Kalibrering av restidsfunktioner: förslag till metodik och datainsamlingsupplägg
Calibration of volume delay functions

Vid ruttvals- och restidsberäkningar i statiska nätutläggningsprogram (Emme, Visum, TransCad) används så kallade restidsfunktioner. Sambanden beskriver hur restiden beror av trafikvolymen för olika typer av vägar. Dessa restidsfunktioner är en av grundbultarna i persontransportmodeller som det svenska Sampers-systemet. Detta notat redovisar en förstudie med syftet att undersöka hur restidsfunktionerna i det svenska Sampers-systemet bör utformas och kalibreras. Detta innefattar hur vägklassindelningen bör göras, vilken typ av funktioner som ska användas, hur de ska kalibreras och vilken data som behöver samlas in för kalibreringen. För att undersöka detta genomfördes: en litteraturstudie för att utröna state-of-practice; workshops för att fånga upp användares erfarenheter av de nuvarande svenska restidsfunktionerna; workshops med experter på datainsamling för att diskutera mest lämpliga datakällor och datainsamlingstekniker; samt projektinterna diskussioner kring olika kalibreringsansatser och metoder.Litteraturstudien visade att det finns få riktlinjer om hur restidsfunktioner bör eller ska kalibreras. Vanligtvis har parametrarna kalibrerats genom kurvanpassning mot punktmätningar av flöde och medelhastighet. Det finns några exempel där kalibreringen baserats på restidsmätningar med ”floatingcar” eller restidskameror. Baserat på tidigare genomförda studier i Sverige och den genomförda litteraturstudien konstateras att restidsfunktioner som ger en bra beskrivning av trafikföringen på enskilda länkar inte nödvändigtvis ger en bra överenstämmelse av modellberäknade och uppmätta flöden och restider. För att motverka detta har det i litteraturen föreslagits och testats kalibreringsmetoder där kalibreringen av parametrarna genomförs med hjälp av optimeringsalgoritmer med syftet att minimera skillnaden mellan modellberäknade och uppmätta länkflöden och restider. Baserat på litteraturstudien och diskussioner i projektgruppen så är slutsatsen att en sådan ansats bör undersökas. För att undvika överkalibrering och orimliga parametervärden bör möjliga parametervärden begränsas.För kalibreringen behövs både länkflödesobservationer och restidsobservationer. Länkflödesobservationer genomförs återkommande för andra syftet och kan hämtas från Trafikverkets och kommunernas ordinarie trafikmätningar. Restidsdata föreslås hämtas från de upphandlingar av inköp av restidsdata som Göteborgs och Stockholms stad genomfört tillsammans med Trafikverket. Förstudien rekommenderar Trafikverket att också undersöka möjligheten att köpa in restidsdata för större delen av sitt huvudvägnät.
Route choice calculations in static traffic assignment models (as Emme, Visum, TransCad) are based on travel time estimations using volume delay functions. The volume delay function (also denoted travel time functions) describe how the travel time depend on the traffic volume for different types of roads. The volume delay functions are one of the base elements in travel prognosis models as the Swedish Sampers model system. This report presents a pre-study with the aim to investigate how volume delay functions should be designed and calibrated, including which road classification to use, which type of volume delay function that should be used, how the functions should be calibrated and which data that is needed for the calibration. These questions were investigated by a literature review on state-of-practice, workshops with experienced Sampers users to collect information and experiences of the current volume delay functions in Sampers, workshops with research experts on data collection of travel times, and project internal discussions on calibration methodologies.The literature review showed that there are few guidelines on how volume delay functions can or should be calibrated. The calibration is commonly conducted by fitting the volume delay function curve to cross-sectional measurements of flow and mean speed. There are some examples of calibration based on travel time measurements based on floating car measurements or number plate recognition. These calibration approaches focus on describing travel time for a given link based on the flow at the link. However, based on the literature review and experience from earlier research in Sweden it is concluded that volume delay functions that represent the traffic process on a road link in a good way do not necessary give a good fit of the static assignment calculated and observed link and route flows and travel times. There are several attempts described in the literature of calibration approaches that aim to minimize the difference between model calculated and observed flows and travel times using optimization techniques. The suggestion from the pre-study is that such an approach should be investigated for calibration of the Sampers volume delay functions. To avoid overfitting and unrealistic parameters values the optimization should include lower and upper limits of the parameters.The calibration requires both link flow and travel time observations. Link counts are regularly measured for other purposes and can be collected from the Swedish Transport Administration and municipality regular traffic measurement programs. The suggestion for travel time data is to use the travel time data that currently is commissioned by the Swedish Transport Administration and Stockholm and Göteborg municipality. Our recommendation is also that the Swedish Transport Administration investigate the possibility to buy travel time data for the Swedish main road network.