La regolazione di una rete di intersezioni in regime di sotto-saturazione

Si descrivono due metodi per la regolazione di una rete di intersezioni. Il primo si applica ad un’arteria semaforizzata, ossia ad una successione di intersezioni (assenza di circuiti). Il secondo metodo, di tipo euristico consente la sincronizzazione di una rete generica. Un metodo ottimale per il solo coordinamento di una rete di intersezioni è descritto in Cantarella e Sforza (1997).

Il metodo MAXBAND per il coordinamento di arterie semaforizzate. I metodi per il

coordinamento consentono di calcolare i tempi dei cicli, gli sfasamenti, la velocità di progressione e l’ordine delle fasi di svolta a sinistra (in tutte le intersezioni) che massimizzano la larghezza delle bande nelle due direzioni di marcia, lungi un’arteria semaforizzata.

Il metodo TRANSYT. L'ottimizzazione dei parametri di regolazione di una rete di

intersezioni (durata del ciclo, verdi, sfasamenti) può essere effettuata attraverso metodi euristici di grande efficacia. Il metodo TRANSYT (TRAffìc Network StudY Tool) realizza il calcolo dei parametri suddetti off-line, utilizzando serie di dati storici. Pertanto, possono essere simulati diversi regimi dei flussi di traffico per produrre un insieme di programmi di regolazione da usare in differenti situazioni del traffico. Cambiamenti tra i programmi possono essere fatti giornalmente o sulla base di misure on-line delle condizioni del traffico, ad esempio sui flussi o le lunghezze delle code, in

alcune determinate zone della rete. Il metodo TRANSYT è stato realizzato inizialmente da Robertson (1969) e, mantenendo lo stesso approccio di base, ha diverse revisioni sostanziali (Vincent et al., 1980) (Chard et al. , 1987) al fine di renderlo uno strumento il più possibile flessibile disposizione degli ingegneri del traffico.

L’output finale fornisce informazioni sulla rete, i ritardi, il numero di arresti, la velocità e il consumo di carburante. Il metodo si basa su alcune ipotesi relative al modello di traffico: tutte le intersezioni a rete sono controllate da segnali o da regole di priorità, tutti i segnali operano con un tempo di ciclo comune o con un suo multiplo, i flussi entranti nella rete, i flussi tra le intersezioni ed i flussi di svolta alle intersezioni sono noti e costanti, gli arresti e le partenze veicoli sono istantanei.

Il metodo TRANSYT è caratterizzato da due parti fondamentali: il modello di traffico e la procedura di ottimizzazione dei segnali. Il modello di traffico rappresenta i meccanismi di funzionamento della i utilizzando la teoria dei profili ciclici di flusso descritti in una le precedente di questo volume.

Il comportamento del traffico su di un ramo è rappresentato tenendo conto di tre tipi di profili ciclici di flusso:

Profilo in ingresso: è il flusso (stimato) di traffico che partendo una intersezione a

monte, arriva alla più vicina linea di arresto a valle, supponendo che il flusso non sia ostacolato da segnali alla linea di arresto.

Profilo in uscita: è il flusso (stimato) che lascia un ramo.

Profilo di attraversamento: è il flusso (stimato) che attraverserebbe una linea di

arresto se ci fosse abbastanza flusso da saturare il periodo di verde.

Durante cicli successivi, i profili, varieranno a causa del comportamento casuale dei singoli veicoli. La dimensione dei picchi è un utile informazione per l'ottimizzazione del coordinamento semaforico.

Le componenti di ritardo, considerate nel modello di traffico, sono:

1) ritardo uniforme o deterministico di sottosaturazione calcolato dai profili ciclici; 2) ritardo deterministico di sovrasaturazione e ritardo stocastico, la cui somma è calcolata mediante una espressione che tiene conto della durata di un possibile periodo di sovrasaturazione. Avvicinandosi alla saturazione i valori di ritardo non uniforme crescono e diventano sensibili a piccole variazioni della domanda.

Il metodo di ottimizzazione dei segnali ricerca una configurazione ottimale dei parametri di regolazione che minimizzi un indice di efficienza PI. Tale indice è una misura della qualità del deflusso nella intersezione ed è definito dalla somma del ritardo totale e del numero degli arresti, pesati in maniera opportuna.

L'insieme ottimo dei segnali è ottenuto tramite una procedura euristica di salita (hill-

climbing; Robertson, 1969) a partire da una configurazione iniziale nota, calcolata ad

esempio con il metodo di Webster per ciascuna intersezione. La procedura complessiva del metodo TRANSYT fornisce:

§ informazioni per guidare la scelta del tempo di ciclo;

§ valutazioni del modello di traffico sulla regolazione dei segnali.

Ogni valutazione del modello di traffico fornisce per ciascun arco: grado di saturazione, tempo medio di viaggio, tasso di ritardo medio, tasso di ritardo uniforme, tasso di ritardo casuale e di sovrasaturazione, numero medio di arresti per veicolo, costo di arresto, coda massima, indice di efficienza, tempi di verde e tempi di cambio delle fasi e un insieme di informazioni sulla rete che includono il totale delle distanze percorse, il tempo totale speso nella rete, la velocità media di viaggio e dati sul consumo di carburante.

Nel metodo TRANSYT è possibile che la durata del ciclo di qualche intersezione sia la metà di quello comune a tutte le altre (ciclo doppio). Inoltre, è presente un modello di controllo, mediante regola di priorità, che permette di modellare intersezioni con diritto di precedenza e correnti di svolta a sinistra ostacolate. E' prevista anche un'opzione che consente di specificare una lunghezza di coda massima su selezionati rami, allo scopo di ridurre la possibilità di code eccessive che ostacolino il deflusso dell'intersezione a monte. L'output include:

§ i costi monetari del ritardo e degli arresti, basati su selezionati valori per i termini dell'indice di efficienza ;

§ la stima del consumo di carburante in cui sono compresi: il consumo relativo ad una velocità di crociera costante tra due linee di arresto successive, il consumo dovuto al ritardo, il consumo dovuto all'accelerazione dopo un arresto fino a raggiungere la velocità di crociera.