Modellering av fart for vanlig sykkel og elsykkel

Modellering av fart for vanlig sykkel og elsykkel 17. februar 2017 Nina Hulleberg (TØI), nhu@toi.no

Innhold Bakgrunn Litteraturgjennomgang hva er gjort tidligere? Modellering Hva er modellering? Modellering av sykkelfart Datagrunnlag GPS-observasjoner Måling av sykkelfart Nettverk Estimering av modell Resultater Side 2

Oppdraget Utvikle en fartsmodell for sykkel/elsykkel Følgende prinsipper: Det skal beregnes en basisfart Lenkeinformasjon Utgangspunktet vil være vegnettet fra Nasjonal Vegdatabank (NVDB) Modellen skal være utformet slik at den kan brukes på hele vegnettet Modellen skal kunne integreres i RTM I dag brukes fast hastighet på 15 km/t Oppdragsgiver: Statens vegvesen, Guro Berge (Bedre by) Side 3

Modelleringsprosess Tid DATA Beskrive relasjoner Predikerende analyser Hva har skjedd? Hvorfor? Hva kommer til å skje? Side 4

Generelt arbeidsopplegg i prosjektet Teori og modellutvikling Litteraturgjennomgang fartsmodeller Identifisering av relevante forklaringsvariabler Utvikling av fartsmodell (matematisk funksjon) Datainnsamling og koding Samle inn GPS data Knytte GPS-data til nettverksdata Etablere/kvalitetssikre datagrunnlag for estimering Estimering og implementering Estimering av parameterne Beregne gjennomsnittshastighet for alle lenker i nettverket Validering av resultater (realitetssjekk) Side 5

Litteraturgjennomgang Hvor fort sykler en syklist? Ulike metoder: GPS- og pulsmålere (Parkin & Rotheam, 2010) Ferdselsregistratorer på sykler (Schleitz et.al., 2017) Små utvalg Hovedsakelig under 100 deltagere Flere med færre enn 20 stk. Stor variasjon i målt gjennomsnittshastighet 14 22 km/t Hva påvirker farten? Kjennetegn ved syklisten Kjønn Alder (?) Kjennetegn ved sykkelen Vanlig sykkel/elsykkel Type sykkel (bysykkel, racersykkel, ) Kjennetegn ved omgivelsene Stigning Infrastruktur Andre trafikanter (biler, fotgjengere, ) Side 6

Modellering Utvikle en fartsmodell for sykkel/elsykkel Følgende prinsipper: Det skal beregnes en basisfart Lenkeinformasjon Utgangspunktet vil være vegnettet fra Nasjonal Vegdatabank (NVDB) Modellen skal være utformet slik at den kan brukes på hele vegnettet Modellen skal kunne integreres i RTM I dag brukes fast hastighet på 15 km/t Side 7

Datagrunnlag GPS-observasjoner Faktisk adferd Hvor Når Hvem Nettverk Hvor Egenskaper ved infrastruktur Side 10

GPS-observasjoner Illustrasjon Sense.Dat Side 11

GPS-observasjoner Gjenkjenner transportmidler automatisk Registrert rundt 50000 sykkelturer i perioden 1.april 30.juni 2016 (ca. 24% elsykkel) 709 personer Side 12

GPS-observasjoner GPS-observasjoner: Person-ID kjønn, alder Tur-ID Koordinater (x,y) Tidspunkt pr. punkt Momentanhastighet Reisemiddel Reisehensikt Kollektivrute (hvis aktuelt) Side 13

Nettverk fra NVDB Egenskaper i NVDB samsvarer med egenskaper i RTM ~50.000 lenker Side 14

Koble GPS-punkter til NVDB-nettverk Hvert GPS-punkt finner nærmeste lenke Oppgir distanse mellom punkt og lenke Side 15

Koble GPS-punkter til NVDB-nettverk Side 16

Måling av fart på lenkenivå Slutt Start «observert» distanse Distanse hele lenken Vektet harmonisk gjennomsnitt Overestimerer basisfart (mister en del informasjon ved kryss) Side 17

Modellering Side 18

Estimering Ønsker å forklare (mest mulig) observert variasjon i datasettet Empirisk modell Lineær regresjonsmodell Logtransformert modell (ln(fart)) Inkluderer kun antatt beste observasjoner Vekting med lenkelengde Y = β 0 + β 1 x + ε Anvendelse RTM: Bør treffe fart på turnivå Lengre lenker viktigere for gjennomsnittsfart. Side 19

Modell ln(y) = β 0 + β 1 x + ε Y = exp β 0 + β 1 x + ε To separate fartsmodeller En for vanlig sykkel og en modell for elsykkel Samme matematisk modell, men ulike estimerte β-parametere Hver modell har over 40 variabler 18 dummy-variabler representerer stigning (én normalisert) 1 kontinuerlig variabel for stigning på inngående lenker 1 kontinuerlig variabel for kurvatur 4 dummy-variabler for infrastruktur (én normalisert) 12 dummy-variabler for krysstype kombinert med lengde på lenke 1 dummy-variabel for hovedsykkelruter 4 Proxy-variabler for trafikktetthet (sentrumsområde kombinert med skiltet hastighet) Side 20

Forklaringsvariabler og estimert relativ effekt vanlig elsykkel Dummy for stigning. Gj.snittlig stigning er brattere enn -9% 5 % 5 % Dummy for stigning. Gj.snittlig stigning er mellom -7 og -9% 11 % 6 % Dummy for stigning. Gj.snittlig stigning er mellom -6 og -7% 14 % 12 % Dummy for stigning. Gj.snittlig stigning er mellom -5 og -6% 18 % 19 % Dummy for stigning. Gj.snittlig stigning er mellom-4 og -5% 18 % 15 % Dummy for stigning. Gj.snittlig stigning er mellom -3 og -4% 15 % 12 % Dummy for stigning. Gj.snittlig stigning er mellom -2 og -3% 11 % 8 % Dummy for stigning. Gj.snittlig stigning er mellom -1 og -2% 6 % 3 % Dummy for stigning. Gj.snittlig stigning er mellom 0 og -1% 4 % 2 % Dummy for stigning. Gj.snittlig stigning er mellom 0 og 1% Normalisert Normalisert Dummy for stigning. Gj.snittlig stigning er mellom 1 og 2% -10 % -4 % Dummy for stigning. Gj.snittlig stigning er mellom 2 og 3% -13 % -8 % Dummy for stigning. Gj.stittlig stigning er mellom 3 og 4% -20 % -8 % Dummy for stigning. Gj.snittlig stigning er mellom 4 og 5% -27 % -12 % Dummy for stigning. Gj.snittlig stigning er mellom 5 og 6% -30 % -14 % Dummy for stigning. Gj.snittlig stigning er mellom 6 og 7% -39 % -18 % Dummy for stigning. Gj.snittlig stigning er mellom 7 og 9% -39 % -24 % Dummy for stigning. Gj.snittlig stigning er brattere enn 9% -43 % -32 % Kurvatur. Mål på hvor mye lenken svinger. -22 % -19 % Dummy for tilgang på markert sykkelfelt 8 % 7 % Dummy for gang- og sykkelvei tilgjengelig 6 % 9 % Dummy for sykkelvei 11 % 12 % Dummy for arbeidsreiser 11 % 11 % Dummy for Tkryss i start av lenke, lengelengde kortere enn 30 meter -9 % -13 % Dummy for Tkryss i slutten av lenke, lengelengde kortere enn 30 meter -4 % 0 % Dummy for Xkryss i start av lenke, lengelengde kortere enn 30 meter -12 % -24 % Dummy for Xkryss i slutten av lenke, lengelengde kortere enn 30 meter -9 % -4 % Dummy for Tkryss i start av lenke, lengelengde lenger enn 100 meter 0 % -1 % Dummy for Tkryss i slutten av lenke, lengelengde lenger enn 100 meter -2 % -1 % Dummy for Xkryss i start av lenke, lengelengde lenger enn 100 meter -1 % -1 % Dummy for Xkryss i slutten av lenke, lengelengde lenger enn 100 meter -3 % -3 % Dummy for Tkryss i start av lenke, lengelengde lenger mellom 30 og 100 meter -5 % -7 % Dummy for Tkryss i slutten av lenke, lengelengde mellom 30 og 100 meter -7 % -7 % Dummy for Xkryss i start av lenke, lengelengde mellom 30 og 100 meter -4 % -4 % Dummy for Xkryss i slutten av lenke, lengelengde mellom 30 og 100 meter -2 % -4 % Dummy for kjønn, mann = 1 13. % 5 % Gjennomsnitt av stigning på foregående lenker (kontinuerlig) Dummy for hovedsykkelruter (Tour de finance, ring 3, Trondheimsveien nord for Sinsenkrysset) -40 % -29 % 11 % 10 % Dummy for sentrumslenker hvor det er lav skiltet hastighet (<= 30 km/t) -21 % -21 % Dummy for lenker utenfor sentrum med lav skiltet hastighet (<= 30 km/t) -12 % -12 % Side 21 Dummy for sentrumslenker med skiltet hastighet over 30 km/t. -13 % -14 %

Predikert sykkelfart (over lenkene med observasjoner) Vanlig sykkel: Oppover: Min: 7,8 km/t Max: 23,8 km/t Gjennomsnitt: 14,4 km/t Elsykkel: Oppover: Min: 8,9 km/t Max: 23,9 km/t Gjennomsnitt: 16,4 km/t Nedover: Min: 10,3 km/t Max: 29,3 km/t Gjennomsnitt: 18,9 km/t Nedover: Min: 11,2 km/t Max: 29,1 km/t Gjennomsnitt: 19,4 km/t Side 22

Sykling nedover Sykling oppover vanlig El Side 23

Sammenheng mellom stigning og predikert fart Side 24

Utenfor sentrum Sentrum Predikert hastighet, ulik infrastruktur tilgjengelig elsykkel vanlig sykkel elsykkel vanlig sykkel 0 5 10 15 20 25 Sykkelvei Sykkelfelt Gsvei Veibanen Side 25

Side 26

Side 27

Oppsummering Å etablere fartsmodell kan videreutvikle dagens modeller og analyser Gjennomsnittshastigheten er over 15 km/t Variasjonen er relativt stor Observerer meningsfull variasjon i sykkelfart Menn raskere enn kvinner Sykling med elsykkel gir høyere fart enn med vanlig sykkel Stigning: Effekten av elsykkel er større i motbakker enn nedover Observerer en nedbremsingseffekt (nedover) ved bruk av både vanlig sykkel og elsykkel Side 28