يمكن أن يؤدي تحسين توقيت الإشارات المرورية إلى تقليل الازدحام بشكل كبير وتحسين تدفق حركة المرور على الطرق الرئيسية. ومع ذلك، عندما تقتصر مشاريع إعادة ضبط توقيت الإشارات على الأساليب التقليدية، فإن إنجازها يستغرق في المتوسط ثماني ساعات، ولا تتم إعادة ضبط توقيت العديد من الممرات المرورية إلا كل 3-5 سنوات.

كُلف فريق مهندسي النقل في شركة DRMP بمهمة إنجاز مشروع إعادة ضبط توقيت الإشارات المرورية في مقاطعة إسكامبيا. وباستخدام نظام Miovision TrafficLink، أجرى الفريق تحليلاً للممر المروري والتقاطعات، بالإضافة إلى دراسة شاملة لإعادة ضبط توقيت الإشارات، بهدف تحسين سير حركة المرور على الخط الرئيسي وتقليل التأخير الإجمالي الناجم عن الإشارات على طول الممر المروري.

باستخدام حل «Miovision Traffic Operations»، اقترحت إدارة إدارة المرور في ديرالمر (DRMP) عددًا من التوصيات التي من شأنها المساعدة في تحسين سير حركة المرور على الخط الرئيسي في شارع «N. Palafox»، وتقليل التأخير الإجمالي الناتج عن إشارات المرور على طول شارع «N. W» إلى أدنى حد. وتضمنت توصياتها ضرورة قيام مقاطعة إسكامبيا بإنشاء اتصال مع الإشارة بحيث تتزامن الساعات في الإشارتين للحفاظ على التنسيق.

بعد الانتهاء من مشروع إعادة ضبط توقيت الإشارات المرورية، تمكنت إدارة DRMP من عرض نتائج «قبل» و«بعد» ساعدت مقاطعة إسكامبيا على تحديد الفوائد المترتبة على تحسين الإشارات المرورية، بما في ذلك:

• توفير الوقت:استنادًا إلى بيانات وقت السير التي تم جمعها، يُقدَّر التوفير الأسبوعي في الوقت بنحو 1,200 ساعة مركبة على طول الممر.
• الحد من انبعاثات الوقود:وفقًا لحسابات نموذج «سينكرو»، سيتم تحقيق وفورات أسبوعية كبيرة في استهلاك الوقود تبلغ حوالي 3,400 غالون.
• خفض التكاليف:أسفرت هذه التحسينات عن توفير ما يقدر بـ 7 ملايين دولار من التكاليف المتراكمة الناجمة عن التأخير، بالإضافة إلى توفير في استهلاك الوقود.

أظهرت هذه الدراسة كيف أن التعديلات الطفيفة التي تُجرى على شبكة المرور يمكن أن يكون لها تأثيرات هائلة على حركة المرور وانبعاثات الوقود والتكاليف. وباستخدام نظام Miovision TrafficLink، ستواصل إدارة المرور في مقاطعة ديربي (DRMP) مراقبة هذا التقاطع وإجراء أي تعديلات ضرورية للحفاظ على أداء الإشارات المرورية أو تحسينه بشكل مستمر.

نظرة عامة على الدراسة

الإدارة النشطة للشرايين / ATSPMs في الممارسة العملية:

وفقًا لوزارة النقل في فلوريدا (FDOT)، فإن «الإدارة النشطة للشرايين المرورية» (AAM) هي برنامج يعالج الازدحام المتكرر أو اليومي و/أو الازدحام غير المتكرر الناجم عن الحوادث، مع الأخذ في الاعتبار التأثير التبعي الذي قد يحدثه الازدحام على الطرق الشريانية. كما يدير البرنامج الازدحام المرتبط بالفعاليات الخاصة ومناطق الأعمال. وتشمل الإدارة النشطة للشرايين المرورية إعادة ضبط توقيت الإشارات المرورية بشكل نشط، والتنسيق مع الجهات المحلية المستجيبة، وتسهيل احتياجات الصيانة الطارئة، ونشر المعلومات المتعلقة بالسفر من خلال لوحات الرسائل الديناميكية. ولكي تنجح عملية إعادة ضبط توقيت الإشارات المرورية بشكل فعال والتنسيق، فإنها تتطلب مدخلات من البنية التحتية الحالية للنقل، مثل البيانات الواردة من أجهزة الكشف وأجهزة الاستشعار وقياس المسافات عن بُعد لمراقبي حركة المرور، وتوزيع المراحل، وتنظيم هذه البيانات بطريقة سياقية تكشف عن أوجه القصور في شبكة المرور من خلال «مقاييس أداء الإشارات المرورية الآلية» (ATSPMs). يستفيد البرنامج من الاستثمارات التي تم ضخها بالفعل في الطرق والموانئ وأنظمة الإشارات وغيرها، من خلال توفير إدارة حركة المرور في الوقت الفعلي. والهدف هو تقليل التأخيرات لجميع المسافرين، مع تحسين العوامل البيئية المرتبطة بالازدحام مثل ملوثات الهواء.

قامت شركة DRMP بإجراء تحليل للممر والتقاطعات، ودراسة شاملة لإعادة ضبط توقيت الإشارات المرورية، وتقديم خدمات «الإدارة النشطة للشرايين المرورية» في شارع N. Palafox وشارع N. W في مقاطعة إسكامبيا بولاية فلوريدا. وكان الهدف العام لمشروع تحليل الممر وإعادة ضبط توقيت الإشارات المرورية هو تحسين سير حركة المرور على المسار الرئيسي في شارع N. Palafox، وتقليل التأخير الإجمالي الناتج عن الإشارات المرورية في شارع N. W إلى أدنى حد ممكن. يخدم شارع «نورث بالافوكس» الرئيسي حاليًا ما يقرب من 105,000 مركبة أسبوعيًا داخل منطقة مشروع إعادة ضبط توقيت الإشارات. وخلال هذه الدراسة، تم تحليل ثماني إشارات مرور وإعادة ضبط توقيتها وتنسيقها على طول الممر البالغ طوله 6.5 ميل، بدءًا من «هانكوك لين» في الطرف الجنوبي للمشروع وصولًا إلى طريق «إي. كينغسفيلد» في الطرف الشمالي للمشروع، كما هو موضح في الشكل 1.

معدات ATSPM المستخدمة في هذه الدراسة

تألفت معدات ATSPM المستخدمة في هذه الدراسة من نظام Miovision SmartLink المزود بخاصية التقاط عناوين MAC عبر شبكة WiFi المدمجة لقياس زمن السير، والتكامل مع وحدة التحكم في حركة المرور الحالية لجمع بيانات أجهزة الكشف وبيانات توقيت الإشارات، بالإضافة إلى برنامج Miovision TrafficLink Performance الذي يوفر تقارير ATSPM قابلة للتنفيذ من خلال بوابة إلكترونية مدمجة.

Miovision SmartLink

تم تصميم Miovision SmartLink لجعل أجهزة إدارة حركة المرور الموجودة لديك أكثر ذكاءً. وعلى عكس كابلات الألياف الضوئية باهظة الثمن، أو أجهزة المودم الخلوية العادية التي تقتصر على توفير اتصال أساسي بالخزانة، يوفر SmartLink اتصالاً آمنًا عبر شبكة LTE باستخدام بروتوكول VPN، ويقوم بقراءة البيانات من وحدات التحكم وأجهزة الخزانة الموجودة، وتحويلها إلى رؤى قابلة للتطبيق.

برنامج Miovision Performance

يجمع برنامج Miovision Performance Software البيانات التي يتم جمعها من Miovision SmartLink، بما في ذلك: القياسات عن بُعد، وعمليات استجابة أجهزة الكشف، وفترات المراحل، وخطط التوقيت، وإنهاء المراحل، وأحجام المرور، واستخدام أزرار المشاة، وما إلى ذلك، ويقوم بدمجها، ثم يعرض إجراءات تحسين إدارة إشارات المرور (ATSPMs) القابلة للتنفيذ من خلال سلسلة من المخططات والرسوم البيانية القابلة للتخصيص (حالات الفشل في التقسيم، واتجاهات التقسيم، ورسوم PCD البيانية، وما إلى ذلك) عبر بوابة Miovision TrafficLink القائمة على الويب والمضمنة في البرنامج.

التركيب

تم تركيب أجهزة Miovision TrafficLink فعليًّا ضمن البنية التحتية الحالية لخزانات التحكم في حركة المرور على طول ممر N. Palafox بين Hancock Lane و E. Kingsfield Road. وعلى الرغم من أن عملية التركيب تمت خلال فترة انخفاض الطلب على هذا الممر، إلا أنها أُنجزت دون أي اضطرابات ملحوظة في سير حركة المرور متعددة الوسائط على طول الممر.

كيف تقوم إدارة DRPM بجمع بيانات ATSPM من أجل الإدارة النشطة للشرايين في مقاطعة إسكامبيا، فلوريدا

]ما بدأ كمشروع عادي لإعادة توقيت الإشارات، تطور ليصبح برنامجًا مستمرًا للإدارة النشطة للشرايين المرورية. وقد بدأ الأمر بقيام إدارة تخطيط المرور في دالاس (DRMP) بجمع البيانات والمعلومات حول الأوضاع الموجودة مسبقًا للتقاطعات، مثل أعداد حركات الانعطاف وبيانات توقيت الإشارات. وقد وفرت هذه البيانات مدخلات مباشرة لنموذج حركة المرور الموجود مسبقًا. وباستخدام بيانات ATSPM المستمدة من نظام Miovision TrafficLink، تم جمع بيانات عن أحوال المرور «قبل» تنفيذ المشروع – مثل وقت السفر والسرعة على طول أقسام مختلفة من الممر. وباستخدام مزيج من البيانات التي تم جمعها وبرامج التحسين، تم الكشف عن أوجه القصور في سير حركة المرور واستخدامها لوضع خطط توقيت جديدة للممر. ولتقييم أداء خطط التوقيت الجديدة، تم استخدام أجهزة ATSPM مرة أخرى لقياس تأثير جهود إعادة ضبط توقيت الإشارات. يُوجز الشكل 2 الخطوات الرئيسية لمشروع إعادة توقيت الإشارات.

استخدام نماذج ATSPM لتحديد أوجه القصور في شبكة المرور

نظراً لأن ممر بالافوكس يشهد حجم حركة مرور كبيرًا في حين أن حجم الحركة في الشوارع الجانبية منخفض نسبيًا، فقد كان الهدف الرئيسي لهذه الدراسة هو تقليل أوقات السفر على طول شارع بالافوكس، باستخدام بيانات نظام إدارة حركة المرور المتقدم (ATSPM). ومن شأن ذلك أن يوفر أكبر قدر من الوقت لأكبر عدد من السائقين.

استخدمت إدارة تخطيط وإدارة المرور في دالاس (DRMP) نظام Miovision TrafficLink لجمع المؤشرات الرئيسية من التقاطع وإعداد تقارير ATSPM. وباستخدام بوابة Miovision TrafficLink، استخدمت DRMP سلسلة من التحليلات، منها: مخطط الزمان والمكان، والرسم البياني لاتجاهات التوزيع، ومسح ازدحام الممر، ومخطط تنسيق بوردو، لقياس الآثار قبل وبعد التغييرات في توقيت الإشارات المرورية وتنسيقها على طول الممر. يتيح هذا النهج للمستخدم التحقق من أن التباعدات التي تم تصميمها في الأصل تحدث بالفعل في الممر، ويمكن استخدامه أيضًا للتحقق من اتساق التنسيق.

تم استخدام مخطط الزمان والمكان ومسح ازدحام الممر للحصول على فهم واضح لأداء الممر في عرض واحد. مكّن هذا العرض الفريق من التركيز على المجالات التي يمكن إجراء تحسينات فيها. الشكل 3 أدناه هو نتيجة مسح ازدحام الممر لشهر نوفمبر 2018. يستخدم مسح ازدحام الممر وقت السفر في كل قسم من الممر (المحور الرأسي) على مدار 24 ساعة (المحور الأفقي) لكلا الاتجاهين على طول الممر. تُستخدم بيانات متوسط وقت السفر في كل فترة مدتها 15 دقيقة لحساب مؤشر وقت السفر (TTI) باستخدام التعريف الصادر عن الإدارة الفيدرالية للطرق السريعة (FHWA). يتيح مؤشر وقت السفر (TTI) مقارنة أوقات السفر على طول أقسام الممر ذات الأطوال المختلفة. وكما يمكن ملاحظته، تتراوح قيم مؤشر وقت السفر (TTI) من 1 إلى 10، وتظهر بصريًا باللون الأزرق إلى الأحمر. تساعد هذه الصورة على تحديد أين ومتى تحدث الاختناقات على طول الممر.

على الرغم من أن بيانات مؤشر زمن السفر التي تم توفيرها من خلال «مسح ازدحام الممر» (Corridor Congestion Scan) كشفت عن مجالات محتملة تستحق التركيز، إلا أنها لا توفر، بمفردها، أي سياق إضافي لتحديد الحلول المحتملة. لذلك، تم استخدام نماذج متقدمة أخرى لإدارة السير المروري (ATSPM)، مثل «الوصول عند الإشارة الحمراء» (Arrivals on Red) و«مخطط التنسيق بوردو» (Purdue Coordination Diagram) و«مخططات الزمان والمكان» (Time Space Diagrams)، لوضع توصيات بتغييرات في التوقيت بهدف تحسين أوقات السير والسرعات بين هذه التقاطعات على طول الممر. وبعد تنفيذ التغييرات في التوقيت، بدأت السرعات على طول الممر في الزيادة على الفور. ويتضح انخفاض أوقات السير في أوقات الذروة من «مسح ازدحام الممر» (Corridor Congestion Scan) الموضح أدناه في الشكل 4.

بعد تعديل إزاحات توقيت الإشارات لتحقيق أفضل تقدم للمركبات، كانت الخطوة التالية هي فحص أداء كل حركة على حدة على مدار اليوم. وقد تم ذلك باستخدام «الرسوم البيانية للاتجاهات المقسمة» في بوابة TrafficLink. توفر «الرسوم البيانية للاتجاهات المقسمة» نظرة عامة بسيطة على أداء الحركة على مدار 24 ساعة باستخدام معلومات الإشغال المستمدة من أجهزة استشعار شريط التوقف.

يُظهر مخطط «Miovision» الزماني-المكاني الموضح أدناه، على طول ممر N. Palafox، صورة مماثلة للتقدم غير الفعال، وفقًا للقياسات التي أُجريت قبل تنفيذ تغييرات توقيت الإشارات. وتمثل الشرائط الزرقاء/البنفسجية كفاءة التقدم. ويتم تمثيل كفاءة حركة المرور في الممر بالشرائط الزرقاء/البنفسجية التي تمتد على طول الممر بأكمله. وهذا يشير إلى أن المركبات التي تسير على طول هذا الممر تصل إلى كل تقاطع في المرحلة الخضراء كما هو متوقع. أما الشرائط الأقصر فتشير إلى وصول المركبات في مرحلة غير متزامنة، مما يزيد من حالات التوقف والانطلاق، فضلاً عن فترات توقف المحرك دون حركة، ويقلل من الكفاءة الإجمالية.

وبمجرد تنفيذ التغييرات في توقيت الإشارات المرورية والتنسيق بينها، أظهرت إعادة تقييم حركة المرور في الممر باستخدام مخطط «Miovision Time-Space» على بوابة «TrafficLink» تحسنات ملحوظة. ونتيجة لهذه التغييرات في توقيت الإشارات المرورية والتنسيق بينها، أصبح بإمكان عدد أكبر من المركبات الآن قطع مسافة الممر بأقل قدر ممكن من التوقف — مما أدى إلى تحسين كبير في سلاسة الحركة ووقت السفر لجميع المركبات، مع تقليل انبعاثات المركبات بفضل انخفاض فترات تشغيل المحرك دون حركة.

من خلال استخدام معدلات الإشغال، ومخططات أعطال الانقسام، ورسوم بيانيّة لاتجاهات الانقسام، تم الكشف عن نمط لأعطال الانقسام في العديد من الشوارع الجانبية خلال الفترة من الساعة 2 بعد الظهر إلى الساعة 4 بعد الظهر.

توجد عدة مدارس في المنطقة، مما كان يتسبب في ازدحام مروري في أوقات بدء الدوام المدرسي ونهايته وحولها. ومن أجل إدارة الطلب خلال هذه الساعات، تم تنفيذ خطة زمنية مخصصة للمدارس بين الساعة 2 بعد الظهر و4 بعد الظهر. كما تم تعديل توزيع مراحل الإشارات المرورية لتخصيص مزيد من الوقت للشوارع الجانبية في جميع المواقع استنادًا إلى بيانات نظام إدارة حركة المرور المتقدم (ATSPM)، وتحسين تدفق حركة المرور للجميع.

باستخدام بيانات نظام ATSPM – وتحديداً «الرسم البياني لاتجاهات التقسيم» – انخفض العدد الإجمالي لحالات فشل التقسيم التي تمت ملاحظتها انخفاضاً كبيراً، كما انخفض التأخير الإجمالي أيضاً. وقد أتاحت الطبيعة المستمرة للوصول إلى البيانات عالية الدقة إجراء عدة دورات من تعديل تقسيمات توقيت الإشارات في أوقات مختلفة من اليوم، مع ضمان عدم تأثير ذلك سلباً على أوقات السفر أو سير حركة المرور.

كان أحد الجوانب الفريدة لهذا المشروع هو التحسن المستمر في أداء حركة المرور بعد تنفيذ خطط توقيت الإشارات المرورية الجديدة. وقد تم تنفيذ «الإدارة النشطة للشرايين المرورية» باستخدام نظام Miovision TrafficLink على أساس شهري، بهدف زيادة سعة الممر وضمان استمرار تشغيله على النحو الأمثل. وفيما يلي مثال على كيفية استخدام البيانات لتوفير قيمة مستمرة من قِبل برنامج إدارة المخاطر والوقاية (DRMP) لمقاطعة إسكامبيا.

فوائد الإدارة النشطة للشرايين باستخدام أجهزة ATSPM

بعد الانتهاء من مشروع إعادة ضبط توقيت الإشارات المرورية، تمكنت إدارة DRMP من عرض نتائج «قبل» و«بعد» ساعدت مقاطعة إسكامبيا على تحديد الفوائد المترتبة على تحسين الإشارات المرورية، بما في ذلك:

• توفير الوقت:استنادًا إلى بيانات وقت السير التي تم جمعها، يُقدَّر التوفير الأسبوعي في الوقت بنحو 1,200 ساعة مركبة على طول الممر.
• الحد من انبعاثات الوقود:وفقًا لحسابات نموذج «سينكرو»، سيتم تحقيق وفورات أسبوعية كبيرة في استهلاك الوقود تبلغ حوالي 3,400 غالون.
• خفض التكاليف:أسفرت هذه التحسينات عن توفير ما يقدر بـ 7 ملايين دولار من التكاليف المتراكمة الناجمة عن التأخير، بالإضافة إلى توفير في استهلاك الوقود.

كما مكّن هذا المشروع برنامج إدارة المخاطر في ولاية فلوريدا (DRMP) من تقديم استشارات وخدمات مستمرة في مجال إدارة حركة المرور لمقاطعة إسكامبيا، بهدف تعزيز عملية اتخاذ القرارات القائمة على البيانات، وتحقيق نتائج ملموسة.

الخلاصة

على الرغم من أن تحسين الإشارات المرورية يمكن أن يقلل بشكل كبير من الازدحام ويحسن تدفق حركة المرور على الطرق الرئيسية، إلا أن الحصول على البيانات عالية الدقة اللازمة لتحديد أوجه القصور وقياس تأثيرات جهودكم قبل وبعد تنفيذها قد يمثل تحديًا في كثير من الأحيان.

تضيف نماذج ATSPM السياق الضروري لمجموعات البيانات الفردية التي تساعد فرق المرور في برامج الإدارة النشطة للطرق الرئيسية. وكما كشفت هذه الدراسة، تعاونت شركة هندسة المرور DRMP مع مقاطعة إسكامبيا في فلوريدا لمساعدتها على تحديد أوجه القصور على طول ممر مزدحم بالمرور يضم أيضًا تركيزًا عاليًا من المدارس في المنطقة.

باستخدام حل Miovision Traffic Operations، اقترحت شركة DRMP عددًا من التوصيات التي من شأنها المساعدة في تحسين سير حركة المرور على الخط الرئيسي وتقليل التأخير الإجمالي للإشارات على طول الشرايين الرئيسية. تضمنت توصياتهم أن تقوم مقاطعة إسكامبيا بإنشاء اتصال مع الإشارة بحيث تتوافق الساعات في الإشارتين للحفاظ على التنسيق.

بعد الانتهاء من مشروع إعادة ضبط التوقيت، تمكنت شركة DRMP من عرض نتائج قبل وبعد المشروع، مما ساعد مقاطعة إسكامبيا على تحديد الفوائد الكمية لتحسين الإشارات، بما في ذلك:

• توفير الوقت:استنادًا إلى بيانات وقت السير التي تم جمعها، يُقدَّر التوفير الأسبوعي في الوقت بنحو 1,200 ساعة مركبة على طول الممر.
• الحد من انبعاثات الوقود:وفقًا لحسابات نموذج «سينكرو»، سيتم تحقيق وفورات أسبوعية كبيرة في استهلاك الوقود تبلغ حوالي 3,400 غالون.
• خفض التكاليف:أسفرت هذه التحسينات عن توفير ما يقدر بـ 7 ملايين دولار من التكاليف المتراكمة الناجمة عن التأخير، بالإضافة إلى توفير في استهلاك الوقود.

أظهرت هذه الدراسة كيف أن التعديلات الطفيفة التي تُجرى على شبكة المرور يمكن أن يكون لها تأثيرات هائلة على سير حركة المرور، وانبعاثات الوقود، والتكاليف. وباستخدام نظام Miovision TrafficLink، ستواصل إدارة إدارة المرور في دي موين (DRMP) مراقبة هذا الممر، وستقوم بإجراء أي تعديلات ضرورية للحفاظ على أداء الإشارات المرورية أو تحسينه بشكل مستمر.