Evaluatie van de verkeersafwikkeling met behulp van simulatie

In paragraaf 17.3 zijn de stappen besproken die doorlopen worden bij het opzetten en uitvoeren van evaluaties. Daaruit blijkt dat de evaluaties behalve met analytische modellen en metingen, ook kunnen worden uitgevoerd met simulatiemodellen. In deze paragraaf wordt kort aandacht besteed aan de evaluatie met simulatiemodellen; voor uitgebreide informatie wordt verwezen naar [79] en [80].

Er zijn verschillende soorten simulatiemodellen beschikbaar voor het evalueren van verkeersmaatregelen in het algemeen en verkeerslichtenregelingen in het bijzonder. De modellen kunnen op basis van de volgende kenmerken worden onderverdeeld [79, 80]:

• Tijdstappen van de simulatie: milliseconden tot dagen
• Voorspellingshorizon: kwartieren tot jaren
• Detailniveau waarmee het verkeersproces wordt gesimuleerd: microscopische tot macroscopische modellen
  In een microscopisch model worden de voertuigverplaatsingen, op basis van kenmerken van onder meer het voertuig en de bestuurder, afzonderlijk gesimuleerd. Meestal wordt daarbij gebruikgemaakt van voertuigvolgmodellen, waarmee op basis van wiskundige vergelijkingen de posities van de voertuigen ten opzichte van elkaar en ten opzichte van het netwerk worden bepaald. In een macroscopisch model worden geen afzonderlijke voertuigen onderscheiden; het verkeer wordt als een soort vloeistofstroom beschouwd. Mesoscopische modellen liggen wat detailniveau betreft tussen de microscopische en macroscopische modellen in.
• Dynamiek in de tijd (statische tot dynamische modellen)
  Kenmerkend voor een statisch model is dat de verkeersbelasting van wegvakken op elk moment van de simulatie gelijk is en dat de verkeersparameters een constante waarde hebben. In een dynamisch model is de afwikkeling van het verkeer wel een functie van de tijd. De intensiteiten kunnen met de tijd variëren en verkeerslichtenregelingen verlopen tijds- of voertuigafhankelijk. Afhankelijk van het verkeersaanbod en de verkeerslichtenregeling worden in een dynamisch model ook de opbouw en de afbouw van wachtrijen gesimuleerd; daarmee wordt een gedetailleerd beeld verkregen van de verliestijden, wachtrijlengten en stops.

Voor de evaluatie van verkeerslichtenregelingen kunnen het best microscopische modellen worden gebruikt. De werking van de verkeerslichtenregeling kan binnen microscopische modellen meestal tot in detail worden gesimuleerd. Soms worden ook mesoscopische modellen gebruikt. Macroscopische modellen zijn voor de evaluatie van verkeerslichtenregelingen eigenlijk niet geschikt; wel kunnen ze worden gebruikt om een globale indruk te geven van het effect van verkeerslichtenregelingen op de verkeersafwikkeling binnen een netwerk. Om een beeld te krijgen van de effecten ten gevolge van wisselende intensiteiten en verkeerslichtenregelingen is een dynamisch model nodig.

Voorafgaand aan de simulatie moet de gebruiker de situatie invoeren die gesimuleerd moet worden. Daarbij wordt onderscheid gemaakt naar:

• Het netwerk
  Gespecificeerd worden onder andere wegen en rijstroken, verbindingen tussen kruisende of samenvoegende wegen, haltes voor voertuigen van het openbaar vervoer, verkeerslichten, stopstrepen en detectoren. Meestal wordt bij de bouw van het netwerkmodel gebruikgemaakt van een grafische gebruikersinterface waarmee het netwerk ‘getekend’ kan worden (zie figuur 17-12).
• De regeling van conflicten
  Gespecificeerd worden de verkeerslichtenregeling(en) en/of de voorrangsregels voor ongeregelde conflicten.
• Verkeersstromen
  In de meeste modellen worden de verkeersstromen gespecificeerd door middel van een herkomst-bestemmingsmatrix, waarin voor elke relatie tussen een herkomst en een bestemming is vastgelegd hoeveel voertuigen van de herkomst naar de bestemming rijden. Ook is het mogelijk de verkeersstromen te specificeren door intensiteiten aan de ingangen van het netwerk op te geven. De wijze waarop het verkeer binnen het netwerk een keuze maakt uit alternatieve routes, wordt bepaald door per routekeuzepunt de verdeling van het verkeer te specificeren of door op te geven dat het verkeer aan de hand van een routekeuzemodel zelf de kortste of de snelste route door het netwerk zoekt.

Daarnaast worden nog simulatieparameters gespecificeerd. Deze kunnen betrekking hebben op onder meer de duur van de simulatie, de nauwkeurigheid van de simulatie en de uitvoergegevens van de simulatie (reistijden, verliestijden, stops en dergelijke).

De meeste microscopische modellen kunnen door middel van een grafische presentatie het verloop van de verkeersafwikkeling en de regeling weergeven (animatie). De presentatie bestaat uit een twee- of driedimensionaal overzicht van het netwerk, waarin de voertuigbewegingen en de toestanden van de verkeerslichten gedetailleerd worden weergegeven (zie figuur 17-13). Op basis van deze presentatie kan de werking van de regeling worden gecontroleerd en kan een indruk worden verkregen van de kwaliteit van de verkeersafwikkeling.

Een gedetailleerd beeld van de kwaliteit van de verkeersafwikkeling wordt verkregen op basis van tabellen of grafieken met evaluatiegegevens. Deze tabellen en grafieken bevatten meestal de verzadigingsgraden, verliestijden en stops per geregelde richting en de reistijden over bepaalde trajecten. Daarnaast bevatten ze vaak gegevens met betrekking tot de emissie van schadelijke stoffen. Figuur 17-14 bevat een voorbeeld van een grafiek met vrije (onbelemmerde) en gemiddelde rijtijden (het verschil is de gemiddelde verliestijd).

Sommige modellen kunnen ook een evaluatie van de regeling presenteren. Een presentatie betreft onder meer de duur en verdeling van rood-, groen- en cyclustijden (zie figuur 17-15).

De simulatiemodellen die in Nederland worden gebruikt voor het simuleren van geregelde kruispunten of netwerken zijn VISSIM, AIMSUN, FLEXSYT-II/FLASH en PARAMICS. Omdat deze modellen sterk in ontwikkeling zijn, is een beschrijving van de modellen snel verouderd. In deze uitgave worden de modellen daarom niet verder besproken. Voor informatie over de programma’s wordt verwezen naar de ‘Leidraad model- en evaluatiestudies benuttingsmaatregelen’ [79], de ‘Leidraad evaluaties benutting’ [80], en naar de websites [w7, w9, w17, w10].

Het is meestal niet eenvoudig uit het aanbod van simulatieprogramma’s een keuze te maken. De keuze wordt bepaald door de eisen aan de simulatie en aan de kenmerken van het simulatieprogramma. Belangrijke programmakenmerken om rekening mee te houden zijn:

• gebruikersinterface (is er bijvoorbeeld een grafische interface voor het modelleren van het netwerk beschikbaar?);
• typen regelingen die gesimuleerd kunnen worden (kunnen er bijvoorbeeld CCOL- of RWS-C-regelingen mee worden gesimuleerd?);
• routekeuze (kunnen de voertuigen tijdens een rit door het netwerk bijvoorbeeld de route aanpassen?);
• grafische presentatie (animatie) van de verkeersafwikkeling en de regeling;
• afhandeling van ongeregelde conflicten;
• voertuigdetectie;
• uitvoergegevens (alleen evaluatiegegevens van de verkeersafwikkeling of ook gegevens over emissies en het verloop van de regeling).

Voor meer informatie over de kenmerken van de simulatieprogramma’s wordt eveneens verwezen naar de bronnen die aan het einde van de vorige alinea zijn vermeld.