Εφαρµογή της Στρατηγικής Ελέγχου Φωτεινής Σηµατοδότησης TUC σε ίκτυα µε Απαίτηση Παροχής Προτεραιότητας σε ΜΜΜ

Transcript

1 Εφαρµογή της Στρατηγικής Ελέγχου Φωτεινής Σηµατοδότησης TUC σε ίκτυα µε Απαίτηση Παροχής Προτεραιότητας σε ΜΜΜ Περίληψη ινοπούλου Βάγια, Κοσµατόπουλος Ηλίας, Παπαγεωργίου Μάρκος * Τα περισσότερα αστικά οδικά δίκτυα αντιµετωπίζουν σοβαρά κυκλοφοριακά προβλήµατα, που οφείλονται σε µεγάλο βαθµό στην έλλειψη χώρων στάθµευσης, ελλείψεις και αδυναµίες των µέσων µαζικής µεταφοράς και στη γενικότερη υποδοµή του συγκοινωνιακού συστήµατος. Μια δυνατότητα βελτίωσης της κατάστασης προσφέρει η αυξηµένη χρήση Μέσων Μαζικής Μεταφοράς (ΜΜΜ) (είτε σταθερής τροχιάς όπως τραµ και επιφανειακό µετρό, είτε λεωφορείων που κινούνται σε ειδικές λωρίδες ή όχι) υπό την προϋπόθεση ότι κατά τον σχεδιασµό τους θα ληφθούν υπόψη παράγοντες που καθιστούν ελκυστική τη χρήση των µέσων αυτών για το επιβατικό κοινό. Ένας τέτοιος παράγοντας είναι ο χρόνος διαδροµής ο οποίος στην περίπτωση των περισσοτέρων ΜΜΜ αυξάνει σηµαντικά εξαιτίας της γενικότερης κυκλοφοριακής συµφόρησης του δικτύου. Ακόµα και σε περιπτώσεις που χρησιµοποιούνται ειδικές λωρίδες κυκλοφορίας για τα ΜΜΜ ο χρόνος διαδροµής µπορεί να είναι υψηλός εξαιτίας των καθυστερήσεων στις διασταυρώσεις του δικτύου που ελέγχονται µε φωτεινούς σηµατοδότες. Ένα συµπληρωµατικό, λοιπόν, αλλά ταυτόχρονα ιδιαίτερα σηµαντικό µέτρο στο σχεδιασµό ενός συστήµατος τραµ ή επιφανειακού µετρό ή διαδροµής λεωφορείου είναι µια στρατηγική ελέγχου φωτεινής σηµατοδότησης µε δυνατότητα παραχώρησης προτεραιότητας σε ΜΜΜ. Στο παρόν άρθρο παρουσιάζονται τα βασικά χαρακτηριστικά και τα αποτελέσµατα εφαρµογής της στρατηγικής ελέγχου φωτεινής σηµατοδότησης TUC που δίδει τη δυνατότητα παροχής προτεραιότητας σε ΜΜΜ ελαχιστοποιώντας παράλληλα τις επιπτώσεις που µπορεί να επιφέρει αυτό στο υπόλοιπο οδικό δίκτυο. Η TUC επιλέχθηκε ανάµεσα σε άλλες στρατηγικές ως η πλέον κατάλληλη για τον καθορισµό των προδιαγραφών φωτεινής σηµατοδότησης και προτεραιότητας των υπό κατασκευή γραµµών τραµ στις πόλεις Τελ Αβίβ και Ιερουσαλήµ του Ισραήλ. Ο καθορισµός των προδιαγραφών γίνεται χρησιµοποιώντας µικροσκοπική προσοµοίωση κυκλοφορίας οχηµάτων και τραµ στις 55 ελεγχόµενες διασταυρώσεις που θα διασχίζει η γραµµή του τραµ στο ΤελΑβίβ. Αντίστοιχη µελέτη έχει γίνει για τµήµατα του οδικού δικτύου της Ιερουσαλήµ. Τα αποτελέσµατα της προσοµοίωσης και στις δύο περιπτώσεις δείχνουν ότι η στρατηγική ανταποκρίνεται µε εξαιρετική αποτελεσµατικότητα στις απαιτήσεις προτεραιότητας αυξάνοντας την µέση ταχύτητα του τραµ, πράγµα που σηµαίνει ότι µειώνεται αντίστοιχα ο χρόνος διαδροµής, ενώ παράλληλα βελτιώνει σηµαντικά και την κυκλοφοριακή ικανότητα του συνολικού δικτύου σε σχέση µε άλλες στρατηγικές. Επιπλέον η στρατηγική δίνει τη δυνατότητα επιλογής του επιπέδου προτεραιότητας, της κατεύθυνσης του τραµ που ευνοείται καθώς και δυνατότητα παροχής προτεραιότητας µόνο σε περιπτώσεις που υπάρχει καθυστέρηση. * Εργαστήριο υναµικών Συστηµάτων και Προσοµοίωσης, Πολυτεχνείο Κρήτης, Χανιά, 73100,, τηλ , markos@dssl.tuc.gr

2 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τα περισσότερα αστικά οδικά δίκτυα αντιµετωπίζουν σοβαρά κυκλοφοριακά προβλήµατα, που οφείλονται σε µεγάλο βαθµό στην έλλειψη χώρων στάθµευσης, ελλείψεις και αδυναµίες των µέσων µαζικής µεταφοράς και στη γενικότερη υποδοµή του συγκοινωνιακού συστήµατος. Μια δυνατότητα βελτίωσης της κατάστασης προσφέρει η αυξηµένη χρήση Μέσων Μαζικής Μεταφοράς (ΜΜΜ) (είτε σταθερής τροχιάς όπως τραµ και επιφανειακό µετρό, είτε λεωφορείων που κινούνται σε ειδικές λωρίδες ή όχι) υπό την προϋπόθεση ότι κατά τον σχεδιασµό τους θα ληφθούν υπόψη παράγοντες που καθιστούν ελκυστική τη χρήση των µέσων αυτών για το επιβατικό κοινό. Ένας τέτοιος παράγοντας είναι ο χρόνος διαδροµής ο οποίος στην περίπτωση των περισσοτέρων ΜΜΜ αυξάνει σηµαντικά εξαιτίας της γενικότερης κυκλοφοριακής συµφόρησης του δικτύου. Ακόµα και σε περιπτώσεις που χρησιµοποιούνται ειδικές λωρίδες κυκλοφορίας για τα ΜΜΜ ο χρόνος διαδροµής µπορεί να είναι υψηλός εξαιτίας των καθυστερήσεων στις διασταυρώσεις του δικτύου που ελέγχονται µε φωτεινούς σηµατοδότες. Ένα συµπληρωµατικό, λοιπόν, αλλά ταυτόχρονα ιδιαίτερα σηµαντικό µέτρο στο σχεδιασµό ενός συστήµατος τραµ ή επιφανειακού µετρό ή διαδροµής λεωφορείου είναι µια στρατηγική ελέγχου φωτεινής σηµατοδότησης µε δυνατότητα παραχώρησης προτεραιότητας σε ΜΜΜ. Στο παρόν άρθρο παρουσιάζονται τα βασικά χαρακτηριστικά και τα αποτελέσµατα εφαρµογής της στρατηγικής ελέγχου φωτεινής σηµατοδότησης TUC που δίδει τη δυνατότητα παροχής προτεραιότητας σε ΜΜΜ ελαχιστοποιώντας παράλληλα τις επιπτώσεις που µπορεί να επιφέρει αυτό στο υπόλοιπο οδικό δίκτυο. Η στρατηγική ελέγχου φωτεινής σηµατοδότησης TUC, η οποία περιγράφεται σε µεγαλύτερη λεπτοµέρεια σε άλλο άρθρο του παρόντος συνεδρίου [6] είναι µια καινοτόµος και πρωτοποριακή µεθοδολογία ελέγχου ΦΣ πραγµατικού χρόνου. Η στρατηγική TUC, ανάµεσα σε άλλα: o Έχει αναπτυχθεί βασιζόµενη σε ρεαλιστικά αλλά και ταυτοχρόνως απλά (από την άποψη υπολογιστικών απαιτήσεων) µοντέλα κυκλοφοριακής ροής. o Είναι εύκολα υλοποιήσιµη σε δίκτυα ελεγχόµενης ΦΣ που χρησιµοποιούν ήδη άλλα συστήµατα ελέγχου ΦΣ, ενώ έχει ελάχιστες απαιτήσεις σε νέες υλοποιήσεις. o Σε αντίθεση µε την πλειοψηφία των άλλων στρατηγικών, δεν απαιτούνται χρονοβόρες διαδικασίες ούτε για την εφαρµογή/υλοποίηση της στρατηγικής σε κάποιο συγκεκριµένο δίκτυο κυκλοφορίας αλλά ούτε και για τον επανασχεδιασµό της στρατηγικής (π.χ. σε περιπτώσεις εισαγωγής νέων κόµβων, αλλαγής ρευµάτων κυκλοφορίας, κλπ.). o ιαθέτει µεγάλη ευρωστία σε λάθη µετρήσεων, λάθη εκτίµησης ιστορικών δεδοµένων (π.χ. ποσοστά στροφής) και διαταραχές καθώς και αξιοπιστία σε περίπτωση βλαβών εξοπλισµού o (π.χ. βλάβες φωρατών). Στην παρούσα εκδοχή της, η στρατηγική TUC αποτελείται από 4 τµήµατα (modules): (1) Έλεγχος ποσοστού πρασίνου φάσεων (split) (2) Έλεγχος περιόδου (3) Έλεγχος χρονικής µετατόπισης (offset). (4) Προτεραιότητα µέσων µαζικής µεταφοράς. Η εφαρµογή της TUC µπορεί να γίνει κατ επιλογήν ενεργοποιώντας: (1) µόνον (1)+(2) (1)+(2)+(3) οιαδήποτε των ανωτέρω επιλογών + (4). (4) µόνον Στις περιπτώσεις παράληψης του (2) ή (3) µπορούν τα αντίστοιχα στοιχεία ελέγχου (περίοδος ή χρονική µετατόπιση) να διατηρούνται σταθερά ή να µεταβάλλονται µε εντολές άλλου συστήµατος. Παροµοίως, το τµήµα (4) µπορεί να χρησιµοποιηθεί σαν αυτόνοµο τµήµα (module), δηλαδή το τµήµα αυτό µπορεί να χρησιµοποιηθεί από οποιοδήποτε σύστηµα ελέγχου φωτεινής σηµατοδότησης χωρίς να απαιτείται η λειτουργία των άλλων τριών τµηµάτων της TUC. Στόχος του παρόντος άρθρου είναι η περιγραφή του τµήµατος (module) παροχής προτεραιότητας µέσων µαζικής µεταφοράς της TUC [1]-[5] καθώς και η παρουσίαση συµπερασµάτων από την υλοποίηση του λογισµικού αυτού. Επισηµαίνεται ότι το λογισµικό που υλοποιεί το τµήµα αυτό, παρέχει εκτός των άλλων: την δυνατότητα να υλοποιηθεί/συνεργασθεί µε οποιοδήποτε σύστηµα ελέγχου φωτεινής σηµατοδότησης είτε αυτό χρησιµοποιεί σταθερά προγράµµατα φωτεινής σηµατοδότησης είτε προγράµµατα φωτεινής σηµατοδότησης που µεταβάλλονται σε πραγµατικό χρόνο. 2

3 την δυνατότητα να υλοποιηθεί σε κόµβους τυχαίας γεωµετρίας και φωτεινής σηµατοδότησης, κόµβους πεζών, κόµβους µε επενέργεια είτε από την κυκλοφορία είτε από τους πεζούς (button), roundabouts, κλπ. όλα τα δυνατά επίπεδα προτεραιότητας (δηλαδή, προτεραιότητα µε διατήρηση της διάρκειας της περιόδου και της σειράς των φάσεων, προτεραιότητα µε µεταβολή της περιόδου και διατήρηση της σειράς των φάσεων, προτεραιότητα µε µεταβολή της διάρκειας της περιόδου και της σειράς των φάσεων). τήρηση των περιορισµών ασφαλείας (π.χ. ελάχιστοι χρόνοι φάσεων). την δυνατότητα να υλοποιήσει παροχή προτεραιότητας κάτω από διαφορετικά κριτήρια παροχής προτεραιότητας (προτεραιότητα βάσει παρέκκλισης του οχήµατος µαζικής µεταφοράς από το χρονοδιάγραµµα, προτεραιότητα βάσει παρέκκλισης της συχνότητας δροµολογίων, επιλογή ευνοούµενης κατεύθυνσης, προτεραιότητα λαµβάνοντας υπόψη τον κυκλοφοριακό φόρτο) την δυνατότητα στον χρήστη να µεταβάλλει εύκολα τις παραµέτρους εισόδου (πλάνο φωτεινής σηµατοδότησης, παράµετροι ταχύτητας/επιτάχυνσης οχήµατος µαζικής µεταφοράς, θέση ανίχνευσης οχήµατος µαζικής µεταφοράς, θέση στάσης, κλπ). Πιο συγκεκριµένα, ο χρήστης απλώς µεταβάλλει στα αρχεία εισόδου την ή τις παραµέτρους εισόδου που επιθυµεί και το λογισµικό παροχής προτεραιότητας της TUC αυτόµατα αναπροσαρµόζει τις εντολές ελέγχου φωτεινής σηµατοδότησης, τηρώντας όλους τους περιορισµούς ασφαλείας/κριτήρια παροχής προτεραιότητας χωρίς να απαιτείται η περαιτέρω συνδροµή του χρήστη. Η TUC επιλέχθηκε ανάµεσα σε άλλες στρατηγικές ως η πλέον κατάλληλη για τον καθορισµό των προδιαγραφών φωτεινής σηµατοδότησης και προτεραιότητας των υπό κατασκευή γραµµών τραµ στις πόλεις Τελ Αβίβ και Ιερουσαλήµ του Ισραήλ. Ο καθορισµός των προδιαγραφών γίνεται χρησιµοποιώντας µικροσκοπική προσοµοίωση κυκλοφορίας οχηµάτων και τραµ στις 55 ελεγχόµενες διασταυρώσεις που θα διασχίζει η γραµµή του τραµ στο Τελ Αβίβ. Αντίστοιχη µελέτη έχει γίνει για τµήµατα του οδικού δικτύου της Ιερουσαλήµ. Τα αποτελέσµατα της προσοµοίωσης και στις δύο περιπτώσεις δείχνουν ότι η στρατηγική ανταποκρίνεται µε εξαιρετική αποτελεσµατικότητα στις απαιτήσεις προτεραιότητας αυξάνοντας την µέση ταχύτητα του τραµ, πράγµα που σηµαίνει ότι µειώνεται αντίστοιχα ο χρόνος διαδροµής, ενώ παράλληλα βελτιώνει σηµαντικά και την κυκλοφοριακή ικανότητα του συνολικού δικτύου σε σχέση µε άλλες στρατηγικές. 2. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑΣ/ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΠΑΡΟΧΗΣ ΠΡΟΤΕΡΑΙΟΤΗΤΑΣ ΣΕ ΜΕΣΑ ΜΑΖΙΚΗΣ 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. εδοµένου 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 επίπεδα προτεραιότητας που µπορεί να χρησιµοποιηθούν περιγράφονται αναλυτικά στην παράγραφο 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 σηµατασφάλησης και ότι υπάρχουν περιπτώσεις που η παροχή προτεραιότητας στο όχηµα ΜΜ δεν είναι δυνατή (είτε για λόγους τήρησης 3

4 των κανόνων ασφαλούς σηµατασφάλησης, είτε για λόγους αποφυγής διαταραχής της κυκλοφορίας των υπολοίπων οχηµάτων). Επίσης θα πρέπει να σηµειωθούν τα παρακάτω: Η αποτελεσµατική εκτίµηση των χρόνων προσέγγισης και διέλευσης εξαρτώνται από την ταχύτητα/επιτάχυνση του οχήµατος ΜΜ. Συνήθως, ο υπολογισµός των χρόνων αυτών, λαµβάνει χώρα χρησιµοποιώντας µια ονοµαστική «µέση» ταχύτητα για το όχηµα ΜΜ. Σηµαντικές παρεκκλίσεις της πραγµατικής ταχύτητας του οχήµατος ΜΜ από την ονοµαστική αυτή ταχύτητα, έχουν σαν συνέπεια σηµαντικά λάθη στην εκτίµηση των χρόνων προσέγγισης και διέλευσης. 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 stop. Όσο πιο µακριά βρίσκεται το σηµείο αυτό από την γραµµή του stop, τόσο µειώνεται η ακρίβεια εκτίµησης του χρόνου προσέγγισης. Από την άλλη, αν αυτό το σηµείο τοποθετηθεί αρκετά κοντά στην γραµµή του stop, υπάρχει ο κίνδυνος να µην διατίθεται αρκετός χρόνος για την µεταβολή του ΠΦΣ ή, µε άλλα λόγια, όσο πιο κοντά στην γραµµή του stop βρίσκεται το σηµείο ανίχνευσης τόσο πιο πολλές γίνονται οι περιπτώσεις εκείνες όπου στο όχηµα ΜΜ δεν θα παρασχεθεί προτεραιότητα για λόγους τήρησης της ασφαλούς σηµατασφάλησης. Το τρέχον ΠΦΣ µπορεί να είναι σταθερού χρόνου, επενεργούµενο είτε από την κυκλοφορία είτε από τους πεζους ή ΠΦΣ πραγµατικού χρόνου (µεταβαλλόµενο βάσει µετρήσεων κυκλοφοριακών φόρτων ή ροής). Σε πολλές περιπτώσεις, υπάρχει ανίχνευση του οχήµατος ΜΜ όταν αυτό προσεγγίσει τη γραµµή του stop ή/και ανίχνευση ολοκλήρωσης της διέλευσης από τον κόµβο. Σε αυτές τις περιπτώσεις µπορεί να απαιτείται επιµήκυνση της φάσης πρασίνου στην οποία λαµβάνει προτεραιότητα το όχηµα ΜΜ, σε περίπτωση που αυτό καθυστερήσει να προσεγγίσει τον κόµβο ή να ολοκληρώσει την διέλευσή του από τον κόµβο. Στα επόµενα δύο κεφάλαια περιγράφεται η µεθοδολογία παροχής προτεραιότητας της στρατηγικής TUC και τα δεδοµένα εισόδου που απαιτεί το λογισµικό που υλοποιεί την µεθοδολογία αυτή. 2.1 Περιγραφή Μεθοδολογίας Παροχής Προτεραιότητας Σε αυτή την παράγραφο περιγράφονται τα επίπεδα παροχής προτεραιότητας, οι περιορισµοί καθώς και τα κριτήρια παροχής προτεραιότητας της µεθοδολογίας/λογισµικού παροχής προτεραιότητας της στρατηγικής TUC. Επίπεδα Προτεραιότητας Υπάρχουν 3 επίπεδα προτεραιότητας (επιλογές): ιατηρώντας τη διάρκεια της περιόδου και τη σειρά των φάσεων (stages). ιατηρώντας τη σειρά των φάσεων µόνο (η διάρκεια της περιόδου µπορεί ν αλλάξει). Αλλάζοντας τόσο την διάρκεια της περιόδου όσο και τη σειρά των φάσεων (παράληψη φάσης). Πιο συγκεκριµένα: Επιλογή 1: ιατήρηση της ιάρκειας της Περιόδου και της Σειράς των Φάσεων a. Αν η εξυπηρέτηση του οχήµατος ΜΜ απαιτεί ενεργοποίηση µιας προηγούµενης φάσης τότε το αίτηµα αποθηκεύεται για να εξυπηρετηθεί (όσο το δυνατόν νωρίτερα) στην επόµενη περίοδο. (Στην αρχή της επόµενης περιόδου θα ανήκει σε κάποια από τις περιπτώσεις b ή c). b. Αν ζητείται ενεργοποίηση της παρούσας φάσης τότε: Αν η χρονική διάρκεια της φάσης είναι αρκετή ώστε να εξυπηρετηθεί τότε δεν γίνεται καµία αλλαγή. Αν η φάση είναι προγραµµατισµένη να τελειώσει νωρίτερα από την διέλευση του οχήµατος ΜΜ, τότε δίνεται παράταση αν αυτό είναι δυνατόν (τηρώντας ελάχιστες διάρκειες και ενδιάµεσους χρόνους). Αλλιώς δεν γίνεται καµία αλλαγή. c. Αν ζητείται ενεργοποίηση µιας επόµενης φάσης τότε εξυπηρετείται ελαχιστοποιώντας τις ενδιάµεσες φάσεις (αν αυτό είναι δυνατόν). Επίσης µπορεί να δοθεί παράταση αν χρειάζεται και εφόσον είναι δυνατόν. Επιλογή 2: ιατήρηση της Σειράς των Φάσεων a. Αν η εξυπηρέτηση του οχήµατος ΜΜ απαιτεί ενεργοποίηση µιας προηγούµενης φάσης τότε το αίτηµα εξυπηρετείται ελαχιστοποιώντας τις διάρκειες όλων των ενδιάµεσων φάσεων. Αυτό σηµαίνει ότι η περίοδος θα µειωθεί για να έρθει η φάση διέλευσης όσο το δυνατόν νωρίτερα 4

5 (στην επόµενη περίοδο). Επίσης µπορεί να δοθεί παράταση φάσης αν χρειάζεται και εφόσον είναι δυνατόν. b. Αν ζητείται ενεργοποίηση της παρούσας φάσης τότε: Αν η χρονική διάρκεια της φάσης είναι αρκετή ώστε να εξυπηρετηθεί τότε δεν γίνεται καµία αλλαγή. Αν η φάση είναι προγραµµατισµένη να τελειώσει νωρίτερα από την διέλευση του όχηµα ΜΜ, τότε δίνεται παράταση αν αυτό είναι δυνατόν. Αν αυτό δεν είναι δυνατόν τότε το αίτηµα θεωρείται όπως στην περίπτωση a (προηγούµενη φάση). c. Αν ζητείται ενεργοποίηση µιας επόµενης φάσης τότε εξυπηρετείται ελαχιστοποιώντας τις ενδιάµεσες φάσεις (αν αυτό είναι δυνατόν). Επίσης µπορεί να δοθεί παράταση αν χρειάζεται και εφόσον είναι δυνατόν. Επιλογή 3: Μεταβολή ιάρκειας Περιόδου και Σειράς Φάσεων(Απόλυτη Προτεραιότητα) a. Αν η εξυπηρέτηση του οχήµατος ΜΜ απαιτεί ενεργοποίηση µιας προηγούµενης φάσης τότε το αίτηµα εξυπηρετείται ελαχιστοποιώντας τη διάρκεια της παρούσας φάσης και παραλείποντας όλες τις υπόλοιπες (ενδιάµεσες φάσεις). Αυτό σηµαίνει ότι η περίοδος θα µειωθεί για να έρθει η φάση όσο το δυνατόν νωρίτερα (στην επόµενη περίοδο). Επίσης µπορεί να δοθεί παράταση αν χρειάζεται και εφόσον είναι δυνατόν. b. Αν ζητείται ενεργοποίηση της παρούσας φάσης τότε: Αν η χρονική διάρκεια της φάσης είναι αρκετή ώστε να εξυπηρετηθεί τότε δεν γίνεται καµία αλλαγή. Αν η φάση είναι προγραµµατισµένη να τελειώσει νωρίτερα από την διέλευση του όχηµα ΜΜ, τότε δίνεται παράταση αν αυτό είναι δυνατόν. c. Αν ζητείται ενεργοποίηση µιας επόµενης φάσης τότε εξυπηρετείται µε τον ίδιο τρόπο όπως στο a (αν αυτό είναι δυνατόν). Επίσης µπορεί να δοθεί παράταση αν χρειάζεται και εφόσον είναι δυνατόν. Περιορισµοί Ασφαλείας Η προτεραιότητα στο όχηµα µαζικής µεταφοράς δίνεται τηρώντας πάντα τους περιορισµούς που αφορούν: Ελάχιστες διάρκειες πρασίνων φάσεων (stages). Ενδιάµεσους χρόνους των φάσεων (intergreens). Επιπλέον Περιορισµοί Σε περίπτωση µεταβολής διάρκειας της περιόδου, η επόµενη περίοδος επίσης µεταβάλλεται έτσι ώστε C1+C2=2*C (περίοδος ανάκτησης, recovery cycle), όπου C αντιστοιχεί στην περίοδο όταν δεν παρέχεται προτεραιότητα, C1 αντιστοιχεί στην περίοδο που προέκυψε λόγω της παροχής προτεραιότητας και C2 αντιστοιχεί στην περίοδο ανάκτησης. Στη διάρκεια της περιόδου ανάκτησης δεν εξυπηρετείται κανένα νέο αίτηµα για προτεραιότητα. Ποτέ δεν παραλείπεται κάποια φάση για 2 συνεχόµενες περιόδους (αν κάποια φάση παραλειφθεί σε µια περίοδο θα δοθεί οπωσδήποτε στην επόµενη). Η σειρά µε την οποία εξυπηρετούνται τα αιτήµατα προτεραιότητας είναι η FIFO (First-In-First- Out). Αιτήµατα που φτάνουν κατά τη χρονική διάρκεια εξυπηρέτησης ενός άλλου αιτήµατος αποθηκεύονται (αν χρειάζεται) για να εξυπηρετηθούν στη συνέχεια. Επιπλέον Επιλογές Τήρηση Συχνότητας ροµολογίων (Headway Adherence): Χρησιµοποιούνται πληροφορίες συχνότητα δροµολογίων και δίνεται προτεραιότητα µόνο αν το όχηµα ΜΜ έχει καθυστέρηση. Ευνοούµενη Κατεύθυνση (Favourite Direction): Στην περίπτωση που δύο οχήµατα µαζικής µεταφοράς προσεγγίζουν έναν κόµβο από αντίθετες κατευθύνσεις επιλέγεται σε ποια θα δοθεί προτεραιότητα. Για να εφαρµοστεί η επιλογή αυτή θα πρέπει ο τοπικός ελεγκτής του κόµβου να παίρνει πληροφορίες από το γειτονικό (στην κατεύθυνση που επιλέγεται) για το αίτηµα προτεραιότητας που αναµένεται έτσι ώστε να µην εξυπηρετεί αιτήµατα απ την αντίθετη κατεύθυνση µέχρις ότου εξυπηρετήσει την «ευνοούµενη» κατεύθυνση. Κριτήριο κυκλοφοριακού φόρτου (σε περιπτώσεις ελέγχου φωτεινής σηµατοδότησης πραγµατικού χρόνου): ορίζονται κάποια επίπεδα φόρτου για τα ανταγωνιστικά ρεύµατα καθώς και για τον κατάντη σύνδεσµο. ίδεται προτεραιότητα µόνο όταν ο φόρτος των ανταγωνιστικών 5

6 ρευµάτων και του κατάντη συνδέσµου δεν ξεπερνούν τα επίπεδα αυτά. 2.2 εδοµένα Εισόδου Ο χρήστης του λογισµικού παροχής προτεραιότητας της στρατηγικής TUC εισάγει τα παρακάτω δεδοµένα εισόδου: Τα πλάνα φωτεινής σηµατοδότησης (αριθµό φάσεων, σειρά φάσεων, αρχή και τέλος κάθε φάσης, ενδιάµεσους χρόνους). Τα πλάνα φωτεινής σηµατοδότησης µπορεί να είτε σταθερά πλάνα είτε πλάνα τα οποία µεταβάλλονται σε πραγµατικό χρόνο (π.χ. λόγω επενέργειας ή µεταβολής µετρήσεων κυκλοφοριακών φόρτων). Τα χαρακτηριστικά κόµβου/συνδέσµου, αποστολής σήµατος παροχής προτεραιότητας, προσέγγισης οχήµατος ΜΜ, και επενέργειας (γεωµετρία συνδέσµου/κόµβου, ταχύτητα/επιτάγχυνση οχήµατος µαζικής µεταφοράς, θέση ανίχνευσης οχήµατος µαζικής µεταφοράς, θέση στάσης, κλπ) Επίπεδο/Επιλογές Προτεραιότητας Με την εισαγωγή των δεδοµένων εισόδου, το λογισµικό αυτόµατα παράγει τη σηµατοδότηση παροχής προτεραιότητας, πληρώντας τους περιορισµούς, το επίπεδο και τα κριτήρια παροχής προτεραιότητας. Η χρήση του λογισµικού µπορεί να γίνει είτε off-line είτε on-line. Στην περίπτωση off-line χρήσης του λογισµικού, το λογισµικό παράγει την σηµατοδότηση παροχής προτεραιότητας δεδοµένης της χρονικής στιγµής (εντός της περιόδου) ανίχνευσης του οχήµατος µαζικής µεταφοράς. Με άλλα λόγια, στην περίπτωση off-line χρήσης του λογισµικού, το λογισµικό παράγει όλα τα διαφορετικά πλάνα φωτεινής σηµατοδότησης για όλες τις διαφορετικές περιπτώσεις ανίχνευσης του οχήµατος µαζικής µεταφοράς εντός της περιόδου (και φυσικά για όλες τις δυνατές περιπτώσεις επενέργειας ή κυκλοφοριακών φόρτων σε περιπτώσεις ελέγχου φωτεινής σηµατοδότησης µε επενέργεια ή ελέγχου φωτεινής σηµατοδότησης µε βάση τις µετρήσεις κυκλοφοριακού φόρτου). Σε περίπτωση on-line χρήσης του λογισµικού, το λογισµικό παράγει αυτόµατα τις εντολές παροχής προτεραιότητας είτε εντός του τοπικού ρυθµιστή του κόµβου είτε στον κεντρικό Η/Υ του συστήµατος ελέγχου φωτεινής σηµατοδότησης. Το λογισµικό παροχής προτεραιότητας της στρατηγικής TUC παρέχει επίσης τις παρακάτω δυνατότητες: Εφαρµογή σε περιπτώσεις που το όχηµα µαζικής µεταφοράς είτε κινείται σε ειδικές λωρίδες κυκλοφορίας είτε κοινές (µε τα υπόλοιπα οχήµατα) λωρίδες κυκλοφορίας. Αυτόµατος επανασχεδιασµός σε περίπτωση: Αλλαγής παραµέτρων κόµβου (π.χ. πλάνου φωτεινής σηµατοδότησης, αλλαγής θέσης ανίχνευσης) Νέας κυκλοφοριακής ρύθµισης (π.χ. αλλαγή ρευµάτων κυκλοφορίας κόµβου, αλλαγής γεωµετρίας κόµβου) Αλλαγή επιπέδου/παραµέτρων προτεραιότητας ηλαδή, αυτόµατος επανασχεδιασµός σε περίπτωση αλλαγής οποιασδήποτε από τις παραµέτρους εισόδου. 3. ΥΛΟΠΟΙΗΣΕΙΣ ΤΟΥ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΠΑΡΟΧΗΣ ΠΡΟΤΕΡΑΙΟΤΗΤΑΣ ΤΗΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΗΣ TUC Η µεθοδολογία/λογισµικό παροχής προτεραιότητας της στρατηγικής TUC έχει εφαρµοσθεί σε µία σειρά αστικών δικτύων είτε µέσω προσοµοίωσης (µε χρήση µικροσκοπικών µοντέλων κυκλοφορίας) είτε µέσω υλοποίησης στο πεδίο. Παρακάτω περιγράφουµε συνοπτικά τις πιο σηµαντικές υλοποιήσεις της µεθοδολογίας/λογισµικού παροχής προτεραιότητας της στρατηγικής TUC Σαουθάµπτον: Υλοποίηση στο πεδίο Στα πλαίσια του ευρωπαϊκού ερευνητικού προγράµµατος SMART NETS, η στρατηγική ελέγχου κυκλοφορίας TUC υλοποιήθηκε και εφαρµόσθηκε µε µεγάλη επιτυχία στο κυριότερο µέρος του αστικού δικτύου (53 κόµβοι) της πόλης του Σαουθάµπτον (Αγγλία). Από τους 53 κόµβους του δικτύου, στους 10 κόµβους εφαρµόσθηκε σε συνεργασία µε τα υπόλοιπα τµήµατα (modules) της στρατηγικής TUC και το τµήµα παροχής προτεραιότητας της στρατηγικής TUC για την παροχή προτεραιότητας σε λεωφορεία που κάνουν χρήση κοινών λωρίδων κυκλοφορίας µε τα υπόλοιπα οχήµατα. Η προτεραιότητα που χρησιµοποιήθηκε ήταν επιπέδου 2 (παρόµοιο επίπεδο προτεραιότητας µε αυτό που 6

7 παρέχει το SCOOT, δηλαδή το υπάρχον σύστηµα ελέγχου φωτεινής σηµατοδότησης της πόλης του Σαουθάµπτον). Τα αποτελέσµατα της αξιολόγησης της εφαρµογής της µεθοδολογίας/λογισµικού παροχής προτεραιότητας της στρατηγικής TUC στους 10 προαναφερθέντες κόµβους έδειξαν ότι η παροχή προτεραιότητας είχε ικανοποιητικά αποτελέσµατα (παρόµοια µε αυτά του υπάρχοντος συστήµατος). Θα πρέπει εδώ να τονισθεί ότι η εγκατάσταση του λογισµικού και η εισαγωγή των παραµέτρων έγινε σε ελάχιστο χρόνο (λιγότερο από 4 εβδοµάδες) και δεν προέκυψε κανένα πρόβληµα κατά την υλοποίησή του. Σηµειώνουµε εδώ, ότι επειδή ο βασικός στόχος του προγράµµατος SMART NETS ήταν η αξιολόγηση της στρατηγικής ελέγχου TUC ως προς την αποτελεσµατικότητά της στον έλεγχο κυκλοφορίας και όχι ως προς την παροχή προτεραιότητας ΜΜΜ, από την στιγµή που διαπιστώθηκε ότι το τµήµα (module) παροχής προτεραιότητας της TUC λειτουργούσε ικανοποιητικά, δεν διερευνήθηκαν διαφορετικά επίπεδα και κριτήρια προτεραιότητας στην υλοποίηση αυτή Ιερουσαλήµ και Τελ Αβίβ: Υλοποίηση µε χρήση µικροσκοπικής προσοµοίωσης Η αρχές των πόλεων της Ιερουσαλήµ και του Τελ Αβίβ υπεύθυνες για την εγκατάσταση και την λειτουργία γραµµών τραµ τύπου LRT (light rail transit) προκήρυξαν η κάθε µία ξεχωριστά διεθνείς διαγωνισµούς σύµφωνα µε τους οποίους θα έπρεπε να προσοµοιωθεί η κυκλοφορία των τραµ και των οχηµάτων µε χρήση µικροσκοπικών µοντέλων κυκλοφορίας για να ελεγχθεί αφενός η αποτελεσµατικότητα και οι συνέπειες της χρήσης του τραµ, και αφετέρου να αξιολογηθούν διαφορετικές στρατηγικές ελέγχου κυκλοφορίας καθώς και στρατηγικές και επίπεδα παροχής προτεραιότητας στο τραµ, µε τελικό στόχο τον καθορισµό των προδιαγραφών του έργου υλοποίησης και λειτουργίας του τραµ. Η στρατηγική TUC επιλέχθηκε και στους δύο διαγωνισµούς ως η στρατηγική ελέγχου φωτεινής σηµατοδότησης και παροχής προτεραιότητας η οποία θα εφαρµοζόταν στην µικροσκοπική προσοµοίωση. Το αστικό δίκτυο το οποίο προσοµοιώθηκε για την πόλη της Ιερουσαλήµ ήταν ένα τµήµα της γραµµής του LRT αποτελούµενο από 20 κόµβους, ενώ η προσοµοίωση για την πόλη του Τελ Αβίβ αφορούσε όλη την γραµµή του LRT (55 κόµβοι). Και στα δύο δίκτυα, η προσοµοίωση έγινε είτε συνδυάζοντας το λογισµικό παροχής προτεραιότητας της TUC µε τα υπόλοιπα modules της TUC είτε συνδυάζοντας το λογισµικό παροχής προτεραιότητας της TUC µε βελτιστοποιηµένα σταθερά προγράµµατα φωτεινής σηµατοδότησης. Η υλοποίηση του λογισµικού έγινε και σε αυτή την περίπτωση σε ελάχιστο χρόνο και δεν προέκυψε κανένα πρόβληµα κατά την υλοποίησή του. Τα αποτελέσµατα της µικροσκοπικής προσοµοίωσης (µε τον προσοµοιωτή AIMSUN) και στις δύο περιπτώσεις έδειξαν επίσης ότι η στρατηγική TUC ανταποκρίνεται µε εξαιρετική αποτελεσµατικότητα στις απαιτήσεις προτεραιότητας αυξάνοντας την µέση ταχύτητα του τραµ, πράγµα που σηµαίνει ότι µειώνεται αντίστοιχα ο χρόνος διαδροµής, ενώ παράλληλα βελτιώνει σηµαντικά και την κυκλοφοριακή ικανότητα του συνολικού δικτύου σε σχέση µε άλλες στρατηγικές. Στο Σχήµα 1, εµφανίζεται η µέση ταχύτητα (σε χλµ/ώρα) των οχηµάτων για διαφορετικούς συνδυασµούς επιπέδων προτεραιότητας και παραµέτρων (priority level) και για παροχή προτεραιότητας κάνοντας χρήση βελτιστοποιηµένων προγραµµάτων σταθερής σηµατοδότησης (διακεκοµµένη καµπύλη) και κάνοντας χρήση της στρατηγικής TUC (συνεχής καµπύλη). Και οι δύο καµπύλες αντιστοιχούν στην ίδια κυκλοφοριακή ζήτηση. Όπως φαίνεται στο σχήµα αυτό, ανεξάρτητα από το συνδυασµό επιπέδων προτεραιότητας και παραµέτρων που χρησιµοποιούνται, η στρατηγική TUC επιφέρει σηµαντική αύξηση της µέσης ταχύτητας (ως και 50%) σε σχέση µε τα βελτιστοποιηµένα προγράµµατα σταθερής σηµατοδότησης. Vehicles m ean speed (km /h) p rio rity le v e l FC TUC Σχήµα 1: Μέση ταχύτητα (σε χλµ/ώρα) οχηµάτων για διαφορετικούς συνδυασµούς επιπέδων προτεραιότητας και παραµέτρων (priority level) και για παροχή προτεραιότητας κάνοντας χρήση βελτιστοποιηµένων προγραµµάτων σταθερής σηµατοδότησης (διακεκοµµένη καµπύλη) και κάνοντας χρήση της στρατηγικής TUC (συνεχής καµπύλη) 7

8 Στο σχήµα 2, εµφανίζονται διαφορετικά «στιγµιότυπα» της µικροσκοπικής προσοµοίωσης για ένα τµήµα 4 κόµβων της αρτηρίας. Τα οχήµατα διακρίνονται µε (σκούρο) χρώµα. Η γραµµή του τραµ βρίσκεται ανάµεσα στις δύο κατευθύνσεις κυκλοφορίας οχηµάτων. Τα «στιγµιότυπα» που αντιστοιχούν στην αριστερή στήλη αντιστοιχούν στην περίπτωση που το σύστηµα φωτεινής σηµατοδότησης χρησιµοποιεί σταθερό πρόγραµµα φωτεινής σηµατοδότησης, ενώ στην δεξιά στήλη εµφανίζονται τα «στιγµιότυπα» που αντιστοιχούν στην περίπτωση που το σύστηµα φωτεινής σηµατοδότησης χρησιµοποιεί την στρατηγική TUC. Και στις δύο περιπτώσεις χρησιµοποιούνται τα ίδια επίπεδα και κριτήρια προτεραιότητας και η κυκλοφοριακή ζήτηση είναι η ίδια (η ζήτηση ξεκινά από κανονικά επίπεδα ζήτησης στις 7:30, κορυφώνεται στις 8:00 και µειώνεται στις 8:30). Όπως φαίνεται από τα «στιγµιότυπα», η στρατηγική TUC ανταποκρίνεται αποτελεσµατικά στις συνθήκες υψηλής κυκλοφοριακής ζήτησης, σε αντίθεση µε το σταθερό πρόγραµµα φωτεινής σηµατοδότησης όπου παρατηρείται υψηλή κυκλοφοριακή συµφόρηση. Σηµειώνουµε ότι η αποτελεσµατική διαχείριση της κυκλοφορίας από την TUC δεν έχει αρνητικές συνέπειες στην παροχή προτεραιότητας. Όπως φαίνεται στο σχήµα 3, η µέση ταχύτητα του τραµ είναι στα ίδια περίπου επίπεδα και για τις δύο στρατηγικές (µε ελαφρά µείωση τάξεως 1-3% για την περίπτωση της στρατηγικής TUC). Κλείνουµε το κεφάλαιο αυτό, σηµειώνοντας ότι η εφαρµογή του λογισµικού παροχής προτεραιότητας στις δύο αυτές υλοποιήσεις ανέδειξε και ένα άλλο µεγάλο πλεονέκτηµα του λογισµικού αυτού: κατά την ανάλυση των αποτελεσµάτων της προσοµοίωσης προέκυψε ότι διαφορετικά επίπεδα και κριτήρια προτεραιότητας θα πρέπει να εφαρµοσθούν σε διαφορετικούς κόµβους και ότι η επιλογή του επιπέδου και κριτηρίου προτεραιότητας του κάθε κόµβου θα πρέπει να γίνει κατά την διάρκεια υλοποίησης και όχι εκ των προτέρων. Με άλλα λόγια απαιτείται ένα λογισµικό το οποίο να διαθέτει την ευελιξία µεταβολής του επιπέδου και κριτηρίου προτεραιότητας κατά την διαδικασία υλοποίησης/εφαρµογής του ελέγχου παροχής προτεραιότητας. Χαρακτηριστικά αναφέρουµε ότι για κόµβους που αρχικά πριν την ανάλυση των αποτελεσµάτων της υλοποίησης είχε αποφασισθεί να παρέχεται προτεραιότητα επιπέδου 3, τελικά αποφασίσθηκε η παροχή προτεραιότητας επιπέδου 1. 8

9 (α) (β) (γ) (δ) (ε) (ζ) Σχήµα 2: «Στιγµιότυπα» της µικροσκοπικής προσοµοίωσης για (α) πρόγραµµα σταθερού χρόνου στις 7:30 (β) TUC στις 7:30, (γ) πρόγραµµα σταθερού χρόνου στις 8:00 (δ) TUC στις 8:00, (ε) πρόγραµµα σταθερού χρόνου στις 8:30 (ζ) TUC στις 8: LRT mean speed (km/h) 22.2 FC 22 TUC priority level Σχήµα 3: Μέση ταχύτητα (σε χλµ/ώρα) του τραµ (LRT) για διαφορετικούς συνδυασµούς επιπέδων προτεραιότητας και παραµέτρων (priority level) και για παροχή προτεραιότητας κάνοντας χρήση βελτιστοποιηµένων προγραµµάτων σταθερής σηµατοδότησης (διακεκοµµένη καµπύλη) και κάνοντας χρήση της στρατηγικής TUC (συνεχής καµπύλη) ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Diakaki, C., Dinopoulou, V., Papageorgiou, M.: Public Transport Priority in TUC. Deliverable 7 of the IST Project SMART NETS (IST ): IST Office, Brussels, Belgium, July

10 2. Diakaki, C., Dinopoulou, V., Aboudolas, K., Papageorgiou, M., and partners DHV, Matan, E. Ben-Sabat: Public Transport Priority Study for the LRT Red Line in Tel Aviv, Israel. Final Report NTA-Metropolitan Mass Transit System Ltd., Tel Aviv, Israel, Bielefeldt, C., Dinopoulou, V., Papageorgiou, M., Smaragdis, E.: TUC in SMART NETS - A new generation system for urban traffic control. CD-ROM 10 th World Congress and Exhibition on Intelligent Transport Systems and Services, Madrid, Spain, November Papageorgiou, M: An introduction to signal traffic control strategy TUC. 18 th Annual POLIS Conference, Cologne, Germany, 4-5 December Diakaki, C., Dinopoulou, V., Aboudolas, K., Papageorgiou, M., Ben-Shabat, E., Seider, E., Leibov, A.: Extensions and new applications of the traffic signal control strategy TUC. 82 nd Annual Meeting of the Transportation Research Board, Washington, D.C., January 12-16, 2003, Paper No ινοπούλου Β., Κοσµατόπουλος, Η., Παπαγεωργίου Μ., Μαρινάκης Γ. και Καλογιάννης Γ. Εφαρµογή της Στρατηγικής Ελέγχου Φωτεινής Σηµατοδότησης TUC στην Πόλη των Χανίων. Πρακτικά του Παρόντος Συνεδρίου. 10