Gebiedsindeling en netwerken

Gebiedsindeling en netwerken
Verkeerskunde (H01I6A)
Ben Immers
Traffic and Infrastructure
Department of Civil Engineering
Faculty of Engineering
Katholieke Universiteit Leuven
Gebiedsindeling - Zonering

Het is onmogelijk gegevens op basis van individuele adressen te
verzamelen en te analyseren
 individuele adressen worden gebundeld tot zones waaraan een code is
toegekend
eis:
uitwisselbaarheid van zonale gegevens met gegevens uit
andere bronnen
 zonegrenzen stemmen overeen met grenzen van bestuurlijke geografische
eenheden
eis:
de zonering dient zodanig te worden opgezet dat een realistische
toedeling van de verplaatsingen aan het netwerk mogelijk is
 onderlinge afstemming zonering en netwerkmodel
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
2
Zonering

het studiegebied en het invloedsgebied worden onderverdeeld in:
zones

iedere zone heeft één zwaartepunt (centroide)

alle verplaatsingen beginnen en eindigen in het zwaartepunt van
een van de zones

alle zwaartepunten zijn aangesloten op het netwerk
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
3
Studiegebied met onderverdeling in zones
2.1
2.2
2
2.3
2.4
2.5 2.6
3
2.8
2.7
1
2.9
5
4
15 februari 2008
1
Verkeerskunde (H01I6A)
2.1
Zone en subzone
Cordon
Screenline
4
Onderzoeken met een extern cordon


studiegebied
(interne zones)
invloedsgebied (externe zones)
interne zones - studiegebied
drie of vier niveaus




sector
district
zone
subzone
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
5
Gebiedsindeling

het studiegebied en het invloedsgebied zijn onderverdeeld in zones

de kenmerken van een zone worden toegekend aan één knooppunt,
het zwaartepunt

knooppunten worden ook gebruikt voor het aanduiden van:



kruispunten
openbaar vervoerhaltes
andere transport (netwerk) voorzieningen

zwaartepunten zijn de "bronnen" en "putten" waar het verkeer (de
verplaatsingen) begint en eindigt

het zwaartepunt is door middel van aansluitschakels met het
netwerk verbonden
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
6
Gebiedsindeling
schakels
knooppunt
Aansluitschakels zwaartepunt (centroide)
zwaartepunt
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
7
Gebiedsindeling

de aansluitschakels vormen een algemene weergave van het
netwerk in een zone, bijv. een openbaar vervoernetwerk

de weerstand van de aansluitschakel (voortransport) is opgebouwd
uit de volgende elementen:



looptijd naar de halte
wachttijd bij de halte
tarief

het gewenste detailniveau is afhankelijk van de omvang van de
zones

factoren die het detailniveau van het netwerk en de zonering
bepalen zijn (in onderlinge wisselwerking)


vereiste nauwkeurigheid
beschikbare onderzoeksbudget
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
8
Werkelijkheid
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
9
Model
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
10
Model
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
11
Studiegebied met onderverdeling in zones
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
12
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
13
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
14
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
15
Zone-indeling model Vlaams Brabant
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
16
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
17
Grondslagen voor de opzet van een
intern (en extern) zoneringsysteem

homogeen grondgebruik, of indien niet toepasbaar, een gelijkmatige verdeling
van de componenten waaruit het grondgebruik is samengesteld over de zones

een ongeveer gelijke verkeersproductie per zone en bij voorkeur homogeen
voor wat betreft determinanten van verkeersproductie en -attractie

omvang van zone dient beperkt te zijn zodat geen fouten ontstaan door de
aanname dat alle activiteiten in het zwaartepunt zijn geconcentreerd

bij voorkeur een regelmatige geometrische vorm teneinde het zwaartepunt
gemakkelijk vast te kunnen stellen

zonering moet een realistische toedeling van het verkeer aan het netwerk
mogelijk maken

omvang zones in woongebieden bedraagt  1000 huishoudens
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
18
Grondslagen voor de opzet van een
intern (en extern) zoneringsysteem

zonegrenzen dienen zoveel mogelijk samen te vallen met de grenzen van
administratieve eenheden (sectoren gemeente, kiesdistricten)

zonegrenzen dienen samen te vallen met screenlines en cordonlijnen

zonegrenzen dienen zoveel mogelijk samen te vallen met de grenzen van
geografische eenheden. Deze geografische eenheden staan veelal aan de
basis van de wijkindeling en op bovenstaande manier is mogelijk gebruik
van voorspellingen bevolkingsgroei, etc. gewaarborgd

de onderverdeling in sectoren is gebaseerd op

het bereik van de hoofdontsluitingswegen

zonegrenzen vallen vaak samen met natuurlijke, fysieke barrières

voor zone-indeling invloedsgebied geldt dat de omvang van de zones
toeneemt als functie van de afstand tot het studiegebied. Het aantal
verplaatsingen naar het studiegebied (relevante verplaatsingen) is
afhankelijk van die afstand.
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
19
Omvang zones

Kleine zones:






minder intrazonale verplaatsingen
nauwkeuriger berekening van de weerstanden
toename aantal zones
toename rekenkosten/-tijd
meer ingewikkelde computerprogramma's
aansluiting met bevolkings- en arbeidsplaatsenstatistiek wordt
moeilijker

Pragmatische grens scriptie: ± 100 zones
Zoek aansluiting bij gebiedsindeling die gebruikt is in andere studies

15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
20
Netwerken
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
21
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
22
Het netwerk model

Het transportsysteem wordt weergegeven door een netwerk model,
dat bestaat uit:



schakels (links)
lijnen (openbaar vervoer)
knooppunten
 schakelweerstand ≥ 0

Knooppunten worden gebruikt voor weergave van:





netwerkconfiguratie (bochten, etc.)
kruispunten
wijzigingen in wegtype (hiërarchie) en snelheid
knooppunten
bruggen en andere specifieke infrastructurele voorzieningen
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
23
Functie van netwerken

specificatie van wegennetwerken

specificatie van openbaar vervoernetwerken
 berekening van aanbod karakteristieken = level of service
 koppeling (weergave) van verkeersgegevens aan
netwerksysteem
Bijv.




berekening van reistijden (weerstanden) tussen H-B relaties
berekening van belasting (verkeersstromen) op schakels van het
netwerk
weergave van ongevallen per wegsectie
weergave O.V. gebruik per lijnsectie
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
24
Specificatie van het netwerk
Definitie van een netwerk:

Een verzameling knooppunten en een verzameling schakels die deze knooppunten
verbindt
1
2
3
4
5

Voorbeeld van een gericht netwerk van schakels en knooppunten

een gericht netwerk: alle schakels hebben een richting

Iedere netwerkschakel heeft een weerstand (level of service) die van invloed is op de
omvang van de verkeersstroom

Het netwerk is onderling verbonden (samenhangend) indien ieder knooppunt via een
pad (route) met elk ander knooppunt is verbonden

Een pad is een reeks opeenvolgende gerichte schakels leidend van een knooppunt
naar een ander knooppunt
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
25
Specificatie van een stedelijk netwerk


straten
kruispunten
specificatie van kruispunten

1. als een knooppunt



de schakelweerstand omvat:
de reistijd over de schakel
oponthoud op het kruispunt (benedenstrooms)
nadelen:
 afslagverboden kunnen niet worden gespecificeerd
 de verkeersstroom op het kruispunt zal ongeacht de richting dezelfde
weerstand ondervinden
2. een meer gedetailleerde weergave

het oponthoud op het kruispunt is niet verdisconteerd in de
aansluitende bovenstroomse schakels
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
26
Specificatie van een kruispunt
d.m.v. schakels
1
2
3
4
figuur (a):
figuur (b):
15 februari 2008
weergave kruispunt als knooppunt
gedetailleerde weergave kruispunt
Verkeerskunde (H01I6A)
27
Reisweerstand
link i-j
i
j

zij
=
reisweerstand (kosten, tijd) van i naar j

tij
=
reistijd

tj
=
wachttijd op kruispunt j

kij
=
kosten afhankelijk van afgelegde afstand

zij
=

reisweerstand i-j = .tijd + .afstand + .dummy

vaak toegepast: reisweerstand = tijd
15 februari 2008
 tij +  kij +  tj
Verkeerskunde (H01I6A)
28
Gegeneraliseerde weerstandsfunctie
 gegeneraliseerde tijden
 gegeneraliseerde kosten
kijv
 zijv
= tijv +  --------ink

zijv
= de gegeneraliseerde tijden van zone i naar zone j met vervoerwijze v

tijv
= de tijden van zone i naar zone j met vervoerwijze v

kijv
= de kosten voor een verplaatsing van zone i naar zone j met
vervoerwijze v

ink
= inkomen


= een coëfficiënt, die vaak recht evenredig is met het inkomen ( =  3)

het individuele verplaatsingsgedrag wordt veelal gerealiseerd binnen een
individueel kostenbudget en tijdbudget
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
29
Berekening van de reistijd op een schakel
u = 15 km/u
3 km
A
u = 60 km/u
B
3 km
C
uAC
=
(15 + 60)/2
=
37,5 km/h
of, uAC
=
15 + 45/2
=
37,5 km/h
of, tAB
=
3/15 uren
=
12 min. en
tBC
=
3/60 uren
=
3 min.
totale reistijd = 15 min. voor 6 km.
 uAC
=
24 km/h
Conclusie:

bereken snelheden altijd via de reistijd

snelheidswijzigingen in het netwerk d.m.v. afzonderlijke schakels invoeren
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
30
Reistijdfuncties

de weerstand op een schakel (level of service) is opgebouwd uit
verschillende componenten, zoals:
 reistijd
 reiskosten
 veiligheid
 stabiliteit verkeersstroom

reistijd is de belangrijkste component

waarom reistijd ?
 uit empirisch onderzoek blijkt dat reistijd de grootste invloed heeft op
de verkeersstroom
 alle andere maten voor de reisweerstand zijn in belangrijke mate
gecorreleerd met de reistijd (vertonen dezelfde invloed)
 reistijd is gemakkelijker te meten dan de meeste andere
weerstandscomponenten

het is ook mogelijk een gegeneraliseerde weerstandsfunctie te gebruiken
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
31
Reistijdfuncties

de weerstand (level of service) van een transportsysteem is een functie van
het gebruik van het systeem
congestie



de reistijd neemt toe als functie van de omvang van de verkeersstroom
reistijdfunctie per schakel verdient voorkeur boven constante reistijd
(onafhankelijk van de omvang van de verkeersstroom)
de capaciteit is de maximale stroom voertuigen die een
transportvoorziening (weg, kruispunt) kan verwerken
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
32
Reistijd schakel (minuten)
Typische reistijdfunctie van een met
verkeerslichten geregeld kruispunt
Reistijd
onbelast
Omvang verkeersstroom (vtg/uur)
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
capaciteit
33
Reistijdfuncties

de reistijdfunctie is niet gedefinieerd voor waarden groter dan de
capaciteit, aangezien deze stromen niet kunnen worden
waargenomen

de algemene gedaante van de reistijdfunctie vertoont een grote mate
van gelijkenis voor de verschillende stedelijke wegtypes

de fysieke kenmerken van elke straat (lengte, breedte,
parkeerrestricties, omvang groenfase, etc.) bepalen de precieze
waarden van de parameters van de reistijdfunctie

aansluitschakels van het zonezwaartepunt alsook voor- en
natransportschakels worden als vaste reistijd schakels gemodelleerd
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
34
Meer schakels
 betere (exacte) specificatie netwerken
 nauwkeurige weerstanden
 betere toedelingen
 rekentijd neemt toe met factor n2 tot n3 (n is aantal knooppunten)

stel rekentijd met 250 knooppunten is r
 1000 knooppunten: 16 r - 64 r
 3000 knooppunten: 144 r - 1500 r

routebepaling in grote netwerken kost  50% van alle rekentijd
 grote netwerken vergen veel invoerverzorging en zijn daarom duur.
Bovendien neemt de kans op fouten toe
 grote netwerken vergen meer ingewikkelde programma's

grenzen: in de praktijk
3000 knpt
Omnitrans oefening
250 knpt
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
35
Voorbeeld

weerstand
=
  afstand +   (#stops)

afstand
=
1 km

stop:
1.
2.
verkeerslicht
voorrangskruising
=
600 meter reizen
1 stop

autosnelweg 

=
z
secundaire weg met stops om de 4 km
weerstand
=
z + (0,6/4) z
=
1,15 z

secundaire weg met stops elke km
weerstand
=
z + 0,6  z
=
1,6 z

stadsautoweg met stops om de 500 meter
weerstand
=
z + 1,2  z
=
2,2 z
15 februari 2008
weerstand
Verkeerskunde (H01I6A)
36
Invoer netwerkgegevens

linktype (wegtype), en

reeks aansluitende knooppunten, of

knooppunt
:
:
coördinaten (x, y)
knooppunttype

linktype
:
:
snelheid
capaciteit

knooppunttype
:
weerstand

weerstanden (reistijden) worden berekend met gebruikmaking van:
 coördinaten
 snelheden, en
 knooppuntweerstanden
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
37
Invoer netwerkgegevens

herkomstzone (i)

bestemmingszone (j)

weerstand (i-j)
per link

overige kenmerken (i-j)

weerstand (j-i)

overige kenmerken (j-i)

coördinaten (x, y) van elk knooppunt
 maak een plot ter controle van het netwerk
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
38
Opzet netwerk openbaar vervoer
openbaar vervoerschakel


lineair netwerkmodel waarbij de haltes worden weergegeven door
knooppunten
de door het o.v. verzorgde verbinding tussen de haltes wordt weergegeven
door schakels
schakel weerstand

=
=
de reisweerstand in het voertuig bijv. de rijtijd
de totale reisweerstand
=





wachttijd bij de halte (afhankelijk van de frequentie)
tarief
overstap (wacht)tijd (afhankelijk van de frequentie)
overstap penalty
rijtijd

aan de onderdelen van de reisweerstand worden verschillende gewichten
toegekend
alle onderdelen van de verplaatsing dienen wel in dezelfde eenheid te
worden uitgedrukt

15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
39
Opzet netwerk openbaar vervoer
(vervolg)

openbaar vervoerlijnen
aansluitschakels (voor- en
natransport)
herkomst- en
bestemmingsknooppunten
Overstapschakels

weergave openbaar vervoerlijn



a
b
c
(a)
(b)
(c)
= alleen verplaatsing in voertuig
= incl. voor- en natransport
= incl. overstap en voor- en
natransport
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
40
Wegennetwerk multimodaal model
Vlaanderen
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
41
Categorisering wegen
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
42
Categorisering wegen
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
43
Wegennetwerk Vlaams Brabant
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
44
Zones and netwerk
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
45
Zones and netwerk


Interne vs. externe zones
(externe zones zijn hier niet
weergegeven)
Homogene zones




Praktische kwesties



Hiërarchische indeling
Overeenstemming met andere
indelingen (bijv. indeling t.b.v.
statistieken)
Orde van grootte

15 februari 2008
grondgebruik
bevolking
i.e. homogeen v.w.b. de
productie en attractie van
verplaatsingen
Verkeerskunde (H01I6A)
+/- 500 zones
46
Zones and networks


Netwerk = knooppunten + links
Kenmerken knooppunten


Kenmerken schakels






lengte
snelheid
reistijd
capaciteit
tol
Centroides



geen
bronnen en putten
verbindingsschakels
Orde van grootte

5000 knooppunten
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
47
Drie mogelijke abstractieniveau's ter
beschrijving van een verkeersnetwerk
(fijn, middel, grof)
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
48
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
50
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
51
15 februari 2008
Verkeerskunde (H01I6A)
52