Trafik Akışını Akışkanlar Mekaniği İle Modelleme:

Kurallar:

1)-Trafiğe katılacak araç sayısı(n)-araç akışkanlığı(m)-araç hızı(v1)- ile trafik akış hızı arasındaki ilişki:

Trafik akış hızı v=(v1xmxf)/n ifadesine göre trafik akış hızı:

a)-araç hızı ile doğru(arttıkça artar-azaldıkça azalır) orantılıdır.

b)-araç akışkanlığı-doluluk değeri ile ters orantılıdır.Küçük araçlar likit(daha sıvı iken)-büyük araçlar daha az likit dir.Bu anlamda akışkanlık(vizkozite-likidite değerleri) olarak

motosiklet için… m=1   // taksiler için…. m=0,8    // kamyonlar için…. m=0,6 alınabilir.yada tam değerler deneysel olarak saptanmalıdır.

c)-Trafik akış hızı, trafiğe katılan araç sayısı ile ters orantılı olarak,akışı yavaşlatır.yani araç sayısı azaldıkça akış hızlanır-arttıkça akış yavaşlar. 

Bu durum,trafik akışı ile akışkanlar mekaniği arsındaki en büyük farktır.Zira akışkanlar mekaniğinde akış,moleküler boyutlarda -tabakalar halinde olur iken,trafikte makro boyut olur.

Örnek:problem:belli bir arterin belli bir kesitinde akış hızı saate v= 40 km/h,akışkanlık-vizkozite faktörü n=0,8 ve araç sayısı n=10 iken ,araç sayısı n=15 ve vizkozite değeri n= 0,5 düşerse yeni Trafik akış hızı ne olur (araç hızı değil):EDS optik olarak okunan:

 Akış hızı için İfade: (v1/m1xn1)=(v2/m2xn2)

(v1/m1xn1)=(v2/m2xn2) ifadesinden v=40x(0,8x10)=v2/(0,5x15)  ifadesinde

v2=37,5 km/h düşer.

2-Debi İfadesi:

Akışkanlar mekaniğinde belli bir kesitte

(borularda bu kesit boru kesiti olurken,trafik akışında,yol kesiti) debi ifadesi için debi=akışkanın hızı(v)xboru kesiti(A) olur iken yani

a)-akışkanın hızı arttığında debisi doğru orantılı(lineer-üstel/logaritmik) değil )artar

b)-akışkanın kesit çapı arttıkça debisi artar. 

Bu kural trafik akışında,belli bir kesit için

a1)-trafik akışkanın(araçların) hızı(v) arttığında debisi(Q) doğru orantılı(lineer-üstel/logaritmik) değil )artar

b)-trafik akışkanın kesit çapı(d-(m)) azaldıkça  debisi(Q) azalır.  

Bu kural trafik akışında:

c)-Bu anlamda : trafikte belli bir kesit için ; debi=akışkanın hızı x yol kesiti olur.

 Örneğin bir A noktasındaki yol kesiti için:EDS nin ortalama hız v=65 km/h ve yol genişliği d=5 m ise yol debisi Q=65 x5=325 km/h.m olur.

Problem:

3)-Bir düğüm noktasında toplam debinin sıfıra eşit olması(havuz problemi):

 Bu anlamda düğüm noktasın giren debiler “+” işaretli olarak kabul edilirken,çıkan debiler de “-“ işaretli olarak kabul edilecektir.Kısaca debilerin + ve – lerin toplamı bir birini eşitler.

Örnek Problem: Bir A kavşağına , EDS den akış hızları giriş v1=65 km/h d1=10 m;

çıkış-v2=40 km/h-d2=5 m saptanan bir kavşağa çıkış-3. bir yol daha bağlanmak isteniyor.Muhtemel yolda akış hızının v3=70 km/h olması için yol kesiti d3 ne olmalıdır.

(65x10)=(40x5)+(70xd3) ifadesinden d3=6,42 m bulunur ve

bir üst yol standardı olarak d3=8 m seçilir.

4)-Akışta türbülans ve sağlıklı akış şartları:

Sağlıklı akışta akışkan yol orta nokatsı çizgisine paralel laminar(tabakalar halinde) belli bir akış hızında olur.

Bu anlamda akışın karışması ancak akışkanlar mekaniğinde akışın durumunu gösteren bir sayı olan reynold sayısı ile doğru orantılıdır.Bu anlamda sağlıklı trafik akışında reynold sayısı belli bir değerin altındadır.

Benzeşimi yapılarak ifade edilen:

Reynolds sayısı Re=Vxdxmxn ifadesine göre:

1)-Trafik Akışkanın(araçların) ortalama  hızı arttıkça reynolds sayısı artar ve akış karışmaya başlar

2)-Yol genişliği arttıkça, reynolds sayısı artar.Aynı diğer değerler için,yol genişledikçe akış türbülansa yani akış dalgalanmaya başlar.

3)-Akışkanın vizkozluğu-akıcılığı arttıkça akış reynold sayısı azalır. 

4)-Akışkanda yer alan ,araç sayısı arttıkça-akış yoğunlaştıkça reynold sayısı artar.

Sonuç:Reynolds sayısı su için ve diğer akışkanlar için belli bir değerdedir.Bu değer trafik için sayı olarak saptanabilir.

Örnek:Bir trafik bölgesinde akışın karıştığı EDS den gözlenmiştir.Burada EDS kayıtlarından

Ortalama akış  hızı v= 50 km/h- Araç sayısı n=15,ortalama akışkan vizkozitesi n=0,7 ,yol kesiti d=10 m olarak bilinmektedir.

Bu anlamda Reynold sayısı ne olabilir Re=50x15x0,7x10=5250 olarak saptanır.Bu değer bize Trafik akışlarında akışın karışmaya başladığı değerin R=5000 olduğunu ifade edecektir.Eğer biz sağlıklı-laminar akış istiyor isek yol tasarımında Re=5000 nin altında tutmalıyız.

Akışkanlar Mekaniğinden Alıntı benzeşimler:

1)-Yol boyunca akışkanın enerji seviyesini korumak-yani benzin seviyesini minimize etmek için Re Sayısı en az olacak şekilde seçilmelidir.Zira basınç kaybı-enerji kaybı-benzin sarfiyatı

a)-Reynold sayısı ile doğru orantılıdır.Yani reynolds sayısı arttıkça enerji kaybı artar.Bu nedenle laminar sınır olan Re=5000 nin altında kalınmalıdır.

b)-Basınç kaybı-Enerji kaybı yol boyu ile doğru orantılıdır.

c)-Reynolds sayısının Re=5000-7000 aralığında akış yarı türbülanslı-Re=7000 nin üstünde tam türbülanslı olarak kabul edilebilir(burada 5000-7000 değerleri deneysel olarak saptanmalıdır).

d)-Reynolds sayısı 7000 üstünde akış tam türbülansa girer ve basınç kaybı-enerji kaybı reynolds sayısının fonksiyonu olmaktan çıkar ve sadece yol hızının karesi ile doğru orantılı olarak artar.Bu tür yollarda türbülanstan korunmak-laminar sınırlara geri dönmek için reynolds sayısı ve bunun parametreleri azaltılma yoluna(akışı yavaşlatma-yolu daraltma teknikleri) gidilmelidir.

10.2)-Çözümler:

a)-Yolların durumunu yada 5 km ötede ne olduğunu gösteren elektronik panolar oldukça iyi bir çözüm olabilir.E5 in her kavşak bağlanmasından 300 m ötesine bu panolar konulabilir.İlçe Belediyeleri de kendi sınırları içinde bu uygulamayı yerine getirebilirler.Bu nedenle tüm tıkalı kavşaklar için ilçeler bu panoları uygun noktalar koyabilirler.

b)-Trafik durumu hakkında bilgi veren, radyo konuşmalarında ,İBB nin ilgili elemanı çok hızlı konuşmakta.Bu nedenle ifadelerin daha iyi anllaşılabilmesi için daha yavaş ve tane tane konuşulması uygun olacaktır.İlçede faaliyet gösteren yerel radyolar,İBB yle ilişkili olarak trafik durumu hakkında bilgi verebilirler.

c)-Arac seyrinde-otomobil içi kullanılan yol konum navigasyon cihazlarına,mevcut trafik durumu yazılım olarak yüklenebilirse,sürüş sırasında yapılan yol seçimi daha iyi olacaktır.Bu işi navigasyon cihazlarını geliştirmek isteyen firmalar için öncelikli bir konudur.Yada İBB bu navigasyon cihazlarının teknik kadroları ile işbirliğine gidebilirler.

d)-İstanbul da genel olarak trafik akışı için, tıpkı bir su akışı-boru devresinde akış problemi olarak Teknik Üniversitelerin Makine Müh.Bölümlerinde akışkanlar mekaniği kürsü hocalarının yardımıyla daha iyi akış modellemeleri yapılabilir.Kilitli trafiğin  ya simülasyon-benzeşim yada denklemler(bernulı-debi ifadeleri) kullanılarak çözümlenebilir.Yapılması gereken İBB nin bu projeyi bu yaklaşıma göre-bu adla(akışkanlara benzeşimi modellemesi yöntemiyle) ilgili teknik üniversiteler için ihale etmesi olacaktır.

Bu yöntem ile özellikle trafik akışının simüle edilmesi-benzeşiminin yapılması ile  herhalde açılacak yeni kavşakların yerleri de  belli olacaktır.

Ayrıca gerektiği yerde trafiğin akışını azaltacak(vana gibi)-yada arttıracak yeni araçlarda trafiğe konulabilir.Bu araçlar trafikte akışı kesecek-yönlendirecek otomatik bariyerler şeklinde olabilir.

Bu tür bariyerler için otopark girişlerinde kullanılan bariyerlerin uzaktan kumandalı(İBB nin trafik kontrol Merkezindeki kumanda panosundan) tipi olabilir.Gerektiğinde akış yönüne

5-10-20-30-45-60-90 derece eğimli bariyerler ile trafik akışı istenilen değerlerde azaltılabilir.

Bu imkan genel trafik ağında kontrole iyi bir imkan sağlar.

Ayrıca akışı yavaşlatmak dışında aynı bariyerlerden,ana arterler ile yan yolların birleştirilmesinde de kullanılabilir.

Trafiğin akışını azaltmanın en iyi yolu,yolu daraltmak olacaktır ki bu gerektiğinde genel merkezden idare edilen motorlu kaldırma kolları-yani mekanik olarak daraltma veya genişleme yapacağımız profil demirden bariyer kolu ve onu 360 derece çeviren bir kafa ve onun kumandası şeklinde olacaktır.İlçe belediyeleri de kendi sınırları içinde böyle bir trafik kontrol merekzi kurabilir.

Ve her ilçe kendi ana arterlerini kontrol ederken-İBB de şehrin ana arterlerini kontrol edecektir.İlçe trafik kontrol merkezi,kontrol odası ve ona bağlı ilçede ana arterlerde ve kavşaklara konan EDS-Optik görüntüleme cihazları ve trafik kontrol bariyer cihazlarından oluşturulabilir.-

e)-İstanbul da ilçeler,kendi içlerindeki trafik tıkanıklıklarını,belediye personeli-muhtarlar ve vatandaşlardan gelen öneriler doğrultusunda önerilen yollar için,iadare çalışma yapar ve bu yolların yanına “burada deneysel trafik düzenlemesi yapılıyor  “ levhası koyarak,yeni yolları 2-3 aylık olarak açabilirler.Eğer yeni açılan yolda  verim alınmış(yol verimi olarak arter kesitine yada kavşaktan çıkanb araç sayısın-kavşağa giren araca oranı olarak tarif edilebilir.) ise geçici uygulama daimi hale getirilebilir.

f)-Yeni açılan metrobüs hatları şişmeye başlamıştır.Bu problemin çözümü herhalde lastikli otobüsten , raylı metrobüse geçmek olacaktır.Yapılması gereken ,mevcut metrobüs yoluna, herhalde 20-30 cm hasırlı yüksek dozda beton yapılıp-bunun üzerine rayları ve elektrifikasyonu döşemek olacaktır.Zira artık petrol ile yolculuğun sonuna gelindi.Gelecekte kullanılacak enerji , artık elektrik ve hidrojen enerji araçların olacaktır.Yine ayrıca betona yapılacak titanyumdioksit katkısı ile ,bu yollar havadaki karbondioksidi havadan temizleyebilmekte.

Bu şekilde yapılan beton yollarda havanın %60 oranında temizlendiği saptanmıştır.

Bir İtalyan enstitüsü,duvar yüzeylerine sürülen fotovoltaik elektrik üreten bir boya geliştirdi.Metro yoluna döşenecek bu boya ile metro kendi elektriğini bedava olarak üretebilir.

g)-İstanbulda ihmal edilen taşımacılık deniz ve demiryolu taşımacılığıdır.Bu konuya ağırlık verilmesi gereklidir.Özellikle yeni minibüs hatları konulmak suretiyle avcılar-gürpınar-b.çekmece-ve ötesi için sahil şeridinden Bakırköy-sirkeci ve kadıköye ulaşım şehir hatları ve özel vapurlarla sağlanabilir.

h)-İstanbulda evi kadıköyde-işi avcılarda olan insanlar vardır.Bu nedenle her çalışan için işi eve yaklaştırma en uygun yoldur.Bunun için İBB bünyesinde aynı nitelikle işler için bir nevi “iş çöpçatan “ internet sitesi kurulabilir.Siteye başvuran farklı yerde oturan iki çalışan istekleri ve mevcut oturdukları yerler çakıştırılarak, kısa mesaj verilebir.Site iki kişiyi tanıştırır(telefonlarını birbirlerine vermek suretiyle).Bundan ötesi onlara kalır. eğer işyeri sahipleri de uygun görürse yer değiştirme işlemi tamamlanacaktır.

k)-Trafik teorisi için akışkanlar mekaniği modellemesi en iyi modellemelerden biridir.Gerek bu modein trafiğe uyarlanması ve yeni teorik alt yapı trafiğin daha iyi anlaşılmasını sağlayabilir.

l)-İBB nin trafik kontrol müdürlüğü bünyesinde oluşturulacak ARGE  birimi ve bu birimin öncülüğünde ;  Emniyet Gnl..Md.ne bağlı Trafik Md.ve ilgili üniversiteler arasında sağlanan işbirliği Trafikte yeni teorik araştırmalar yapılabilir.

Bu anlamda ,metrik araştırmalar ve grafik çalışmalar oldukça önemlidir.

Örneğin;  kaza sayısı ile aşağıda anılan parametreler arasında :(tarih-mevsimsel yağış durumu(kar-yağmur)//-(trafikte kalma süresi)-(sürücü eğitim durumu)-uyku durumu-trafik polisi sayısı-yön levhaları vs arasında grafik çalışmalar yapılabilir.Bu grafikler trafiğin daha iyi nasıl yönetileceğine ve en az kaza sayısının nasıl mümkün olacağına ilişkin deneysel bilgiler verecektir.

Öte yandan DDY da yapılacak hem zemin geçitler için en az hemzemin geçit kazalarına sağlayan yapılar neler olabilir.Bunların araştırılması,var olan hemzemin geçitler için incelenmelidir.Bu temel bilgi,yeni sağlıklı çalışacak hemzemin geçitler için kriter teşkil edebilir.

m)-Yük kamyonlarının uyması gereken kurallar,10 madde ile şöförlere form olarak verilebilir ve ayrıca İl trafik emniyet amirlerince ,çörekli-börekli(kurukuru değil) samimi bir havada seminerler düzenelenebilir.

o)-Özellikle kazaların daha fazla olduğu yerlere yakın önemli arterlerde-noktalarda sürekli veya 6 aylık geçici Hızır acil yardım istasyonları kurulması önemli olacaktır.