Ανάπτυξη μοντέλου κοινωνικού κόστους αστικών δικτύων για εφαρμογή σε ευφυή συστήματα μεταφορών

• Κύριος συγγραφέας: Μαρούση, Κωνσταντίνα
• Άλλοι συγγραφείς: Στεφανίδης, Γεώργιος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2016
• Θέματα: Κοινωνικό κόστος; Οδικές μεταφορές; Αστικά οδικά δίκτυα; Ευφυή συστήματα μεταφορών; Societal cost; Road traffic systems; Urban road networks; Intelligent Transportation Systems (ITS); 388.413 14

Η μελέτη του κοινωνικού κόστους των οδικών μεταφορών συναντάται ευρέως στην βιβλιογραφία, καθώς βάση αυτού οι συγκοινωνιολόγοι αποφασίζουν για διάφορα θέματα κυκλοφοριακής διαχείρισης. Με τον όρο κοινωνικό κόστος εννοείται το κόστος που προκαλείται λόγω της μετακίνησης οχημάτων σε σχέση με διάφορους κοινωνικούς παράγοντες. Οι κοινωνικοί παράγοντες ποικίλουν στις διάφορες έρευνες, αλλά σίγουρα όλοι έχουν σοβαρές επιπτώσεις σε σημαντικούς τομείς της κοινωνίας, όπως την υγεία, την ποιότητα ζωής και την οικονομία. Το πιο χαρακτηριστικό παράδειγμα αξιοποίησης του κοινωνικού κόστους στην βιβλιογραφία είναι ο καθορισμός των ορίων ταχύτητας με τη μέθοδο της βελτιστοποίησης, όπου υπολογίζεται η τιμή εκείνη της ταχύτητας η οποία ελαχιστοποιεί το κοινωνικό κόστος των μεταφορών και αυτή επιλέγεται ως όριο ταχύτητας για την υπό μελέτη οδό. Από τη μέθοδο αυτή αντλήσαμε τη βασική ιδέα για την εκπόνηση της παρούσας εργασίας και την οποία στη συνέχεια διαμορφώσαμε, έτσι ώστε να ταιριάζει στο πρόβλημα που θέλαμε να αντιμετωπίσουμε. Το πρόβλημα αυτό ήταν το αυξημένο κοινωνικό κόστος που παρουσιάζουν οι οδικές μεταφορές στα αστικά κέντρα. Έτσι, αποφασίσαμε να εξετάσουμε το κοινωνικό κόστος σε ένα οδικό τμήμα αστικού δικτύου, σε αντίθεση με τις περισσότερες έρευνες που διαβάσαμε στη βιβλιογραφία και ασχολούνταν με το κοινωνικό κόστος σε αυτοκινητοδρόμους. Συγκεκριμένα, στο μοντέλο που παρουσιάζεται, επιλέξαμε το κοινωνικό κόστος των οδικών μεταφορών να επηρεάζεται από τέσσερις επιμέρους παράγοντες, την κατανάλωση καυσίμου, τις εκπομπές ρύπων, τα τροχαία ατυχήματα και το χρόνο ταξιδίου. Η επιλογή των παραγόντων αυτών έγινε για να συμπεριλάβουμε στο κοινωνικό κόστος περιβαλλοντικά θέματα, θέματα που αφορούν την οικονομία, αλλά και άμεσα τη ζωή των πολιτών. Επίσης, σκεφτήκαμε, ότι καθώς η τεχνολογία εξελίσσεται και τα Ευφυή Συστήματα Μεταφορών προσφέρουν νέες δυνατότητες στους χρήστες τους, να σχεδιάσουμε ένα μοντέλο που θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε ένα τέτοιο σύστημα και τα αποτελέσματα του να αξιοποιηθούν πλήρως από αυτό. Από όλα τα παραπάνω, καταλήξαμε ότι στόχος της εργασίας μας θα ήταν η δημιουργία ενός μοντέλου υπολογισμού του κοινωνικού κόστους των οδικών μεταφορών συναρτήσει της μέσης ταχύτητας και της μέσης επιτάχυνσης του οδικού τμήματος και η μελέτη των περιπτώσεων ελαχιστοποίησης του. Παράλληλα, ασχοληθήκαμε με την ανάπτυξη του τρόπου εφαρμογής του προτεινόμενου μοντέλου, σε πραγματικό χρόνο, στα πλαίσια ενός Ευφυούς Συστήματος Μεταφορών V2I (Vehicle to Infrastructure). Το πεδίο μελέτης που επιλέξαμε ήταν η λεωφόρος Όθωνος – Αμαλίας, στο κέντρο της Πάτρας. Τα δεδομένα που σχετίζονται με το πρόβλημα και ήταν απαραίτητα για το σχεδιασμό του μοντέλου αφορούσαν όλους τους επιμέρους παράγοντες. Συνοπτικά, αναφέρουμε πως χρησιμοποιήσαμε δεδομένα κυκλοφοριακής ροής, τόσο από καταγραφές των συστημάτων μηχανικής όρασης Autoscope που είναι εγκατεστημένα στο πεδίο μελέτης, όσο και από προσωπικές μετρήσεις. Με αυτά τα δεδομένα προχωρήσαμε στην κυκλοφοριακή προσομοίωση του υπό εξέταση οδικού τμήματος μέσω του λογισμικού AIMSUN. Από τα αποτελέσματα της προσομοίωσης, αντλήσαμε δεδομένα για τις ταχύτητες και τις επιταχύνσεις των οχημάτων που κινούνται στο πεδίο μελέτης, με τα οποία και υπολογίσαμε την κατανάλωση καυσίμου και τις εκπομπές ρύπων. Επίσης, μετά το τέλος της προσομοίωσης πήραμε δεδομένα και για το χρόνο ταξιδίου. Τέλος, για την εφαρμογή του μοντέλου μας χρειαστήκαμε δεδομένα για τα τροχαία ατυχήματα στο υπό μελέτη οδικό τμήμα. Με όλα αυτά τα δεδομένα και τις τιμές σταθερών μεγεθών που εντοπίσαμε στη βιβλιογραφία, όπως είναι τα μοναδιαία κόστη, προχωρήσαμε στον υπολογισμό του κόστους κάθε παράγοντα και έπειτα του συνολικού κοινωνικού κόστους. Η μεθοδολογία της εργασίας μας εφαρμόστηκε για δύο περιπτώσεις μελέτης, οι οποίες αντιπροσωπεύουν δύο διαφορετικές καταστάσεις κυκλοφοριακής κατάστασης του οδικού μας τμήματος. Τα αποτελέσματα για κάθε περίπτωση αφορούσαν τη σχέση του κοινωνικού κόστους συναρτήσει της μέσης ταχύτητας του οδικού τμήματος για μηδενική επιτάχυνση, τη σχέση του κοινωνικού κόστους συναρτήσει της μέσης επιτάχυνσης για σταθερή ταχύτητα και τέλος τη σχέση της μέσης ταχύτητας με την μέση επιτάχυνση για διάφορα ποσοστά μείωσης του αρχικού κοινωνικού κόστους. Η επιλογή των δύο περιπτώσεων μελέτης έγινε για να μπορέσουμε να αξιολογήσουμε το μοντέλο μας, συγκρίνοντας τα αποτελέσματα του μοντέλου για διαφορετικά δεδομένα εισόδου. Τα αποτελέσματα διέφεραν αισθητά, όπως αναμενόταν, αφού τα δεδομένα κυκλοφοριακής ροής που αποτελούν είσοδο στο μοντέλο διαφοροποιούνταν στις δύο περιπτώσεις. Η εφαρμογή του μοντέλου μας επίσης αξιολογήθηκε ως προς τα αποτελέσματα της προσομοίωσης και κατά πόσο αυτά είναι αντιπροσωπευτικά της πραγματικότητας για το υπό εξέταση οδικό τμήμα βάσει ορισμένων δεικτών αξιολόγησης. Οι διαφορές που προέκυψαν μεταξύ των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης και των πραγματικών καταγραφών από τα συστήματα μηχανικής όρασης ήταν μικρές και έτσι θεωρήσαμε την προσομοίωση ικανοποιητική για την εφαρμογή του μοντέλου μας. Ακόμα, περιγράψαμε πως μπορεί να ενταχθεί το μοντέλο σε ένα Ευφυές Σύστημα Μεταφορών V2I, με τις απαραίτητες προσαρμογές, καθώς η ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ των οχημάτων και του συστήματος διευκολύνει σημαντικά την εφαρμογή του. Τέλος, προτείνεται ο τρόπος αξιοποίησης των αποτελεσμάτων του μοντέλου σε πραγματικό χρόνο για το δυναμικό καθορισμό των περιόδων φωτεινών σηματοδοτών και προτάσεις για περαιτέρω βελτίωση του μοντέλου.