkaus 9s) alle 35 km/h:iin. Nopeusrajoitus palautetaan tilaan 80 km/h, kun nopeus on ylittänyt 65 km/h poikkileikkauksissa 6s, 7s ja 8s ja poikkileikkauksen 9s kohdalla 44 km/h eikä jonovaroitus ole päällä.
Nopeusrajoitusmerkkien (5 + 6) yhteydessä olevat jonovaroitusmerkit menevät päälle samoilla ehdoilla, joilla nopeusrajoitus lasketaan 80 km/h:sta 60 km/h:iin. Varoitusmer
kit menevät pois päältä vastaavasti samoin ehdoin kuin nopeusrajoitus nostetaan 80 km/h:iin.
Ennen Lahnalahden alikulkua (ja Lemissaaren liittymän poistumisramppia) sekä Lemis- saaren liittymisrampilla sijaitsevat nopeusrajoitusmerkit (3 + 4 + 11) vaihdetaan tilasta 80 km/h tilaan 60 km/h, kun nopeus laskee alle 55 km/h:iin jossain rajoitusmerkkien ja Lapinlahden sillan välisellä alueella (poikkileikkaukset 3s - 7s). Jos kriittiseksi arvoksi nousee viimeinen poikkileikkaus (7s) lisäehtona on, että nopeusrajoitusmerkkien (5 + 6) tila on 60 km/h. Nopeusrajoitus palautetaan tilaan 80 km/h, kun nopeudet kaikissa poik
kileikkauksissa (3s - 5s) ennen Lemissaaren liittymän saapuvaa ramppia ovat nousseet yli 65 km/h:iin ja poikkileikkauksen 6s kohdalla nopeus on joko noussut yli 65 km/h:iin tai se on noussut yli 50 km/h:iin ja nopeusrajoitusmerkin (5 + 6) tila on 80 km/h. No
peusrajoituksen tilan vaihdon lisäedellytyksenä on se, etteivät nopeusrajoitusmerkkeihin liittyvät jonovaroitusmerkit ole päällä.
Nopeusrajoitusmerkkien (3 + 4) yhteydessä olevat jonovaroitusmerkit kytketään päälle, kun nopeus laskee jossain merkkien ja Lemissaaren liittymän saapuvan rampin välisellä alueella (poikkileikkaukset 3s - 5s) alle 55 km/h:iin tai Maamonlahden sillan kohdalla (poikkileikkaus 6s) alle 40 km/h:iin. Ehdoksi riittää myös se, että nopeus viimeksi mai
nitun poikkileikkauksen (6s) kohdalla laskee alle 55 km/h:iin ja merkeissä (5 + 6) on jonovaroitus. Jonovaroitus kytketään pois päältä samoin nopeusehdoin kuin vastaavat nopeusrajoitukset palautetaan tilaan 80 km/h. Kun nopeus on noussut Maamonlahden sillan kohdalla (poikkileikkaus 6s) yli 50 km/h:iin, on jonovaroituksen poiskytkemisen lisäehtona se, ettei merkeissä (5 + 6) ole jonovaroitusta päällä.
Ennen Katajaharjun siltaa sijaitsevat nopeusrajoitusmerkit (1+2) vaihdetaan tilasta 80 km/h tilaan 60 km/h, kun nopeus laskee alle 55 km/h:iin jossain Katajaharjun sillan ja Lemissaaren liittymän poistumisrampin välisellä alueella (poikkileikkaukset Is - 4s).
Jos kriittiseksi arvoksi nousee viimeinen poikkileikkaus (4s) lisäehtona on, että nopeus- rajoitusmerkkien (3 + 4) tilan täytyy olla 60 km/h. Nopeusrajoitus palautetaan tilaan 80 km/h, kun nopeudet nousevat molemmissa poikkileikkauksissa Katajaharjun sillan luo
na (Is ja 2s) yli 65 km/h:iin ja poikkileikkauksen 3s kohdalla nopeus on joko noussut yli 65 mk/h:iin tai se on noussut yli 50 km/h:iin ja nopeusrajoitusmerkin (3 + 4) tila on 80 km/h. Nopeusrajoituksen tilan vaihdon lisäedellytyksenä on se, etteivät rajoitusmerkkei- hin liittyvät jonovaroitusmerkit ole päällä.
Nopeusrajoitusmerkkien (1+2) yhteydessä olevat jonovaroitusmerkit kytketään päälle, kun nopeus laskee jommassakummassa poikkileikkauksessa Katajaharjun sillan luona (Is tai 2s) alle 55 km/h:iin tai poikkileikkauksen 3s kohdalla alle 40 km/h:iin. Ehdoksi riittää myös se, että nopeus viimeksi mainitun poikkileikkauksen (3s) kohdalla laskee alle 55 km/h:iin ja merkeissä (3 +4) on jono varoitus. Jonovaroitus kytketään pois päältä samoin nopeusehdoin kuin vastaavat nopeusrajoitukset palautetaan tilaan 80 km/h. Kun nopeus on noussut poikkileikkauksen 3s kohdalla yli 50 km/h:iin, on jonovaroituksen poiskytkemisen lisäehtona se, ettei merkeissä (3 + 4) ole jonovaroitusta päällä.
2.4 Täydentävä videojärjestelmä
Liikenteen sujumista seurataan ilmaisimien lisäksi kolmella videokameralla. Kohteet on ennakkoon ohjelmoitu järjestelmään, jotta halutun tienäkymän saaminen kuvaruutuun olisi mahdollisimman yksinkertaista ja nopeaa. Kamerat voidaan haluttaessa suunnata käsiohjauksella. Kamerajärjestelmää ei käytetä yksittäisten ajoneuvojen seuraamiseen.
(Uudenmaan tiepiiri 1996.)
Videojärjestelmällä voidaan varmistaa ilmaisimilta saatu tietoja se, että annetut ohjauk
set ovat tilanteeseen sopivat. Poikkeustilanteessa voidaan paikalle järjestää esimerkiksi hinausauto tai raivauskalustoa. (Uudenmaan tiepiiri 1996.)
Järjestelmään sisältyy videonauhuri, jolla voidaan tallentaa tapahtumia Länsiväylältä.
lisuudesta poikkeavaa. Yhdelle videokasetille voidaan tallentaa 3-72 tuntia kuvaa väy
lältä otostiheydestä riippuen. (Uudenmaan tiepiiri 1996.)
Länsiväylältä on valokuituyhteys Uudenmaan tiepiirin liikennekeskukseen Pasilaan. Sa
massa kuidussa siirtyvät sekä järjestelmän keräämä mittausaineisto että kolmen kameran välittämä kuva. Lisäksi yhteyttä myöten siirtyvät keskuskojeen antamat ohjauskomennot muuttuville opasteille ja kameroille. Liikennekeskuksessa Länsiväylää seurataan moni
toreista. (Uudenmaan tiepiiri 1996.)
3 LÄNSIVÄYLÄN HUTSIM-MALLIN RAKENTAMINEN
3.1 HUTSIM
Länsiväylän simulointimalli tehtiin HUTSIM-nimisellä liikenteen simulointiohjelmistol- la. HUTSIM on tehty Teknillisen korkeakoulun liikennelaboratoriossa ensisijaisesti va- lo-ohjauksisten tasoliittymien toiminnan tutkimiseen, mutta sitä on alettu kehittää myös moottoritiesimulointiin.
HUTSIM-ohjelman simulointimalli on oliosuuntautunut, eli se koostuu useista erityyp
pisistä elementeistä, joita yhteen liittämällä käyttäjä voi tietokoneen kuvaruudulla raken
taa mallin simuloitavasta kohteesta. Oliomallissa kuvataan liittymän (tai usean liittymän yhdistelmän) yksityiskohtainen rakenne, saapuvan liikenteen koostumus, valo-opastei
den ja ajoneuvoilmaisimien paikat sekä suojatiet ja väistämisvelvollisuudet. (Kosonen
& Pursula 1996.)
Simuloinnin kannalta tärkeimpinä elementteinä voidaan pitää ajoneuvogeneraattoreita ja -destinaattoreita sekä kaistaelementtiputkia. Generaattorilla tarkoitetaan elementtiä, joka generoi eli synnyttää malliin ajoneuvoja. Destinaattori taas on se elementti, jonka kautta ajoneuvot poistuvat mallista. Ajoradat eli kaistat rakentuvat putkielementeistä. Kullekin putkelle määritellään reittitaulu eli ne destinaattorit, joihin kyseistä putkea pitkin pääsee.
Reititysparametrin arvolle on kolme vaihtoehtoa: 0 = tätä putkea pitkin ei pääse kysei
seen destinaattoriin, 1 = destinaattoriin pääsee ilman kaistanvaihtoja ja 2 = destinaatto- riin pääsee yhden kaistanvaihdon kautta. Putket voidaan liittää myös viereisiin putkiin, jolloin mahdollistetaan kaistanvaihto putkien välillä. Jokainen ajoneuvo siis tulee mal
liin jostakin generaattorista ja kulkee kaistaelementtiputkia pitkin johonkin ennalta mää
rättyyn destinaattoriin.
Simuloinnin aikana päivitetään toistuvasti jokaisen ajoneuvon liiketilaa ja vuorovaiku
tusta suhteessa muihin ajoneuvoihin ja liikenneympäristöön. Kuvaruudulta voidaan seu
rata reaaliaikaisena animaationa ajoneuvojen liikkumista ja siten paikallistaa mahdolli
sia ongelmakohtia. Simuloinnin tuloksena saadaan raportti, joka sisältää esimerkiksi liit
tymän toimivuutta kuvaavia tunnuslukuja, kuten keskimääräiset viivytykset, jononpituu
det ja pysähtyneiden ajoneuvojen osuudet. Jokaisen ajoneuvon yksityiskohtainen ajo- käyttäytyminen voidaan tallentaa myöhempää analyysia varten (muun muassa pakokaa
su-ja polttoaineen kulutuslaskelmat). (Kosonen & Pursula 1996.)
Valo-ohjaussuunnittelussa HUTSIMiin voidaan liittää erillinen liikennevalojen ohjaus- koje. Varsinaisen valo-ohjaussuunnittelun lisäksi HUTSIMia voidaan kuitenkin käyttää myös yleisluontoisempaan liikennejärjestelmän tarkasteluun. Tällöin rakennetaan yhtä liittymää laajempi simulointimalli (väyläjakso tai pieni verkko). Yleissuunnittelussa ei yleensä ole tarpeen käyttää todellista liikennevalojen ohjauskojetta, vaan liikennevalojen ohjauksen hoitavat simulointimallin omat ohjauskojeoliot. (Kosonen & Pursula 1996.) HUTSIMissä liikennevalot voivat joko olla liikenneohjauksiset tai ne voivat toimia kiin
teällä kierrolla. Kiinteällä kierrolla toimivat liikennevalot voidaan kytkeä yhteen muiden liikennevalojen kanssa. Liikenneohjauksiset valot havainnoivat liikennettä yhden tai useamman ilmaisimen avulla. Valojen toiminnan pääperiaate on, että kukin valoryhmä toimii itsenäisesti ja pyrkii vihreäksi aina kun tilanne niin vaatii ja muut valot sen salli
vat. Liikenneohjauksisissa valoissa on tärkeää huolehtia, etteivät risteävät ajosuunnat ole yhtä aikaa vihreänä ja että turvamarginaalit ovat riittävät. (Kosonen 1996b.)
Oliopohjainen simulointimalli ei sinänsä ole rajoittunut pelkästään liikennevaloliitty
mien simulointiin, vaan muutkin autoliikenneympäristöt, kuten ohjaamattomat liittymät, kiertoliittymät ja eritasoliittymät, ovat simuloitavissa. On myös mahdollista simuloida maantieliikennettä liittymien välillä. (Kosonen & Pursula 1996.)
HUTSIM-simulointijärjestelmää on kehitetty 80-luvun lopusta alkaen. Tämän vuosi
Simulaattorin avulla on tutkittu muun muassa ruotsalaisten toimeksiannosta telemaat
tisia liikenteenohjausjärjestelmiä joukkoliikenteen näkökannalta (The PROMPT-project, Priority and Informatics in Public Transport) sekä kehitetty uutta yksittäisten liittymien itseoptimoivaa liikennevalojen ohjausstrategiaa (The SOS-II project, Self Optimating Signals).
3.2 Mallinnettu alue
Länsiväylän malli rakennettiin ensin Espoosta Helsinkiin ja myöhemmin Uudenmaan tiepiirin pyynnöstä myös Helsingistä Espooseen. Jälkimmäisen suunnan malli jätettiin kuitenkin kesken, koska ruuhkavaroitusjärjestelmän tämän osan ilmaisimien antama tie
to oli liikennemäärien osalta epäluotettavaa. Malliin rakennettiin kaistat, liikennemerkit ja liikenteen reititys, mutta liikenteen suuntautuminen ja liikennemäärät puuttuvat.
Malli Espoosta Helsinkiin alkaa suunnilleen Katajaharjun sillan ja poikkileikkauksen Is kohdalta. Aloituspiste valittiin siten, että mallin syöteliikennemäärät oli helppo määritel
lä tarkasti. Malli loppuu Porkkalankadun sillalle ja Mechelininkadun liittymän liikenne
valoihin {kuva 5).
Heche1 in inkatu
••
Porkkalank
Kuva 5. Länsiväylän HUTSIM-mallin Ruoholahden puoleinen pää. Länsiväylä on ku
vassa vaakatasossa ja jatkuu vasemmalle.
Malli rakennettiin tietokoneen ruudulle vaakasuoraan eikä mallin avulla yritetty mukail
la todellista linjausta {kuva 6), koska sillä ei ole simuloimisen kannalta merkitystä. Malli tehtiin mittakaavassa 5 (editorin pisteiden väli oli 5 metriä), jolloin malli saatiin riittä
vän pieneksi havainnollisuuden kuitenkaan kärsimättä.
Katajaharju
Lenissaari
Is 25
Kuva 6. Länsiväylän HUTSIM-malli kokonaisuudessaan. Kuvaa on pienennetty vaaka
tasossa.
Malli rakennettiin Länsiväylän osalta Uudenmaan tiepiirin ja Ruoholahden osalta Hel
singin kaupungin kaupunkisuunnitteluviraston piirustusten mukaan. Havaintoja kaista- merkinnöistä, liikennemerkkien sijainneista ja muista liikennejärjestelyistä käytiin teke
mässä maastossa.
Mallista tehtiin kaksi eri versiota: toinen hyvälle kelille ja toinen liukkaille talvikeleille.
Mallit ovat muuten identtiset, mutta ne eroavat toisistaan liikenteen nopeusjakauman osalta. Liukkaan kelin mallissa nopeustaso on kymmenen kilometriä tunnissa alempi kuin perusmallissa.
3.3 Joukkoliikennekaista
Joukkoliikennekaista rakennettiin tavallisista kaistaelementeistä reitityksen avulla. En
sin periaatteena oli, että joukkoliikennekaistaa ajavat ainoastaan linja-autot ja taksit. Tä
mä olisi ollut helppo toteuttaa reitittämällä joukkoliikennekaistalta pääsy ainoastaan lin
kaista jouduttiin toteuttamaan siten, että kullakin paikalla kaistalle päästettiin myös “oi
kea” määrä muuta liikennettä.
Mallin alkuosassa joukkoliikennekaistalla sallittiin linja-autojen lisäksi Lemissaaren liit
tymästä Lauttasaareen menevien ajoneuvojen kulku. Lemissaaren liittymän jälkeen joukkoliikennekaistalle päästettiin Porkkalankatua Salmisaareen kääntyvät ajoneuvot.
Mallin alkuosassa Lemissaaren liittymästä Lauttasaareen menevät ajavat todellisuudes
sakin osittain joukkoliikennekaistaa pitkin, koska heidän reittinsä kulkee sen yli, mutta mallin loppuosan destinaattori (Porkkalankatu Salmisaareen) valittiin sillä perusteella, että joukkoliikennekaistan muun liikenteen määrä saatiin oikeaksi.
3.4 Suunta-, ajoneuvotyyppi- ja nopeusjakaumat
HUTSIMissä kullekin ajoneuvogeneraattorille määritellään sen generoimien ajoneuvo
jen suunta-, ajoneuvotyyppi- ja nopeusjakaumat. Suuntajakaumalla tarkoitetaan generoi
tujen ajoneuvojen kohdedestinaattoreiden jakaumaa. Suuntajakauma siis kertoo, mikä osa kyseisestä generaattorista lähtevistä ajoneuvoista ajaa kuhunkin destinaattoriin. Ajo
neuvotyyppi) akauma määrittelee kunkin ajoneuvotyypin (henkilö-, linja- ja kuorma-au
to) osuuden generoiduista ajoneuvoista ja nopeusjakauma kertoo, kuinka generoiduille ajoneuvoille annetut tavoitenopeudet jakautuvat.
Lemissaaren liittymästä poistuvan liikenteen osuus mallialueelle saapuvasta liikenteestä (29 prosenttia Katajaharjun sillan ali ajavasta liikenteestä) sekä Lemissaaren liittymästä Länsiväylälle saapuvan liikenteen määrä (keskimäärin 76 ajoneuvoa tunnissa) saatiin selville Länsiväylän mittausjärjestelmän liikennemäärätietojen avulla. Ruoholahden pään suuntajakauman selvittämiseksi tehtiin liikennelaskentoja sekä Länsiväylän ja Porkkalankadun että Porkkalankadun ja Mechelininkadun rampin liikennevaloissa.
Suuntajakauma on esitetty generaattoreittain taulukossa 3.
Taulukko 3. Länsiväylän HUTSIM-mallin ajoneuvojen suuntajakauma aamuruuhkassa generaattoreittain prosentteina.
Destinaattori
Generaattori
Lemis
sään
Salmi- saari
Kamppi / linja-autot
Kamppi / muut ajon.
Meche- linink.
vas.
Meche- linink.
oik.
Länsiväylä:
ohituskaista 25 6 0 26 21 22
keskikaista 25 8 0 25 21 21
joukkoliikenne
kaista
68 0 32 0 0 0
Lemissään Porkkalankatu:
- 0 0 34 33 33
vasen kaista - - 0 65 35 0
oikea kaista - - 0 0 62 38
joukkoliikenne
kaista
- " 100 0 0 0
Ajoneuvotyyppi]akaumana käytettiin omien liikennelaskentojen ja Länsiväylän järjestel
män kameroilla kuvatun (ks. kappale 4.1) ja käsin puretun nauha-aineiston perusteella saatua aamuliikenteen keskimääräistä ajoneuvotyyppi]akaumaa, jossa raskaiden ajoneu
vojen osuus on muilla kuin joukkoliikennekaistoilla keskimäärin kolme prosenttia. Lin
ja-autoliikenteen destinaattoriin (Kamppi) malli ohjaa ainoastaan linja-autoja.
Länsiväylän ajoneuvojen nopeusjakauma saatiin Hanasaaren kohdalla sijaitsevan liiken
teen automaattisen mittauspisteen (LAM-piste 101) tiedoista. Hyvän kelin mallin tavoi- tenopeusjakaumaksi (taulukko 4) asetettiin vuoden 1996 toukokuun 6. - 9. päivän kello 10 - 14 liikenteen nopeusjakauma (kuva 7). Kuukausi valittiin sillä perusteella, että LAM-piste oli silloin toiminut luotettavasti, ja päiväliikenne siksi, että sen oletettiin ole
van suhteellisen vapaata, jolloin autot pääsevät ajamaan suunnilleen haluamaansa no
peutta.
Taulukko 4. Tavoitenopeusjakauma Länsiväylän hyvän kelin HUTSIM-mallissa. Mallin
netulla alueella nopeusrajoitus on 80 km/h.
Nopeus 60 km/h 70 km/h 80 km/h 90 km/h 100 km/h 110 km/h
Osuus 2% 7 % 45 % 35 % 9 % 2%
30
25
20
“ 15 - 3Ui O
to
I
5 - ■ ■
0
30 40 50 60 70 80 06 O O O O
O T- CM CO
Nopeus (km/h)
Kuva 7. Länsiväylän liikenteen Helsingin suunnan nopeusjakauma toukokuun 6. - 9.
päivänä 1996 kello 10 - 14 Hanasaaren LAM-pisteen (101) kohdalla.
Porkkalankadun generaattoreiden ajoneuvojen tavoitenopeuksista 60 prosenttia on välil
lä 45 - 55 km/h, 20 prosenttia välillä 35 - 45 km/h ja 20 prosenttia välillä 55 - 65 km/h.
Linja-autojen tavoitenopeuksista puolet on välillä 35 - 45 km/h ja puolet välillä 45 - 55 km/h.
3.5 Liikennevalot
Ruoholahden liikennevalot rakennettiin Helsingin kaupungin liikennevalojen ohjauskes
kuksen liikennevalojen ajoituskaavioiden avulla (Andersson 1997a). Porkkalankadun ja Mechelininkadun rampin valot ovat liikenneohjauksiset ja Länsiväylän ja Porkkalanka
dun (kuvat 8 ja 9) sekä Mechelininkadun rampin ja Mechelininkadun liikennevalot (ku
va 10) toimivat kiinteällä kierrolla. Länsiväylän ja Porkkalankadun valoille on olemassa kaksi eri ajoituskaaviota, joista toista käytetään aamuruuhkan aikaan (kello 7:50 - 9:00) ja toista muulloin (Andersson 1997b). Tehdyt simuloinnit keskittyvät aamuruuhkaan, ja jatkossa käsitelläänkin liikennevalojen toimintaa ruuhka-aikana (kuva 8).
Länsiväylä Porkkalan
katu
10
1_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ I.
20 30 40 50 60 70 80 90 s
Kuva 8. Länsiväylän ja Porkkalankadun liikennevalojen ajoituskaavio arkisin kello 7:50 - 9:00. Vihreää valoa on merkitty palkkiviivalla.
Länsiväylä Porkkalan
katu
10 20 30 40 50 60 70 75 s
Kuva 9. Länsiväylän ja Porkkalankadun liikennevalojen ajoituskaavio arkisin kello 6:00 - 7:50 ja kello 9:00:sta eteenpäin. Vihreää valoa on merkitty palkkiviivalla
Mechelininkatu vasemmalle Mechelininkatu oikealle
10 20 30 40 50 60 70 80 90s
Kuva 10. Mechelininkadun ja Mechelininkadun rampin liikennevalojen ajoituskaavio.
Vihreää valoa on merkitty palkkiviivalla
Kiinteällä kierrolla toimivissa valoissa vihreän pituuteen on minimikeston lisäksi otettu yksi pidennys (Sane 1997a). Molemmat kiinteällä kierrolla toimivat valot toimivat to
dellisuudessa kytkettyinä. Mechelininkadun rampin ja Mechelininkadun liikennevalot on kytketty muiden Mechelininkadun valojen kanssa ja Länsiväylän ja Porkkalankadun
Mechelininkadun liikennevalojen toiminta ei ole Länsiväylän liikenteen simuloinnin kannalta erityisen merkityksellistä, lukuun ottamatta muutamia poikkeustilanteita. Län
siväylän ja Porkkalankadun valojen oikea toiminta sitä vastoin on hyvin tärkeää, ja valo
jen toimintaa käytiin seuraamassa maastossa. Aamuruuhkan aikaan suurin paine näissä valoissa tulee Länsiväylän suunnalta eikä vihreän kestossa ollut suuria vaihteluita. Mal
lissa kiinteäksi ohjelmoitu 50 sekunnin vihreä Länsiväylältä tulevalle liikenteelle on pääosin oikein tai poikkeaa todellisesta yleensä korkeintaan kaksi sekuntia. Pahimman ruuhkan aikaan Ruoholahden pullonkaulaksi eivät muodostu Länsiväylän ja Porkkalan
kadun vaan Porkkalankadun ja Mechelininkadun rampin liikennevalot, joten pieni poik
keama vihreän kestossa ei aiheuta suurta virhettä.
Liikenneohjauksisissa valoissa joukkoliikennekaistan valojen lepotila on punainen. Va
lot vaihtuvat vihreiksi ainoastaan pyynnöstä. Kahden vihreän välissä täytyy kuitenkin ol
la vähintään 30 sekuntia. Jos kaikki linja-autot eivät ehdi minimivihreän aikana liitty
män läpi, ne saavat pyynnöstä yhden tai useamman pidennyksen. Tämän jälkeen valot muuttuvat taas muulle liikenteelle vihreäksi. Ainoa piirre liikenneohjauksisissa valoissa, jota HUTSIMiin ei saatu rakennettua, on se, että todellisuudessa linja-auton ei tarvitse odottaa 30 sekunnin minimipunaisen täyttymistä siinä tapauksessa, että muilla kaistoilla ei ole liikennettä. Aamuruuhkan aikaan tämä ehto täyttyy kuitenkin äärimmäisen har
voin eikä puutetta voi täten pitää vakavana.
3.6 Muuttuvat nopeusrajoitusmerkit ja mallin syötetiedot
Länsiväylän ruuhkavaroitusjärjestelmän mallintamiseksi HUTSIMiin rakennettiin muut
tuvat nopeusrajoitukset. Nopeusrajoitukset muuttuvat kellonaikojen perusteella ja rajoi
tusten päivitykset voidaan antaa samassa syötetiedostossa liikennemääräpäivitysten kanssa.
Mallin syötetiedostona käytettiin HUTSIMin liikennetiedostoa (Traffic File) (kuva 11).
Malli sai syötetietoina minuuteittain liikennemäärän päivityksen mallin alkupisteeseen ja nopeusrajoitusten muutokset kellonaikojen perusteella. Lemissaaren liittymästä ja Porkkalankadulta tuli jatkuvasti sama, keskimääräinen aamuliikenne. Lemissaaren liitty
mästä tuli siis keskimäärin 76 ajoneuvoa, Porkkalankatua joukkoliikennekaistaa 50 ajo
neuvoa ja Porkkalankatua muita kaistoja kumpaakin 340 ajoneuvoa tunnissa.
TRAFFIC-FILE CODING
1346 HUTSIM Traffic-File
Ti 30 Gi Fi Muuttaa liikennemäärää
Ti 31 Gi N Ddl Dd2... Ddn Muuttaa reittijakaumaa Ti 32 Gi N Tdl Td2... Tdn Muuttaa ajoneuvotyyppijakaumaa Ti 33 Gi N Sdl Sd2... Sdn Muuttaa nopeusjakaumaa Ti 34 Gi Vi Ds Ty SI Generoi uuden ajoneuvon
Ti 61 Id NR Vaihtaa nopeusraj oitusarvon
Ti 62 Id Tl Muuttaa kaistanohjausta
Ti 92 Id Md Tiedosto Vaihtaa ajoitustiedostoa (FT-koje) Ti 93 Id Md Tiedosto Vaihtaa ajoitustiedostoa (VA-koje)
Ti 10C1 0 Tiedoston lopetus
Legend:
Ti = Aika, jolloin ajoneuvo generoidaan, 1/100-sekunteina simuloinnin alusta
Gi = Generaattorin numero Fi = Uusi liikennemäärä
N = Taulukon kohtien lukumäärä
Ddi = Destinaattoriin i menevän liikenteen määrä
Tdi = Destinaattoriin i menevän liikenteen ajoneuvotyyppijakauma Sdi = Destinaattoriin i menevän liikenteen nopeusjakauma
Vi = Ajoneuvon järjestysnumero (1, 2, 3 jne.) Ds = Destinaattorin numero (1 - 19)
Ty = Ajoneuvotyyppi (1 - 10)
'SI = Ajoneuvon tavoitenopeus (km/h) Id = Nopeusrajoitusmerkin tms. numero NR = Uusi nopeusrajoitus
Tl = Kaistaohjausmerkin tila (0=auki, l=suljettu, 2=vaihda kaistaa)
Md = Liikennevalojen moodi (l=fixed timing jne.) Tiedosto = Uuden ajoitustiedoston nimi
Kuva 11. HUTSIMin liikennetiedosta (Traffic File) (Kosonen 1996a).
4 MALLIN KALIBROINTI JA VALIDOINTI
4.1 Liikennemäärätietojen tarkistaminen
Mallin kalibroimiseksi tehtiin liikennelaskentoja kello 7:00 - 8:30 ja 12:00 - 13:30 Ruo- holahdessa Länsiväylän ja Porkkalankadun liikennevaloissa 3.3.1997 (kuva 12), Porkka
lankadun ja Mechelininkadun rampin liikennevaloissa 4.3.1997 (aamu) (kuva 13) ja 5.3.1997 (päivä), Katajaharjun rampissa 6.3.1997 ja Länsiväylän ja Porkkalankadun lii
kennevaloissa Porkkalankatua Salmisaareen menevällä kaistalla 19.3.1997. Tämän li
säksi Länsiväylän ja Porkkalankadun liikennevalojen purkautumisliikennemääriä ja vih
reiden kestoja käytiin mittaamassa 17.4.1997 klo 7:30 - 9:00.
3000
7:00 7:15 7:30 7:45 8:00 8:15 8:30
Kellonaika
S Joukkoliikennekaista ■ 1. kaista Mechelininkadulle
□ 2. kaista Mechelininkadulle □ Kaista Kämppiin
Kuva 12. Kaistoittaiset liikennemäärät Länsiväylän ja Porkkalankadun liikennevaloissa 3.3.1997 kello 7:00-8:30.
3500
— 3000
S.C
o 2500
S 2000 1,500
0)cS 1000
£
-1 500
0
7
O Joukkoliikennekaista ■ 1. kaista Mechelininkadulle
□ 2. kaista Mechelininkadulle □ Kaista Kämppiin
Kuva 13. Kaistoittaiset liikennemäärät Porkkalankadun ja Mechelininkadun rampin lii
kennevaloissa 4.3.1997 kello 7:00 - 8:30.
Länsiväylän ruuhkavaroitusjärjestelmän ilmaisimien antamaa liikennedataa arvioitiin lii
kennemäärän ja ajoneuvotyyppien osalta poikkileikkauksissa Is ja 6s kuvaamalla liiken
nettä maastossa olevilla videokameroilla. Nauhat purettiin käsin ja saatuja tuloksia ver
rattiin järjestelmän antamiin. Tarkistuksen tulokseksi saatiin, että molempien ilmaisin- ryhmien kohdalla Länsiväylän mittausjärjestelmä antoi todellista keskimäärin noin kaksi
prosenttia suuremman liikennemäärän {kuva 14). Tämän lisäksi järjestelmä tulkitsi ajo
neuvot liian herkästi kuorma-autoiksi (kuva 15). Kuorma-autoiksi oli tulkittu linja-auto
jen lisäksi joitain suurimpia pakettiautoja. Tämänkaltaisissa järjestelmissä liikennemää
rän kahden prosentin virhe on pieni, joten voitiin lähteä liikkeelle siitä oletuksesta, että järjestelmän antamat liikennemäärät ovat riittävällä tarkkuudella oikeita.
Laskettu liikennemäärä (ajon./min)
Kuva 14. Länsiväylän järjestelmän antamat liikennemäärät (ajon./min) verrattuna käsin laskettuihin poikkileikkauksen 6s kohdalla 5.3.1997 kello 15:35 - 16:57. Kuvaan on piirretty tummennetulla viivalla havaintopisteisiin sovitettu regressiosuora.
Laskettu Järjestelmä
4.2 Pysäkkiviivytyksen määrittäminen
Linja-auton keskimääräinen pysähdysaika Porkkalankadun pysäkillä on noin 16 sekun
tia, koska pysäkki toimii pääasiassa poistumispysäkkinä (Hirvonen 1997). Mallissa on tolppamallinen pysäkki, jolle pysäkkialueella (todellisella pysäkillä) olevat linja-autot jonottavat. HUTSIM-mallissa linja-autojen pysäkkiviivytys piti säätää sellaiseksi, että pysäkille jonotusajan ja pysäkkiviivytyksen summa oli haluttu 16 sekuntia. Mallin py
säkkiviivytys saatiin kalibroitua simuloimalla aamuliikennettä ja havainnoimalla mallis
ta kellonajat, jolloin linja-autot tulivat pysäkkialueelle (taulukko 5). Näiden tietojen avulla voitiin laskea, että linja-auto viipyy pysäkillä suunnilleen halutut 16 sekuntia, kun pysäkkiviivytys on keskimäärin yhdeksän sekuntia.
Taulukko 5. Pysäkkiviivytyksen määrittäminen HUTSIM-mallin tolppamalliselle pysä
kille siten, että pysäkkialueella vietetty aika vastaisi todellista.
Pysäkille tuloaika (min:s)
Aikaväli (s)
Aika pysäkillä, kun pysäkkiviivytys on 9 sekuntia ja jonotustilaa on 4:lle
22:40 14 9
22:43 3 16
22:45 2 24
23:01 16 18
23:14 13 15
23:17 3 22
25:08 111 9
25:40 32 9
25:43 3 16
25:45 2 24
Keskimäärin 17,1 16,0
4.3 Kaistan vaihtaminen
Kaistanvaihto tuotti HUTSIM-mallissa aluksi vaikeuksia. Ajoneuvot eivät löytäneet lii
kennevirrasta riittävän suuria välejä (miniminettoaikaväli) ja ollessaan pakotettuja vaih
tamaan kaistaa ne pysähtelivät väylälle. Kaistanvaihtoparametrit säädettiin HUTSIMin oletuksia (0,8 sekunnin miniminettoaikaväli) puolet pienemmiksi (0,4 sekuntia). Tällä saatiin kompensoitua HUTSIMin autoilijoiden ajotapaa, joka ei ole moottoritieympäris- tössä tyypillinen (tapa pysähtyä keskelle moottoritietä tai olla antamatta tietä käänty
mään haluavalle).
Rakennetussa mallissa liikenteen kaistajakauma ei vastaa todellista. Joukkoliikennekais
tan liikennemäärä on suunnilleen oikea, mutta muu liikenne jakaantuu eri tavalla kuin todellisuudessa: keskikaistalla liikennettä on liikaa ja ohituskaistalla liian vähän.
HUTSIMissä kaistanvaihtoa säädellään miniminettoaikavälin lisäksi seuraavanlaisilla ehdoilla, kun kaistaa halutaan vaihtaa vasemmalle:
(Vown < Vdes) ja (W > Tmin) ja (Obs(left) < Obs(straight)*Cicft)
missä vown on sen hetkinen ajonopeus, vdes ajoneuvon tavoitenopeus, tiane aika, jonka ajo
neuvo on viettänyt nykyisellä kaistallaan, Tmin vähimmäisaika, joka ajoneuvon täytyy viettää samalla kaistalla, Obs(left) vasemman kaistan ajovastus, Obs(straight) ajetun kaistan ajovastus ja Cieft on kaistanvaihdon herkkyyskerroin. HUTSIMissä ajovastusta mitataan hidastuvuuden (m/s2) avulla. Ajovastus on määritelty seuraavasti:
(v — v . )2
Obs(lane) = ^---oJ^~ (3)
2*s v
missä v0bs on edellä olevan ajoneuvon tai muun “esteen” nopeus ja 5 sen etäisyys. HUT
SIMissä Cieft:lle on oletuksena arvo 0,7, eli ajoneuvo vaihtaa kaistaa vasemmalle, jos va
semman kaistan ajovastus (hidastuvuus) on alle 70 prosenttia nykyisen kaistan ajovas
tuksesta. (Kosonen 1996a.)
Miniminettoaikavälin lisäksi täytyy seuraavien ehtojen toteutua, kun halutaan vaihtaa kaistaa oikealle:
(tiane > Tmin) ja (Obs(right) < Cright).
HUTSIMin oletus vakiolle Cnght on 0,25, eli ajoneuvo vaihtaa kaistaa oikealle, jos oi
kealle vaihtamisen aiheuttama hidastuvuus on alle 0,25 m/s2. (Kosonen 1996a.)
Kaistajakaumaa yritettiin saada kohdalleen säätämällä edellä mainittujen ehtojen para
metrejä. Vasemmalle vaihtamisessa kokeiltiin arvoja 0,7; 0,8; 0,9; 1,3 ja oikealle vaihta
misessa arvoa 0,15 yhdessä vasemmalla vaihtamisen herkkyyskertoimen arvon 0,9:n
nämä säädöt eivät saaneet kaistajakaumaa muuttumaan merkittävästi. Tästä voi tehdä sen johtopäätöksen, että HUTSIMissä liikenne on sen verran homogeenista, että autoili
jat eivät “pysy” ohituskaistalla vastaavassa määrin kuin todellisuudessa. Keskikaistan liikenne sujuu suuresta liikennemäärästä huolimatta liian hyvin. HUTSIMin kuljettajilta puuttuu myös halu ajaa ohituskaistaa silloin, kun tähän ei ole erityistä syytä.
4.4 Nopeudet ja liikennemäärät
HUTSIMissä autoilija pyrkii ajamaan tavoitenopeuttaan, jolleivät nopeusrajoitukset ke
hota häntä muuhun. Liukkaalla kelillä Länsiväylän autoilijat ajavat todellisuudessa kes
kimäärin nopeusrajoituksia hitaammin. Tällaisessa tilanteessa 80 km/h -rajoitukset sai
vat HUTSIMin autoilijat nostamaan nopeuttaan rajoituksen mukaiseksi. Ongelma oli kuitenkin helppo kiertää siten, että nopeusrajoitukset pidettiin simuloinnin alussa pois päältä, jolloin mallin autoilijat ajoivat tilanteeseen sopivaksi säädettyä tavoitenopeut
taan. Kun nopeusrajoitus laskettiin 60 km/h:iin, nopeusrajoitusmerkit laitettiin päälle ja HUTSIMin autoilijat hidastivat nopeutensa rajoituksen mukaiseksi. Ongelma syntyi ti
lanteessa, jolloin liukkaalla kelillä rajoitus piti nostaa takaisin 80 km/h:iin ja ajoneuvot nostivat nopeutensa uuden nopeusrajoituksen mukaiseksi, joka siis oli tavoitenopeutta nopeampi. Liukkaan kelin mallissa muuttuvien nopeusrajoitusten palauttamisessa 60 km/h:sta 80 km/h:iin mallin nopeusrajoitukset piti säätää 80 km/h sijasta arvoon 70 km/h, jolloin ajoneuvojen nopeudet pysyivät vastaavalla tasolla kuin todellisuudessa.
Aamuliikenteitä simuloimalla malli on saatu kalibroitua siten, että se toistaa tapahtu
neen liikenteen poikkileikkaustasolla tarkasteltuna tyydyttävästi (kuvat 16 ja 17). Poik
kileikkauksien nopeuksien ja liikennemäärien tasot ovat kohdallaan eikä malli tee syste
maattisia virheitä näissä suureissa {kuvat 18 ja 19).
.2. 50 - -
a) 30 --
.2 20
Kellonaika
--- Simuloitu
—— Mitattu
Kuva 16. Länsiväylän järjestelmän antamat (mitatut) ja simuloidut liikennemäärät 10.2.1997 kello 7:40 - 8:30 poikkileikkauksessa 3s.
ui 40
Kellonaika
---Simuloitu ---Mitattu
Kuva 17. Länsiväylän järjestelmän antamat (mitatut) ja simuloidut nopeudet 10.2.1997 kello 7:40 - 8:30 poikkileikkauksessa 3s.
Simuloitu liikennemäärä (ajon./min)
Kuva 18. Länsiväylän järjestelmän antamien (mitattujen) ja simuloitujen liikennemää- rähavaintojen (ajon./min) vertailu. Liikenne on aamulta 10.2.1997 kello 7:40-8:30 poikkileikkauksessa 3s.
Simuloitu nopeus (km/h)
Kuva 19. Länsiväylän järjestelmän antamien (mitattujen) ja simuloitujen nopeushavain- tojen (km/h) vertailu. Liikenne on aamulta 10.2.1997 kello 7:40 - 8:30 poikkileikkauk
sessa 3s.
Poikkileikkauksen 4s liikennemäärät ovat simuloinneissa systemaattisesti liian alhaisia (kuva 20). Koska muut poikkileikkaukset ovat kohdallaan, on syytä epäillä, että poikki
leikkauksen ilmaisimissa saattaa Länsiväylällä olla jotain vikaa. Toisaalta ilmaisimet si
jaitsevat huonossa paikassa Lemissaaren liittymän poistumisrampin hidastuskaistan
kohdalla (ilmaisinpari kullakin kaistalla lukuun ottamatta hidastuskaistaa), jolloin osa Lemissaaren liittymästä poistuvista ajoneuvoista on voinut vaihtaa kaistaa vasta ilmaisi
mien kohdalla tai niiden jälkeen ja näin rekisteröityä virheellisesti Länsiväylää pitkin ajaviksi ajoneuvoiksi. HUTSIMin autoilijat ovat yleensä jo vaihtaneet kaistaa ilmaisi
mien kohdalla. Eräs mahdollisuus on myös se, että Länsiväylän ilmaisin lukee myös vie
reisen kaistan (poistumisrampin hidastuskaista) ajoneuvoja.
Kellonaika
— Simuloitu
— Mitattu
Kuva 20. Länsiväylän järjestelmän antamat (mitatut) ja simuloidut liikennemäärät poik
kileikkauksessa 4s aamulla 10.2.1997 kello 7:40 - 8:30.
Liikenteen ohjaustoimenpiteet näkyvät HUTSIM-ajoneuvojen nopeuksissa huomatta
vasti selvemmin kuin todellisuudessa (kuva 21). Todellisuudessa nopeusrajoituksen muuttuminen 80 km/h:sta 60 km/h:iin ei useinkaan näy todellisessa aamuruuhkan lii
kenteessä. Mallin autoilijat sitä vastoin reagoivat heti. Jos mallilla halutaan päästä mah
dollisimman lähelle todellista käyttäytymistä, nopeusrajoitus kannattaa pitää ennallaan tai rajoitusta pitää laskea vain hiukan. Esimerkkinä tästä on kuva 22, jossa on simuloitu kuvan 21 liikennetilanne siten, että nopeusrajoituksia ei muutettu lainkaan.
Simuloitu
Kellonaika
Kuva 21. Länsiväylän järjestelmän antamat (mitatut) ja simuloidut nopeudet poikki
leikkauksessa 7s aamulla 13.2.1997 kello 8:10 - 9:00. Nopeusrajoitus oli 60 km/h kello 8:25 - 8:34, 8:39 - 8:44 ja 8:49 - 8:54.
Ä 50 -
Z 30 -
Kellonaika
Simuloitu Mitattu
Kuva 22. Länsiväylän järjestelmän antamat (mitatut) ja simuloidut nopeudet poikki
leikkauksessa 7s aamulla 13.2.1997 kello 8:10 - 9:00. Nopeusrajoitus oli todellisuudes
sa 60 km/h kello 8:25 - 8:34, 8:39 - 8:44 ja 8:49 - 8:54. Simuloinnissa nopeusrajoitusta ei kuitenkaan muutettu.
HUTSIMissä minuuttinopeudet vaihtelevat yleensä todellista liikennettä vähemmän. Tä
hän lienee syynä mallin liikenteen homogeenisuus. Tasaisemmilla nopeuksilla ei myös
kään synny ruuhkatilanteita yhtä helposti kuin todellisuudessa. Tästä on esimerkkinä
kuva 23, jossa nopeusrajoituksen laskettua kello 8:12 60 km/h:iin simuloidun liikenteen nopeus laski todellista hieman alemmalle tasolle. Todellisessa Länsiväylän liikenteessä syntyi hieman ennen kello 8:30:tä ruuhka, jota ei mallissa havaittu. Ruuhka purkautui noin 15 minuuttia myöhemmin, jolloin nopeustaso nousi Länsiväylällä jälleen nopeusra
joitusta ylemmäksi. Koska HUTSIM-mallin autoilijat noudattavat nopeusrajoituksia, mallin nopeustaso jäi jälleen todellista alhaisemmaksi.
Kellonaika
— Simuloitu
— Mitattu
Kuva 23. Länsiväylän järjestelmän antamat (mitatut) ja simuloidut nopeudet poikki
leikkauksessa 7s aamulla 4.2.1997 kello 8:10 - 9:00. Nopeusrajoitus laski 80 km/h:stä 60 km/h:iin kello 8:12.
Suurilla liikennemäärillä mallin autoilijoille voi tulla vaikeuksia kaistanvaihdossa ja tä
mä voi aiheuttaa todellista suurempia ruuhkia. Näin on käynyt esimerkiksi kuvan 24 ta
pauksessa, jossa Länsiväylän ja Porkkalankadun jonot ovat kasvaneet simuloinnissa hy
vin pitkiksi. Tällöin on päässyt syntymään tilanne, jossa todennäköisesti yksittäinen liian pitkälle “väärää” kaistaa ajanut ajoneuvo ei ole päässyt vaihtamaan haluamalleen kaistalle ja on tällä tavalla tukkinut pääsyn muilta. Tämän tyyppiset liian suuret ruuhkat simuloinnissa eivät ole säännöllisiä eli ne eivät toistu samanlaisina simuloinnista toi
seen. Kaistanvaihtoa joustavoittamalla tämäntyyppisistä tilanteista voitaneen päästä eroon.
Simuloitu o 30 -
Kellonaika
Kuva 24. Länsiväylän järjestelmän antamat (mitatut) ja simuloidut nopeudet poikkileik
kauksessa 8s aamulla 11.2.1997 kello 8:10 - 9:00.
Liikenteen homogeenisuus johtuu siitä, että kaikki HUTSIM-kuljettajat ovat samanlai
sia. HUTSIM-kuljettaja on hyvin tarkkaavainen, hän ei ole koskaan väsynyt eikä kos
kaan uudessa paikassa, hän tietää tarkkaan mihin on menossa ja mitä reittiä hänen kan
nattaa ajaa, hän vaihtaa kaistaa aina samansuuruisiin minimiaikaväleihin, hän noudattaa nopeusrajoituksia tarkasti, hän on sopeutuvainen, hän tuntee oman tavoitenopeutensa, mutta poikkeaa siitä heti, jos niin pyydetään, hän ei lähde kaistanvaihtotilanteissa kiih
dyttämään, vaikka edessä olisi tilaa, vaan kiltisti hidastaa ja odottaa seuraavaa rakoa.
Toisaalta hän tuntee oikeutensa eikä tunne myötätuntoa kanssa-ajajia kohtaan: hän ei esimerkiksi tee tilaa, jos toinen haluaa vaihtaa kaistaa. Hän on myöskin jääräpäinen eikä suostu muuttamaan reittiä, vaikka hänen haluamaansa reittiä olisi mahdoton edetä.
4.5 Länsiväylän simulointimallin käyttösovelluksia
Jononpituus Länsiväylän ja Porkkalankadun liikennevaloissaLänsiväylän ja Porkkalankadun liikennevalojen jononpituus on ruuhkavaroitusjärjestel- män kannalta tärkeä. Viimeiset ilmaisimet kannattaa sijoittaa siten, että pisin jono ei normaalissa aamuruuhkassa yllä ilmaisimille asti. Jononpituutta selvitettiin rakennetun mallin avulla. Jononpituuden selville saamiseksi simuloitiin liikennettä yhdeksältä aa
multa (esimerkkinä kuva 25). Jononpituushavaintoja saatiin yhteensä 402 kappaletta.
350
300 -- 250
200 --
150
100 --
Kellonaika
Kuva 25. Maksimijononpituuden kehitys aamun 13.2.1997 kello 8:00 - 9:00 simuloin
nissa Länsiväylän ja Porkkalankadun liikennevaloissa.
Jonon pituus rekisteröitiin käyttämällä tulostiedostona HUTSIMin viivytystiedostoa (Delay File, kuva 26), joka rekisteröi kunkin kierroksen ajalta muun muassa jonon mak
simipituuden. Ajoneuvon katsottiin olevan jonossa, jos sen etäisyys edellä olevaan ajo
neuvoon oli korkeintaan kymmenen metriä. Lisäkriteerinä analyysissä oli se, että jonon ensimmäinen ajoneuvo sai olla korkeintaan 50 metrin päässä liikennevalojen pysäytys- linjasta. Näin vältettiin kauempana mallissa sijaitsevien pakollisten kaistanvaihtojen ai
heuttamien ajoneuvokasaumien vaikutus jononpituuksiin.
DELAY-FILE CODING
1344 HUTSIM Delay-File Tiedostotyyppi Ts 1 Did Vid Ty GNo DNo ArT Del Stp Dis 0 Ajoneuvon viivytystietoja Ts 2 Sno Are Grn Cyc Que OpZ End 000 Liikennevalojen tietoja Ts 100 0 Tiedoston lopetus
Selitys:
Ts = Aika, jolloin ajoneuvo joko poistuu mallista tai ohittaa ilmaisimen (sekunteja simuloinnin alusta)
Did = Poistuminen (0) tai ilmaisimen numero Vid = Ajoneuvon järjestysnumero (1, 2, 3 jne.) Ty = Ajoneuvotyyppi (1 - 10)
Gno = Generaattorin numero DNo = Destinaattorin numero
ArT = Ajoneuvon malliinsaapumisaika (sekunteja simuloinnin alusta) Del = Viivytys (s)
Stp = Pysähtymisiä Dis = Kuljettu matka (m) Sno = Liikennevalojen numero
Are = Liikennevalojen raporttialueen numero Grn = Vihreän pituus (s)
Cyc = Kierron pituus (s)
Que = Jonottavien ajoneuvojen maksimimäärä (kpl) OpZ = Valinta-alueella olevien ajoneuvojen määrä End = Pisimmän yksittäisen jonon maksimipituus (m)
Kuva 26. HUTSIMin viivytystiedosto (Delay File) (Kosonen 1996a).
Liikenne jakautuu tutkittavissa valoissa neljälle kaistalle, joista yksi on joukkoliikenne
kaista. Pisin jono syntyy yleensä Kämppiin menevien henkilöautojen kaistalle. Jononpi
tuuksien jakauma on esitetty kuvassa 27.
CMCMCOCOtj-tfrlOLOCOCO Maksimijononpituus (m)
Kuva 27. Simuloitujen kierroittaisten maksimijononpituuksien jakauma Länsiväylän ja Porkkalankadun liikennevaloissa aamuruuhkassa.
Tehdyissä simuloinneissa suurin jononpituus oli 692 metriä, mutta puolet jonoista jäi al
le 88 metriin (kuva 28). Jononpituuden odotusarvoksi saatiin 124 metriä. Simulointien perusteella 95 prosenttia jonoista oli alle 324 metrin mittaisia ja 85 prosenttia jäi alle 186 metriin. 15 prosenttia jonoista oli alle 65 metrin mittaisia ja vain viisi prosenttia alle 55 metrin mittaisia. Yli puolet maksimijonoista oli 50 - 100 metrin mittaisia.
70 % - *
40 % -
H-- 1-- h
Maksimijononpituus (m)
Kuva 28. Länsiväylän ja Porkkalankadun liikennevalojen simuloidun maksimijononpi- tuuden kertymäfunktio.
Länsiväylän ja Porkkalankadun liikennevaloja lähimmät ilmaisimet (9s) sijaitsevat noin 360 metrin päässä valojen pysäytyslinjasta. Näiden simulointien perusteella alle viisi prosenttia maksimijonoista yltää ilmaisimille asti. Viisi prosenttia tarkoittaa kuitenkin sitä, että aamuruuhkan aikana jono ylittää ilmaisimet keskimäärin kaksi kertaa tunnissa.
Ilmaisimien sijainteja mietittäessä on myös hyvä ottaa huomioon, että jonon vaikutus
alue on laajempi kuin jono itse.
Junan vaikutus Länsiväylän liikenteeseen
Ruoholahteen saapuvat junat ruuhkauttavat lähialueen liikennettä. Junan tulo pysäyttää liikenteen noin kahdeksi minuutiksi silloin, kun juna ajaa suoraan satamaan. Jos junan pitää vaihtaa vaunuja tai jostain muusta syystä ajaa edestakaisin, liikenne seisoo junan
Ruoholahteen saapuvan junan vaikutusta mallialueen liikenteeseen tutkittiin simuloi
malla 10.2.1997 kello 7:30- 8:30 liikennettä ja ohjelmoimalla Mechelininkadulle oi
kealle kääntyvien liikennevalot näyttämään punaista kello 7:40-7:45. Saatuja tuloksia verrattiin kyseisen aamun normaaliin simulointiin (kuva 29).
300
250 --
'E. 200
.2. 150 -
2 100 --
Kellonaika
Juna Normaali
Kuva 29. Simuloidut maksimijononpituudet Länsiväylän ja Porkkalankadun liikenneva
loissa 10.2. 1997 kello 7:30 - 8:30 normaalina aamuna ja junan häiritessä liikennettä kello 7:40 - 7:45.
Juna aiheutti koko Ruoholahden alueelle pahan ruuhkan. Kämppiin menevät kaistat ja Mechelininkatua vasemmalle kääntyvät kaistat pysyivät kuitenkin auki, koska HUT- SIMin kuljettajat eivät edes poikkeustilanteissa vaihda “väärälle” kaistalle. Länsiväylän ja Porkkalankadun liikennevaloihin juna vaikutti voimakkaimmin vasta siinä vaiheessa, kun se oli jo ohittanut Mechelininkadun. Jonot olivat Länsiväylällä tavallista pidemmät Porkkalankadulle ja Mechelininkadun ramppiin kerääntyneiden autojen purkautumisen ajan, reilut kymmenen minuuttia. Tällöin Länsiväylällä pisin jono ei enää ollut Kämp
piin menevien henkilöautojen jono vaan junan tukkima Mechelininkatua oikealle kään
tyvien jono. Maksimijononpituus Länsiväylällä oli pahimmillaan yli neljä kertaa nor
maalia suurempi.
Todellisessa tilanteessa Ruoholahden ruuhka lienee vielä simuloitua pahempi. Simu
loinnissa se, etteivät kuljettajat aja “väärillä” kaistoilla, takaa sen, että muu liikenne su
juu. Todellisuudessa autoilijat eivät aina jo hyvissä ajoin etukäteen valitse “oikeaa”
