Bottleneck effect van een verkeerskruispunt.

In mijn stedelijke woonplaats is er midden in de bebouwing een zeer druk kruispunt met overdag filevorming.

De stad wil dit nu in een richting ondertunnelen wat natuurlijk erg prijzig is. 

Ik had dan via email aan de stad voorgesteld om op de vier armen van het kruispunt de parkings aan de rand van de weg, de bomen, en vluchtheuvels, in vier richtingen voor ongeveer 250 meter weg te nemen en over ongeveer 250 meter dus extra rijvakken aan te leggen.

Ik kreeg het volgend antwoord:

 

"Het aanleggen van extra rijbanen kan de doorstroming op het kruispunt
inderdaad ten gunste komen. Maar het bottle-neck effect zal  zich dan gewoon
verleggen naar de plaats van de versmalling."

 

Ik ben het daar niet mee eens.

Immers de extra rijvakken lopen vol achter de verkeerslichten als het licht groen is, en als het licht rood is lopen ze leeg, om dan opnieuw vol te lopen bij groen. Volgens mij verhoogt dit de capaciteit van het kruispunt.

Wie heeft nu gelijk ?

Veranderd door Gelukkoos, 07 november 2014 - 12:36

Het hangt ervan af wat het probleem is: het kruispunt zelf, of de weg die erachter ligt. Als die laatste onvoldoende capaciteit heeft dan heeft de gemeente gelijk. Dit zou momenteel ook situaties moeten opleveren waarbij je bij groen licht het kruispunt niet over kunt omdat er aan de overkant geen plaats is op de weg (en midden op een kruispunt stil gaan staan tamelijk asociaal is).

Er is inderdaad een achterliggend probleem van te veel verkeer.

De wegen in alle vier de richtingen "op" het kruispunt zelf, bestaat telkens maar uit 1 rijvak.

Er zijn wel extra afslag-rijvakken.

De capaciteit van het kruispunt is dus te klein.

Meerdere rijvakken makken over een lange afstand is niet mogelijk vanwege de bebouwing.

Over pak weg 250 meter misschien wel mits wat inspanningen.

Je krijgt hier dan inderdaad stilstaand verkeer op het rijvak wat niet in het verlengde ligt met het rijvak wat wel in het verlengde ligt met de eigenlijke baan. Daar zou dan op een of andere manier gecorrigeerd kunnen worden.

Volgens mij verhoogt dit de capaciteit van het kruispunt.

 

Maar wat gebeurt er iets verderop? Als de buffer die tijdens rood licht voor het kruispunt volloopt in korte tijd bij groen licht leegloopt, dan zal na het kruispunt de andere buffer vollopen. Die buffer loopt dan langzaam leeg in het smalle gedeelte verderop. In plaats van een lange smalle file krijg je een kortere brede file die zich afwisselend voor en na het stoplicht in de buffers bevindt. De weg wordt m.i. zo wel efficiënter benut, want in de smalle delen is een meer continue verkeersstroom mogelijk. Maar er zullen zich ook harmonica-effecten voordoen als de auto's in het smalle deel moeten afremmen wanneer de buffer voor het stoplicht bijna vol is, en aan de andere zijde spelen soortgelijke effecten. Een scenario kan zijn: afremmen voor de eerste buffer, stilstaan in de eerste buffer, optrekken bij groen, afremmen in de tweede buffer, optrekken bij verlaten van de buffer.

 

Hoe sterk die effecten de totale doorstroming beïnvloeden weet ik niet, maar het zal beduidend kunnen zijn. Hier een experiment mbt. dat harmonica (accordion) effect:

 

 

Bij ondertunnelen van een baan is er geen kruising meer, zijn die buffers en capaciteitsbeperkende harmonica-effecten er niet, en blijft de verkeersstroom op beide wegen constant. Tenzij er verderop een andere bottleneck is, waardoor het probleem alleen maar wordt verplaatst naar de buren.

Bij een overgang van bijvoorbeeld 4 naar twee rijstroken kan men eventueel verplicht "ritsen" inlassen.

Dat gaat in de praktijk nogal lastig. Als je dat bij het genoemde kruispunt gaat doen krijg je inderdaad een situatie waar je moet ritsen, van 2 naar 1 strook. Als de boel daar traag loopt geeft dit problemen: Bij van 2 naar 1 ritsen heeft altijd 1 strook voorrang op de andere (de doorgaande op de bijgevoegde) zodat men dan klem komt te staan op de (normaliter linker) extra strook.

Overigens lost het niet zoveel op door te gaan tunnelen omdat je nog steeds met beperkte capaciteit op de rest van de weg is. Enige voordeel is dat de kruisende richting nu wel kan doorrijden omdat ze niet steeds op dat stoplicht moeten wachten. Nadeel is natuurlijk dat je een oplossing moet maken voor afslaand verkeer - vooral 'linksaf' neemt veel ruimte bij ongelijkvloerse kruisingen.

Ritsen helpt heel weinig. Bij ideale snelheden op een weg (~30 km/u) kan elke strook 2000 auto's per uur verwerken. Bij hogere en lagere snelheden is dat minder. Als er op 2 stroken elk meer dan 1000 auto's per uur komen kun je ook met ritsen op die ene strook geen meer dan 2000 auto's per uur afvoeren.

Veranderd door rwwh, 11 november 2014 - 20:08
1000, niet 100

Op zich klopt dat idee wel, alleen meen ik dat de snelheid waarop de capaciteit (in auto's per uur) pas bij veel hogere snelheden (ca 70 km/h) begint af te nemen. Dat is wel een getal voor autosnelwegen, en zou anders kunnen liggen bij binnenwegen, afhankelijk van hoe die eruit zien.

Probleem met samenvoegen van stroken is dat je op het punt van samenvoegen een probleem hebt dat niet zou bestaan als automobilisten zich 'ideaal' zouden gedragen (ritsen en herverdelen over stroken als je van 3 naar 2 gaat). Op de A12 van utrecht naar arnhem had je voor de wegbreding dit probleem: waar het van 3 naar 2 stroken ging stond het altijd even vast, terwijl iets na dat ritspunt weer redelijk op snelheid (>70) gereden kon worden. Beste strategie op zo'n punt is de rechterbaan nemen, die heeft relatief weinig last van het samenvoegen van de andere twee, en het gaat zodanig langzaam dat vrachtverkeer je ook niet in de weg zit.

Je hebt helemaal gelijk met die 70 km/u. De veel lagere waarde die had ik ooit gelezen in een theoretische verhandeling, en geldt alleen als iedereen zich aan de geadviseerde afstand tussen de auto's houdt. Die loopt namelijk kwadratisch op. Het optimum zit dan bij de snelheid waar de afstand tussen de auto's net zo groot is als de lengte van een auto.

 

Er zijn verbazingwekkende artikelen hierover op wikipedia: Traffic Flow

 

Voor een scheikundige is ook heel leuk om te zien dat je hier een instabiliteit kunt krijgen met een mogelijke fasescheiding: als het totale aanbod van auto's groot wordt, maar theoretisch niet te groot (de weg kan het dus eigenlijk nog aan), dan kunnen door kleine verstoringen ineens twee verschillende autodichtheden op de weg ontstaan die corresponderen met dezelfde doorvoer maar heel verschillende snelheden. Als je daar in zit rijd je voor je gevoel in een "rups": af en toe snel, en af en toe langzaam zonder aanwijsbare reden.

Veranderd door rwwh, 12 november 2014 - 19:01
Krijg de tweede link er niet goed in

Oh, daar zijn inderdaad complete verhandelingen over

Simpel ervan uitgaan dat men '2 seconden afstand' houdt werkt in ieder geval niet. Dat wordt wel aanbevolen, maar is absoluut niet realistisch. Bij 120 km/h zou het 67 meter zijn, maar in de praktijk propt het zich wel op tot ongeveer de helft daarvan (tot zeg maar 3 strepen op de weg ~ 36 meter).

Het betreft hier een kruispunt met matige grote drukte, en met een maximum snelheid van 50 km./u.

Indien het een zeer druk kruispunt zou zijn,

of er was een hoge snelheid, dan zou mijn idee niet echt werken.

Men kan dit eventueel preciezer nagaan,

maar ruw geschat zou na groen, over ongeveer 250 meter,

in één richting de twee virtuele rijvakken achter de lichten juist op tijd vollopen,

en bij rood juist op tijd leeglopen in combinatie met ritsen.

Dit bij goed afgestelde lichten.

Ik weet niet of er zo computer simulaties  bestaan om dit na te gaan,

en zo ook het rups-effect erbij te rekenen ?

Ik haal hier dit topic weer even aan met eigen tekeningen.

Praktische problemen voor invoegen & ritsen heb ik hier nagelaten.

Groene & rode vakjes = Groen & Rood licht

Groene L.L.  =  Baanvak Loopt Leeg

Rode L.V.     =  Baanvak Loopt Vol

Er wordt vooral geritst als alles op rood staat (= Situatie 1 & 3).

Ik vermoed doordat er alzo minder vertragingsmanoeuvres zijn, de capaciteit van het kruispunt verhoogd wordt !?

Ook omdat het langer groen & rood kan blijven alzo - aangestuurd dan door intelligente lichten.

Het baanvak wat leegloopt bij rood (ertegenover) heeft hier ook meer tijd voor.

Veranderd door Gelukkoos, 17 december 2015 - 15:49

Tekening II 

Veranderd door Gelukkoos, 17 december 2015 - 15:41

Als je je hier al een jaar mee bezig houdt, dan ben je vast bereid om je in een stuk software te verdiepen. Je zou kunnen kijken naar SUMO traffic simulator.
Dat is voorzover ik weet opensource/gratis. En er zijn genoeg tutorials en youtube filmpjes over te vinden.

De capaciteit is maximaal als je zo min mogelijk wisselt tussen rood en groen. Beurtelings een uur op rood zetten levert aanzienlijk meer capaciteit op dan iedere minuut wisselen, en dan heb je die dubbele rijstroken ook niet nodig. Maarja, wie gaat er een uur staan wachten? Of 2 uur, als de voorste linksaf wil?