ارزیابی تطبیقی مدل های جریان ترافیک و برآورد ظرفیت موثر آزادراه با رویکرد داده محور (مطالعه موردی: قم–تهران، ۱۴۰۱–۱۴۰۲)

روابط ماکروسکوپیک جریان ترافیک نقش کلیدی در تحلیل عملکرد آزادراه ها، برآورد ظرفیت، تعیین سطح خدمت و پشتیبانی از تصمیم گیری های فنی در مهندسی ترافیک دارند. با وجود توسعه مدل های متنوع برای توصیف ارتباط میان سرعت، چگالی و جریان، انتخاب مدل مناسب برای بازنمایی رفتار واقعی ترافیک، به ویژه در شرایط بومی شبکه های آزادراهی، همچنان یکی از چالش های اساسی در تحلیل و بهره برداری ترافیکی محسوب می شود. در این پژوهش، روابط اساسی جریان ترافیک در آزادراه قم–تهران با استفاده از حدود سه میلیون و پانصد هزار داده ترافیکی استخراج شده از داده های واقعی و به روز مربوط به سال های ۱۴۰۱–۱۴۰۲ مورد بررسی قرار گرفته است. برخلاف بسیاری از مطالعات پیشین که بر یک مدل منفرد تمرکز داشته اند، در این تحقیق عملکرد سه مدل کلاسیکGreenshields، Greenberg و Underwood به صورت هم زمان کالیبره و به طور تطبیقی با یکدیگر مقایسه شده است. کالیبراسیون مدل ها با استفاده از روش حداقل مربعات معمولی (OLS) انجام و دقت آن ها بر اساس شاخص هایRMSE، MAE و ضریب تعیین (R۲) ارزیابی شده است. همچنین، ظرفیت موثر آزادراه به عنوان یکی از شاخص های کلیدی عملکرد ترافیکی، از هر مدل استخراج و مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که رفتار جریان ترافیک در آزادراه قم–تهران ماهیتی غیرخطی دارد و انتخاب مدل جریان تاثیر معناداری بر برآورد ظرفیت موثر و تحلیل پایداری جریان دارد. در میان مدل های بررسی شده، مدل Underwood با کمترین میزان خطا و بیشترین مقدار ضریب تعیین، بهترین تطابق را با داده های تجربی در کل دامنه تغییرات چگالی نشان داده است. یافته های این پژوهش بر ضرورت استفاده از مدل سازی مقایسه ای و داده های واقعی در تحلیل عملکرد آزادراه ها، کنترل و مدیریت جریان ترافیک و پشتیبانی از سامانه های هوشمند حمل ونقل تاکید دارد.

کلیدواژه ها:

جریان ترافیک ماکروسکوپیک ، مدل های جریان–چگالی ، ظرفیت موثر آزادراه ، عملکرد ترافیکی ، آزادراه قم–تهران ، مدل Underwood