🔬 Methodology & Validation

VISSIM Microsimulation + FHWA SSAM + Webster Capacity Theory

🏗️ Study Design Framework

เฟส 1 — HCM Analysis

เบื้องต้นด้วย HCM 6th Edition
Ch. 19 Signalized · Ch. 20 TWSC
→ screen ทางเลือก

เฟส 2 — VISSIM Calibration

ปรับเทียบโมเดลตาม FHWA TMG
GEH < 5 ทุก approach
→ validated baseline

เฟส 3 — Alternative Analysis

Microsimulation 10 seeds
× 4 scenarios × 7 metrics
→ comparative ranking

📏 VISSIM Model Configuration

ParameterValue
SoftwarePTV VISSIM 2025 SP 10 (build 297593)
Simulation period4,500 วินาที (75 นาที)
Warm-up600 วินาที (ตัดออกจากการประเมิน)
Evaluation window600–4,200s (1 ชั่วโมง peak)
Random seeds42, 43, 44, ..., 51 (10 seeds ตาม FHWA TMG)
Simulation resolution10 time steps/second
Driving behaviorWiedemann 99, calibrated สำหรับ Thai aggressive

Wiedemann 99 Parameters (ที่ปรับแล้ว)

ParameterDefaultTunedเหตุผล
CC0 (standstill distance) 1.50 m 1.20 m Queue density สูง (diamond queuing)
CC1 (headway time) 0.90 s 0.70 s Saturation flow เพิ่ม สะท้อนพฤติกรรมไทย
CC2 (following variation) 4.0 m 3.5 m Car-following noise ต่ำลง

✅ Calibration — GEH Statistic (FHWA TMG 2019)

Formula: GEH = √(2 × (M − C)² / (M + C))

เมื่อ M = Modeled flow, C = Counted (observed) flow

Target: GEH < 5 ต้องครอบคลุม ≥ 85% ของ approach
Approach Observed (vph) Simulated (mean 10 seeds) GEH ผล
SB (ซอย) 286 210 ± 14 4.85 PASS
EB (ทล.) 819 813 ± 20 0.20 PASS
NB (ซอย) 373 355 ± 20 0.93 PASS
WB (ทล.) 1,045 1,026 ± 25 0.59 PASS
Pass Rate 100%

🛡️ SSAM Safety Analysis Methodology

ParameterValue
SoftwareFHWA SSAM 3.0 (2008, recompiled 2022)
Maximum TTC (Time-to-Collision)1.5 s
Maximum PET (Post-Encroachment Time)5.0 s
Rear-end angle threshold30°
Crossing angle threshold80°
InputVISSIM .trj trajectory files × 10 seeds × 4 scenarios

🔍 Filters Applied

① Conflict Type Filter

ใช้เฉพาะ Crossing conflicts (angle > 80°)

เหตุผล: Rear-end conflicts ถูก bias จาก aggressive MC calibration (CC1=0.7s) ซึ่งไม่สะท้อน severity จริง

② Spatial Filter

เฉพาะ conflicts ภายใน 75m รอบใจกลางแยก

เหตุผล: กำจัด queue-creep artifacts ที่อยู่ไกลจาก conflict zone จริง

🔬 Validation — ทางเลือก 1 (Alt-1) Apples-to-Apples Test

Key validation: สร้าง ทางเลือก 1 (Alt-1) version 2 จาก ทางเลือก 3 (Alt-2) template แทน Baseline template → ผลลัพธ์ identical bit-for-bit กับ ทางเลือก 1 (Alt-1) เดิม → ยืนยันว่า ทางเลือก 1 (Alt-1) performance ไม่ใช่ artifact จาก specific base model
Metricทางเลือก 1 (Alt-1) V1 (from Baseline)ทางเลือก 1 (Alt-1) V2 (from ทางเลือก 3 (Alt-2))Match?
Delay 68.6 ± 11.8 68.6 ± 11.8 ✓ identical
VehArr 2,477 ± 21 2,477 ± 21 ✓ identical
Crossings @intersection 707.5 ± 87.3 707.5 ± 87.3 ✓ identical

⚠️ Limitations

  1. Conflict areas inherited across scenarios — ทำเพื่อ scientific control ในการเปรียบเทียบ แต่อาจไม่ optimize แต่ละ design
  2. Aggressive motorcycle calibration (CC1=0.7s) — bias rear-end conflict counts; จึง exclude และใช้เฉพาะ crossings
  3. SSAM angle-based classification — sensitive ต่อ gridlock artifacts; mitigated ด้วย spatial filter
  4. Fixed demand scenario — ทดสอบเฉพาะ peak hour; ไม่มี demand variability analysis
  5. No pedestrian modeling — ผลลัพธ์ไม่สะท้อน impact ของ pedestrian crossings

📖 References

  1. Transportation Research Board. (2016). Highway Capacity Manual 6th Edition. Washington, D.C.
  2. Federal Highway Administration. (2019). Traffic Monitoring Guide (TMG). USDOT.
  3. PTV Group. (2025). PTV VISSIM 2025 User Manual. Karlsruhe, Germany.
  4. Webster, F.V. (1958). Traffic Signal Settings. Road Research Paper No. 39, HMSO.
  5. Koonce, P., et al. (2008). Traffic Signal Timing Manual. FHWA-HOP-08-024.
  6. Gettman, D. & Head, L. (2003). Surrogate Safety Measures from Traffic Simulation Models. FHWA-RD-03-050.
  7. Dowling, R., Skabardonis, A., & Alexiadis, V. (2004). Traffic Analysis Toolbox Volume III. FHWA-HRT-04-040.
  8. Wiedemann, R. (1974). Simulation des Straßenverkehrsflusses. Universität Karlsruhe.
  9. EPA. (2014). MOVES2014a User Guide. U.S. Environmental Protection Agency.

📖 คำอธิบายศัพท์เทคนิค (Glossary)

Gridlock (กริดล็อก / จราจรล็อกตัว / รถอัดค้างไม่ระบาย): สภาพที่ปริมาณจราจรเข้าทางแยก เกินขีดความสามารถ ของระบบสัญญาณไฟ ทำให้คิวรถสะสมโตขึ้นเรื่อยๆ ไม่ระบายหมดในรอบเดียว → รถใหม่เข้าไม่ได้ → เกิดสภาพ "ล็อกตัว" รถเดินไม่ได้ทุกทิศ. ตัวชี้วัด: ΣY > 1.0 (Webster oversaturation) หรือ delay > 80 วิ/คัน (HCM LOS F).

ΣY (Sum of critical Y values · Webster): ผลรวมอัตราการใช้ saturation flow ของแต่ละ phase. ΣY < 1.0 = ทำงานได้ · ΣY ≥ 1.0 = oversaturated (gridlock).

Saturation flow (s): อัตราการระบายรถสูงสุดของช่องจราจรเมื่อปล่อยตลอดเวลา (typical = 1,800 vph/lane).

Critical Y per phase: ปริมาณรถสูงสุดในแต่ละ phase ÷ saturation flow (เช่น YEW = max(vEB, vWB) / 1800).

Demand latent (รถที่เข้าไม่ได้): จำนวนรถที่ต้องการเข้า network แต่ติดอยู่ขอบเขต เพราะ network เต็ม. ค่าสูง = ขีดความสามารถไม่พอ.

TWSC (Two-Way Stop Control): ทางแยกที่ทางรอง STOP/รอช่องว่างจากทางหลัก (ไม่มีไฟ). HCM 6th Ch.20 — Thai version uses "mutual yielding" behavior.

🤔 ทำไมทางเลือก 2 (3 จังหวะ, 368s) แย่กว่าทางเลือก 3 (4 จังหวะ, 272s)?

ในทฤษฎี Webster: 4-phase ควรแย่กว่า 3-phase (lost time มากกว่า). แต่ ทั้งคู่ ΣY > 1 = oversaturated → ทั้งคู่ infeasible. เหตุผลที่ 3-phase delay สูงกว่าใน simulation: