«ΑΡΧΙΜΗΔΗΣ ΙΙΙ Ενίσχυση Ερευνητικών Ομάδων στο ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας» - MIS

Transcript

1 «ΑΡΧΙΜΗΔΗΣ ΙΙΙ Ενίσχυση Ερευνητικών Ομάδων στο ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας» - MIS Υποέργο 08: Παροχή Προτεραιότητας σε πραγματικό χρόνο σε Μέσα Μαζικής Μεταφοράς Παραδοτέο 4.1: Ανάπτυξη μεθοδολογίας παροχής προτεραιότητας πολλαπλών αιτημάτων σε μέσα μαζικής μεταφοράς Συγγραφείς: Βάγια Δινοπούλου, Ιωάννης Παπαμιχαήλ, Μάρκος Παπαγεωργίου, Γαρυφαλλιά Μαλανδράκη H παρούσα έρευνα έχει συγχρηματοδοτηθεί από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο - ΕΚΤ) και από εθνικούς πόρους μέσω του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» του Εθνικού Στρατηγικού Πλαισίου Αναφοράς (ΕΣΠΑ) Ερευνητικό Χρηματοδοτούμενο Έργο: ΑΡΧΙΜΗΔΗΣ ΙΙΙ. Επένδυση στην κοινωνία της γνώσης μέσω του Ευρωπαϊκού Κοινωνικού Ταμείου. Version 2, Αύγουστος

2 ARCHIMEDES III - MIS Project Title: Public Transport Priority in real time Deliverable 4.1: Multiple PTP requests methodology/software development Authors: Vaya Dinopoulou, Ioannis Papamichail, Markos Papageorgiou, Garyfalia Malandraki This research has been co-financed by the European Union (European Social Fund ESF) and Greek national funds through the Operational Program "Education and Lifelong Learning" of the National Strategic Reference Framework (NSRF) - Research Funding Program: ARCHIMEDES III. Investing in knowledge society through the European Social Fund. Version 2, August

3 Περιεχόμενα Περίληψη 5 1. Εισαγωγή Σύνοψη του έργου Αντικείμενο και σκοπός του παραδοτέου Δομή του παραδοτέου 9 2. Μεθοδολογία Παροχής Προτεραιότητας Εισαγωγή Περιγραφή Μεθοδολογίας Παροχής Προτεραιότητας Ανταγωνιστικά αιτήματα προτεραιότητας Λογισμικό Δεδομένα Εισόδου Δεδομένα Εξόδου 32 Βιβλιογραφία 34 3

4 Περίληψη Στα επόμενα χρόνια, οι δημόσιες συγκοινωνίες θα κληθούν να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στην επίτευξη του στόχου που έχει τεθεί, τόσο στην Ευρώπη όσο και σε παγκόσμιο επίπεδο, για ένα βιώσιμο σύστημα μεταφορών. Για το σκοπό αυτό, τόσο η ποιότητα και προσβασιμότητά τους, όσο και η αξιοπιστία τους θα πρέπει να βελτιωθούν. Σε αυτό το πλαίσιο, η ευνοϊκή μεταχείριση των μέσων μαζικής μεταφοράς στο οδικό δίκτυο μπορεί να έχει, μεταξύ άλλων, μια σημαντική συμβολή. Μια τέτοια ευνοϊκή μεταχείριση μπορεί να προκύψει ως αποτέλεσμα του κατάλληλου σχεδιασμού των υποδομών του οδικού δικτύου όσο και μέσω παροχής προτεραιότητας σε αυτά, έναντι των άλλων οχημάτων, στους κόμβους του δικτύου. Στόχος του συγκεκριμένου ερευνητικού έργου είναι να αναπτύξει μια μεθοδολογία και το αντίστοιχο λογισμικό, για τον έλεγχο της φωτεινής σηματοδότησης κόμβων οδικών δικτύων, έτσι ώστε να παρέχεται προτεραιότητα σε μέσα μαζικής μεταφοράς τόσο σε περιπτώσεις όπου τα μέσα μαζικής μεταφοράς προσεγγίζουν τους κόμβους με μικρή συχνότητα (Πακέτο Εργασίας 2), όσο και σε περιπτώσεις όπου στον ίδιο κόμβο διασταυρώνονται πολλές γραμμές (π.χ. λεωφορείων) από διαφορετικές κατευθύνσεις (Πακέτο Εργασίας 4). Για την επίτευξη του στόχου αυτού, στα πλαίσια του 1 ου Πακέτου Εργασίας του έργου, πραγματοποιήθηκε μια εκτενής ανασκόπηση της διεθνούς βιβλιογραφίας σε σχέση με στρατηγικές παροχής προτεραιότητας που είτε έχουν αναπτυχθεί σε θεωρητικό επίπεδο, είτε χρησιμοποιούνται στην πράξη. Σκοπός αυτής της βιβλιογραφικής έρευνας ήταν να εντοπίσει τις τάσεις που επικρατούν στο συγκεκριμένο πεδίο. Η επισκόπηση έδειξε ότι υπάρχουν αρκετοί τρόποι με τους οποίους μπορεί να ρυθμιστεί η φωτεινή σηματοδότηση έτσι ώστε να παρέχει ευνοϊκή μεταχείριση, δηλαδή προτεραιότητα, στα μέσα μαζικής μεταφοράς, σε επίπεδα που μεταβάλλονται ανάλογα με τον τύπο του μέσου μαζικής μεταφοράς στο οποίο απευθύνονται. Με βάση τις ιδιαίτερες απαιτήσεις που ένα σύστημα ελέγχου με παροχή προτεραιότητας σε μέσα μαζικής μεταφοράς θα πρέπει να ικανοποιεί, διάφορες στρατηγικές ελέγχου έχουν αναπτυχθεί και εφαρμοστεί σε όλο τον κόσμο. Μια πρώτη ταξινόμηση τις διακρίνει σε στρατηγικές σταθερού και πραγματικού χρόνου. Οι πρώτες αφορούν ουσιαστικά σε σταθερά πλάνα σχεδιασμένα να ευνοούν τις κινήσεις των μέσων μαζικής μεταφοράς, ενώ οι δεύτερες ανταποκρίνονται σε ανάγκες παροχής προτεραιότητας που ανιχνεύονται σε πραγματικό χρόνο. Οι στρατηγικές πραγματικού χρόνου διακρίνονται περαιτέρω με βάσει διάφορα κριτήρια. Το πρώτο κριτήριο διακρίνει τις στρατηγικές σε προβλεπτικές και επενεργούμενες, ανάλογα με το αν λαμβάνουν το αίτημα προτεραιότητας αρκετά προτού το μέσο μαζικής μεταφοράς προσεγγίσει τον κόμβο ώστε να προετοιμάσουν τη φωτεινή σηματοδότηση ή όχι. Το δεύτερο κριτήριο διακρίνει τις στρατηγικές σε στρατηγικές βασιζόμενες σε κανόνες και στρατηγικές βελτιστοποίησης, ανάλογα με το αν οι αποφάσεις για παροχή προτεραιότητας βασίζονται σε ένα σύνολο κριτηρίων ή στη βελτιστοποίηση ενός κατάλληλα ορισμένου δείκτη απόδοσης. Τα κριτήρια που χρησιμοποιούνται από τις στρατηγικές που βασίζονται σε κανόνες αφορούν κυρίως την τήρηση του χρονοδιαγράμματος του μέσου μαζικής μεταφοράς, την τήρηση της συχνότητας των δρομολογίων, το βαθμό συμφόρησης του δικτύου κ.λπ., ενώ προτεραιότητα 4

5 χορηγείται συνήθως μέσω παράτασης του πρασίνου και ανάκλησης σταδίου. Από την άλλη πλευρά, η συνολική καθυστέρηση όλων των οχημάτων στο οδικό δίκτυο φαίνεται να είναι το κύριο μέλημα των στρατηγικών βελτιστοποίησης. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της ανασκόπησης, η σχετική επιστημονική βιβλιογραφία προσφέρει λίγα παραδείγματα στρατηγικών σταθερού χρόνου και πολλά παραδείγματα στρατηγικών πραγματικού χρόνου κυρίως βασιζόμενων σε κανόνες. Η ίδια τάση παρατηρείται και στις πρακτικές εφαρμογές, στις οποίες, οι στρατηγικές πραγματικού χρόνου που βασίζονται σε κανόνες αποτελούν τη συντριπτική πλειοψηφία. Φαίνεται ότι παρά την αδυναμία τους να αντιμετωπίσουν επαρκώς ζητήματα, όπως η ταυτόχρονη εξυπηρέτηση πολλαπλών αιτημάτων προτεραιότητας και η παροχή προτεραιότητας σε συνθήκες συντονισμένου ελέγχου στο οδικό δίκτυο, οι στρατηγικές πραγματικού χρόνου που βασίζονται σε κανόνες, με τον άμεσο και σε πολλές περιπτώσεις επιθετικό χαρακτήρα προτεραιότητας που παρέχουν, εξακολουθούν να παραμένουν το κύριο αντικείμενο της έρευνας και ανάπτυξης μιας διεθνούς κοινότητας που αναζητεί λύσεις, οι οποίες με εμφανή τρόπο θα βελτιώσουν τη λειτουργία των μέσων μαζικής μεταφοράς και θα προωθήσουν τη χρήση τους. Στο 2 ο Πακέτο Εργασίας αναπτύχθηκε μια νέα μεθοδολογία για την παραγωγή σε πραγματικό χρόνο προγραμμάτων φωτεινής σηματοδότησης για παροχή προτεραιότητας σε μέσα μαζικής μεταφοράς υπό τον περιορισμό μιας παροχής προτεραιότητας ανά περίοδο φωτεινής σηματοδότησης (first-come-first-serve). Συγκεκριμένα, η μεθοδολογία είναι πραγματικού χρόνου, επενεργούμενη, βασισμένη σε κανόνες και παρέχει τη δυνατότητα επιλογής επιπέδων προτεραιότητας διαφόρων τύπων. Στο 4 ο Πακέτο Εργασίας αναπτύχθηκε μια μεθοδολογία για την παραγωγή σε πραγματικό χρόνο προγραμμάτων φωτεινής σηματοδότησης για παροχή προτεραιότητας σε πολλαπλά αιτήματα. Έγινε διερεύνηση των δυνατοτήτων ΠΠ όταν στον ίδιο κόμβο διασταυρώνονται πολλές γραμμές (π.χ. λεωφορείων) διαφορετικών κατευθύνσεων ή μεγάλης συχνότητας διέλευσης και αναπτύχθηκε μια μεθοδολογία η οποία ανάλογα με την κατεύθυνση, τη συχνότητα, τον αριθμό των επιβατών και το είδος του ΜΜΜ, ικανοποιεί κατά το δυνατόν περισσότερα αιτήματα ελαχιστοποιώντας παράλληλα τις επιπτώσεις που επιφέρει αυτό στο υπόλοιπο οδικό δίκτυο. Η μεθοδολογία είναι και πάλι πραγματικού χρόνου, επενεργούμενη, βασισμένη σε κανόνες και παρέχει τη δυνατότητα επιλογής επιπέδων προτεραιότητας διαφόρων τύπων. Στο παρόν παραδοτέο παρουσιάζεται η μεθοδολογία αυτή. Η μεθοδολογία έχει δύο βασικούς στόχους. Πρώτος στόχος είναι η μείωση του χρόνου καθυστέρησης των ΜΜΜ και η βελτίωση την απόδοσή τους, στην περίπτωση πολλαπλών αιτημάτων ακόμα και από ανταγωνιστικές κατευθύνσεις. Για ανταγωνιστικά αιτήματα προτεραιότητας λαμβάνονται κάποια κριτήρια προκειμένου είτε να εξυπηρετηθούν και τα δύο αιτήματα αν αυτό είναι εφικτό, ή να αποφασιστεί πιο όχημα θα εξυπηρετηθεί πρώτο. Ο δεύτερος στόχος είναι η μείωση των καθυστερήσεων όλων των οχημάτων του δικτύου. Τα κριτήρια που χρησιμοποιούνται γι αυτό τον σκοπό είναι καταρχήν η μείωση του μέσου χρόνου καθυστέρησης καθώς και τα κριτήρια της αρμονικής ταχύτητας και οι εκπομπές ρύπων. 5

6 Η παρούσα μεθοδολογία αλλάζει το πλάνο σηματοδότησης τοπικά ευνοώντας τη διέλευση του οχήματος όταν αυτό ανιχνευτεί και ζητήσει προτεραιότητα. Η στρατηγική βασίζεται σε κανόνες και παρέχει δύο επίπεδα προτεραιότητας. Ανάλογα με τη θέση του οχήματος και την τρέχουσα φάση σηματοδότησης η στρατηγική επιλέγει είτε την επέκταση του πρασίνου της φάσης του οχήματος ή την ανάκληση φάσης, δηλαδή την μείωση της διάρκειας του κόκκινου, μειώνοντας αντίστοιχα τις υπόλοιπες φάσεις ούτως ώστε να έρθει νωρίτερα η φάση του οχήματος. Η στρατηγική μπορεί να εφαρμοστεί εύκολα σε διαφορετικά οδικά δίκτυα. Επιπλέον, όταν μια φάση σηματοδότησης τροποποιείται για να δοθεί προτεραιότητα σε ένα όχημα αυτό προσαρμόζεται εύκολα στο αρχικό πλάνο σηματοδότησης χωρίς να επηρεάζεται το υπόλοιπο δίκτυο. Επίσης, όταν δύο οχήματα ζητούν προτεραιότητα στον ίδιο κόμβο αλλά από ανταγωνιστικές κατευθύνσεις τρεις διαφορετικές ενέργειες μπορούν να εφαρμοστούν: στην πρώτη περίπτωση για κάθε αίτημα λαμβάνεται μια απόφαση, η οποία υλοποιείται από τον ελεγκτή, στη δεύτερη περίπτωση εξυπηρετείται το όχημα που ανιχνεύτηκε πρώτο και μόνο όταν αυτό εξέλθει του κόμβου γίνεται δεκτό κάποιο νέο αίτημα. Στην περίπτωση αυτή είναι απαραίτητη η ύπαρξη φωρατών εξόδου, οι οποίοι επιβεβαιώνουν ότι το όχημα έχει ήδη εξυπηρετηθεί. Τέλος, στην τρίτη περίπτωση χρησιμοποιούνται επιπλέον φωρατές μέσα στο σύνδεσμο, μεταξύ του πρώτου φωρατή και της γραμμής του στοπ προκειμένου να εξυπηρετηθούν περισσότερα αιτήματα και να ληφθούν πιο επαρκή πλάνα σηματοδότησης. Σ αυτή την περίπτωση χρησιμοποιούνται επίσης και οι φωρατές εξόδου. Παράλληλα αναπτύχθηκε λογισμικό για την υλοποίηση της αναπτυχθείσας μεθοδολογίας παροχής προτεραιότητας. Το λογισμικό παρέχει την δυνατότητα «εκπόνησης» του προγράμματος φωτεινής σηματοδότησης κατά την έλευση των μέσων μαζικής μεταφοράς στον κόμβο, είναι παραμετροποιημένο και αναπροσαρμόζεται πολύ εύκολα σε περίπτωση αλλαγής των χαρακτηριστικών φωτεινής σηματοδότησης του κόμβου ή διέλευσης των μέσων μαζικής μεταφοράς μέσω αλλαγής των αντίστοιχων παραμέτρων στο αρχείο διασύνδεσης του λογισμικού. 6

7 1. Εισαγωγή 1.1 Σύνοψη του έργου Καθώς η ανάγκη για κινητικότητα αυξάνεται σε παγκόσμια κλίμακα και ο αριθμός των οχημάτων μεγαλώνει σημαντικά, το φαινόμενο της κυκλοφοριακής συμφόρησης εμφανίζεται όλο και πιο έντονα, με μεγαλύτερη συχνότητα και διάρκεια. Υπάρχουν πολλά κίνητρα για την ελαχιστοποίηση των καθυστερήσεων κυκλοφορίας, όπως οι περιβαλλοντικοί παράγοντες και το υψηλό κόστος των καυσίμων. Όλο και περισσότεροι ερευνητές αναγνωρίζουν ότι η παροχή αξιόπιστης προτεραιότητας εξυπηρέτησης σε ΜΜΜ είναι μια αποτελεσματική στρατηγική για την ανακούφιση της κυκλοφοριακής συμφόρησης. Είναι ευρέως αποδεκτό ότι η παροχή προτεραιότητας σε μέσα μαζικής μεταφοράς σε σηματοδοτούμενους κόμβους αστικών δικτύων μπορεί να μειώσει τις καθυστερήσεις τους μιας και άλλες προσεγγίσεις όπως η κατασκευή νέων δρόμων δεν μπορεί να εφαρμοστεί λόγω της έλλειψης χώρου ή/και δημοσιονομικών μέσων. Το παρόν ερευνητικό έργο στοχεύει στην ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας και αντίστοιχου λογισμικού για την παροχή προτεραιότητας (ΠΠ) σε πραγματικό χρόνο, σε μέσα μαζικής μεταφοράς (ΜΜΜ) που προσεγγίζουν έναν κόμβο με μικρή συχνότητα (π.χ. τραμ) καθώς και η διερεύνηση των δυνατοτήτων ΠΠ σε πολλαπλά αιτήματα, δηλαδή όταν στον ίδιο κόμβο διασταυρώνονται πολλές γραμμές (π.χ. λεωφορείων) από διαφορετικές κατευθύνσεις, ελαχιστοποιώντας παράλληλα τις επιπτώσεις που επιφέρει αυτό στο υπόλοιπο οδικό δίκτυο. Το έργο αποτελείται από 6 Πακέτα Εργασίας. Στο 1 ο Πακέτο Εργασίας, πραγματοποιήθηκε μια εκτενής ανασκόπηση της διεθνούς βιβλιογραφίας σε σχέση με στρατηγικές παροχής προτεραιότητας που είτε έχουν αναπτυχθεί σε θεωρητικό επίπεδο, είτε χρησιμοποιούνται στην πράξη και παρουσιάστηκε αναλυτικά στο Παραδοτέο 1 (Diakaki et al., 2013). Στο 2 ο Πακέτο Εργασίας (ΠΕ) αναπτύχθηκε μια μεθοδολογία και το αντίστοιχο λογισμικό για την παροχή προτεραιότητας σε πραγματικό χρόνο, σε μέσα μαζικής μεταφοράς που προσεγγίζουν έναν κόμβο με μικρή συχνότητα (Παραδοτέο 2.1: Dinopoulou et al, 2013), ενώ στο 3 ο ΠΕ η μεθοδολογία ελέγχθηκε και αξιολογήθηκε μέσω μικροσκοπικής προσομοίωσης (Παραδοτέο 3: Malandraki et al, 2013). Συγκεκριμένα, δόθηκε προτεραιότητα αλλάζοντας τις ρυθμίσεις ΦΣ σε τοπικό επίπεδο και σε περίπτωση περισσοτέρων του ενός αιτήματος προτεραιότητας στην ίδια διασταύρωση και εντός της ίδιας περιόδου, εφαρμόστηκε μια first-come-first-served πολιτική, εκτός αν ένα μεταγενέστερο αίτημα μπορεί να εξυπηρετηθεί στην ίδια φάση μόνο με επέκταση πρασίνου. Η μεθοδολογία εφαρμόστηκε σε ένα μικροσκοπικό περιβάλλον προσομοίωσης στο αστικό δίκτυο των Χανίων, χρησιμοποιώντας ρεαλιστικές συνθήκες κυκλοφορίας. Μόνο μία γραμμή λεωφορείου εντάχθηκε στο δίκτυο υπό εξέταση. Το 4 ο ΠΕ περιλαμβάνει τη διερεύνηση των δυνατοτήτων παροχής προτεραιότητας σε πολλαπλά αιτήματα, δηλαδή όταν στον ίδιο κόμβο διασταυρώνονται πολλές γραμμές (π.χ. λεωφορείων) από διαφορετικές κατευθύνσεις και στο 5 ο γίνεται η αξιολόγηση και πάλι μέσω μικροσκοπικής προσομοίωσης. 7

8 1.2 Αντικείμενο και σκοπός του παραδοτέου Παρά το γεγονός ότι οι αναπτυγμένες μεθοδολογίες παροχής προτεραιότητας είναι πολλά υποσχόμενες, ανεπαρκής έρευνα έχει γίνει για το σχεδιασμό στρατηγικών προτεραιότητας για την αντιμετώπιση πολλαπλών αιτημάτων προτεραιότητας στα ΜΜΜ για αντικρουόμενες κινήσεις σε μια διασταύρωση, πράγμα το οποίο είναι σύνηθες σε αστικά δίκτυα. Λόγω της επέκτασης των πόλεων, τα αστικά δίκτυα έχουν γίνει πιο περίπλοκα, αφού έχουν προστεθεί περισσότερες και διαφορετικές γραμμές λεωφορείων και η συχνότητα των δρομολογίων των λεωφορείων έχει αυξηθεί σημαντικά. Σε κεντρικούς κόμβους, περισσότερα από ένα λεωφορεία μπορεί να προσεγγίσουν τον κόμβο μέσα σε μια περίοδο σηματοδότησης. Ως αποτέλεσμα προκύπτει μια σειρά από ερωτήματα: σε ποιο λεωφορείο πρέπει να δοθεί προτεραιότητα, είναι δυνατόν και τα δύο λεωφορεία να εξυπηρετηθούν όσο το δυνατόν συντομότερα κ.λπ. Οι περισσότερες μελέτες έχουν χρησιμοποιήσει την πολιτική first-come-first-serve, η οποία παρέχει προτεραιότητα μόνο για στο πρώτο αίτημα. Ωστόσο, σε περιπτώσεις υψηλής ζήτησης των λεωφορείων είναι σημαντικό να εξυπηρετηθούν, εάν είναι εφικτό, όλα τα αιτήματα προτεραιότητας. Το 4 ο πακέτο εργασίας αποτελεί επέκταση της προηγούμενης δουλειάς (Παραδοτέο 3) όπου τα λεωφορεία κινούνται σε μία κατεύθυνση και δεν υπάρχουν αντικρουόμενα αιτήματα. Στο παρόν παραδοτέο αναπτύσσεται μια μεθοδολογία και το αντίστοιχο λογισμικό για την παροχή προτεραιότητας σε πραγματικό χρόνο, σε πολλαπλά αιτήματα προτεραιότητας στα ΜΜΜ. Η στρατηγική εκτελείται σε πραγματικό χρόνο και τα αιτήματα προτεραιότητας λαμβάνονται στην ίδια περίοδο σηματοδότησης από την ίδια ή αντικρουόμενες κατευθύνσεις. Η προτεραιότητα παραχωρείται με αλλαγή, αν είναι εφικτό, των ρυθμίσεων σηματοδότησης σε τοπικό επίπεδο για κάθε αίτημα προτεραιότητας, αλλά χωρίς να επηρεάζει τους κανόνες οδικής ασφάλειας. Η παροχή προτεραιότητας τροποποιεί την κανονική σηματοδότηση σε διάφορους τρόπους, γενικά περιλαμβάνει την επέκταση του πρασίνου και την ανάκληση φάσης προκειμένου να μειωθεί ο χρόνος καθυστέρησης στους κόμβους. Κάποιες άλλες ενέργειες, όπως η παράλειψη φάσης, μπορούν να εφαρμοστούν σε ακραίες καταστάσεις. Για οχήματα μαζικής μεταφοράς τα οποία προσεγγίζουν έναν κόμβο από διαφορετικές, ανταγωνιστικές κατευθύνσεις μέσα στην ίδια περίοδο σηματοδότησης, η στρατηγική θα εξυπηρετήσει και τα δύο αιτήματα μόνο αν αυτό είναι δυνατό ανάλογα με κάποιους προκαθορισμένους περιορισμούς. Αυτοί οι περιορισμοί είναι: ι) το επίπεδο (συμφόρησης) κατάληψης του κατάντη συνδέσμου, ιι) η επιβεβαίωση ότι το προηγούμενο όχημα εξυπηρετήθηκε και ιιι) ο αριθμός των επιβατών σε κάθε όχημα προτεραιότητας. Το αναπτυχθέν λογισμικό αποτελεί ένα ευέλικτο εργαλείο που παρέχει την δυνατότητα ΠΠ διαφορετικών επιπέδων (απόλυτη προτεραιότητα, προτεραιότητα λαμβάνοντας υπόψη περιορισμούς περιόδου ή σειράς φάσεων, κ.λπ.), δυνατότητα ΠΠ βάσει διαφορετικών κριτηρίων (κυκλοφοριακός φόρτος, παρέκκλιση από το χρονοδιάγραμμα του ΜΜΜ, συχνότητα διέλευσης, κ.λπ.) και επιτρέπει την εύκολη αλλαγή παραμέτρων ΠΠ (ταχύτητα ΜΜΜ, πλάνο φωτεινής σηματοδότησης, κ.λπ.). Επιπλέον, η μεθοδολογία/λογισμικό αυτή αναπροσαρμόζεται πολύ εύκολα σε περίπτωση αλλαγής των χαρακτηριστικών ΦΣ του κόμβου ή διέλευσης των ΜΜΜ με αλλαγή των αντίστοιχων παραμέτρων στο αρχείο διασύνδεσης του λογισμικού. 8

9 Η μεθοδολογία θα ελεγχθεί (Πακέτο Εργασίας 5) με εκτεταμένες διερευνήσεις μέσω μικροσκοπικής προσομοίωσης στο αστικό δίκτυο των Χανίων, χρησιμοποιώντας ρεαλιστικές συνθήκες κυκλοφορίας. Στόχος των διερευνήσεων μέσω προσομοίωσης είναι η εκτίμηση αποτελεσματικότητας της αναπτυχθείσας μεθοδολογίας καθώς και η αξιολόγηση της συμπεριφοράς και των αποτελεσμάτων της για μια σειρά διαφορετικών σεναρίων φόρτου, συμβάντων κ.λπ. 1.3 Δομή του παραδοτέου Το παραδοτέο διαρθρώνεται σε 3 κεφάλαια. Το πρώτο κεφάλαιο παρέχει μια εισαγωγή στους σκοπούς και στόχους του ερευνητικού έργου, καθώς και στη δομή του συγκεκριμένου παραδοτέου. Στο 2 ο Κεφάλαιο περιγράφεται αναλυτικά η μεθοδολογία παροχής προτεραιότητας πολλαπλών αιτημάτων η οποία αναπτύχθηκε, οι κανόνες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην περίπτωση ανταγωνιστικών αιτημάτων και οι αντίστοιχες αντιδράσεις/ενέργειες της στρατηγικής. Στο 3 ο Κεφάλαιο περιγράφονται τα δεδομένα εισόδου που απαιτεί το λογισμικό που υλοποιεί την μεθοδολογία αυτή καθώς και τα δεδομένα εξόδου. 9

10 2. Μεθοδολογία παροχής προτεραιότητας 2.1 Εισαγωγή Το πρόβλημα παροχής προτεραιότητας σε οχήματα Μαζικής Μεταφοράς (ΜΜ), μπορεί να περιγραφεί ως εξής: Ένα όχημα ΜΜ προσεγγίζει ένα κόμβο. Σε μία δεδομένη απόσταση από τη γραμμή stop του φωτεινού σηματοδότη του κόμβου αυτού, το όχημα αποστέλλει αίτημα για παροχή προτεραιότητας στον τοπικό ρυθμιστή του κόμβου. Δεδομένου του γεγονότος ότι κατά την χρονική στιγμή κατά την οποία αποστέλλεται το αίτημα παροχής προτεραιότητας, ο τοπικός ρυθμιστής εκτελεί ένα συγκεκριμένο πρόγραμμα φωτεινής σηματοδότησης, θα πρέπει: 1. Να εκτιμηθεί ο χρόνος κατά τον οποίο το όχημα ΜΜ θα βρεθεί στην γραμμή stop του φωτεινού σηματοδότη του κόμβου (χρόνος προσέγγισης), όπως επίσης και ο χρόνος κατά τον οποίο θα έχει ολοκληρωθεί η διέλευση του οχήματος ΜΜ από τον κόμβο (χρόνος διέλευσης). 2. Να υπολογισθεί βάσει του Προγράμματος Φωτεινής Σηματοδότησης που εκτελείται την χρονική στιγμή που αποστέλλεται το αίτημα παροχής προτεραιότητας (τρέχον ΠΦΣ) και την εκτίμηση των χρόνων προσέγγισης και διέλευσης εάν το όχημα ΜΜ πρόκειται να προσεγγίσει και να διέλθει του κόμβου χωρίς να απαιτηθεί μεταβολή του τρέχοντος ΠΦΣ (δηλαδή εάν η φάση πρασίνου στην οποία λαμβάνει προτεραιότητα το όχημα ΜΜ είναι ενεργή κατά τους χρόνους προσέγγισης και διέλευσης). Σε αυτήν την περίπτωση καμία μεταβολή του τρέχοντος ΠΦΣ δεν λαμβάνει χώρα. 3. Σε αντίθετη περίπτωση, θα πρέπει να μεταβληθεί κατάλληλα το τρέχον ΠΦΣ έτσι ώστε η φάση πρασίνου στην οποία λαμβάνει προτεραιότητα το όχημα ΜΜ να είναι ενεργή κατά τους χρόνους προσέγγισης και διέλευσης. Η μεταβολή του τρέχοντος ΠΦΣ μπορεί να γίνει με διάφορους τρόπους και επίπεδα προτεραιότητας (π.χ. επιμήκυνση πρασίνου φάσεως, παράληψη φάσεως, κλπ). Οι διάφοροι τρόποι και τα επίπεδα προτεραιότητας που μπορεί να χρησιμοποιηθούν περιγράφονται αναλυτικά στο Παραδοτέο 2.1. Θα πρέπει βέβαια να σημειωθεί ότι οποιαδήποτε μεταβολή του τρέχοντος ΠΦΣ θα πρέπει να γίνει κατά τέτοιο τρόπο ώστε να τηρούνται οι κανόνες ασφαλούς σηματασφάλισης και ότι υπάρχουν περιπτώσεις που η παροχή προτεραιότητας στα οχήματα ΜΜ δεν είναι δυνατή (π.χ. για λόγους τήρησης των κανόνων ασφαλούς σηματασφάλισης). Επίσης θα πρέπει να σημειωθούν τα παρακάτω: Η αποτελεσματική εκτίμηση των χρόνων προσέγγισης και διέλευσης εξαρτώνται από την ταχύτητα/επιτάχυνση του οχήματος ΜΜ. Επίσης, η εκτίμηση του χρόνου προσέγγισης εξαρτάται σε πολύ μεγάλο βαθμό από την απόσταση του σημείου όπου αποστέλλεται το αίτημα παροχής προτεραιότητας (σημείο ανίχνευσης) από την γραμμή του στοπ. Όσο πιο μακριά βρίσκεται το σημείο αυτό από την γραμμή του στοπ, τόσο μειώνεται η ακρίβεια εκτίμησης του χρόνου προσέγγισης. Από την άλλη, αν αυτό το σημείο τοποθετηθεί αρκετά κοντά στην γραμμή του στοπ, υπάρχει ο κίνδυνος να μην διατίθεται αρκετός χρόνος για την μεταβολή του ΠΦΣ ή, με άλλα λόγια, 10

11 όσο πιο κοντά στην γραμμή του στοπ βρίσκεται το σημείο ανίχνευσης τόσο πιο πολλές γίνονται οι περιπτώσεις εκείνες όπου στο όχημα ΜΜ δεν θα παρασχεθεί προτεραιότητα για λόγους τήρησης της ασφαλούς σηματασφάλισης. Το τρέχον ΠΦΣ μπορεί να είναι σταθερού χρόνου, επενεργούμενο είτε από την κυκλοφορία είτε από τους πεζούς ή ΠΦΣ πραγματικού χρόνου (μεταβαλλόμενο βάσει μετρήσεων κυκλοφοριακών φόρτων ή ροής). Στη συνέχεια περιγράφεται η μεθοδολογία παροχής προτεραιότητας πολλαπλών αιτημάτων της στρατηγικής που αναπτύχθηκε. 2.2 Περιγραφή μεθοδολογία παροχής προτεραιότητας Όπως περιγράφεται αναλυτικά στο παραδοτέο 2.1 η μεθοδολογία παροχής προτεραιότητας που αναπτύχθηκε είναι πραγματικού χρόνου, επενεργούμενη, βασισμένη σε κανόνες και περιλαμβάνει δύο επιλογές προτεραιότητας: Επιλογή 1: Η προτεραιότητα παραχωρείται είτε με επέκταση της διάρκειας του πρασίνου ή με ανάκληση φάσης διατηρώντας τη διάρκεια της περιόδου και τη σειρά των φάσεων. Επιλογή 2: Η διάρκεια της τρέχουσας περιόδου μπορεί να μεταβληθεί με την προϋπόθεση ότι η επόμενη περίοδος ανάκτησης ικανοποιεί τη σχέση: C C C Όπου C 1 είναι η τροποποιημένη τρέχουσα περίοδος, C 2 είναι η περίοδος ανάκτησης και C είναι η αρχική διάρκεια της τρέχουσας περιόδου. Μια φάση μειώνεται ή επεκτείνεται ανάλογα με τη χρονική στιγμή άφιξης του οχήματος προτεραιότητας στη γραμμή του στοπ του κόμβου έτσι ώστε να εξυπηρετηθεί το συντομότερο δυνατόν. Αν υπάρχει και δεύτερο αίτημα προτεραιότητας στη διάρκεια της τρέχουσας περιόδου ή της περιόδου ανάκτησης, τότε αυτό εξυπηρετείται μόνο με την επιλογή 1 έτσι ώστε η διάρκεια της περιόδου να μην αλλάξει. Για την εκτίμηση του χρόνου άφιξης του οχήματος στη γραμμή του στοπ του κόμβου χρησιμοποιούνται φωρατές οι οποίοι παρέχουν μόνο πληροφορίες διάβασης. Είναι, λοιπόν, σημαντικό να γίνει ακριβής εκτίμηση του χρόνου που μεσολαβεί από τη στιγμή ανίχνευσης του οχήματος μέχρι αυτό να φτάσει στη γραμμή του στοπ του κόμβου. Αν το όχημα κινείται σε ξεχωριστή λωρίδα, τότε ο χρόνος ταξιδίου είναι εύκολο να υπολογιστεί με βάση τη μέση ταχύτητα, σε περίπτωση όμως μικτής κυκλοφορίας, όπως θεωρείται στο παρόν έργο, πρέπει να χρησιμοποιηθούν άλλοι συντελεστές όπως η πραγματική ταχύτητα του οχήματος ή μια εκτίμηση του χρόνου ταξιδίου με βάση την κατάληψη του συνδέσμου. Για να μην υπάρχουν μεγάλες αποκλίσεις μεταξύ του εκτιμούμενου και του πραγματικού χρόνου άφιξης του οχήματος στον κόμβο, η θέση του φωρατή ανίχνευσης του οχήματος είναι σημαντική. Αν οι φωρατές τοποθετηθούν δύο ή τρεις συνδέσμους ανάντη της γραμμής του στοπ, τότε ο χρόνος 11

12 άφιξης δεν μπορεί να προβλεφθεί με ακρίβεια επειδή πολλά πράγματα μπορούν να μεταβληθούν στο σύνδεσμο μετά την ανίχνευση του οχήματος προτεραιότητας. Από την άλλη όμως, αν ο φωρατής βρίσκεται λίγα μέτρα ανάντη της γραμμής του στοπ, τότε πιθανόν είναι αργά για τον ελεγκτή να μεταβάλλει το τρέχον πλάνο. Συνεπώς, για την αποφυγή των προβλημάτων αυτών οι φωρατές τοποθετούνται στο άνω άκρο του συνδέσμου και ο χρόνος ταξιδίου υπολογίζεται από την απόσταση του φωρατή από τη γραμμή του στοπ και τη μέση ταχύτητα. Σε αυτή την περίπτωση η παρουσία άλλων οχημάτων δεν επηρεάζει σημαντικά το χρόνο άφιξης του οχήματος προτεραιότητας επειδή στην περίπτωση επέκτασης πρασίνου τα υπόλοιπα οχήματα κινούνται με την ίδια ταχύτητα και στην περίπτωση ελαχιστοποίηση των ενδιάμεσων φάσεων η χρησιμοποίηση υψηλότερης ταχύτητας από την πραγματική απλά θα προκαλέσει νωρίτερη έναρξη του πρασίνου σεβόμενη όμως τους περιορισμούς των ελάχιστων χρόνων των υπολοίπων φάσεων. Προκειμένου να υπολογιστεί η εκτίμηση του χρόνου ταξιδίου σε κάθε σύνδεσμο, έγιναν πολλά πειράματα ως εξής: για τους συνδέσμους οι οποίοι συνδέονται με κόμβους που παρέχουν προτεραιότητα τοποθετήθηκαν φωρατές στην αρχή και στο τέλος τους και μετρήθηκε ο χρόνος που χρειάζεται το όχημα προτεραιότητας για να προσεγγίσει τον κόμβο. Στο σχήμα 1 παρουσιάζεται ο χρόνος ταξιδίου του οχήματος για ένα σύνδεσμο του δικτύου. Στη μεθοδολογία η εκτίμηση του χρόνου ταξιδίου υπολογίζεται στα 8 δευτερόλεπτα και όπως φαίνεται στο σχήμα το 55% των οχημάτων χρειάζονται 8 δευτερόλεπτα για να προσεγγίσουν τον κόμβο. Για τα λεωφορεία που πλησιάζουν τη γραμμή του στοπ στη διάρκεια του κόκκινου, ο χρόνος ταξιδιού τους δεν μπορεί να εκτιμηθεί, δεδομένου ότι πρέπει να περιμένουν μέχρι να ξεκινήσει η πράσινη φάση, ως συνέπεια στο σχήμα 1 εμφανίζονται διαφορετικές τιμές του χρόνου ταξιδιού. Επίσης, όταν ο σύνδεσμος δεν είναι κορεσμένος, τα λεωφορεία μπορούν να κινηθούν με μεγαλύτερη ταχύτητα και ο χρόνος ταξιδιού τους είναι λιγότερο από 8 δευτερόλεπτα. Σχήμα 1: Χρόνος ταξιδιού από τη στιγμή ανίχνευσης μέχρι την προσέγγιση του κόμβου Μια άλλη προσέγγιση που χρησιμοποιείται σε αυτή τη μεθοδολογία για να λύσει το πρόβλημα της υποεκτίμηση ή υπερεκτίμηση του χρόνου ταξιδιού από το ανάντη άκρο του συνδέσμου στη γραμμή του στοπ, είναι η εγκατάσταση ενός επιπλέον φωρατή μεταξύ του πρώτου φωρατή και της γραμμής του στοπ. Αν ο χρόνος ταξιδιού υποεκτιμάται ή υπάρχει συμφόρηση στο σύνδεσμο και η 12

13 ουρά δεν κινείται, τότε το πλάνο ΦΣ που υπολογίστηκε βάση της ανίχνευσης του πρώτου φωρατή μπορεί να μην είναι ικανοποιητική. Στην περίπτωση που δίνεται επέκταση πρασίνου, ο επιπλέον χρόνος που δόθηκε δεν θα είναι αρκετός ούτως ώστε το λεωφορείο να διασχίσει τη διασταύρωση, θα πρέπει να εφαρμόσει και πάλι η μεθοδολογία παροχής προτεραιότητας με βάση την ανίχνευση του δεύτερου φωρατή και να ληφθεί νέα απόφαση. Έτσι, αν το λεωφορείο χρειάζεται μερικά δευτερόλεπτα επιπλέον για να διασχίσει τη διασταύρωση, τότε ο δεύτερος φωρατής θα τα παρέχει. Αν ο χρόνος ταξιδιού υπερεκτιμάται και εφαρμόζεται ανάκληση φάσης, τότε ο χρόνος του κόκκινου της φάσης του λεωφορείου θα μειωθεί, μειώνοντας το χρόνο του κύκλου, εάν η επιλογή 2 είναι ενεργή ή μειώνοντας το χρόνο πρασίνου των άλλων φάσεων. Όταν το λεωφορείο θα διασχίσει το δεύτερο φωρατή, ανάλογα με την τρέχουσα φάση, θα ληφθεί νέα απόφαση, εάν είναι απαραίτητο. 2.3 Ανταγωνιστικά αιτήματα προτεραιότητας Στη συνέχεια θεωρείται ότι δύο οχήματα προτεραιότητας προσεγγίζουν ένα σηματοδοτούμενο κόμβο μέσα στην ίδια περίοδο από ανταγωνιστικές κατευθύνσεις. Αν τα δύο οχήματα αιτούνται προτεραιότητα αλλά εξυπηρετούνται σε διαφορετικές φάσεις, η μεθοδολογία θα εφαρμοστεί και για τα δύο αιτήματα προκειμένου να εξυπηρετηθούν και τα δυο οχήματα. Στην προσπάθεια εξυπηρέτησης αυτών των αιτημάτων θα προκύψει κάποια από τις εξής περιπτώσεις: Περίπτωση 1: Και τα δύο αιτήματα θα εξυπηρετηθούν στην ίδια περίοδο, όμως αυτό εμπεριέχει τον κίνδυνο το δεύτερο αίτημα να καταστρέψει την προτεραιότητα του πρώτου. Σχήμα 2: Περίπτωση 1 για ανταγωνιστικά αιτήματα προτεραιότητας Στο σχήμα 2 περιγράφονται τα κύρια βήματα της μεθοδολογίας για αυτή την περίπτωση. Κάθε δευτερόλεπτο η μεθοδολογία ελέγχει αν υπάρχει νέο αίτημα προτεραιότητας. Αν η μεταβλητή 13

14 Request = 0 τότε δεν υπάρχει νέο αίτημα διότι δεν ανιχνεύτηκε κανένα λεωφορείο και συνεπώς δεν γίνεται καμία αλλαγή στο τρέχων πλάνο σηματοδότησης. Αλλιώς, όταν η μεταβλητή Request = 1, υλοποιείται η μεθοδολογία παροχής προτεραιότητας και εφαρμόζεται το νέο πλάνο ΦΣ. Το νέο πλάνο ΦΣ δημιουργείται χρησιμοποιώντας μία από τις δύο επιλογές της μεθοδολογίας. Τέλος, το λεωφορείο θα εξυπηρετηθεί (εάν είναι εφικτό) είτε με παράταση πρασίνου ή με ανάκληση φάσης. Γενικά, το πρώτο όχημα που ανιχνεύεται θα εξυπηρετηθεί πρώτο. Αν κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου ένα δεύτερο όχημα ζητήσει προτεραιότητα τότε το πλάνο σηματοδότησης θα αλλάξει ξανά προκειμένου να εξυπηρετηθεί το δεύτερο και θα προκύψει ένα νέο πλάνο σηματοδότησης. Υπάρχουν δύο πιθανά σενάρια: Και τα δύο οχήματα μπορούν να εξυπηρετηθούν αν το δεύτερο πλάνο σηματοδότησης εφαρμοστεί αμέσως μετά τη διέλευση του πρώτου οχήματος από τον κόμβο. Μόνο το δεύτερο όχημα θα εξυπηρετηθεί αν το δεύτερο πλάνο σηματοδότησης διακόπτει το πράσινο της φάσης του πρώτου οχήματος. Σ αυτή την περίπτωση μπορεί να ελεγχθεί ένα επιπλέον κριτήριο για να αποφασιστεί σε ποιο όχημα θα δοθεί υψηλότερη προτεραιότητα κι αυτό είναι η κατάντη συμφόρηση. Η κατάληψη του κατάντη συνδέσμου κάθε κατεύθυνσης μετριέται και συγκρίνεται έτσι ώστε στο όχημα το οποίο θα καθυστερήσει έτσι κι αλλιώς λόγω συμφόρησης να μη δίνεται προτεραιότητα. Περίπτωση 2: Το δεύτερο αίτημα προτεραιότητας θα εξυπηρετηθεί στην ίδια περίοδο μόνο αν το πρώτο όχημα έχει περάσει τον κόμβο. Για να είναι βέβαιο ότι το πρώτο όχημα έχει εξυπηρετηθεί και πέρασε τον κόμβο τοποθετούνται επιπλέον φωρατές στην έξοδο του κάθε κόμβου, δηλαδή στην αρχή του επόμενου συνδέσμου, έτσι ώστε μόνο αν το πρώτο όχημα έχει περάσει από το φωρατή εξόδου δίνεται το δεύτερο αίτημα προτεραιότητας στον ελεγκτή. Με αυτούς τους φωρατές εξαλείφεται ο κίνδυνος να καταστραφεί η προτεραιότητα του πρώτου οχήματος. 14

15 Σχήμα 3: Περίπτωση 2 για ανταγωνιστικά αιτήματα προτεραιότητας Όπως φαίνεται στο σχήμα 3, όταν ανιχνεύεται ένα όχημα και ζητάει προτεραιότητα, η μεθοδολογία ελέγχει αν υπάρχει ήδη ένα όχημα προτεραιότητας μέσα στον κόμβο ή στο σύνδεσμο που προσεγγίζει τον κόμβο. Αν η μεταβλητή flag_exit είναι ίση με μηδέν, τότε υπάρχει ήδη ένα αίτημα προς εξυπηρέτηση επομένως τα υπόλοιπα αιτήματα δεν μπορούν να εξυπηρετηθούν. Αν η μεταβλητή flag_exit είναι ίση με 1, τότε το προηγούμενο όχημα που ζήτησε προτεραιότητα έχει ήδη εξέλθει του κόμβου και συνεπώς μπορεί να εφαρμοστεί ένα νέο πλάνο σηματοδότης. Ο έλεγχος ύπαρξης νέου αιτήματος προτεραιότητας επαναλαμβάνεται κάθε δευτερόλεπτο. Περίπτωση 3: Ύπαρξη φωρατών εξόδου και επιπλέον φωρατών ανάμεσα στον πρώτο φωρατή του συνδέσμου και τη γραμμή του στοπ του κόμβου. Με τη χρήση των φωρατών εξόδου πολλά αιτήματα προτεραιότητας αγνοούνται, επειδή αν έχει τροποποιηθεί ήδη το πλάνο σηματοδότησης στον ελεγκτή προκειμένου να εξυπηρετήσει το πρώτο αίτημα, τα υπόλοιπα δεν μπορούν να εξυπηρετηθούν μέχρι το πρώτο να εξέλθει του κόμβου. Για να βελτιωθεί ο αριθμός των οχημάτων που εξυπηρετούνται τοποθετούνται επιπλέον φωρατές ανάμεσα στον αρχικό φωρατή του συνδέσμου και στη γραμμή του στοπ του κόμβου. Αυτοί οι φωρατές εξυπηρετούν δύο σκοπούς: πρώτον, αν ο χρόνος ταξιδιού από τη στιγμή που ανιχνεύεται το όχημα μέχρι να περάσει τον κόμβο δεν εκτιμήθηκε σωστά, λόγω συμφόρησης ή επιπλέον ουρών, τότε ο δεύτερος φωρατής δίνει τη δυνατότητα δημιουργίας νέου πλάνου 15

16 σηματοδότησης που θα μειώνει το χρόνο καθυστέρησης του οχήματος. Δεύτερον, αν ο ελεγκτής έχει λάβει ένα αίτημα προτεραιότητας από τον πρώτο φωρατή ενός συνδέσμου αλλά εξυπηρετεί ήδη ένα όχημα σε ανταγωνιστική κατεύθυνση το οποίο δεν έχει εξέλθει του κόμβου ακόμα, τότε το δεύτερο όχημα έχει μια δεύτερη ευκαιρία να ζητήσει προτεραιότητα όταν φτάνει στο δεύτερο φωρατή του συνδέσμου. Αν σε κείνη τη χρονική στιγμή το πρώτο όχημα έχει εξυπηρετηθεί τότε μπορεί να εξυπηρετηθεί και το δεύτερο. Περίπτωση 4: Τα κριτήρια κατάληψης συνδέσμων, αριθμός επιβατών και απόκλιση από το χρονοδιάγραμμα μπορούν να εφαρμοστούν σε συνδυασμό με τους φωρατές εξόδου. Κατάληψη των κατάντη συνδέσμων: Μετριέται και συγκρίνεται η κατάληψη των κατάντη συνδέσμων και των δύο κατευθύνσεων έτσι ώστε το όχημα που θα συναντήσει συμφόρηση στον κατάντη σύνδεσμο και θα καθυστερήσει ούτως ή άλλως να μην λάβει προτεραιότητα. Αριθμός επιβατών: Η μεθοδολογία αποφασίζει πιο όχημα θα εξυπηρετηθεί πρώτο ανάλογα με τον αριθμό των επιβατών που εξυπηρετούνται στο καθένα, έτσι ώστε να μειωθεί ο προσωπικός χρόνος καθυστέρησης των επιβατών. Το όχημα με το μεγαλύτερο αριθμό επιβατών λαμβάνει προτεραιότητα. Απόκλιση από το χρονοδιάγραμμα: Το τρίτο κριτήριο που μπορεί να εφαρμοστεί αφορά την περίπτωση που ο χρόνος άφιξης των οχημάτων στις στάσεις είναι διαφορετικός από τον αναμενόμενο. Το όχημα που είναι μπροστά από το χρονοδιάγραμμα δεν θα λάβει προτεραιότητα επειδή το όχημα έτσι κι αλλιώς θα φτάσει στη στάση νωρίτερα από το αναμενόμενο και θα χρειαστεί να περιμένει μέχρι την ώρα αναχώρησης. Συνεπώς το δίκτυο θα διαταραχθεί χωρίς κανένα όφελος στο συνολικό χρόνο ταξιδιού του οχήματος. Από την άλλη για τα οχήματα που βρίσκονται πίσω από το χρονοδιάγραμμα η μεθοδολογία είναι απαραίτητο να μειώσει το χρόνο καθυστέρησης σε κάθε κόμβο για να φτάνουν στις στάσεις στον προκαθορισμένο χρόνο. Συγκεκριμένα, αν το πρώτο όχημα που ανιχνεύεται ζητάει προτεραιότητα αλλά η κατάληψη του κατάντη συνδέσμου είναι υψηλή, τότε δεν παραχωρείται προτεραιότητα αφού το όχημα θα καθυστερήσει έτσι κι αλλιώς. Έτσι, το επόμενο όχημα που προσεγγίζει τον κόμβο μπορεί να πάρει προτεραιότητα ακόμα κι αν το πρώτο δεν έχει εξέλθει του κόμβου. Όπως φαίνεται στο σχήμα 4, κάθε δευτερόλεπτο η μεθοδολογία ελέγχει αν υπάρχει αίτημα προτεραιότητας. Αν η μεταβλητή Request = 1, ένα λεωφορείο προσεγγίζει το σηματοδοτούμενο κόμβο και ανιχνεύθηκε από το φωρατή. Καταρχήν η μεθοδολογία ελέγχει αν η μεταβλητή flag_exit είναι ίση με 1. Αν δεν υπάρχει ήδη άλλο όχημα που εξυπηρετείται τότε μπορεί να ζητηθεί προτεραιότητα για το νέο όχημα. Κατόπιν, αν η μεταβλητή downstream_occ είναι μικρότερη από μια προκαθορισμένη τιμή τότε η μεθοδολογία υλοποιεί το νέο πλάνο ΦΣ που πρέπει να εφαρμοστεί στον ελεγκτή. 16

17 Σχήμα 4: Περίπτωση 4 για ανταγωνιστικά αιτήματα προτεραιότητας Αντίστοιχες αποφάσεις μπορούν να ληφθούν λαμβάνοντας υπόψη τον αριθμό των επιβατών. Γίνεται σύγκριση του αριθμού των επιβατών κάθε οχήματος που ζητάει προτεραιότητα και παραχωρείται προτεραιότητα σε εκείνο με το μεγαλύτερο αριθμό επιβατών. Επίσης, οχήματα τα οποία είναι πίσω από το χρονοδιάγραμμα εξυπηρετούνται κατά προτεραιότητα ανεξάρτητα από το αν το αίτημα τους έφτασε πρώτο ή δεύτερο στον ελεγκτή ή αν το προηγούμενο όχημα έχει εξέλθει ή όχι του κόμβου. 17

18 3. Περιγραφή λογισμικού Για την υλοποίηση της μεθοδολογίας παροχής προτεραιότητας αναπτύχθηκε λογισμικό ως συνάρτηση της γλώσσας προγραμματισμού C, η οποία καλείται κάθε φορά που υπάρχει αίτημα παροχής προτεραιότητας. Γενικά, η συνάρτηση δέχεται ένα αίτημα προτεραιότητας από ένα ΜΜΜ που προσεγγίζει κάποιον κόμβο και τροποποιεί το πλάνο φωτεινής σηματοδότησης που πρέπει να εφαρμοστεί στον κόμβο έτσι ώστε να εξυπηρετηθεί το συντομότερο δυνατόν το αίτημα. Η συνάρτηση αυτή ονομάζεται TUC_PTP και έχει περιγραφεί αναλυτικά στο παραδοτέο 2.1. Η διασύνδεση του λογισμικού TUC_PTP με τον προσομοιωτή AIMSUN γίνεται με το interface AAPI.cxx μέσα στο οποίο έχουν ενταχθεί και τα κριτήρια παροχής προτεραιότητας σε ανταγωνιστικά αιτήματα όπως περιγράφηκαν στην παράγραφο 2.3. Στην περίπτωση που υπάρξει και δεύτερο αίτημα από ανταγωνιστική κατεύθυνση κατά την διάρκεια του ίδιου κύκλου, τότε υπάρχουν 2 διαφορετικές περιπτώσεις που μπορούν να εφαρμοστούν για τον τρόπο αντιμετώπισης του δεύτερου αιτήματος. 1 η περίπτωση: Κάθε λεωφορείο μπορεί να ζητήσει προτεραιότητα ανεξάρτητα αν υπάρχει ήδη ένα άλλο λεωφορείο στον κόμβο. 2 η περίπτωση: Μόνο όταν το πρώτο λεωφορείο που ζήτησε προτεραιότητα εξυπηρετηθεί, τότε μπορεί να ζητήσει και το δεύτερο προτεραιότητα. Για την επιβεβαιωθεί ότι το πρώτο λεωφορείο έχει απομακρυνθεί από τον κόμβο, επιπλέον ανιχνευτές έχουν τοποθετηθεί στην έξοδο του κόμβου. Η χρήση του λογισμικού μπορεί να γίνει είτε off-line είτε on-line. Στην περίπτωση on-line χρήσης του λογισμικού καλείται η συνάρτηση TUC_PTP() τη στιγμή (sec) ανίχνευσης οχήματος ΜΜ σε συγκεκριμένο κόμβο. Για να χρησιμοποιηθεί το λογισμικό θα πρέπει να προστεθεί η γραμμή #include "ptp_control.h" στην αρχή του προγράμματος που καλεί τη συνάρτηση παροχής προτεραιότητας. 3.1 Δεδομένα εισόδου Τα δεδομένα εισόδου του λογισμικού interface είναι τα παρακάτω: bus_counter[aimsun_junc_index][κ], κ=0,1 Κάθε δευτερόλεπτο ελέγχεται αν έχει ανιχνευθεί όχημα ΜΜ να προσεγγίζει κάποιον από τους κόμβους που είναι προγραμματισμένοι να παρέχουν προτεραιότητα. Αν bus_counter[aimsun_junc_index][κ], κ=0,1 τότε ένα λεωφορείο προσεγγίζει κάποιον κόμβο και μπορεί να ζητήσει προτεραιότητα. Ο δείκτης κ παίρνει την τιμή 0 ή 1 ανάλογα με την κατεύθυνση στην οποία κινείται λεωφορείο. bus_counter[aimsun_junc_index][κ], κ=2,3 Ανιχνευτές εξόδου έχουν τοποθετηθεί στο δίκτυο με σκοπό να επιβεβαιωθεί ότι το λεωφορείο που ζήτησε προτεραιότητα έχει εξυπηρετηθεί και έχει απομακρυνθεί από τον κόμβο προτού κάποιο άλλο λεωφορείο ζητήσει προτεραιότητα. Με αυτό τον τρόπο δεν υπάρχει το ρίσκο αν ένα δεύτερο λεωφορείο ζητήσει προτεραιότητα να χαλάσει την 18

19 προτεραιότητα του πρώτου. Αν bus_counter[aimsun_junc_index][κ], κ=2,3 τότε το λεωφορείο που ζήτησε προτεραιότητα έχει εξυπηρετηθεί. Ο δείκτης κ παίρνει την τιμή 2 ή 3 ανάλογα με την κατεύθυνση που κινείται το όχημα ΜΜ. flag_exit H παράμετρος flag_exit παίρνει τις τιμές: flag_exit Αν το πρώτο λεωφορείο που ζήτησε προτεραιότητα δεν έχει διασχίσει τους ανιχνευτές εξόδου τότε flag_exit και το δεύτερο λεωφορείο δεν μπορεί να ζητήσει προτεραιότητα. Διαφορετικά αν flag_exit, τότε το δεύτερο λεωφορείο που προσεγγίζει τον κόμβο μπορεί να ζητήσει προτεραιότητα. downstream_occ[i], i=1,,αριθμό κόμβων Διαβάζει το ποσοστό του χρόνου κατά το οποίο ο ανιχνευτής ήταν κατειλημμένος κατά συνέπεια δίνει το ποσοστό πληρότητας του δρόμου. Τα δεδομένα εισόδου του λογισμικού TUC_PTP() έχουν περιγραφεί αναλυτικά στην παράγραφο 4.1 του παραδοτέου 2.1. Στην περίπτωση πολλαπλών αιτημάτων, το μόνο που διαφοροποιείται είναι η παράμετρος PTPoption η οποία ορίζεται στο αρχείο εισόδου δεδομένων όνομα_κόμβου.ptc, και μπορεί να πάρει μόνο την τιμή 1 όταν κατά την διάρκεια ενός κύκλου σε έναν κόμβο ζητήσουν δυο λεωφορεία προτεραιότητα. 3.2 Δεδομένα εξόδου Ανάλογα με το τρέχον πλάνο και τον χρόνο που χρειάζεται το λεωφορείο να φτάσει στην γραμμή στοπ του κόμβου, το λογισμικό δίνει ένα νέο πλάνο φωτεινής σηματοδότησης για την εξυπηρέτηση του λεωφορείου. Το νέο πλάνο μπορεί να περιέχει επέκταση του πρασίνου αν το λεωφορείο χρειάζεται λίγα δευτερόλεπτα παραπάνω για να διασχίσει τον κόμβο ή διακοπή του κόκκινου αν το λεωφορείο θα φτάσει στον κόμβο την ώρα της κόκκινης περιόδους του. 19

20 References C. Diakaki, V. Dinopoulou, I. Papamichail, and M. Papageorgiou (2013). A State-of-the-Art and Practice Review, Deliverable 1, Project Public Transport Priority in real time (ARCHIMEDES III - MIS ). C. Diakaki, V. Dinopoulou, K. Aboudolas, M. Papageorgiou, E. Ben Shabat, E. Seider, and A. Leibov (2003). Extensions and new applications of the traffic-responsive urban control strategy: coordinated signal control for urban networks, Transportation Research Record, no. 1856, pp V. Dinopoulou, C. Diakaki, I. Papamichail, and M. Papageorgiou (2013). PTP methodology/software development, Deliverable 2.1, Project Public Transport Priority in real time (ARCHIMEDES III - MIS ). E. Kosmatopoulos, M. Papageorgiou, C. Bielefeldt, V. Dinopoulou, R. Morris, J. Mueck, A. Richards, and F. Weichenmeier (2006). International comparative field evaluation of a trafficresponsive signal control strategy in three cities, Transportation Research Part A, Vol. 40, pp R. Scheaffer, J. McClave (1995). Probability and Statistics for Engineers 4 TSS-Transport Simulation Systems (2013), Aimsun 7 Dynamic Simulators User s Manual 20