Kavşaklardaki trafik yoğunluğunun yarattığı hava kirliliği maliyetinin simülasyon modellemesi ile analizi: Temur Malik-Mirzo Ulugbek Kavşağı örneği
Analysis of air pollution cost caused by traffic densityat intersections by simulation modeling: Sample ofTemur Malik Street-Mirzo Ulugbek Street intersection
Yazar: OKAN HAMDİ GÖKTUĞ
Danışman: DOÇ. DR. BİHTER EROL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geomatik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Trafik = Traffic ; Ulaşım = Transportation
Dizin: Hava kirliliği = Air pollution ; Kavşaklar = Intersections ; Trafik = Traffic ; Trafik sorunu = Traffic problem ; Özbekistan-Taşkent = Uzbekistan-Tashkent

Özet:
Günümüz dünyasında gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerin sera gazı salınımlarını
azaltmak amacıyla önemli girişimler yaptığı görülmektedir. Bu amaçla sanayi, enerji
ve ulaşım alanlarında yatırımlar yapılmakta, küresel ısınma ve iklim değişiklikleri ile
mücadele edilmektedir. Bu mücadelenin en önemli unsuru sürdürülebilir, çevreci
yaklaşımlar ile projeler üretmektir. Bu projeler ile özellikle kentsel alanlarda çevre ve
hava kalitesi iyileştirilmeye çalışılmaktadır.
Kentsel alanlarda çevre kalitesi temelde nüfus yoğunluğuna bağlıdır. Hava kalitesi ise
ulaşım aracı sayısıyla ilişkilidir. Ulaşım aracı sayısı da nüfus yoğunluğuna bağlı olarak
artış gösterdiğinden, hava kirliliğinin temel kaynaklarının başında ulaşım araçlarının
geldiğini söylemek mümkündür. Özellikle karayollarında kullanılan motorlu taşıtlar,
kentsel alanlarda hava kalitesini önemli ölçüde düşürmektedir. Motorlu taşıtların
motorlarında yanma sonucunda ortaya çıkan egzoz gazları karbon monoksit, partikül
madde, uçucu organik madde gibi kirletici emisyonların salınımına yol açmaktadır. Bu
durum insan sağlığı üzerinde önemli olumsuz etkiler ortaya çıkmasıyla
sonuçlanmakta, yaşam kalitesini ciddi düzeyde düşürmektedir.
Nüfusun ve araç yoğunluğunun artmasıyla birlikte yoğunluk düzeyinin kritik değeri
aşması ve bunun sonucunda trafiğin serbestçe hareket edemeyerek sıkışık bir hale
gelmesi trafik sıkışıklığı, tıkanıklığı ya da yoğunluğu olarak adlandırılmaktadır.
Trafiğin sıkışması, düzenli akan trafiğin düzensizleşmesine yol açmaktadır. Trafik
yoğunluğu sorununa gelişmiş teknolojilerin yaygın kullanıldığı ülkelerden
bakıldığında akıllı ulaşım sistemleri gibi çözüm unsurları akla gelirken, altyapı
sorunlarının yoğun olduğu ülkelerde kavşaklardan kaynaklı yoğunluğun incelenmesi
daha fazla ön plana çıkmaktadır. Kavşaklar, iki veya daha fazla yönden akan trafiğin
kesiştiği, ayrıldığı ve birleştiği ortak alanlardır. Farklı yönlerdeki araç trafiği göz
önüne alındığında, kavşaklarda trafik kazalarının meydana gelme olasılığı daha
yüksektir. Kavşaklar, çevresel koşullara uyum sağlayacak, kaza olasılığı ve gecikme
minimum, tesis bakım masrafları düşük ve maksimum kapasite olacak şekilde
tasarlanmalıdır. Kavşaklar, kesiştikleri platformun durumuna göre iki gruba ayrılır: eş
düzey (hemzemin) kavşaklar ve farklı düzeyli kavşaklar. Farklı düzeyli kavşaklar,
trafik hacminin ve trafik yoğunluğunun çok yüksek olduğu geçiş alanlarında
uygulanmaktadır. Bu tür kavşakların maliyeti oldukça yüksektir. Öte yandan eş düzey
kavşaklar, trafik kazası ve trafik yoğunluğu gibi sorunların daha sık görüldüğü kavşak
türleridir.
Kavşaklarda yapılan projelerin gelecekte sağlayacağı faydaların analizleri için kavşak
modelleri oluşturulur. Kavşakların modellerinin oluşturulabilmesi için farklı mikrosimülasyon yazılımları kullanılmaktadır. Günümüzde birçok bilimsel araştırmada da
faydalanılan Vissim programı yaygın olarak kullanılan bir simülasyon programı olarak
xx
karşımıza çıkmaktadır. Vissim programıyla kavşağın mevcutta çalışma durumu ya da
projelendirme çalışması aşamasında birçok alternatif çalışma senaryoları
oluşturulabilmektedir. Program bu alternatif senaryoların kavşak üzerinde uygulandığı
durumlarda ortaya çıkabilecek sonuçların analizinin yapılabilmesine olanak
sağlamaktadır. Böylelikle ulaştırma veya trafik mühendisleri, ulaşım plancılar
değerlendirmeler yaparak sonuçları karar verici mercilere iletebilmektedirler.
Simülasyon modelinin gerçeğe uygun olarak kurulabilmesi için öncelikle kavşağın
mevcut geometrik özelliklerinin irdelenmesi gerekmektedir. Yapılan incelemeler
sonucunda kavşak geometrisine ait yönlendirme adaları, şerit genişlikleri,
sinyalizasyon öğeleri, kavşak içerisindeki geçiş üstünlükleri vb. özellikler veri haline
getirilerek simülasyon programına işlenilmektedir. Bu gözlemlerin yanında girdi
verilerini oluşturmak amacıyla kavşaklarda sayımlar yapılmaktadır. Trafik sayımları
ile kavşağın mevcut trafik hacimleri saptanır. Bu sayımlar video kamera tekniği ile
manuel olarak ya da kavşağa kurulan dedektörler yardımıyla programlarla yapılır ve
analiz edilmektedir. Analizlerin sonucunda kavşak içerisindeki hareketler kavşak
kolları bazında belirtilerek hangi koldan hangi kol yönüne belirli sürede kaç araç girişi
yapıyor verisine ulaşılmaya çalışılmaktadır. Bunun yanında araçların ivmelenme,
hareket kabiliyeti, yakıt tüketimi vb. niceliklerinde simülasyona dahil edilmesi
amacıyla sınıflandırma yapılarak ağır taşıt, minibüs, otomobil ayrımı
sağlanılabilmektedir. Araç türlerine göre sınıflandırılmış trafik sayımları neticesinde
akımların en yüksek olduğu zirve saat saptanarak bu saatteki değerler simülasyon
girdisi olarak kullanılmaktadır. Simülasyon sonuçlarında ise araçların gecikme süresi,
kuyruklanma uzunluğu, yakıt tüketimi, hizmet düzeyi değeri ve emisyon değerleri elde
edilir.
Bu çalışmada, kavşaklarda oluşan trafik yoğunluğundan kaynaklanan hava kirliliği
maliyetinin belirlenmesi amaçlanmaktadır. Bu nedenle, sözü edildiği üzere trafik
yoğunluğunun daha sık görüldüğü eş düzey kavşaklar, konu kapsamına daha detaylı
dahil edilmektedir. Çalışmada, kavramsal çerçeve ve söz konusu maliyetin
belirlenmesi için uygulanan simülasyon modellemesine ilişkin açıklamalar
sunulmaktadır. Bu süreçte, literatür taraması ile ilgili kaynaklardan faydalanılmış,
gerekli bilgiler bu kaynaklar ışığında verilmiştir. Araştırmanın uygulama kısmında ise,
Özbekistan Taşkent şehrinde bulunan, Temur Malik Caddesi-Mirzo Ulugbek Caddesi
kavşağı kullanılmıştır. Temur Malik Caddesi, şehrin en yoğun arterlerinden biri olan
Taşkent Büyük Halka Yolu (Çevre Yolu)'nun bir parçasıdır. Mirzo Ulugbek Caddesi
ise Taşkent şehir merkezini Çırçık şehrine bağlayan en önemli arter olarak
kullanılmaktadır. Bu nedenle kavşaktaki trafik yoğunluğu yüksek seviyede olup,
şehrin gelişmesi ile birlikte gelecek yıllarda yoğunluğun artacağı öngörülmektedir.
Çalışma kapsamında belirtilen kavşakta mevcut durum analiz edilmiş, eş düzey ve
farklı seviyeli olmak üzere iki öneri çalışılmış, simülasyon modelleri hazırlanmış ve
sonuçları detaylı şekilde analiz edilmiştir. Sonuçlar neticesinde hava kirliliği maliyeti
ve öneriler ile oluşması muhtemel fayda ortaya konmuştur.

Abstract:
In today's world, it is seen that developed and developing countries take important
initiatives to reduce greenhouse gas emissions. For this purpose, investments are made
in the fields of industry, energy and transportation, and global warming and climate
changes are combated. The most important element of this struggle is to produce
projects with sustainable, environmentalist approaches. With these projects, efforts are
made to improve the environment and air quality, especially in urban areas.
Environmental quality in urban areas mainly depends on population density. Air
quality is related to the number of transportation vehicles. Since the number of
transportation vehicles increases depending on the population density, it is possible to
say that transportation vehicles are the main sources of air pollution. Especially
vehicles used on highways significantly reduce air quality in urban areas. Exhaust
gases that arise as a result of combustion in the engines of vehicles cause the release
of pollutant emissions such as carbon monoxide, particulate matter, and volatile
organic matter. This situation results in significant negative effects on human health
and seriously reduces the quality of life.
With the increase in the population and vehicle density, the density level exceeds the
critical value and as a result, the traffic becomes congested by not being able to move
freely, is called traffic congestion, congestion or density. The congestion of the traffic
leads to the irregularity of the regular flowing traffic. When looking at the problem of
traffic density in countries where advanced technologies are widely used, solution
elements such as smart transportation systems come to mind, while in countries where
infrastructure problems are intense, examining the density originating from
intersections comes to the fore. Intersections are common areas where traffic from two
or more directions intersect, diverge, and converge. Considering vehicular traffic in
different directions, traffic accidents are more likely to occur at intersections.
Intersections should be designed to adapt to environmental conditions, to have
minimum accident probability and delay, low facility maintenance costs and maximum
capacity. Intersections are divided into two groups based on the condition of the
platform they intersect: at-grade intersections and cross-level intersections.
Intersections with different levels are applied in crossing areas where the traffic
volume and traffic density are very high. The cost of such intersections is quite high.
On the other hand, at-grade intersections are the types of intersections where problems
such as traffic accidents and traffic density are more common.
Intersection models are created for the analysis of the future benefits of the projects.
Different micro-simulation softwares are used to create models of intersections.
Today, the Vissim program, which is also used in many scientific researches, is a
widely used simulation program. With the Vissim program, many alternative working
scenarios can be created at the current working status of the intersection or during the
xxii
project design phase. The program allows the analysis of the consequences that may
arise when these alternative scenarios are applied on the intersection. Thus,
transportation or traffic engineers, transportation planners can make evaluations and
convey the results to the decision-makers.
In order to establish the simulation model in accordance with reality, first of all, the
existing geometric features of the intersection should be examined. As a result of the
examinations, routing islands of the intersection geometry, lane widths, signaling
elements, passing advantages within the intersection, etc. The features are converted
into data and processed into the simulation program. In addition to these observations,
counts are made at the intersections in order to generate the input data. The current
traffic volumes of the intersection are determined by traffic counts. These counts are
made and analyzed manually with video camera technique or with the help of detectors
installed at the intersection. As a result of the analysis, the movements in the
intersection are determined on the basis of the intersection arms, and it is tried to reach
the data of how many vehicles enter from which branch to which direction in a certain
time. In addition, acceleration, mobility, fuel consumption, etc. of vehicles. Heavy
vehicles, minibuses and automobiles can be separated by classification in order to
include them in the simulation in their quantities. As a result of traffic counts classified
according to vehicle types, the peak hour with the highest flows is determined and the
values at this hour are used as simulation input. In the simulation results, the delay
time, queuing length, fuel consumption, service level value and emission values of the
vehicles are obtained.
In this study, it is aimed to determine the cost of air pollution caused by the traffic
density at the intersections. For this reason, as mentioned, at-grade intersections where
traffic density is more frequent are included in the scope of the subject in more detail.
In the study, explanations about the conceptual framework and the simulation
modeling applied to determine the cost in question are presented. In this process,
resources related to literature review were used and necessary information was given
in the light of these resources. In the application part of the research, Temur Malik
Street-Mirzo Ulugbek Street junction located in Tashkent city of Uzbekistan was used.
Temur Malik Street is a part of Tashkent Great Ring Road (Ring Road), one of the
busiest arteries in the city. Mirzo Ulugbek Avenue is used as the most important artery
connecting the city center of Tashkent to the city of Çırçık. For this reason, the traffic
density at the intersection is at a high level and it is predicted that the density will
increase in the coming years with the development of the city. The current situation at
the intersection specified within the scope of the study was analyzed, two proposals
were studied, equivalent and different, simulation models were prepared and the
results were analyzed in detail. As a result of the results, the cost of air pollution and
the possible benefit with the suggestions have been revealed.