INVLOED VAN DE TOPOLOGIE VAN NETWERKEN OP DE

Faculteit Ingenieurswetenschappen
Departement Burgerlijke Bouwkunde
Afdeling Verkeer & Infrastructuur
Kasteelpark Arenberg 40
BE-3001 Leuven
tel. + 32 16 32 16 73
fax + 32 16 32 19 76
[email protected]
www.kuleuven.be/traffic
INVLOED VAN DE TOPOLOGIE VAN NETWERKEN OP DE
BETROUWBAARHEID VAN REISTIJDEN
Thesis door:
Tobias Leysen
Begeleiding:
Prof. L. Immers, Ir. J. Stada en Ir. R. Corthout
Invloed uitoefenen op de betrouwbaarheid van reistijden op het
wegennetwerk is een complex probleem, dat zich op verschillende
domeinen afspeelt. Algemeen kan gesteld worden dat de afstemming
op elkaar van verkeersvraag en -aanbod aan de basis ligt van
fluctuaties in reistijd.
Een van de belangrijke facetten om te komen tot betrouwbare reistijden is
echter de robuustheid van het netwerk. Het is op dit facet dat de topologie
invloed heeft.
Als referentie netwerk voor het testen
van
verschillende
topologievormen
wordt een geschematiseerde versie van
het
Belgische
wegennetwerk
opgebouwd, waarin enkel snelwegen en
Nx-wegen opgenomen worden. Twee
topologische verschillende varianten
worden gevormd door de typische steren ringvormige referentiestructuren toe
te passen. Dit gebeurt door het
herinrichten van de ligging van de
snelwegen uit het referentienetwerk.
Doordat de totale capaciteit voor elk
netwerk gelijk wordt gehouden, is een
vergelijking van de varianten mogelijk.
Figuur 1: Opbouw basisnetwerk
De netwerken worden beschreven door enkele topologische indicatoren, zoals
de gamma-index, de centraliteit en het aangepast cyclomatisch getal, waarvan
de betekenis wordt nagegaan. Door simulaties uit te voeren waarin de netwerken
aan omstandigheden van uiteenlopende verkeerssituaties worden onderworpen,
wordt uitgetest welke topologie beter presteert wat betreft de robuustheid van het
netwerk.
Uit de resultaten komt de ringvariant
naar voren als beste netwerk. De
stervariant blijkt het minst robuust.
De oorzaak hiervoor kan onder
andere gevonden worden in de grote
centraliteit die het netwerk van de
stervariant kenmerkt. Deze zorgt
ervoor dat bijna alle routes langs één
kritieke locatie passeren.
De gamma-index geeft een indicatie
van de evenwichtige verdeling van de
capaciteit over het netwerk. De
stervariant heeft de laagste waarde
voor de gamma-index, de basis- en
ringvariant hebben een zelfde waarde.
Voor de basisvariant heeft de waarde
echter weerslag op minder steden.
Ook de aanwezigheid van circuits
blijkt zeer bepalend te zijn voor de
robuustheid van een netwerk. Het
sternetwerk, dat over geen enkel
snelwegcircuit beschikt, heeft namelijk
ook de zwakste betrouwbaarheid. Het
aangepast cyclomatisch getal kan
hiervoor een maat zijn.
De capaciteitsverhoging zorgt voor
een vlotte verkeersafwenteling op de
ringweg voor alle varianten. Wanneer
een incident wordt aangebracht op de
ringweg profileert de ringvariant zich
opnieuw als meest betrouwbare
topologie. Verder worden enkele
voordelen van ontvlechting bevestigd.
Er wordt minder verkeer blootgesteld
aan het incident en de vertragingen
tengevolge ervan. Bovendien is er een
valabele back-up route beschikbaar.
Figuur 3: Ontvlochten ring
voor het basisnetwerk
Als conclusie kan in de eerste plaats gewezen worden op de positieve
invloed van een tweede ring rond Brussel. Algemener zorgen circuit-vormige
structuren voor een robuustere netwerkstructuur dan een radiale inrichting.
Verder kunnen de gebruikte kentallen voor de topologie vermoedelijk een
indicatie van de robuustheid van het netwerk.
Meer informatie:
Figuur 2: De netwerkvarianten.
Dit alles kadert perfect in de eigenschappen waarover een robuust netwerk moet
beschikken. Zo is het niet enkel belangrijk dat een netwerk beschikt over een zekere
redundantie, maar ook dat deze aanwezig is op de juiste plaats. Hiervoor zorgt de
evenwichtige verdeling van de capaciteit, die onder andere samenhangt met de
gamma-index en de centraliteit. Een hiërarchische indeling en de aanwezigheid van
buffers op de juiste plaats komen de compartimentering van het netwerk ten goede.
Hiervoor zijn bijvoorbeeld de circuits belangrijk. Zo verzamelt bij de ringvariant de
tweede ringstructuur het verkeer dat niet in de centrumstad moet zijn om het rond de
kritieke locatie te voeren. De circuits zorgen verder voor de natuurlijke aanwezigheid
van een back-up route.
Aangezien de ringweg zo'n cruciale rol speelt bij de afwikkeling van het verkeer voor
de netwerken, wordt nog de impact nagegaan van het toevoegen van capaciteit op
deze ring. Dit geeft eveneens de kans om het principe van ontvlechting te
bespreken. Dit is een andere structurele maatregel die wordt geacht de robuustheid
ten goede te komen.
Dr. ir. Chris Tampère
T +32 16 32 16 73
F +32 16 32 19 76
E [email protected]
De integrale tekst van de thesis vindt u op:
www.kuleuven.be/traffic onder het kopje Eindwerken