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