Adaptation of the HCM-2000 to estimate the level of service for two-lane highways without auxiliary lanes Brazil

O objetivo desta tese é adaptar os procedimentos do Highway Capacity Manual 2000, para que possam melhor estimar a qualidade de serviço nas condições de tráfego encontradas em rodovias de pista simples estudadas. Para isto, foi desenvolvido um programa para calibração automática do simulador TRARR, baseado em um algoritmo genético e implementado em Perl. A calibração, que usa dados de velocidade e porcentagem de veículos em pelotões, coletado por meio de filmagens nos locais estudados, foi feita simultaneamente para cinco trechos diferentes, para que o simulador fosse capaz de reproduzir as características de um trecho típico de rodovia de pista simples do estado de São Paulo. Para garantir a qualidade dos resultados das simulações realizadas com o modelo recalibrado, procedeu-se à sua validação, usando-se um conjunto independente da dados. Partindo-se do pressuposto que a estrutura geral do método deveria ser mantida, a adaptação do HCM-2000 consistiu em obter novos valores para os diversos fatores de ajuste usados no processo de estimativa do nível de serviço. Para tanto, foram reproduzidos os experimentos de simulação realizados no desenvolvimento do procedimento para análise de rodovias de pista simples, à exceção do uso da versão recalibrada TRARR no lugar do simulador TWOPAS. Os fatores de ajuste adaptados foram: fator de pico horário (PHF), fator de ajuste de rampas (fG), fator de equivalência veicular (ET), fator para o efeito de zonas de ultrapassagem proibida (fnp) e fator de ajuste para o efeito combinado da divisão direcional do tráfego e de zonas de ultrapassagem proibida (fd/np). Com exceção do PHF, todos os demais fatores foram obtidos a partir de resultados de simulação. Os níveis de serviço observados nos cinco trechos estudados foram comparados com estimativas obtidas com a versão original do HCM-2000 e com a adaptação proposta. Os resultados desta comparação mostram que as estimativas obtidas com a adaptação proposta são mais precisas que as obtidas usando-se os valores originais do HCM-2000.This thesis objective is to adapt the Highway Manual Capacity 2000, procedures to produce better estimates of service level and capacity for two-lane highways studied, In order to do this, an automatic calibration system, implementing a genetic algorithm and coded in Perl, was used to obtain a recalibrated version of TRARR, a two-lane highway simulation model. The calibration, that which uses speed and percent vehicles traveling in platoons data collected by videotaping, was carried out simultaneously for five different road segments, so that the recalibrated model would be able to reproduce traffic behavior on a typical two-lane road in the state of São Paulo, Brazil. The recalibrated model was validated using a second, independent, set of data. Based on the assumption that the general framework of the methodology should be kept, the adaptation was achieved by obtaining new values for the adjustment factors used in the procedure. Thus, the simulation experiments used in the development of HCM-2000 methodology were reproduced using the recalibrated TRARR model. The following adjustment factors were adapted: peak hour factor (PHF), grade adjustment factor (fG), heavy vehicle equivalence factor (ET), adjustment factor for the effect of non-passing zones (fnp) and adjustment factor for combined effect of directional distribution of traffic and percentage of no-passing zones (fd/np). With the exception of the PHF, all factors were obtained from simulation results. In order to assess the accuracy of the proposed adaptation observed levels of service were compared to the estimates obtained through the original HCM-2000 procedure and the modified procedure. The results of these comparisons clearly show that the estimates obtained using the proposed values for the adjustment factors are closer to the observed levels of service than the estimates obtained using the original values for the adjustment factors

Adaptation of the HCM-2000 to estimate the level of service for two-lane highways without auxiliary lanes Brazil

O objetivo desta tese é adaptar os procedimentos do Highway Capacity Manual 2000, para que possam melhor estimar a qualidade de serviço nas condições de tráfego encontradas em rodovias de pista simples estudadas. Para isto, foi desenvolvido um programa para calibração automática do simulador TRARR, baseado em um algoritmo genético e implementado em Perl. A calibração, que usa dados de velocidade e porcentagem de veículos em pelotões, coletado por meio de filmagens nos locais estudados, foi feita simultaneamente para cinco trechos diferentes, para que o simulador fosse capaz de reproduzir as características de um trecho típico de rodovia de pista simples do estado de São Paulo. Para garantir a qualidade dos resultados das simulações realizadas com o modelo recalibrado, procedeu-se à sua validação, usando-se um conjunto independente da dados. Partindo-se do pressuposto que a estrutura geral do método deveria ser mantida, a adaptação do HCM-2000 consistiu em obter novos valores para os diversos fatores de ajuste usados no processo de estimativa do nível de serviço. Para tanto, foram reproduzidos os experimentos de simulação realizados no desenvolvimento do procedimento para análise de rodovias de pista simples, à exceção do uso da versão recalibrada TRARR no lugar do simulador TWOPAS. Os fatores de ajuste adaptados foram: fator de pico horário (PHF), fator de ajuste de rampas (fG), fator de equivalência veicular (ET), fator para o efeito de zonas de ultrapassagem proibida (fnp) e fator de ajuste para o efeito combinado da divisão direcional do tráfego e de zonas de ultrapassagem proibida (fd/np). Com exceção do PHF, todos os demais fatores foram obtidos a partir de resultados de simulação. Os níveis de serviço observados nos cinco trechos estudados foram comparados com estimativas obtidas com a versão original do HCM-2000 e com a adaptação proposta. Os resultados desta comparação mostram que as estimativas obtidas com a adaptação proposta são mais precisas que as obtidas usando-se os valores originais do HCM-2000.This thesis objective is to adapt the Highway Manual Capacity 2000, procedures to produce better estimates of service level and capacity for two-lane highways studied, In order to do this, an automatic calibration system, implementing a genetic algorithm and coded in Perl, was used to obtain a recalibrated version of TRARR, a two-lane highway simulation model. The calibration, that which uses speed and percent vehicles traveling in platoons data collected by videotaping, was carried out simultaneously for five different road segments, so that the recalibrated model would be able to reproduce traffic behavior on a typical two-lane road in the state of São Paulo, Brazil. The recalibrated model was validated using a second, independent, set of data. Based on the assumption that the general framework of the methodology should be kept, the adaptation was achieved by obtaining new values for the adjustment factors used in the procedure. Thus, the simulation experiments used in the development of HCM-2000 methodology were reproduced using the recalibrated TRARR model. The following adjustment factors were adapted: peak hour factor (PHF), grade adjustment factor (fG), heavy vehicle equivalence factor (ET), adjustment factor for the effect of non-passing zones (fnp) and adjustment factor for combined effect of directional distribution of traffic and percentage of no-passing zones (fd/np). With the exception of the PHF, all factors were obtained from simulation results. In order to assess the accuracy of the proposed adaptation observed levels of service were compared to the estimates obtained through the original HCM-2000 procedure and the modified procedure. The results of these comparisons clearly show that the estimates obtained using the proposed values for the adjustment factors are closer to the observed levels of service than the estimates obtained using the original values for the adjustment factors

Recalibration of a traffic simulation model for two-lane highways

O objetivo desta pesquisa foi recalibrar um modelo de simulação de rodovias de pista simples a fim de seja possível usá-lo no estudo de estradas do Estado de São Paulo. O modelo escolhido para recalibração é o TRARR (TRAffic on Rural Roads) versão 4.0, desenvolvido na Austrália pelo ARRB Transport Research Ltd. A recalibração do modelo consistiu em alterar parâmetros referentes ao desempenho (relação potência/massa) e características (massa, comprimento) dos veículos pesados e um parâmetro relativo ao comportamento dos veículos quando viajando em pelotões, de tal modo que os resultados da simulação ficassem compatíveis com os observados em campo. As medidas de desempenho escolhidas para a recalibração foram: a porcentagem de veículos trafegando em pelotões, a velocidade média dos veículos e a taxa de ultrapassagens. Os dados para a recalibração do modelo foram coletados num trecho de 2,8 km de extensão, na rodovia SP 255, entre as cidades paulistas de Araraquara e Ribeirão Preto. No processo de recalibração, as medidas de desempenho observadas no campo foram comparadas com as produzidas pelas versões recalibrada e original do simulador. Ao final da recalibração, pôde-se concluir que as duas versões do modelo são capazes de simular adequadamente o trecho estudado, sendo que o modelo recalibrado produz resultados ligeiramente melhores que os da versão original. O modelo recalibrado foi validado simulando-se um trecho de 10 km de extensão da SP 255 e comparando-se os valores medidos no trecho para as medidas de desempenho escolhidas com os valores produzidos pela versão recalibrada do simulador. Os resultados dessa comparação indicam que o modelo pode ser considerado capaz de simular adequadamente a operação de rodovias de pista simples no Estado de São Paulo. Os resultados do estudo também sugerem que a precisão pode ser melhorada com um ajuste fino de alguns dos parâmetros não modificados durante a recalibração.The objective of this research is to recalibrate a two-lane highway simulation model to allow its employment within the context of the São Paulo state highways, Brazil. The model chosen for this recalibration is TRARR (TRAffic on Rural Roads) version 4.0, originally developed a in Australia by ARRB Transport Research Ltd. The procedure used for the model recalibration consisted in modifying input parameters related to heavy vehicle dimensions and performance characteristics (power/mass ratio, weight and length) as well as to the behavior of vehicles in platoons, in such a way that the model outputs are compatible with real traffic behavior. Three measures of performance were chosen for recalibration of the model: percent of jouney time spent following, average speed and overtaking rate. Data for model recalibration were collected at a 2.8 km rural section of SP 225, a highway which connects the cities of Ribeirão Preto and Araraquara in the state of São Paulo (Brazil). The recalibration procedure was based on comparisons of the measures of performance observed on the real highway with those produced by the simulator\'s recalibrated and original versions. At the end of the recalibration process, both the recalibrated and the original models were considered capable of reproducing the traffic behavior on a two-lane highway similar to the ones in the state of São Paulo. Furthermore, it was concluded that the recalibrated model is capable of producing results slightly better than the original one. The recalibrated model was submitted to a validation procedure in which a 10 km section of SP 255 was simulated and the measures of perfomance obtained with the model were compared to field observations. The results of the validation procedure indicate that recalibrated version of TRARR is capable of simulating traffic operations on rural two-lane highways in the state of São Paulo. The results of the research also suggest that the model results may be improved with fine-tuning of some of the parameters that were not modified during the recalibration procedure

Recalibration of a traffic simulation model for two-lane highways

O objetivo desta pesquisa foi recalibrar um modelo de simulação de rodovias de pista simples a fim de seja possível usá-lo no estudo de estradas do Estado de São Paulo. O modelo escolhido para recalibração é o TRARR (TRAffic on Rural Roads) versão 4.0, desenvolvido na Austrália pelo ARRB Transport Research Ltd. A recalibração do modelo consistiu em alterar parâmetros referentes ao desempenho (relação potência/massa) e características (massa, comprimento) dos veículos pesados e um parâmetro relativo ao comportamento dos veículos quando viajando em pelotões, de tal modo que os resultados da simulação ficassem compatíveis com os observados em campo. As medidas de desempenho escolhidas para a recalibração foram: a porcentagem de veículos trafegando em pelotões, a velocidade média dos veículos e a taxa de ultrapassagens. Os dados para a recalibração do modelo foram coletados num trecho de 2,8 km de extensão, na rodovia SP 255, entre as cidades paulistas de Araraquara e Ribeirão Preto. No processo de recalibração, as medidas de desempenho observadas no campo foram comparadas com as produzidas pelas versões recalibrada e original do simulador. Ao final da recalibração, pôde-se concluir que as duas versões do modelo são capazes de simular adequadamente o trecho estudado, sendo que o modelo recalibrado produz resultados ligeiramente melhores que os da versão original. O modelo recalibrado foi validado simulando-se um trecho de 10 km de extensão da SP 255 e comparando-se os valores medidos no trecho para as medidas de desempenho escolhidas com os valores produzidos pela versão recalibrada do simulador. Os resultados dessa comparação indicam que o modelo pode ser considerado capaz de simular adequadamente a operação de rodovias de pista simples no Estado de São Paulo. Os resultados do estudo também sugerem que a precisão pode ser melhorada com um ajuste fino de alguns dos parâmetros não modificados durante a recalibração.The objective of this research is to recalibrate a two-lane highway simulation model to allow its employment within the context of the São Paulo state highways, Brazil. The model chosen for this recalibration is TRARR (TRAffic on Rural Roads) version 4.0, originally developed a in Australia by ARRB Transport Research Ltd. The procedure used for the model recalibration consisted in modifying input parameters related to heavy vehicle dimensions and performance characteristics (power/mass ratio, weight and length) as well as to the behavior of vehicles in platoons, in such a way that the model outputs are compatible with real traffic behavior. Three measures of performance were chosen for recalibration of the model: percent of jouney time spent following, average speed and overtaking rate. Data for model recalibration were collected at a 2.8 km rural section of SP 225, a highway which connects the cities of Ribeirão Preto and Araraquara in the state of São Paulo (Brazil). The recalibration procedure was based on comparisons of the measures of performance observed on the real highway with those produced by the simulator\'s recalibrated and original versions. At the end of the recalibration process, both the recalibrated and the original models were considered capable of reproducing the traffic behavior on a two-lane highway similar to the ones in the state of São Paulo. Furthermore, it was concluded that the recalibrated model is capable of producing results slightly better than the original one. The recalibrated model was submitted to a validation procedure in which a 10 km section of SP 255 was simulated and the measures of perfomance obtained with the model were compared to field observations. The results of the validation procedure indicate that recalibrated version of TRARR is capable of simulating traffic operations on rural two-lane highways in the state of São Paulo. The results of the research also suggest that the model results may be improved with fine-tuning of some of the parameters that were not modified during the recalibration procedure