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Traffic Signals in Motorcycle Dependent Cities

Do, Quoc Cuong :
Traffic Signals in Motorcycle Dependent Cities.
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2009)

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Traffic Signals in Motorcycle Dependent Cities - PDF (Traffic Signals in Motorcycle Dependent Cities)
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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Traffic Signals in Motorcycle Dependent Cities
Language: English
Abstract:

Traffic signal control was first invented in 1868 in Great Britain. Then, it has quickly spread across many other countries, what are now usually developed countries. Therefore, during a long history of development, traffic signals usually have been dealing with traffic in which four-wheel vehicles play an important role in motorised traffic. However, as a result of an unequal development among countries, many Motorcycle Dependent Cities (MDCs) nowadays still exist mostly in the developing countries such as: Hanoi, Ho Chi Minh City (Vietnam), New Delhi (India), Taipei (Taiwan), Bangkok (Thailand), etc. In these cities, motorcycles play an important role in motorised traffic. Because motorised traffic dominated by motorcycles was born later than car traffic, the complete application of traffic signals from developed countries, which usually deals with four-wheel vehicles, to these specific traffic conditions of two-wheel vehicles is usually ineffective. In practice, it has been causing many traffic problems at traffic signals. To solve problems at traffic signals in MDCs, this study analysed the applicability of the German standard “Guidelines for Traffic Signals” (RiLSA, edition 2009) to establish a draft of Guidelines for Traffic Signals in MDCs. In order to achieve the goals and objectives, some contents of RiLSA needed to be modified, in which the minor modifications are directly written in the draft of Guidelines for Traffic Signals in MDCs. This study, therefore, focuses on the major modifications of the intersection layout engineering design, the signal program design, and the traffic signal control strategies. However, the four criteria: (i) traffic safety, (ii) traffic flow quality, (iii) environmental impacts, and (iv) economics are always considered when modifying any content of RiLSA, in which the first two criteria play an important role in MDCs. And overall, the traffic regulation at traffic signals has to obey the following priority in order: (i) pedestrians, (ii) cyclists, (iii) public transport, and (iv) motorised traffic. For the intersection layout engineering design, it is necessary to take not only motorised traffic but also public transport, pedestrian traffic, and cycle traffic into account as a whole. However, the layouts for cycle traffic and pedestrian traffic can be applied from RiLSA. Therefore, some modifications on the intersection layouts are implemented for motorised traffic and public transport, in which the major aim is firstly to give priority to public transport, and secondly to give priority to motorcycles in motorised traffic. For the signal program elements, unlike some available researches that consider only the equivalent factor converting motorcycles into passenger car units, this study has dealt with a series of the signal program elements such as cycle time, green time, amber time, intergreen time, etc., in which a new concept of saturation flow was used. This concept results from the homogeneous motorcycle traffic saturation flow and the homogeneous car traffic saturation flow, and of course this saturation flow depends on the motorcycle traffic volume as well as car traffic volume on the approach. It means that the saturation flow is not fixed as the homogeneous car or motorcycle saturation flow, but it varies depending on the proportion of motorcycles and cars in the traffic flow. From this new concept of the saturation flow, the formulas calculating the cycle time and the green time were formed. For the last two signal program elements, the amber time and the intergreen time were calculated based on the German method in which the positions of the stop-lines, the speeds as well as the deceleration rate of vehicles are taken into account. For the traffic signal control strategies, according to RiLSA, there are three macroscopic control levels and three microscopic control levels, in which the microscopic control levels are activated from the macroscopic control levels. However, in MDCs, counting the number of vehicles requires too much effort or it seems to be impossible with conventional technologies. Therefore, only the macroscopic control level “time-dependent signal program selection (A1)” can be applied to MDCs. From this macroscopic control level, two microscopic control levels (fixed-time signal program (B1), and signal program adaption including green time adjustment (B2), phase swapping (B3), demand phase (B4), and time-offset adjustment (B5)) are activated in MDCs because the fixed-time signal program is always easily implemented, and the signal program adaption does not require efforts in counting the number of vehicles. Instead, it only requires detecting vehicles, and this is possible for two-wheel vehicles. The last microscopic control level, the signal program formation (B6), should not be applied to MDCs because it requires much effort in collecting traffic data online. After having the results for some modifications, a draft of new “Guidelines for Traffic Signal in MDCs” was compiled. It includes six chapters: (0) Introduction, (1) Basic Principles, (2) Signal Program Design, (3) Interrelationships between Traffic Signal Control and Road Engineering Design, (4) Control Strategies, (5) Technical Design. Besides, it also has three annexes: Annex 1: Details on the Traffic Load, Annex 2: Traffic Flow Quality, and Annex 3: Traffic Engineering Calculation. After testing this study at some signalised intersections in Hanoi and Ho Chi Minh City, these guidelines will be considered to be a foundation for establishing a Vietnamese Standard for Traffic Signals. The necessary “Formal Right Agreement“ between the German Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen FGSV (Road and Transport Research Association) and the Vietnamese Ministry of Transport is in the approval process. Finally, also other MDCs, might consider applying this standard.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Lichtsignalsteuerung wurde zuerst 1868 in Groß-Britannien eingeführt. Sie verbreitete sich schnell in weiteren Ländern, die heute meist sogenannte „entwickelte Länder“ darstellen. Dementsprechend beschäftigte sich die Lichtsignalsteuerung in seiner langen Entwicklungsgeschichte mit Verkehr, in dem vierrädrige Fahrzeuge eine wesentliche Rolle spielen. Allerdings existieren als Ergebnis der ungleichen Entwicklung verschiedener Länder heute viele vom Motorrad abhängige Städte (engl.: Motorcycle Dependent Cities – MDCs), z. B. Hanoi, Ho Chi Minh City (Vietnam), New Delhi (Indien), Taipei (Taiwan), Bangkok (Thailand), etc. In diesen Städten spielen Motorräder eine wichtige Rolle im motorisierten Verkehr. Weil der von Motorrädern dominierte motorisierte Verkehr später entstanden ist als der Pkw-Verkehr, ist die vollständige Übertragung der Lichtsignalsteuerung aus entwickelten Ländern, die normalerweise auf vierrädrigen Fahrzeugen basiert, oft uneffektiv für die spezifischen Verkehrsbedingungen bei zweirädrigen Fahrzeugen. Um die Probleme der Lichtsignalsteuerung in MDCs zu lösen, analysiert diese Studie die Anwendbarkeit der deutschen „Richtlinien für Lichtsignalanlagen (RiLSA, Entwurf 2009)“ als Grundlagen eines Entwurfs von Richtlinien für die Lichtsignalsteuerung in MDCs. Um die bestehenden Anforderungen zu erfüllen, müssen einige Inhalte der RiLSA angepasst werden, von denen die geringen Anpassungen unmittelbar in den Richtlinien-Entwurf übernommen werden. Diese Studie konzentriert sich deshalb auf die umfangreichen Anpassungen bei der Knotenpunktgestaltung, des Signalprogrammentwurfs und der Steuerungsverfahren. Die vier Kriterien (i) Verkehrssicherheit, (ii) Qualität des Verkehrsablaufs, (iii) Umwelteinflüsse und (iv) Wirtschaftlichkeit werden jedoch bei der Anpassung von Inhalten der RiLSA immer berücksichtigt, wobei gerade die ersten beiden Kriterien eine wichtige Rolle in MDCs spielen. Insgesamt muss die Verkehrsregelung an Lichtsignalanlagen folgenden Prioritäten folgen: (i) Fußgänger, (ii) Radfahrer, (iii) öffentlicher Personenverkehr, (iv) motorisierter Verkehr. Für den Knotenpunktentwurf ist es notwendig, nicht nur motorisierten Verkehr, sondern auch öffentlichen Personenverkehr, Fußgängerverkehr und Radverkehr zu berücksichtigen. Dafür können die Entwurfsvorgaben für Fußgänger und Radfahrer aus den RiLSA übernommen werden. Anpassungen des Knotenpunktentwurfs werden dagegen für den motorisierten Verkehr und den öffentlichen Personenverkehr vorgenommen, wobei das wichtigste Ziel die Priorisierung des öffentlichen Personenverkehrs ist, gefolgt von dem Ziel, Motorradverkehr zu priorisieren. Für die Signalprogrammelemente beschäftigt sich diese Studie im Gegensatz zu anderen vorliegenden Studien, die nur Faktoren für die Umrechnung von Motorrädern in Pkw-Einheiten berücksichtigen, mit einer Reihe von Signalprogrammelementen wie Umlaufzeit, Freigabezeit, Gelbzeit, Zwischenzeiten etc., für die ein neues Konzept der Sättigungsverkehrsstärke genutzt wurde. Dieses Konzept geht von einem homogenen, gesättigten Verkehrsfluss für Motorräder und Pkw aus, und natürlich hängt die Sättigung von den jeweiligen Verkehrsstärken ab. Das bedeutet, dass die Sättigungsverkehrsstärke nicht als homogener Verkehrsstrom von Pkw oder Motorrädern betrachtet wird, sondern sie variiert in Abhängigkeit vom Verhältnis zwischen Motorrädern und Pkw im Verkehrsstrom. Aus diesem Konzept der Sättigungsverkehrsstärke wurden die Formeln für die Berechnung der Umlaufzeit und der Freigabezeit abgeleitet. Die letzten beiden Signalprogrammelemente, die Gelbzeit und die Zwischenzeit, werden entsprechend dem RiLSA-Verfahren berechnet, das auf der Lage der Haltlinien, den Geschwindigkeiten und der Bremsverzögerung der Fahrzeuge basiert. Bezüglich der Steuerungsverfahren unterscheiden die RiLSA zwischen drei makroskopischen und drei mikroskopischen Steuerungsebenen, bei denen die mikroskopischen Ebenen von den makroskopischen Ebenen aktiviert wird. In MDCs stellt jedoch die Erfassung der Fahrzeuganzahl einen zu hohen Aufwand dar oder sie scheint unmöglich mit konventionellen Technologien. Deshalb kann in MDCs nur die die makroskopische Steuerungsebene „zeitplanabhängige Auswahl der Signalprogramme (A1)“ angewendet werden. Von dieser makroskopischen Steuerungsebene werden zwei mikroskopische Steuerungsebenen (Festzeitsignalprogramm (B1) und Signalprogrammanpassung einschließlich Freigabezeitanpassung (B2) , Phasentausch (B3), Phasenanforderung (B4) und Versatzzeitanpassung (B5) ) in MDCs aktiviert, weil das Festzeitsignalprogramm immer leicht implementiert werden kann und die Signalprogrammanpassung keine Erfassung der Fahrzeuganzahl erfordert. Stattdessen benötigen sie nur eine Erfassung der Belegung, die auch für Motorräder möglich ist. Die letzte mikroskopische Steuerungsebene, die Signalprogrammbildung (B6), sollte nicht in MDCs eingesetzt werden, da sie zu hohe Anforderungen an die Echtzeit-Datenerfassung stellt. Mit diesen Anpassungen wurde ein Entwurf von „Richtlinien für Lichtsignalanlagen in MDCs“ erstellt. Er beinhaltet sechs Kapitel: (0) Einführung, (1) Grundsätze, (2) Entwurf des Signalprogramms, (3) Wechselwirkungen zwischen Lichtsignalsteuerung und dem Entwurf von Straßenverkehrsanlagen, (4) Steuerungsverfahren, (5) Technische Ausführung. Außerdem enthält der Entwurf drei Anhänge: Anhang 1: Hinweise zur Verkehrsbelastung, Anhang 2: Qualität des Verkehrsablaufs, Anhang 3: Verkehrstechnische Berechnung. Nach Feldversuchen zu den Ergebnissen dieser Studie an ausgewählten Knotenpunkten in Hanoi und Ho Chi Minh City wird erwogen, diesen Richtlinien-Entwurf als Grundlage für die Einführung als vietnamesische Richtlinien für Lichtsignalanlagen zu verwenden. Der erforderliche Vertrag zu den Verwendungsrechten zwischen der deutschen Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) und dem vietnamesischen Verkehrsministerium ist in der Genehmigungsphase. Zukünftig werden vielleicht auch andere MDCs die Anwendung dieser Richtlinien erwägen.German
Uncontrolled Keywords: Traffic signals, motorcycle traffic, traffic signals in motorcycle dependent cities
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
Traffic signals, motorcycle traffic, traffic signals in motorcycle dependent citiesEnglish
Lichtsignalanlagen für MotorradverkehrGerman
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: Fachbereich Bauingenieurwesen und Geodäsie > Institut für Verkehr
Date Deposited: 09 Sep 2009 13:19
Last Modified: 07 Dec 2012 11:55
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-18991
License: Creative Commons: Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0
Identification Number: 13
Referees: Boltze, Prof. Dr.- Manfred and Retzko, Prof. Dr.- Hans-Georg
Refereed: 18 August 2009
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/1899
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