ΕΥΦΥΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ: ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥΣ ΣΤA ΟΔΙΚΑ ΔΙΚΤΥΑ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ Μ/Υ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΙΡΑΙΩΣ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΔΙΑΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΟ ΣΠΟΥΔΩN ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ «ΤΕΧΝΟ-ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ» ΕΥΦΥΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ: ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥΣ ΣΤA ΟΔΙΚΑ ΔΙΚΤΥΑ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ του Μπάτη-Οδυσσέα Καπόπουλου Επιβλέπων : Γεώργιος Ματσόπουλος Καθηγητής Ε.Μ.Π. Αθήνα, Οκτώβριος 2020

2 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Η παρούσα διπλωματική εκπονήθηκε στη σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου το ακαδημαϊκό έτος , στα πλαίσια της ενασχόλησής μου με το μεταπτυχιακό πρόγραμμα «Τεχνο-οικονομικά Συστήματα». Θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον κ. Γεώργιο Ματσόπουλο, καθηγητή του Ε.Μ.Π. για την καθοδήγηση και τη βοήθεια που μου παρείχε κατά την εκπόνηση της εργασίας μου. Τέλος, θέλω να ευχαριστήσω την οικογένεια μου και τους φίλους μου για την υποστήριξη που μου παρείχαν σε όλη τη διάρκεια των σπουδών μου Αθήνα, Οκτώβριος 2020 Μπάτης-Οδυσσέας Καπόπουλος

3 ΠΕΡΙΛΗΨΗ-ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι να παρουσιάσει τη σημαντική επίδραση των ευφυών συστημάτων μεταφορών(intelligent transportation systems-its) που είναι υπό εφαρμογή ή σε ερευνητικό στάδιο,στα σύγχρονα οδικά δίκτυα,όπως και τις περιβαλλοντικές και οικονομικο κοινωνικές ωφέλειες που προκύπτουν από την εφαρμογή τους Αρχικά παραθέτουμε τους διάφορους ορισμούς των ITS από τη βιβλιογραφία με μια σύντομη ιστορική τους αναδρομή και εν συνεχεία τα διάφορα είδη τους ανάλογα με τον σκοπό τους και με τη λειτουργία τους (συνεργατικά ή μη) Ακολουθεί η ανάλυση των παραπάνω κατηγοριών και προσδιορίζεται ο τρόπος με τον οποίο τα συστήματα επιδρούν στην οδηγική συμπεριφορά, στην ασφάλεια των μετακινήσεων και στην αποτελεσματική διαχείριση της κυκλοφορίας Εν συνεχεία παρουσιάζονται οι βασικές τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται στα ITS και τα κύρια πρότυπα αλγορίθμων τους Επίσης δίνεται έμφαση στον «πρασινο» τους χαρακτήρα μέσω της βελτιστοποίησης του τρόπου οδήγησης, η οποία οδηγεί στην μείωση των εκπομπών αερίων καυσίμων και παρουσιάζονται διάφορα μοντέλα που με τις κατάλληλες παραμέτρους κατοπτρίζουν αυτές τις εκπομπές και χρησιμεύουν στην καταγραφή του ενεργειακού αποτυπώματος των ITS Τέλος παρουσιάζονται κάποια χαρακτηριστικά case study που έχουν εφαρμοστεί σε διάφορες χώρες με τα οποία μπορεί να υποστηριχθεί η αξία επένδυσης στα ITS,χρησιμοποιώντας υπάρχουσες υποδομές και αναβαθμίζοντας τες, σε αντίθεση με τις πιο συμβατικές επενδύσεις αποσυμφόρησης της κυκλοφορίας,που απαιτούν πολύ μεγάλα κόστη και συχνά είναι απαγορευτικές Επι της ουσίας,σε διάφορα πεδία εφαρμογής για διαφορετικά είδη ευφυών συστημάτων, όλα τα οφέλη που προκύπτουν από τη χρήση τους,όπως η αποφυγή ατυχημάτων, η μείωση του χρόνου ταξιδιού, η μικρότερη περιβαλλοντική επιβάρυνση,ποσοτικοποιούνται σε παρούσες χρηματικές αξίες, και συγκρίνονται με τα αντίστοιχα κόστη μέσω της ανάλυσης benefit/cost,με την οποία μπορούν να εξαχθούν σημαντικά συμπεράσματα.αρα γίνεται μια προσπάθεια να αναδειχθεί η μεγάλη σημασία της εφαρμογής των ITS σε κορεσμένα οδικά δίκτυα, τα οποία με την χρήση της τεχνολογίας και των υπαρχουσών εγκαταστάσεων, όχι μόνο μειώνουν τα ατυχήματα και εξοικονομούν καύσιμα για τους χρήστες, αλλά τελικά βελτιώνουν το συνολικό επίπεδο ζωής στην πόλη, περιορίζοντας τη δόμηση νέων έργων και μειώνοντας τους ρύπους, οδηγώντας έτσι σε έναν αειφόρο τύπο ανάπτυξης 1

4 ABSTRACT-PURPOSE OF MASTER THESIS The purpose of this dissertation thesis is to present the significant impact of intelligent transportation systems (ITS) that are both in implementation and research states, of contemporary road systems. It will also present the environmental and financial benefits resulting from their application. At first, we make a presentation of concepts related to those systems with a brief historical overview and also of their various forms,according to their target and function (cooperative or not). Following is the analysis of the above mentioned categories and the definition of their contribution to driving behaviour, road safety and traffic safety management system. Next step is the presentation of the fundamental technologies used by those systems and also the main algorithm standards, that supporting them. Emphasis is being given to their green aspect through the optimization of the driving mode, that leads to the reduction of fuel emissions. Various models are being presented which with the appropriate parameters that reflect these emissions,they permit the recording of the energy footprint of ITS. Finally, there are some case studies that have been implemented in various countries that can support the value of investing in ITS, using existing infrastructure and upgrading them, in contrast to the more conventional traffic decongestion investments, which require very high costs and are often prohibitive.in essence, in various fields applications of different types of intelligent systems, the benefits resulting from their use, such as accident prevention, reduced travel time, lower environmental burden, are quantified at present monetary values, and are compared with the corresponding costs through the benefit / cost analysis from which we gather useful conclusions.to summarize, an attempt is made to highlight the great importance of the application of ITS in saturated road networks, which with the use of technology and existing facilities,not only they reduce accidents and save fuel for the end users, but they also ultimately improve the overall standard of living in the cities, reducing the new constructions and pollutant emissions, thus leading to a sustainable model of development of big cities. 2

5 Περιεχόμενα ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τι είναι τα Ευφυή Συστήματα Μεταφοράς Σύντομη ιστορική αναδρομή των ITS Γενικά Προετοιμασία ( ) Μελέτη σκοπιμότητας ( ) Ανάπτυξη Προϊόντων (1995 σήμερα) Κατηγοριοποίηση των ευφυών συστημάτων των μεταφορών Γενικά Συστήματα εντός του οχήματος- Συνοπτική περιγραφή Συστήματα αλλαγής της οδηγικής συμπεριφοράς (Driver behaviour systems) Εξελιγμένα συστήματα υποβοήθησης του οδηγού (Advanced Driver Assistance Systems) Συνεργαζόμενα ευφυή Συστήματα Μεταφορών( C-ITS) Ο ρόλος Τυποι συστημάτων Βασικές αρχές λειτουργίας Παραδείγματα εφαρμογής Συστήματα διαχείρισης και ελέγχου της κυκλοφορίας Διαχείριση της κυκλοφορίας (Τraffic management) Μετρήσεις των μεγεθών της κυκλοφορίας και συνολική διαχείριση Δυναμικός Έλεγχος, συγχρονισμός και βελτιστοποίηση των φωτεινών σηματοδοτών Έλεγχος πρόσβασης και διαχείριση της ζήτησης (Access Control and Demand Management) Επιβολή ορίου ταχύτητας Τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται στα ITS Δορυφόροι Σύστημα GALILEO G.P.S. (Global Positioning System: Παγκόσμιο Σύστημα Πλοήγησης) Online Maps (Online Χάρτες) Ασύρματη Τεχνολογία BLUETOOTH Τι είναι η Ασύρματη Τεχνολογία BLUETOOTH Τι είναι το BLUETOOTH Smart Energy Ασύρματη Τεχνολογία ZigBee Τεχνολογία 4G Τεχνολογία L.T.E. (Long Term Evolution) Αισθητήρες Συστήματα Παρακολούθησης της Κυκλοφορίας

6 5. ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ ΠΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΝΤΑI ΣΤΑ ITS Αλγόριθμοι ανίχνευσης συμβάντος με χρήση δεδομένων σταθερών αισθητήρων (fixed- sensor algorithms) Συγκριτικοί αλγόριθμοι (comparative algorithms) Στατιστικοί αλγόριθμοι (statistical algorithms) Αλγόριθμοι χρονοσειρών (time series algorithms) Αλγόριθμοι φιλτραρίσματος/εξομάλυνσης (filtering/smoothing algorithms) Αλγόριθμοι μοντελοποίησης της κυκλοφορίας (traffic modeling algorithms) Αλγόριθμοι τεχνητής νοημοσύνης (artificial intelligence algorithms) Αλγόριθμοι επεξεργασίας εικόνας (image processing algorithms) Σύνοψη Αλγόριθμοι βασιζόμενοι σε αναμεταδότες (probe - based algorithms) Αλγόριθμοι βασιζόμενοι στους οδηγούς (driver - based algorithms) Αλγόριθμοι πολλαπλών αισθητήρων (sensor fusion - based algorithms) Αλγόριθμοι εφαρμόσιμοι σε οδικές αρτηρίες Αλγόριθμοι αντιστοίχισης προτύπων (pattern matching algorithms) Αλγόριθμοι φίλτρου Kalman (Kalman filtering algorithms) Αλγόριθμοι διακριτής ανάλυσης (discriminant analysis algorithms) Το μέλλον στις συγκοινωνίες ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΟ ΑΠΟΤΥΠΩΜΑ ΤΩΝ ITS Μοντέλα εκπομπών Μοντέλα συγκεντρωτικών συντελεστών εκπομπών (Aggregated emission factor models) Μοντέλα μέσης ταχύτητας (Average speed models) Μοντέλα διορθωμένης μέσης ταχύτητας (Corrected average speed models) Μοντέλα κατάστασης κυκλοφορίας (Traffic situation models) Μοντέλα πολλαπλής γραμμικής παλινδρόμησης (Multiple linear regression models) Μοντέλα τρόπου οδήγησης (Modal models) Στιγμιαία μοντέλα (Instantaneous models) Μοντέλα κυκλοφοριακής προσομοίωσης Μακροσκοπικά κυκλοφοριακά μοντέλα Μικροσκοπικά κυκλοφοριακά μοντέλα Μεσοσκοπικά κυκλοφοριακά μοντέλα CASE STUDIES (OIKONOMIKO-ΚΟΙΝΩΝΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΩΝ ITS) Case study 1 : Εφαρμογή ελέγχου πρόσβασης (access control) Εφαρμογή στο Λονδίνο Εφαρμογή στο Μιλάνο Εφαρμογή στην Στοκχόλμη

7 7.1.4 Συμπεράσματα ελέγχου της πρόσβασης Case study 2: Σύγκριση εφαρμογής 2 συστημάτων ITS με παραδοσιακό έργο οδοποιίας χρησιμοποιώντας την ανάλυση κόστους ωφέλειας Τι είναι η Ανάλυση κόστους ωφέλειας Συνοπτική περιγραφή των συστημάτων actuated traffic signal coordinated system (ATSC) και του Parking Management System που εφαρμόζονται Εφαρμογή του actuated traffic signal coordinated system(atscs) (εναλλακτική 1) Εφαρμογή του Parking management System (PMS) (Εναλλακτική 2 ) Σενάριο 1: Διαχωρισμένες λωρίδες οδικών αρτηρίων Σενάριο 2: Μη διαχωρισμένες λωρίδες οδικών αρτηριών Κατασκευη παράκαμψης (συμβατικό έργο οδοποιίας δίχως ITS)-Εναλλακτική Σύνοψη των αποτελεσμάτων των 3 εναλλακτικών Συμπεράσματα ανάλυσης ωφέλειας-κόστους(benefit-cost) Case study 3: Εφαρμογη του προγράμματος C-MOBILE(ανάπτυξη υπηρεσιών C-ITS) σε διάφορες πόλεις Τι είναι το C-MOBILE Ανάλυση κόστους ωφέλειας για το C-MOBILE Πεδίο εφαρμογής του Μπιλμπάο Πεδίο εφαρμογής του Μπορντώ Πεδίο εφαρμογής της Κοπεγχάγης Πεδίο εφαρμογής του Newcastle Συμπεράσματα της εφαρμογής του C-MOBILE Συμπεράσματα ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

8 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οι προκλήσεις που δέχεται ο τομέας των μεταφορών σήμερα, αφορούν σχεδόν κάθε πτυχή της οικονομίας και της κοινωνίας, υπογραμμίζοντας το ρόλο που κατέχουν οι αποτελεσματικές και αποδοτικές μετακινήσεις. Η ολοκληρωμένη διασύνδεση των μεταφορικών δικτύων συνιστά απαραίτητη προυπόθεση για την άρτια λειτουργία του μεταφορικού συστήματος, την πλήρη αξιοποίηση της δυναμικότητας των αξόνων και την ανεμπόδιστη ροή των μετακινήσεων. Οι μεταφορές σε κάθε κοινωνία αποτελούν τόσο σημαντικό κεφάλαιο ώστε θεωρούνται συχνά δεδομένες. Τα μακροοικονομικά στοιχεία που απορρέουν από τον κλάδο των μεταφορών είναι επίσης εντυπωσιακά. Δεν είναι λίγες οι χώρες εκείνες που αύξησαν το μεταφορικό τους έργο με στόχο την συνολική τους ανάπτυξη, σε εθνικό επίπεδο. Η βασική πρόκληση της πολιτικής των μεταφορών σήμερα είναι η εκπλήρωση των σύγχρονων αναγκών κινητικότητας και βιωσιμότητας, σε εξισορρόπηση. Τα μεταφορικά δίκτυα των χωρών αντιμετωπίζουν σημαντικά κομβικά κενά στη σύνδεση των υποδομών και ελλείψεις ως προς την ασφάλεια που παρέχουν στους χρήστες. Επενδύσεις για να καλυφθούν οι ανάγκες αυτές είναι απαραίτητο να γίνουν σε 1 ο στάδιο,ώστε να ολοκληρωθεί η λειτουργική σύνδεση των υποδομών και να δημιουργηθούν συνθήκες για ασφαλή και σύγχρονα μεταφορικά δίκτυα. ΟΙ ολοκληρωμένες λύσεις, όμως, στηρίζονται στις συνέργειες και δίνουν έμφαση στη χρήση έξυπνων τεχνολογικών εφαρμογών που θα βελτιστοποιήσουν την απόδοση του μεταφορικού συστήματος, περιορίζοντας τις ανάγκες νέων επενδύσεων. Σε μια περίοδο που η μεταφορική ζήτηση και οι απαιτήσεις σε υποδομές και υπηρεσίες μεταφορών αυξάνουν, ενώ παράλληλα, οι δημόσιες επενδύσεις και τα διαθέσιμα κεφάλαια συρρικνώνονται, η συντήρηση και ο εκσυγχρονισμός των κορεσμένων μεταφορικών συστημάτων χωρίς την αύξηση των επενδύσεων πολύτιμων κεφαλαίων συνιστά μία από τις προκλήσεις που καλούμαστε να αντιμετωπίσουμε. Τα παραπάνω έρχονται να αντιμετωπίσουν τα ευφυή συστήματα μεταφορών(intelligent transportation systems-its) [1]. 6

9 1.Τι είναι τα Ευφυή Συστήματα Μεταφοράς Με τον όρο Ευφυή Συστήματα Μεταφοράς αναφερόμαστε σε συστήματα στα οποία εφαρμόζονται Τεχνολογίες Πληροφοριών και Επικοινωνιών: Information Communication Technologies (I.C.T.), τα οποία απευθύνονται στον τομέα των οδικών μεταφορών συμπεριλαμβανόμενης της υποδομής, των οχημάτων και των χρηστών αλλά και στους τομείς της κυκλοφορίας και της κινητικότητας καθώς και με άλλους τρόπους μεταφοράς. Για να καταλάβουμε καλύτερα τα Ευφυή Συστήματα Μεταφοράς, είναι προηγμένες εφαρμογές οι οποίες περιλαμβάνουν την ευφυϊα και έχουν ως σκοπό πρωτοπόρες και καινοτόμες υπηρεσίες οι οποίες αφορούν στους διάφορους τρόπους μεταφοράς αλλά και στην διαχείριση της κυκλοφορίας. Για να επιτευχθούν αυτά συνδυάζουν κάποιες από τις τεχνολογίες της πληροφορικής αλλά και των τηλεπικοινωνιών, δίνοντας την δυνατότητα στους χρήστες να μπορούν να ενημερώνονται πολύ καλύτερα. Έτσι είναι πολύ πιο ασφαλής και αποτελεσματική η μεταφορά τους. Επιπλέον με τα Ευφυή Συστήματα Μεταφοράς οι οδηγοί-χρήστες μπορούν να εξοικονομήσουν χρόνο διότι η μετακίνηση τους είναι γρήγορη, είναι οικονομικά οπότε εξοικονομούν χρήμα και είναι πολύ φιλικά ως προς το περιβάλλον. Τα Ευφυή Συστήματα Μεταφορών συνδυάζουν την τηλεματική, την πληροφόρηση και τις τηλεπικοινωνίες ώστε να παρέχονται πληροφορίες σε πραγματικό χρόνο σε όλους τους εμπλεκόμενους φορείς της μεταφορικής διαδικασίας. Έχουν εφαρμογή στα οδικά, σιδηροδρομικά, θαλάσσια και εναέρια συστήματα μεταφορών ή στον συνδυασμό τους, και βελτιώνουν την ασφάλεια και την ποιότητά τους μέσω της παροχής πληροφοριών στους διαχειριστές των συστημάτων, αλλά και στους χρήστες τους. [2] Τα Ευφυή Συστήματα Μεταφορών (ΕΣΜ) καλύπτουν όλα τα μέσα μεταφοράς και εξετάζουν όλα τα στοιχεία του συστήματος μεταφορών που αλληλεπιδρούν δυναμικά, όπως το όχημα, την υποδομή και τον οδηγό ή χρήστη. Ο γενικός σκοπός λειτουργίας τους είναι η βελτίωση της λήψης αποφάσεων σε πραγματικό χρόνο από τους ελεγκτές του δικτύου μεταφορών και από άλλους χρήστες, βελτιώνοντας έτσι τη λειτουργία του συνολικού συστήματος μεταφορών. Ακόμα παρέχουν έγκαιρη και έγκυρη πληροφόρηση σε πραγματικό χρόνο σχετικά με συμβάντα σε οδικά δίκτυα, αλλά και εξατομικευμένες πληροφορίες, όπως ο εκτιμώμενος χρόνος ταξιδιού και η συντομότερη διαδρομή 7

10 για ένα προορισμό μέσω smartphone ή ενσωματωμένων συστημάτων στο αυτοκίνητο, που επικοινωνούν με την πηγή πληροφόρησης μέσω του διαδικτύου. Σε αυτό το σημείο πρέπει να αναφέρουμε μερικές πολύ βασικές παραμέτρους οι οποίες έχουν αποδειχθεί πως είναι πολύ χρήσιμες. Με τα Ευφυή Συστήματα Μεταφοράς βελτιώνεται η κυκλοφορία στους δρόμους, με αποτέλεσμα οι οδηγοί οχημάτων να κινούνται πιο γρήγορα και παράλληλα με αυτό υπάρχουν και όρια ταχύτητας, το οποίο είναι εξίσου σημαντικό, ώστε να μην παρασύρονται οι οδηγοί και να κινούνται με μεγάλες ταχύτητες. Έτσι με αυτόν τον τρόπο μειώνονται και οι συγκρούσεις. Επιπλέον τιμολογούνται οι δρόμοι ανάλογα με την ζήτηση που θα έχει ο κάθε ένας. Οι μετακινήσεις των ανθρώπων γίνονται πιο αποδοτικές, υπάρχει μείωση των τροχαίων ατυχημάτων και όταν υπάρξει κάποια σύγκρουση η κυκλοφορία θα επαναφερθεί άμεσα, το οποίο είναι πολύ σημαντικό. Εξίσου σημαντικό είναι πως υπάρχει μείωση κατανάλωσης καυσίμων αλλά και εκπομπής ρύπων. Έτσι ελαχιστοποιείται η ρύπανση στις αστικές περιοχές, με αποτέλεσμα να υπάρχει προστασία του περιβάλλοντος. Ένα Ευφυές Όχημα, είναι πλήρως εφοδιασμένο με τα πιο εξελιγμένα εργαλεία σχεδιασμού πορείας. Παρέχουν στον οδηγό συστήματα βοήθειας σε περίπτωση ανάγκης (E-Call), τον πληροφορούν για κάποια ζητήματα όπως: είναι τα όρια ταχύτητας και του δίνουν πληροφορίες σχετικά με τον προορισμό του. Επιπλέον υπάρχει η Υποστήριξη Ειδικών Ομάδων Οδηγών (νέοι, ηλικιωμένοι, Α.Μ.Ε.Α.). Μάλιστα παρέχουν πληροφόρηση για την κατάσταση του οδοστρώματος με βάση τις καιρικές συνθήκες, βάση των Πινακίδων Μεταβλητών Μηνυμάτων (Variable Message Signs V.M.S. και Portable Variable Message Signs P.V.M.S) [3]. Επίσης κατά την διάρκεια μίας σύγκρουσης η επικοινωνία δεν διακόπτεται. Είναι γεγονός πως τα Ευφυή Συστήματα προσφέρουν μείωση των εξόδων λειτουργίας των υποδομών, αλλά και της συντήρησης τους. Επιπλέον προσφέρουν βελτίωση των υποδομών με αποτέλεσμα οι υποδομές να είναι όσο το δυνατόν μακροβιότερες. Φυσικά υπάρχει και βελτίωση στην μεταφορά των προϊόντων και των φορτίων επίσης. Τα Ευφυή Συστήματα Μεταφοράς βελτιώνουν σημαντικά τα επίπεδα της ποιότητας ζωής και της παραγωγικότητας μιας αστικής περιοχής και αυτό διότι υπάρχει μείωση του χρόνου άφιξης των κατοίκων μιας αστικής περιοχής στον προορισμό τους, χρησιμοποιώντας τα Μέσα Μαζικής Μεταφοράς. Επιπλέον οι κάτοικοι της περιοχής θα έχουν περισσότερες ευκαιρίες 8

11 εργασίας, αφού το εμπόριο θα βελτιωθεί σημαντικά. Ένα μικρό παράδειγμα για να καταλάβουμε καλύτερα την χρησιμότητα των Ευφυών Συστημάτων Μεταφοράς είναι η ένταξη τους στην χώρα της Κορέας. Η Κορέα ήταν η πρώτη χώρα η οποία προσπάθησε να εφαρμόσει τα Ευφυή Συστήματα Μεταφορών, με στόχο: Την τεχνολογική καινοτομία Την αντιμετώπιση της αυξημένης ζήτησης της χώρας (υπόψην πως η Κορέα είναι μία χώρα η οποία έχει μεγάλο πληθυσμό σε αντίθεση με την γεωγραφική της έκταση, που είναι μικρή) και Την ανανέωση των υποδομών της εφόσον ήταν αρκετά παλαιές, όπως επίσης παλιά ήταν και τα μέσα μεταφοράς της χώρας. Το σχέδιο για την εφαρμογή των Ευφυών Συστημάτων Μεταφοράς στην Κορέα περιλάμβανε τα εξής βασικά τεχνάσματα: Την ρύθμιση των οδηγιών, των Ευφυών Συστημάτων Μεταφοράς ώστε να ανταποκρίνονται στις ανάγκες της χώρας, Την εφαρμογή αυτών των οδηγιών και Την ανάπτυξη των τεχνολογιών των Ευφυών Συστημάτων Μεταφοράς. Τα ITS έχουν εφαρμογή σε οδικά, σιδηροδρομικά, θαλάσσια και εναέρια συστήματα μεταφορών με σκοπό να βελτιώσουν την ασφάλεια, την ποιότητα του περιβάλλοντος, να μειώσουν το κόστος και τον χρόνο της μεταφοράς. Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται μεγάλη προσήλωση στα συστήματα μεταφορών, στην αυξανόμενη σημασία τους και φυσικά στον αλληλοσχετιζόμενο ρόλο που έχουν και την συμπληρωματικοτητά τους. Με δεδομένη την διαθεσιμότητα των συντελεστών της παραγωγής (δηλαδή το περιορισμένο εργατικό δυναμικό, κεφάλαιο, πρώτες ύλες και καύσιμα ), ο ρόλος των συστημάτων αυτών έχει καταστεί κρίσιμος για να επιτευχθεί ποιοτική και αποδοτική μετακίνηση και μεταφορά (είτε βιομηχανική μεταφορά, είτε ιδιωτική, είτε μετακίνηση κοινού με μέσα μαζικής μεταφοράς) 9

12 Κατά των Abdulhai και Katann, η πραγματική ουσία των έξυπνων πληροφοριακών συστημάτων έγκειται στην αντιμετώπιση των δικτύων μεταφορών με έλεγχο σε πραγματικό χρόνο. Κατά συνέπεια η σε πραγματικό χρόνο παρακολούθηση, διάγνωση, σχηματισμός και αποκωδικοποίηση του ελέγχου είναι απαραίτητη στην υλοποίηση ITS. Το σχέδιο για την ανάπτυξη των Ευφυών Συστημάτων Μεταφορών εστιάζεται σε δύο βασικούς άξονες: 1) την εφαρμογή της καινοτομίας για την ολοκλήρωση των επί μέρους ΕΣΜ (ασύρματες τεχνολογίες, εφαρμογές τηλεματικής, κλπ.) και 2) την προώθηση καινοτόμων μέτρων και τεχνολογιών για τη διαχείριση των εμπορευματικών μεταφορών σε αστικό επίπεδο, καθώς και την ανάπτυξη και λειτουργία ενός δικτύου σύγχρονων τερματικών υποδομών-κόμβων, στο οποίο θα εφαρμοσθούν καινοτόμες τεχνολογικές λύσεις με τη σύμπραξη Δημόσιου και Ιδιωτικού τομέα. Τέλος, βασικοί στόχοι των Ευφυών Συστημάτων Μεταφορών αποτελούν η ενίσχυση της αποδοτικότητας των μεταφορών, η επίτευξη ικανοποιητικής ασφάλειας στις μεταφορές, η προστασία του περιβάλλοντος και η μείωση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης που προκαλείται από τις μεταφορές, η διευκόλυνση των αναγκών όλων των χρηστών των συστημάτων μεταφορών, η ταχύτερη ανταπόκριση σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης, η ενίσχυση της κινητικότητας των οχημάτων, καθώς και η ευρύτερη ανάπτυξη της οικονομίας μέσω αυτών. Μέσω των συστημάτων αυτών αλλά και του συνδυασμού διαφόρων ΕΣΜ δύναται να επιτευχθεί μείωση του χρόνου ταξιδιού των χρηστώ και η μείωση των λειτουργικών εξόδων. 10

13 2.Σύντομη ιστορική αναδρομή των ITS 2.1 Γενικά Οι πρώτες αναφορές σχετικά με τα Ευφυή Συστήματα Μεταφορών έχουν διατυπωθεί κατά τη δεκαετία του τριάντα-1930-και έχουν εισαχθεί στις ζωές μας στην πάροδο πολλών ετών. Πιο συγκεκριμένα μετά το δεύτερο παγκόσμιο πόλεμο και τη μεταγενέστερη εποχή, τη δεκαετία του 1970, η οποία χαρακτηρίζεται ως η εποχή της ανάπτυξης τόσο οικονομικής όσο και τεχνολογικής-και της ραγδαίας εξέλιξης των ηλεκτρονικών υπολογιστών τόσο στην Ευρώπη όσο και συνολικά στον κόσμο, έγινε μια προσπάθεια για τη συντονισμένη ανάπτυξη των ΕΣΜ, όπου τελικά λόγω του κόστους και κυρίως του περιορισμού των γνώσεων, η ιδέα της ανάπτυξης των ΕΣΜ χάθηκε γρήγορα. Στις Η.Π.Α. τη δεκαετία του 1970, ξεκίνησαν έρευνες για την καθοδήγηση διαδρομών και για τα συστήματα ελέγχου της κυκλοφορίας. Στην Ευρώπη κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1980 έγιναν οι πρώτοι πειραματισμοί και τη δεκαετία του 1990 οι πρώτες εφαρμογές των ΕΣΜ έγιναν πράξη. Γενικά, για την ανάπτυξη των ΕΣΜ μπορεί να υποστηριχτεί ότι: ο σκοπός των ΕΣΜ είναι να εκμεταλλευτεί τις κατάλληλες τεχνολογίες για να καταστούν οι δρόμοι, τα οχήματα και οι χρήστες «πιο ευφυή». Οι σημαντικότερες εξελίξεις των ΕΣΜ υπήρξαν στην Ευρώπη, στις Η.Π.Α και στην Ιαπωνία και έχουν περάσει από τρεις φάσεις :προετοιμασία ( ), μελέτη σκοπιμότητας ( ) και ανάπτυξη προϊόντων (1995σήμερα). [4] 2.1 Προετοιμασία ( ) Αυτή είναι η πρώτη περίοδος της ανάπτυξης των ΕΣΜ, κατά την οποία οι ΤΠΕ δεν είχαν αναπτυχθεί αρκετά και η κατασκευή νέων οδών ήταν ο μόνος τρόπος για τη λύση προβλημάτων συμφόρησης. Το πρώτο παράδειγμα για τα ΕΣΜ θα το βρούμε στους ηλεκτρικούς σηματοδότες κυκλοφορίας οι οποίοι εφαρμόστηκαν στα τέλη της δεκαετίας του Αργότερα, το 1939, στην παγκόσμια έκθεση της Νέας Υόρκης, παρουσιάστηκε η ιδέα των Automated Highway Systems (AHS), όμως χωρίς περαιτέρω 11

14 ανάπτυξη έως τη δεκαετία του 1960, όταν εμφανίστηκε το πρώτο ηλεκτρικό σύστημα ελέγχου της κυκλοφορίας στις Η.Π.Α. Από το 1960 έως το 1970, αναπτύχθηκε, στις Η.Π.Α., το Εlectronic Route Guidance System (ERGS), το οποίο χρησιμοποιήθηκε για οδούς διπλής κατεύθυνσης οχημάτων με σκοπό τη παροχή καθοδήγησης. Κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1970, αναπτύχθηκε το Comprehensive Automobile Traffic Control System (CATCS) και το Autofahrer Leit und Informationssystem (ALI) στην Ιαπωνία και στη Γερμανία, αντίστοιχα, τα οποία αποτέλεσαν δυναμικά συστήματα καθοδήγησης βασισμένα σε πραγματικές συνθήκες κυκλοφορίας. Αυτή η δεκαετία ήταν, επίσης, σημαντική για τα ΕΣΜ, επειδή εισήγαγε την έναρξη της ανάπτυξης του Global Positioning System (GPS). Αυτές οι τεχνολογίες, σήμερα, αποτελούν τα κύρια χαρακτηριστικά των περισσότερων από τα προϊόντα των ΕΣΜ, αν και εκείνη τη χρονική περίοδο δεν είχαν συσχετιστεί με τα ΕΣΜ. 2.2 Μελέτη σκοπιμότητας ( ) Αυτή η φάση είναι χαρακτηρισμένη από μία έκρηξη αναπτυξιακών προγραμμάτων, επιδοτούμενα τόσο από βιομηχανίες όσο και από κυβερνήσεις, στην Ευρώπη, στις Η.Π.Α. και στην Ιαπωνία. Αυτά τα προγράμματα ήταν το αποτέλεσμα προηγούμενων μελετών και βασικών τεχνολογιών για τα ΕΣΜ που είχαν αναπτυχθεί κατά τη προηγούμενη δεκαετία. Στην Ευρώπη, κυβερνήσεις, εταιρείες και πανεπιστήμια από 19 χώρες καθιέρωσαν το Program for European Traffic with Efficiency and Unprecedented Safety8 (PROMETHEUS). Με αφορμή αυτό το πρόγραμμα, κατά το διάστημα 1987 και 1994 αναπτύχθηκαν αρκετές εφαρμογές ΕΣΜ. Στη δεκαετία του 1980 κατασκευάστηκε το όχημα δοκιμής Versuchsfahreug für Autonome Mobilität und RechnerSehen9 (VaMoRs) στο Μόναχο, στο οποίο χρησιμοποιήθηκαν δύο μπροστινές κάμερες με σκοπό τον έλεγχο της κίνησης σε μια λωρίδα αυτοκινητοδρόμου. Το 1990 μία ομάδα, με την ηγεσία της Daimler-Benz10, ανέπτυξε το δοκιμαστικό όχημα VITA II. Αυτό το όχημα ενσωμάτωνε δέκα κάμερες και δέκα επεξεργαστές με σκοπό να διατηρεί το όχημα στο κέντρο της λωρίδας, κρατώντας παράλληλα μια ασφαλή απόσταση από το προπορευόμενο όχημα, τις εναλλασσόμενες λωρίδες και τη διαδικασία του προσπεράσματος άλλων αυτοκινήτων με δυνατότητα αποφυγής σύγκρουσης. Άλλα σχέδια τα οποία αναπτύχθηκαν στο πλαίσιο του προγράμματος PROMETHEUS, είναι το ονομαζόμενο και ως ARGO project, το οποίο στόχευε στο σχεδιασμό, στην 12

15 ανάπτυξη και στη δοκιμασία καινοτόμων λύσεων για τα οχήματα του μέλλοντος. Η μεταγενέστερη ανάπτυξη του προγράμματος αυτού έγινε από το Dedicated Road Infrastructure for Vehicle in Europe (DRIVE), το οποίο περιλαμβάνει την ανάπτυξη και δοκιμή των επικοινωνιακών συστημάτων, για τη βελτίωση της κίνησης και τη διαχείριση της κυκλοφορίας. O οργανισμός δημοσίου-ιδιωτικού τομέα συντονισμού, European Road Transport Telematics Implement Coordination Organization11 (ERTICO), που συστάθηκε το 1991 για να παρέχει υποστήριξη για την πλήρη ενσωμάτωση και εφαρμογή του Europe s Transport Telematics Project. Στις Η.Π.Α, στα τέλη της δεκαετίας του 1980, η ομάδα μελέτης Mobility 2000 έθεσε τα θεμέλια για τη διαμόρφωση του Intelligent Vehicle Highway Systems (IVHS), το οποίο αποτελούνταν από ένα δημόσιο-ιδιωτικό φόρουμ για την ενοποίηση των εθνικών συμφερόντων των ΕΣΜ και την προώθηση της διεθνούς συνεργασίας στον τομέα των ΕΣΜ. Το 1994, το United States Department of Transportation (USDOT), άλλαξε το όνομα από USDOT σε Intelligent Transportation Society of America (ΙTS America). Αναπτύχθηκαν, έτσι, αρκετά σχέδια σε περισσότερα από 80 περιοχές των Η.Π.Α. Σχέδιο κλειδί αποτελεί το Automated Highway System (AHS), το οποίο έγινε από το National Automated Highway System Consortium (NAHSC), τη General Motors, το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας και άλλα ιδρύματα. Στα πλαίσια της εφαρμογής αυτού του σχεδίου, πραγματοποιήθηκαν αρκετές δοκιμές των αυτοματοποιημένων οχημάτων στους αυτοκινητόδρομους της Καλιφόρνιας. Στην Ιαπωνία, τη δεκαετία του 1980, κάποια σχέδια, όπως το Road Automobile Communication System (RACS) εφαρμόστηκαν από το Advanced Mobile Traffic Information and Communication System (AMTICS), καθώς και από την Εθνική Αστυνομία. Τη δεκαετία του 1990, το Υπουργείο Ταχυδρομείων και Τηλεπικοινωνιών εκπονώντας ερευνητικά έργα και συνδυάζοντας τα δύο σχέδια RACS και AMTICS δημιούργησε το Vehicle Information and Communication System (VICS). Είναι ένα τερματικό σύστημα VICS που παρέχει τη δυνατότητα εντοπισμού θέσης για την εμφάνιση των συντεταγμένων του οχήματος στην οθόνη του χάρτη, και επιτρέπει την επικοινωνία με τους σταθμούς παροχής δεδομένων για την απόκτηση πληροφοριών των συνθηκών κυκλοφορίας για το σχεδιασμό της διαδρομής. Παραδείγματα από άλλα ερευνητικά, είναι το Advanced Road Transportation Systems (ARTS), από το Υπουργείο Δημοσίων Έργων της Ιαπωνίας, για την πρόοδο της οδικής κυκλοφορίας μέσω της ενσωμάτωσης των δρόμων και των οχημάτων, όπου εξετάζεται 13

16 το σύστημα Advanced Safety Vehicle (ASV), το οποίο προορίζεται για την προώθηση της έρευνας και της ανάπτυξης των τεχνολογιών ασφαλείας των οχημάτων. Ακόμη, εκπρόσωποι της ακαδημαϊκής κοινότητας και της βιομηχανίας δημιούργησαν τη κοινότητα Vehicle, Road and Traffic Intelligent Society (VERTIS), η οποία οργανώνει την ανταλλαγή πληροφοριών ανάμεσα στις ευρωπαϊκές και αμερικανικές υπηρεσίες, όπως την ERTICO και την ITS America, σε θέματα σχετιζόμενα με τις δραστηριότητες και τους τρόπους ανάπτυξης των ΕΣΜ. Το 1996, το Υπουργείο Δημοσίων Έργων της Ιαπωνίας και 21 μεγάλες εταιρείες, όπως η Toyota, η Nissan, η Honda και η Mitsubishi σχημάτισαν το Advanced Cruise-Assist Highway System Research Association, και εξέτασαν διάφορες εφαρμογές πλήρως αυτοματοποιημένων οχημάτων σε αυτοκινητόδρομους. 2.3 Ανάπτυξη Προϊόντων (1995 σήμερα) Ενώ η προηγούμενη φάση επικεντρώθηκε στην έρευνα και τη δημιουργία τεχνικών προδιαγραφών και ορισμένων εφαρμογών, με υψηλού επιπέδου λειτουργίες για τα ΕΣΜ, στα μέσα της δεκαετίας του 1990, υιοθετήθηκε μια ενιαία πολιτική ανάμεσα σε πολλά κράτη για την ανάπτυξη των ΕΣΜ με συνεπή και αρμονικό τρόπο. Αυτό οδήγησε στην επόμενη φάση η οποία είναι η ανάπτυξη των προϊόντων αυτών. Έχουν πραγματοποιηθεί αρκετά ερευνητικά έργα και πολλά άλλα, τα οποία αναπτύσσονται. Στην Ευρώπη, από τη δεκαετία του 1990 τα Euro Regional Projects, που χρηματοδοτείται από τον προϋπολογισμό του Trans-European Transport Network (ΤΕΝ- Τ), βοήθησε στην πρόοδο και στην εναρμόνιση της ανταλλαγής δεδομένων μεταξύ των ευρωπαϊκών οδικών αρχών και στη χρήση της ενιαίας γλώσσας Radio Data System Traffic Message Channel. Τα ευρωπαϊκά αυτά περιφερειακά σχέδια συγχωνεύτηκαν το 2007 σ ένα ενιαίο έργο της Directorate General Move, το EasyWay12. Το EasyWay είναι ένα έργο όπου στόχος του είναι ο συντονισμός της εξάπλωσης των ΕΣΜ στους κύριους διευρωπαϊκούς οδικούς διαδρόμους ομαδοποιημένο σε οκτώ ευρωπαϊκές περιοχές. Κατευθύνσεις δίνονται από τις εθνικές οδικές αρχές και τις οδικές εταιρείες από 22 κράτη-μέλη και χρηματοδοτείται από την Ε.Ε. μέσω του προϋπολογισμού του Διευρωπαϊκού Δικτύου Μεταφορών. Οι ανάγκες της γέννησης των ΕΣΜ προέκυψαν για τη βελτίωση των συνθηκών κυκλοφορίας στις μετακινήσεις εντός και εκτός πόλεων με εφαρμογές για τη διαχείριση 14

17 της οδικής υποδομής, την εξοικονόμηση πόρων αλλά και τη προστασία του περιβάλλοντος προς όφελος όλων. Με την πάροδο των ετών και καθώς η τεχνολογία των τηλεπικοινωνιών αναπτύσσεται, οι εφαρμογές των ΕΣΜ εξαπλώνονται σε όλα τα μεταφορικά μέσα. Με τη χρήση των δορυφορικών εφαρμογών-gps, της τηλεματικής και της τεχνολογίας της πληροφορικής έχουν δημιουργηθεί πλήθος εφαρμογών. Για παράδειγμα μέσω της χρήσης του διαδικτύου οι χρήστες μπορούν να γνωρίζουν/εντοπίζουν τις θέσεις των πτήσεων που τους ενδιαφέρουν ή των πλοίων στις θαλάσσιες μεταφορές. Παρομοίως, έχουν δημιουργηθεί εφαρμογές από τους παρόχους Μέσων Μαζικής Μεταφοράς. Στην Ελλάδα για παράδειγμα ο Οργανισμός Σιδηροδρόμων Ελλάδος (ΟΣΕ), και ο Οργανισμός αστικών Συγκοινωνιών Θεσσαλονίκης (ΟΑΣΘ) παρέχουν πληροφορίες στους χρήστες για την ακριβή τοποθεσία ενός συρμού ή αστικού λεωφορείου μέσω διαφόρων εφαρμογών. Αυτά είναι ορισμένα παραδείγματα εντός της Ελληνικής επικράτειας που δείχνουν κάποιες από τις εφαρμογές των ΕΣΜ οι οποίες μπορούν να διευκολύνουν την καθημερινή μετακίνηση των πολιτών. 3.Κατηγοριοποίηση των ευφυών συστημάτων των μεταφορών 3.1 Γενικά Τα ευφυή συστήματα μεταφορών μπορούν να αποτελέσουν τα μέσα υλοποίησης συγκεκριμένων στρατηγικών που στοχεύουν στον περιορισμό των εκπομπών. Η ομάδα δράσης ΕC- METI προσδιορίζει τις στρατηγικές των μεταφορών, στην υλοποίηση των οποίων συμβάλλουν και οι εφαρμογές ICT και κατ επέκταση τα ευφυή συστήματα μεταφορών (ITS). Πιο συγκεκριμένα: Στρατηγικές που στοχεύουν στην τροποποίηση της ζήτησης των μεταφορών Αυτό επιτυγχάνεται με έναν αριθμό διαφορετικών προσεγγίσεων, όπως η ενθάρρυνση των ταξιδιωτών να χρησιμοποιούν οχήματα χαμηλής ρύπανσης ή ήπιους τρόπους μεταφοράς, η μείωση της συνολικής ζήτησης για κινητικότητα και της συνολικής απόστασης του ταξιδιού. Οι εμπορευματικές μεταφορές μπορούν να γίνουν αποτελεσματικότερες μέσω αποδοτικών logistics. Άλλες προσεγγίσεις περιλαμβάνουν διατίμηση οδών ή σχέδια διοδίων ανάλογα με το πόσο ρυπαίνει το όχημα, ώστε να προωθήσουν ή να αποθαρρύνουν το ταξίδι. Σχετικές στρατηγικές περιλαμβάνουν υπηρεσίες πληροφόρησης και συστήματα που σχεδιάζονται για να αυξήσουν την αποδοτικότητα και την άνεση των δημοσίων μεταφορών σχετικά με τη διαχείριση του στόλου. Στρατηγικές που προωθούν μια πιο αποδοτική ως προς το CO2, χρήση του δικτύου Ο στόχος μπορεί να επιτευχθεί μέσω ενός αριθμού τρόπων διαχείρισης της κυκλοφορίας και των 15

18 συστημάτων ελέγχου που επιδρούν στις ροές της κυκλοφορίας. Οι πιο σοφιστικές εφαρμογές, όχι μόνο αυξάνουν τη διαχείριση και μειώνουν τη συμφόρηση, αλλά και σχεδιάζονται με τέτοιο τρόπο ώστε να προωθήσουν τις βέλτιστες ταχύτητες για την ενεργειακή αποδοτικότητα, να περιορίσουν τις επιταχύνσεις, τις επιβραδύνσεις, και τη συμπεριφορά σταμάτα- ξεκίνα. Επίσης τμήμα των στρατηγικών αυτών είναι η παραχώρηση προτεραιότητας σε ειδικούς τύπους οχημάτων. Καλύτερη χρήση του δικτύου μπορεί να έχει αποτέλεσμα λόγω αλλαγών στην ώρα του ταξιδιού, λόγω χρησιμοποίησης εναλλακτικών διαδρομών, και λόγω της εξοικονόμησης χρόνου στην εύρεση θέσης στάθμευσης. Συστήματα πληροφόρησης που αναπτύσσονται προς αυτή της κατεύθυνση επιτελούν αυτούς τους σκοπούς. Στρατηγικές που ενθαρρύνουν τη βέλτιστη οδηγική συμπεριφορά Αυτή η κατηγορία περιλαμβάνει πρωτοβουλίες όπως εκστρατείες που στοχεύουν στους οδηγούς, για την προώθηση ενός τρόπου οδήγησης με χαμηλότερες εκπομπές CO2. H στρατηγική αυτή μπορεί να προωθηθεί μέσω ενημερωτικών προγραμμάτων και μέσω συστημάτων και οργάνων εντός του οχήματος. Η αποτελεσματική εφαρμογή ολοκληρωμένων και αποτελεσματικών στρατηγικών προϋποθέτει την πολύπλευρη συνεργασία των συστημάτων, έτσι ώστε να επιτυγχάνεται η υλοποίηση των περισσότερων στόχων ταυτόχρονα. Η ομάδα εργασίας e- safety ICT για καθαρή και ασφαλή οδήγηση κατηγοριοποιεί τα ευφυή συστήματα των μεταφορών ως εξής Συστήματα αλλαγής της οδηγικής συμπεριφοράς και οικολογικής οδήγησης (Eco- driving support) Συστήματα ελέγχου και διαχείρισης της κυκλοφορίας (Eco- traffic management) Συστήματα πλοήγησης και πληροφόρησης (Eco- information and guidance) Συστήματα διαχείρισης της ζήτησης και της πρόσβασης (Eco- demand and access management) Συστήματα Logistics και διαχείρισης του στόλου (Eco-freight and logistics management) Η ομάδα EC- METI προσθέτει στην κατηγοριοποίηση αυτή και τα συστήματα που ενισχύουν την ασφάλεια (Advanced Driver Assistance Systems ADAS). Τα συστήματα αυτά αναπτύχθηκαν για την βελτίωση της οδικής ασφάλειας και τη βοήθεια του οδηγού, η χρήση τους όμως μπορεί να έχει θετικά αποτελέσματα στον τομέα των εκπομπών τόσο άμεσα, όσο και έμμεσα μέσω του περιορισμού των ατυχημάτων. Οι εφαρμογές των ITS,μπορούν να ομαδοποιηθούν σε 3 μεγάλες κατηγορίες. Στα συστήματα ασφαλείας και βοήθειας του οδηγού (ADAS), στα συστήματα που συμβάλλουν στην 16

19 οικολογική- οικονομική οδήγηση (eco- solutions) και στα συστήματα διαχείρισης της κυκλοφορίας. Κάθε κατηγορία περιλαμβάνει τα συστήματα που λειτουργούν αυτόνομα, καθώς και αυτά που προωθούν τη συνεργασία του οχήματος και των υποδομών. Τα ITS είναι συστήματα που συμβάλλουν στην επίτευξη των στόχων των διαφόρων στρατηγικών για καθαρότερες, αποτελεσματικότερες και ασφαλέστερες μεταφορές. Η λειτουργία τους επηρεάζει το συνολικότερο πλαίσιο παραμέτρων των μεταφορών. Συγκεκριμένα επεμβαίνουν και επηρεάζουν τις κυκλοφοριακές συνθήκες, την ανθρώπινη οδηγική συμπεριφορά, και τη λειτουργία του οχήματος. Για παράδειγμα το σύστημα συγχρονισμού των φαναριών βελτιώνει την κυκλοφοριακή ροή και αποτρέπει την συμφόρηση. Τα συστήματα αλλαγής σχέσεων μετάδοσης μπορούν να μεταβάλλουν την ανθρώπινη συμπεριφορά μετατρέποντας την από επιθετική σε πιο ήρεμη. Τα συστήματα πληροφόρησης και δυναμικής πλοήγησης μπορούν να συμβάλλουν στον καλύτερο προγραμματισμό του ταξιδιού βοηθώντας πέρα από τον ίδιο τον οδηγό, την ευρύτερη κυκλοφοριακή εξομάλυνση Γενικά τα είδη ITS διακρίνονται σε : I. Συστήματα εντός του οχήματος, II. Συστήματα πλοήγησης και πληροφόρησης, III. Συστήματα διαχείρισης και ελέγχου της κυκλοφορίας. 3.2 Συστήματα εντός του οχήματος- Συνοπτική περιγραφή Στα συστήματα εντός του οχήματος περιλαμβάνονται εκείνες οι εφαρμογές των ITS που αποτελούν τμήμα του εξοπλισμού του οχήματος και συμβάλλουν, στην αλλαγή της οδηγικής συμπεριφοράς και στην υποβοήθησή του οδηγού. Συμμετέχουν στην προσπάθεια υιοθέτησης ενός οικολογικού τρόπου οδήγησης που βασίζεται στη βέλτιστη ενεργειακή διαχείριση του οχήματος και των παραμέτρων του και στην ενίσχυση της ασφάλειας των οδικών μεταφορών. Τα συστήματα, που προωθούν τον οικολογικό- οικονομικό τρόπο οδήγησης μέσω της βέλτιστης ενεργειακά διαχείρισης του οχήματος, στοχεύοντας παράλληλα στην αλλαγή της ανθρώπινης οδηγικής συμπεριφοράς ονομάζονται συστήματα αλλαγής της οδηγικής συμπεριφοράς ή οικολογικά συστήματα. (Driver Behaviour Systems ή Eco- solutions). Τα συστήματα που βοηθούν τον οδηγό να 17

20 αποφύγει ατυχήματα, ενισχύουν την ενεργητική ασφάλεια του οχήματος και μεταβάλλουν την οδηγική συμπεριφορά σε κυκλοφοριακό επίπεδο ονομάζονται εξελιγμένα συστήματα υποβοήθησης του οδηγού (ADAS). Οι δύο αυτές κατηγορίες συστημάτων βρίσκουν εφαρμογή εντός του οχήματος. Η έννοια της οικολογικής οδήγησης εμπεριέχει ένα σύνολο ολοκληρωμένων κανόνων που μπορεί να ακολουθήσει ο οδηγός για να επιτύχει τον περιορισμό της κατανάλωσης καυσίμου και των εκπομπών. Οι γενικοί κανόνες του eco driving όπως περιγράφονται από την έκθεση της είναι οι εξής: Αλλαγή σχέσης μετάδοσης όσο το δυνατόν πιο σύντομα, φρενάρισμα με σχέση μετάδοσης στο κιβώτιο Διατήρηση σταθερής ταχύτητας με τη μέγιστη δυνατή σχέση μετάδοσης στο κιβώτιο Αποφυγή των δυσμενών κυκλοφοριακών συνθηκών Σβήσιμο του κινητήρα στις σύντομες στάσεις Συχνός έλεγχος της πίεσης των ελαστικών Χρησιμοποίηση εντός του οχήματος συσκευών δυναμικής πλοήγησης και καθοδήγησης για την αποφυγή της συμφόρησης Αποφυγή υπερφόρτωσης του οχήματος Οι κανόνες αυτοί είναι γενικοί και η εφαρμογή τους μπορεί να έχει ιδιαίτερα θετικές επιπτώσεις στην εξοικονόμηση καυσίμου Οι κανόνες εμπίπτουν στη στρατηγική για τη βέλτιστη οδηγική συμπεριφορά. Απαιτείται όμως εξειδίκευση τους ανάλογα με τις ανάγκες του οδηγού, και τα χαρακτηριστικά του οχήματος. Είναι απαραίτητη επομένως η υιοθέτηση συστημάτων που θα βελτιστοποιούν από ενεργειακή άποψη αυτούς τους κανόνες, προσαρμόζοντας τους στα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του οχήματος. Για παράδειγμα ένα σύστημα αλλαγής σχέσεων μετάδοσης θα υποδεικνύει αλλαγές με διαφορετικό τρόπο για ένα πετρελαιοκίνητο όχημα σε σχέση με ένα βενζινοκίνητο. Οπότε ο γενικός κανόνας της αλλαγής σχέσης μετάδοσης σε χαμηλές στροφές, πρέπει να εξειδικευθεί. Ταυτόχρονα τα συστήματα πρέπει να μπορούν να προσαρμόζονται στις ανάγκες του οδηγού και στη δυναμική αλλαγή των κυκλοφοριακών συνθηκών. Ο στόχος των συστημάτων αυτών είναι η εκπαίδευση των οδηγών, η διαρκής καθοδήγηση, και η δυναμική πληροφόρησή τους. Οι υποδείξεις των συστημάτων είναι 18

21 οπτικές και ορισμένες φορές και ηχητικές και εμφανίζονται στον πίνακα οργάνων του οχήματος υλοποιώντας την διεπαφή μηχανής- ανθρώπου (HMI). Τεχνολογικά τα συστήματα αυτά εμπλέκουν διάφορα μέρη όπως αισθητήρες, δεδομένα από το δίκτυο CAN BUS του οχήματος, ψηφιακούς, χάρτες, συστήματα εύρεσης θέσης (GPS) και πλοήγησης, τεχνολογίες ασύρματης επικοινωνίας (GPRS) και τεχνολογίες καταγραφής δεδομένων. Τα συστήματα που επηρεάζουν την ανθρώπινη οδική συμπεριφορά μπορούν να λειτουργούν αυτοτελώς εντός του οχήματος, αλλά και να συμπληρωθούν με επεκτάσεις που ενισχύουν την επικοινωνία μεταξύ των οχημάτων του δικτύου (vehicle to vehicle) και με τις υποδομές (vehicle to infrastructure). 3.3 Συστήματα αλλαγής της οδηγικής συμπεριφοράς (Driver behaviour systems) Τα κυριότερα συστήματα αλλαγής της οδηγικής συμπεριφοράς είναι τα εξής Σύστημα απενεργοποίησης του κινητήρα (start- stop system): Το σύστημα απενεργοποιεί τον κινητήρα στις στάσεις εξοικονομώντας καύσιμο. Το σύστημα έχει παρεμβατικό χαρακτήρα. Σύστημα παρακολούθησης της πίεσης των ελαστικών (tyre pressure monitoring): Το σύστημα εντοπίζει μέσω αισθητήρων την απώλεια της πίεσης των ελαστικών και ενημερώνει τον οδηγό για την αναγκαιότητα πλήρωσης τους. Το σύστημα έχει πληροφοριακό και προειδοποιητικό χαρακτήρα. Σύστημα αλλαγής σχέσεων μετάδοσης (gear shift indicator): Το σύστημα υποδεικνύει στον οδηγό πότε πρέπει να αλλάξει ταχύτητα με γνώμονα την εξοικονόμηση ενέργειας. Η φιλοσοφία του συστήματος στηρίζεται στη δυναμική χάραξη πολιτικής αλλαγής σχέσεων μετάδοσης ανάλογα με τις συνθήκες και τις απαιτήσεις του οδηγού με προσανατολισμό ενεργειακής αποδοτικότητας. Αξίζει να σημειωθεί ότι η καλλιέργεια οικολογικού οδηγικού προτύπου, σχετίζεται πέρα από την βέλτιστη ενεργειακά διαχείριση του οχήματος, στην πληροφόρηση και την πρόληψη Τα συστήματα που απαντούν ακριβώς σε αυτή την ανάγκη, είναι τα συστήματα πληροφόρησης και πλοήγησης που εγκαθίστανται εντός του οχήματος (eco- navigation and information). 19

22 3.4 Εξελιγμένα συστήματα υποβοήθησης του οδηγού (Advanced Driver Assistance Systems) Στην κατηγορία των συστημάτων εντός του οχήματος περιλαμβάνονται αυτά που έχουν σχεδιαστεί να βοηθούν τον οδηγό συμμετέχοντας στην προσπάθεια για ασφαλέστερη οδήγηση. Τα συστήματα αυτά δεν έχουν σχεδιασθεί με γνώμονα την ενεργειακή αποδοτικότητα αλλά με κύριο στόχο την ενίσχυση της ασφάλειας στις οδικές μεταφορές. Τα συστήματα είναι γνωστά με το όνομα ADAS (Advanced Driver Assistance). Αν και ο σχεδιασμός τους αποβλέπει στην ενίσχυση της ασφάλειας των οδικών μεταφορών, η εφαρμογή τους μπορεί να οδηγήσει είτε άμεσα είτε έμμεσα, μέσω του περιορισμού των ατυχημάτων, στον περιορισμό της κατανάλωσης ενέργειας. Τα συστήματα αυτά αλληλεπιδρούν με τους χρήστες και τους υποβοηθούν. Επιδρούν άμεσα και έμμεσα στο οδηγικό πρότυπο και την κυκλοφοριακή συμπεριφορά. Για παράδειγμα το σύστημα προσαρμογής της ταχύτητας δεν επιτρέπει στον οδηγό να υπερβεί τα όρια κυκλοφορίας, ενώ τα συστήματα διατήρησης λωρίδας τον αποτρέπουν τις συχνές αλλαγές λωρίδων Ανάλογα με τον χαρακτήρα της αλληλεπίδρασης, τα συστήματα διακρίνονται σε: πληροφοριακά προειδοποιητικά παρεμβατικά Ακολουθεί σύντομη περιγραφή των κυριότερων συστημάτων ADAS. Σύστημα νυχτερινής όρασης (Night Vision) Σύστημα υποβοήθησης της νυχτερινής όρασης μέσω κάμερας υπερύθρων. Αυξάνει την δυνατότητα αντίληψης της ύπαρξης των πεζών, οχημάτων και άλλων αντικειμένων σε συνθήκες περιορισμένης ορατότητας. Ενισχύει την ασφάλεια των οδικών μεταφορών περιορίζοντας τα ατυχήματα. Έχει έμμεσες επιπτώσεις στις εκπομπές με τον περιορισμού των ατυχημάτων που προκαλούνται λόγω χαμηλής ορατότητας. Το σύστημα έχει χαρακτήρα πληροφοριακό και προειδοποιητικό Σύστημα διατήρησης της λωρίδας (Lane Keeping System) Το σύστημα εντοπίζει τα όρια της λωρίδας μέσω κάμερας που αναγνωρίζει τη σήμανση της. Ταυτόχρονα ανιχνεύει την τάση του οδηγού να αλλάξει λωρίδα και τον προειδοποιεί για το αντίθετο. Το παρεμβατικό σύστημα εμποδίζει την αλλαγή μέσω του ελέγχου του τιμονιού, διορθώνοντας την πορεία μέσα στα όριά της. Σε επίπεδο εκπομπών το σύστημα έχει έμμεσες επιπτώσεις καθώς αποτρέπει τα ατυχήματα που οφείλονται στην αλλαγή λωρίδας. Ταυτόχρονα 20

23 συμβάλλει και στην διατήρηση της ομαλότητας της ροής καθώς αποφεύγονται οι συχνές αλλαγές λωρίδων. Σύστημα έκτακτου φρεναρίσματος (Emergency Braking) Το σύστημα εντοπίζει τα εμπόδια και παρέχει προειδοποιήσεις σε περίπτωση επικείμενης σύγκρουσης. Όταν το σύστημα θεωρεί ότι η σύγκρουση είναι αναπόφευκτη, τότε ενεργοποιεί τα φρένα ακαριαία και δυνατά και θέτει ταυτόχρονα τα μέτρα παθητικής ασφάλειας του οχήματος σε λειτουργία (προένταση ζώνης). Η αναγνώριση των εμποδίων γίνεται μέσω ενός συστήματος αισθητήρων που αναγνωρίζουν την απόσταση από τα προπορευόμενα οχήματα και τα εμπόδια. Η συμβολή του συστήματος στις εκπομπές είναι έμμεση, μέσω του περιορισμού των ατυχημάτων που οφείλονται στα απότομα φρεναρίσματα. Το σύστημα είναι προειδοποιητικό αλλά και παρεμβατικό. Σύστημα ελέγχου πορείας (Cruise Control) Το σύστημα ελέγχου πορείας (CC) είναι ένα σύστημα που διατηρεί την ταχύτητα του οχήματος στο επίπεδο που την όρισε ο οδηγός, μέσω του ηλεκτρονικού ελέγχου του γκαζιού. Το σύστημα έχει άμεσες επιπτώσεις στις εκπομπές, καθώς διατηρεί σταθερή την ταχύτητα του οχήματος αποτρέποντας τις επιταχύνσεις και τις επιβραδύνσεις της χειροκίνητης λειτουργίας. Όλο και περισσότεροι κατασκευαστές αυτοκινήτων τοποθετούν το σύστημα στα οχήματά τους. Έτσι εξασφαλίζεται μεγάλος βαθμός διείσδυσης του συστήματος. Το σύστημα βρίσκει εφαρμογή κυρίως σε αυτοκινητοδρόμους, όπου είναι δυνατή η διατήρηση σταθερής ταχύτητας, αρκεί να τηρούνται οι κατάλληλες αποστάσεις ασφαλείας. Προσαρμοζόμενο σύστημα ελέγχου πορείας (Adaptive Cruise Control) Το προσαρμοζόμενο σύστημα ελέγχου της πορείας (ACC) αποτελεί εξέλιξη του cruise control. O οδηγός καθορίζει την ταχύτητα που επιθυμεί να διατηρήσει. Σε περίπτωση που το προπορευόμενο όχημα είναι πιο αργό, ο οδηγός καθορίζει την χρονική απόσταση (ή χωρική) που θέλει να έχει από αυτό. Το σύστημα μέσω αισθητήρων ανιχνεύει την χρονική απόσταση και ανάλογα με τις διακυμάνσεις της ταχύτητας του προπορευόμενου, προσαρμόζει την ταχύτητα του οχήματος. To σύστημα μετρά το χρονικό διάστημα από το όχημα που προηγείται και το συγκρίνει με μία υπολογισμένη απόσταση που είναι συνάρτηση της χρονικού διαστήματος μεταξύ τους, της ταχύτητας του οχήματος και της διαφοράς της ταχύτητας μεταξύ των οχημάτων. Όταν το χρονικό διάστημα (ή χωρικό) είναι πολύ μικρό το ACC επιβραδύνει το όχημα με μία επιβράδυνση 2,5m/sec². Ο στόχος του συστήματος είναι η διατήρηση απόστασης ασφαλείας και συγκριτικά με το συμβατικό CC αυξάνει το έυρος των οδικών συνθηκών στις οποίες μπορεί να εφαρμοστεί. Όταν απαιτούνται μεγαλύτερες επιβραδύνσεις το σύστημα προειδοποιεί ηχητικά τον οδηγό. Μπορεί να εφαρμοστεί σε ταχύτητες μεγαλύτερες των 30 km/h, ενώ έχουν αρχίσει να εμφανίζονται και συστήματα που βρίσκουν εφαρμογή και σε χαμηλότερες ταχύτητες. Τρένο οχημάτων (Platooning) Είναι ένα σύστημα που δημιουργεί μία τηλεματικά συγχρονισμένη κίνηση οχημάτων. Τα οχήματα συνδέονται μεταξύ τους μέσω συστήματος ελέγχου και αισθητήρων. Δημιουργείται μία 21

24 ακολουθία οχημάτων που πορεύονται ακολουθώντας την ίδια ταχύτητα, διατηρώντας μεταξύ τους ίσες αποστάσεις. Η επίπτωση στις εκπομπές είναι άμεση καθώς διατηρείται σταθερή ταχύτητα και περιορίζεται η επίδραση της αεροδυναμικής αντίστασης. Επίσης αυξάνεται η διαθεσιμότητα του χώρου των οδών συμβάλλοντας στη δημιουργία πιο ομαλής ροής. Το σύστημα έχει παρεμβατικό χαρακτήρα Έξυπνο σύστημα προσαρμογής ταχύτητας (Intelligent Speed Adaptation ISA)) Είναι ένα σύστημα που συμβουλεύει ή και αναγκάζει τον οδηγό να διατηρήσει τα όρια ταχύτητας. Στηρίζεται σε ένα χάρτη που περιλαμβάνει τα όρια κυκλοφορίας και στο σύστημα εύρεσης θέσης (GPS). Η συμβολή του στον περιορισμό της κατανάλωσης είναι άμεση καθώς περιορίζει τις θετικές επιταχύνσεις και τις υψηλές ταχύτητες. Το σύστημα έχει χαρακτήρα πληροφοριακό, προειδοποιητικό και παρεμβατικό. Σύστημα παρακολούθησης της κατάστασης του οδηγού (Driver condition monitoring) Το σύστημα ελέγχει την κατάσταση του οδηγού και βασίζεται στη λειτουργία αισθητήρα ελέγχου της κίνησης των ματιών. Οι παράμετροι που εξετάζονται είναι η υπνηλία, η απροσεξία και η απόσπαση της προσοχής. Το σύστημα βρίσκει κυρίως εφαρμογή στις εμπορευματικές μεταφορές αλλά μπορεί να διαδοθεί και στο σύνολο των μεταφορών. Τα ADAS είναι συστήματα ενεργητικής ασφάλειας και θα διαδραματίσουν πολύ σημαντικό ρόλο στην εξέλιξη των μεταφορών. Μόνο ορισμένα από αυτά μπορούν να είναι αποτελεσματικά ενεργειακά σε άμεσο επίπεδο (ACC, Platooning, ISA). Η συνεισφορά των ΑDAS στην προσπάθεια για τον περιορισμό των αερίων του θερμοκηπίου είναι περισσότερο έμμεση καθώς ενισχύοντας την ασφάλεια των οδικών μεταφορών, συμβάλλουν στον σημαντικό περιορισμό των ατυχημάτων και της συμφόρησης. Από τα ADAS τα συστήματα που έχει τη μεγαλύτερη επίδραση στην μείωση της κατανάλωσης και των εκπομπών είναι το CC και το ACC. To πρώτο συμβάλλει στη διατήρηση σταθερής ταχύτητας, ενώ το δεύτερο στη διατήρηση σταθερής ταχύτητας και σε ομαλότερες επιταχύνσεις και επιβραδύνσεις. Με τη χρήση του CC αποφεύγονται οι αναίτιες επιταχύνσεις καθώς και τα απότομα φρεναρίσματα αν ο οδηγός διατηρεί όσο το δυνατό περισσότερο ενεργοποιημένο το σύστημα. Αρνητικές επιπτώσεις μπορεί να εμφανιστούν κατά τη διάρκεια κίνησης σε εδάφη υπό κλίση. Εκεί οι αρνητικές συνέπειες μπορούν να αποφευχθούν με την απενεργοποίηση του συστήματος από τον οδηγό. Το ACC έχει μεγαλύτερο εύρος εφαρμογής σε σύγκριση με το συμβατικό CC. Το ACC συμβάλλει στη διατήρηση μιας σταθερότερης ταχύτητας, σε σχέση με αυτή που μπορούν να διατηρήσουν οι οδηγοί, ενώ παράλληλα επιταχύνει και επιβραδύνεί ομαλότερα από τους οδηγούς, περιορίζοντας έτσι τη μεταβλητότητα της ταχύτητας. Και τα δύο συστήματα μπορούν να περιορίσουν τη μέση ταχύτητα του ταξιδιού καθώς η διανομή της ταχύτητας θα γίνει σε στενότερα πλαίσια κοντά στο όριο το οποίο έχει καθοριστεί. Τα συστήματα είναι αποτελεσματικότερα σε συνθήκες ελεύθερης ροής παρά σε συνθήκες συμφόρησης. 22

25 Εκτιμάται ότι το CC μπορεί να οδηγήσει σε μία μείωση της τάξης του 5-10% για τις εκπομπές του CO2. Για το ACC η εκτίμηση της μείωσης είναι 0,5-10%.Το CC βρίσκει εφαρμογή κυρίως σε αυτοκινητοδρόμους ενώ το ACC μπορεί να εφαρμοστεί σε δρόμους που εμφανίζουν πιο έντονα δυναμικά. Και τα δύο συστήματα μπορούν να συμβάλλουν στην ομογενοποίηση της ροής, αρκεί ο βαθμός διείσδυσής τους να είναι αρκετά υψηλός. 3.5 Συνεργαζόμενα ευφυή Συστήματα Μεταφορών( C-ITS) Τα Συνεργαζόμενα Ευφυή Συστήματα Μεταφορών (Cooperative Intelligent Transportation Systems, C-ITS) είναι προηγμένες εφαρμογές, οι οποίες βασίζονται στην αλληλεπίδρασημεταξύ οχημάτων, υποδομής και ανθρώπου με στόχο την παροχή καινοτόμων υπηρεσιών που σχετίζονται με διαφορετικούς τρόπους μεταφοράς και διαχείρισης της κυκλοφορίας, επιτρέπουν στους διάφορους χρήστες να ενημερώνονται καλύτερα, να κάνουν πιο ασφαλή, πιο συντονισμένη και «εξυπνότερη» χρήση των δικτύων μεταφοράς. Πρόκειται για συνεργαζόμενα μεταξύ τους συστήματα, μέσω των οποίων οι τεχνολογίες πληροφόρησης και επικοινωνίας εφαρμόζονται στον τομέα των οδικών μεταφορών (συμπεριλαμβανομένης της υποδομής, των οχημάτων και των χρηστών), στη διαχείριση της κυκλοφορίας και τη διαχείριση της κινητικότητας, καθώς στις διεπαφές με άλλους διαθέσιμους τρόπους μεταφοράς. Με τα Σ-ΕΣΜ αυξάνεται η ποιότητα και η αξιοπιστία της πληροφορίας, που προσφέρεται στους οδηγούς σχετικά με το άμεσο περιβάλλον τους, άλλα οχήματα και χρήστες του οδικού δικτύου. Η εφαρμογή αυτών των τεχνολογικών συστημάτων συμβάλει ουσιαστικά στη μείωση της κίνησης στα οδικά δίκτυα και κατά συνέπεια στη βελτίωση των χρόνων μετακίνησης. Επακόλουθο αυτών θα είναι η μείωση της κατανάλωσης καυσίμων κίνησης, γεγονός που συνεπάγεται τη μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα CO2. [5] Εικόνα 1: Αντιπροσωπευτική απεικόνιση της λειτουργίας των Σ-ΕΣΜ. 23

26 3.5.1 Ο ρόλος Η αξιόπιστη και άρτια εφαρμογή των Σ-ΕΣΜ βοηθά στην υλοποίηση σημαντικών αναπτυξιακών στόχων, όπως η βελτίωση της ποιότητας της ζωής των πολιτών, της προώθησης της βιώσιμης ανάπτυξης, καθώς και της μείωσης των περιβαλλοντικών επιπτώσεων που προκαλούνται από τις μεταφορές. Τα Σ-ΕΣΜ επιτυγχάνουν αυτούς τους στόχους μέσω: της διαχείρισης της ζήτησης για μετακίνηση της υποστήριξης αποδοτικών και φιλικών περιβαλλοντικά επιλογών μεταφοράς της βέλτιστης αξιοποίησης της υφιστάμενης χωρητικότητας των δικτύων και των υποδομών μεταφοράς της διαλειτουργικότητας των υφιστάμενων συστημάτων μεταφορών της εύκολης, γρήγορης και αξιόπιστης πληροφόρησης των χρηστών Εικόνα 2: Πως λειτουργούν τα Σ-ΕΣΜ. Η εφαρμογή των Σ-ΕΣΜ θα συνεισφέρει σημαντικά στην ασφάλεια, την κινητικότητα και την προστασία του περιβάλλοντος. Όσο πιο έγκυρη και ενημερωμένη είναι η πληροφόρηση των χρηστών, προηγμένα τα συστήματα διαχείρισης της κυκλοφορίας και του εντοπισμού θέσης, δυναμική η δρομολόγηση, τόσο θα βελτιωθεί η ροή της κυκλοφορίας και θα μειωθούν τα 24

27 ποσοστά ατυχημάτων και οι εκπομπές ρύπων. Συμπερασματικά τα Σ-ΕΣΜ προσφέρουν βελτιστοποίηση του συστήματος μεταφορών μέσω της αύξησης του ποσοστού αποτελεσματικότητας των υπαρχουσών υποδομών με στόχο τη βιώσιμη ανάπτυξη, την αύξηση της ανταγωνιστικότητας, και την οικονομική ανάπτυξη. Μεγάλο πλεονέκτημα των Σ-ΕΣΜ είναι ότι χρησιμοποιούν την υπάρχουσα υποδομή χωρίς να απαιτούνται μεγάλα επενδυτικά κεφάλαια εγκατάστασης νέων. Αυτό συμβαίνει επειδή δίνεται έμφαση στη διαλειτουργικότητα των μεταφορικών συστημάτων και στην παροχή έξυπνων συνεργαζόμενων για την εξυπηρέτηση μεταφορικού έργου, και όχι τη δημιουργία νέων δαπανηρών υποδομών. Συνεπώς, με επενδύσεις στην κατεύθυνση των Σ-ΕΣΜ θα εξοικονομηθούν οικονομικοί πόροι άμεσα, μέσω με της αναβάθμισης των υπαρχουσών υποδομών και την ανακούφιση του δικτύου μεταφορών. Καθώς επίσης και έμμεσα, διότι θα μειωθεί το περιβαλλοντικό αποτύπωμα των εκπομπών CO2 από τις μεταφορές, γεγονός που θα μειώσει τα πρόστιμα που καταβάλλει κάθε χώρα ανά έτος. [6] Τυποι συστημάτων Τα Σ-ΕΣΜ χρησιμοποιούν τεχνολογικά μέσα, τα οποία προσφέρουν την δυνατότητα στα οχήματα (αυτοκίνητα και μοτοσυκλέτες) να επικοινωνούν με άλλα οχήματα, με τα συστήματα σηματοδότησης και με υποδομές παρά την οδό. Αυτά τα συστήματα είναι επίσης γνωστά με τις εξής ονομασίες: Όχημα-με-όχημα, όχημα-με-μοτοσυκλέτα, όχημα-με-υποδομή και αντιστρόφως. Όχημα-με-Όχημα Η συνεργασία των οχημάτων μέσω τεχνολογικών συστημάτων έχει καθιερωθεί με το συμβολισμό Όχημα-με-Όχημα (V2V). Πρόκειται για μια τεχνολογία των αυτοκινήτων και των μοτοσυκλετών, που έχει σχεδιαστεί για να επιτρέπει στα οχήματα να «μιλάνε» το ένα στο άλλο. Από τη στιγμή που δύο ή περισσότερα οχήματα είναι εντός εμβέλειας ραδιοεπικοινωνίας, συνδέονται αυτόματα και δημιουργούν ένα δίκτυο ad hoc, όπου όλοι οι σταθμοί ευφυών συστημάτων μεταφορών γνωρίζουν τη θέση, την ταχύτητα και την κατεύθυνση των άλλων σταθμών και είναι σε θέση να παρέχουν προειδοποιήσεις και πληροφορίες. Καθώς το εύρος μιας ενιαίας σύνδεσης ασύρματου LAN είναι περιορισμένο σε μερικές εκατοντάδες μέτρα, κάθε όχημα είναι επίσης router και επιτρέπει την αποστολή μηνυμάτων μέσω πολλαπλών -hop με μακρύτερα οχήματα (π.χ. λεωφορεία, τρόλεϊ) και τους σταθμούς ευφυών συστημάτων. Ο αλγόριθμος δρομολόγησης με βάση τη θέση των οχημάτων είναι σε θέση να χειριστεί γρήγορες αλλαγές στην τοπολογία του ad hoc δικτύου. Η τεχνολογία Όχημα-με-Όχημα (V2V) είναι σε προχωρημένο στάδιο ανάπτυξης από αυτοκινητοβιομηχανίες όπως η General Motors, η οποία κατέδειξε το σύστημα το 2006, χρησιμοποιώντας οχήματα Cadillac. Άλλες αυτοκινητοβιομηχανίες που εργάζονται πάνω στην τεχνολογία Όχημα-με-Όχημα (V2V) είναι η Toyota, η BMW, η Daimler, η Honda, η Audi, η Volvo και η κοινοπραξία Car2Car.Επιπρόσθετα, εκτός από τις αυτοκινητοβιομηχανίες προοδευτικά 25

28 βήματα στην κατεύθυνση των C-ITS έχουν πραγματοποιήσει και διεθνή ερευνητικά κέντρα καθώς και διάφοροι διεθνείς οργανισμοί, όπως η Google. Τα συστήματα αυτά είναι επίσης γνωστά ως VANET (Vehicular ad hoc networks). Πρόκειται για μια παραλλαγή του ΜΑΝΕΤ (Mobil ad hoc network), με έμφαση πλέον στον κόμβο οχημάτων. Το 2001, αναφέρθηκε σε μια δημοσίευση ότι τα ad hoc δίκτυα μπορούν να διαμορφωθούν από τα αυτοκίνητα, καθώς τα εν λόγω δίκτυα μπορεί να βοηθήσουν να ξεπεραστούν τα τυφλά σημεία ορατότητας, την αποφυγή ατυχημάτων, κλπ. Με τα χρόνια, έχουν υπάρξει σημαντικές έρευνες και σχέδια στον τομέα αυτό, η τεχνολογία VANET βρίσκει εφαρμογή σε μια ευρεία γκάμα προβλημάτων, που κυμαίνονται από την ασφάλεια στην πλοήγηση ως την επιβολή των επιταγών του νόμου. Στο σημείο αυτό θα ήταν γόνιμο να αναφερθεί ότι τον Απρίλιο του 2014, δημοσιοποιήθηκε ότι οι ρυθμιστικές αρχές των ΗΠΑ ήταν κοντά στο να εγκρίνουν πρότυπα V2V για την αγορά των ΗΠΑ. Γεγονός που επιδεικνύει ότι έχουμε ήδη εισέλθει σε νέα γενιά μεταφορών και ότι τα νέα «έξυπνα» συστήματα θα κατακλείσουν την καθημερινότητα μας μέσα στα επόμενα χρόνια Εικόνα 3: Παράδειγμα συνεργασίας οχημάτων με την υποδομή της οδού (V2I) Όχημα-με-Υποδομή Η τεχνολογία με βάση την οποία τα οχήματα λαμβάνουν πληροφορίες από την υποδομή της οδού στην οποία κινούνται ονομάζεται Όχημα-με-Υποδομή (V2I or V2X). Τα φανάρια είναι συνδεδεμένα με μια μονάδα παρά την οδό ( RSU ), μέσω αυτής της σύνδεσης το φανάρι μπορεί να μεταδώσει πληροφορίες στα κοντινά οχήματα. Αυτό περιλαμβάνει πληροφορίες σχετικά με 26

29 την τοπολογία της διασταύρωσης και το χρονοδιάγραμμα φάσεων του κάθε φαναριού. Πλησιάζοντας τα οχήματα στην διασταύρωση μπορούν να λάβουν αυτές τις πληροφορίες και να υπολογίσουν τη βέλτιστη ταχύτητα προσέγγισης. Με τη βέλτιστη ταχύτητα προσέγγισης, βελτιώνεται η ενεργειακή αποδοτικότητα του οχήματος (βάση της κατανάλωση καυσίμων) και μπορεί να αποφευχθεί ακόμη και η ακινητοποίηση του οχήματος λόγω φωτεινού σηματοδότη. Στην βιβλιογραφία υπάρχουν διάφοροι τύποι συνεργασίας οχήματος με την υποδομή (V2I). Αλλά γενικά τα συστήματα αυτά αποτελούνται από τα ίδια βασικά συστατικά. Το ελάχιστο σύστημα V2I θα πρέπει να περιλαμβάνει τα ακόλουθα μέρη : Εντός οχήματος μονάδα ή εξοπλισμός (OBU ή OBE) Παρά την οδό μονάδα ή εξοπλισμός (RSU ή RSE) Κανάλι ασφαλούς επικοινωνίας [7] Βασικές αρχές λειτουργίας Η τεχνολογία OBU αναφέρεται στο σύστημα από την πλευρά του οχήματος. Πρακτικά, πρόκειται για την ίδια συσκευή που χρησιμοποιείται για την επικοινωνία οχημάτων με άλλα οχήματα (V2V), η ίδια συσκευή χρησιμοποιείται και για την διεπαφή οχήματος με υποδομή. Τα εξοπλιστικά συστήματα OBU αποτελούνται από ένα ραδιοφωνικό πομποδέκτη (συνήθως DSRC), ένα σύστημα GPS και ένα επεξεργαστή εφαρμογών. Τα OΒU μπορούν να διαβιβάζουν τακτικά μηνύματα κατάστασης σε άλλες OBU, να υποστηρίξουν εφαρμογές ασφαλείας μεταξύ των οχημάτων. Κατά διαστήματα, τα OBU μπορούν επίσης να συγκεντρώσουν στοιχεία για να υποστηρίξουν δημόσιες τις εφαρμογές. Τα OBU αποθηκεύουν πολλά στιγμιότυπα των δεδομένων, ανάλογα με τη μνήμη και τις δυνατότητες επικοινωνίας που διαθέτουν. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, τα παλαιότερα δεδομένα αντικαθιστώνται από νέα. Έτσι τα OBU συγκεντρώνουν στιγμιότυπα και δεδομένα θέσης του οχήματος και τα αποστέλλουν στην παρά την οδό μονάδα (RSU). Εν συνεχεία, η πληροφορία αυτή διακομίζεται σε όλους τους συνεργαζόμενους χρήστες της οδού κατά την τρέχουσα χρονική στιγμή. Τα συστήματα RSU μπορούν να τοποθετηθούν σε ανισόπεδους κόμβους, διασταυρώσεις, και άλλες τοποθεσίες (π.χ. πρατήρια καυσίμων), παρέχοντας διασύνδεση στα οχήματα εντός της εμβέλειάς τους. Το RSU αποτελείται από ένα ραδιοπομπό-δέκτη (τυπικά DSRC ή WAVE), έναν επεξεργαστή εφαρμογών, μια μονάδα GPS, και συνδέεται με το δίκτυο επικοινωνιών V2I. Χρησιμοποιώντας τη διασύνδεσή της με το δίκτυο V2I επικοινωνιών, μπορεί να στείλει τα προσωπικά δεδομένα από και προς τα κέντρα διαχείρισης της κυκλοφορίας. Η RSU μπορεί επίσης να διαχειριστεί την ιεράρχηση των μηνυμάτων από και προς το όχημα. Υπάρχει φυσικά ιεράρχηση 27

30 στην πληροφορία την οποία λαμβάνει ο οδηγός, ώστε να αποφευχθεί η σύγχυση και η πληροφόρηση να είναι όντως βοηθητική. Προτεραιότητα έχουν τα μηνύματα που αφορούν στην ασφάλεια των χρηστών της οδού, τα μηνύματα που σχετίζονται με διάφορες εφαρμογές του δημόσιου και ιδιωτικού δικτύου έχουν χαμηλότερη προτεραιότητα, ενώ τα μηνύματα ψυχαγωγίας έχουν τη χαμηλότερη προτεραιότητα Παραδείγματα εφαρμογής Στις μέρες μας η τεχνολογία εξελίσσεται συνεχώς και καλούμαστε να την ακολουθούμε και να την κατανοούμε, διότι έτσι διευκολύνεται η καθημερινότητά μας. Θεωρείται εύλογο σε αυτό το σημείο της ανάλυσης να δοθούν παραδείγματα για την κατανόηση του φάσματος των εφαρμογών που θα έχουν τα συνεργαζόμενα ευφυή συστήματα μεταφορών. Έτσι θα γίνει αντιληπτή η σημασία και η συμβολή των συστημάτων αυτών. Στην συνέχεια παρατίθενται παραδείγματα περιπτώσεων, στις οποίες τα Σ-ΕΣΜ λειτουργούν βοηθητικά για τους οδηγούς οχημάτων. Τα παραδείγματα χωρίζονται σύμφωνα με το είδος πραγματοποιούμενης συνεργασίας (Όχημα-με- Όχημα (V2V) ή Όχημα-με-Υποδομή (V2I)). [8] Συνεργασία Όχημα με Όχημα (V2V) Η συνεργασία μεταξύ οχημάτων σε περίπτωση αυξημένου φόρτου σε μια οδό, θα δίνει τη δυνατότητα ενημέρωσης των οδηγών για τη βέλτιστη διαδρομή που μπορούν να ακολουθήσουν, ώστε να φτάσουν στον προορισμό τους σε λιγότερο χρόνο και με λιγότερη κατανάλωση καυσίμων. Όταν ένα όχημα επιβραδύνει και σταματάει λόγω κόκκινου φωτεινού σηματοδότη, αυτή η ενέργεια ακολουθείται από μια επερχόμενη επιτάχυνση του οχήματος, με σκοπό να ξεκινήσει με την επενέργεια μια πράσινης ένδειξης του σηματοδότη. Η επιτάχυνση ενός οχήματος, πόσο μάλλον μια απότομη επιτάχυνση ενός οχήματος, σημαίνει αύξηση της κατανάλωσης καυσίμων και κατά συνέπεια αύξηση των εκπομπών των ρύπων στην ατμόσφαιρα. 28

31 Εικόνα 4 :Αριστερά παράδειγμα συνεργασίας V2V για την ενημέρωση για την κυκλοφοριακή συμφόρηση στη συνέχεια του δρόμου. Δεξιά παράδειγμα V2V με ασθενοφόρο και V2I συνεργασίας με φωτεινό σηματοδότη Σε περιπτώσεις έκτακτης ανάγκης οι χρήστες μια οδούς υποχρεούνται να δώσουν προτεραιότητα στα οχήματα έκτακτης ανάγκης (ασθενοφόρα, περιπολικά οχήματα, πυροσβεστικά οχήματα). Στην πραγματικότητα οι οδηγοί μπορεί να είναι πρόθυμοι να παραχωρήσουν προτεραιότητα στα οχήματα αυτά, ωστόσο ο ήχος της σειρήνας δεν δίνει πάντα πληροφορίες σχετικά με τη θέση και την κατεύθυνση του οχήματος έκτακτης ανάγκης έγκαιρα και με ακρίβεια, ώστε να επιτρέπει στους οδηγούς να αντιδράσουν σωστά. Όταν πρόκειται για καταστάσεις που επηρεάζουν την ασφάλεια μιας ζωής κάθε λεπτό και κάθε δευτερόλεπτο είναι κρίσιμο, έτσι με τα Σ-ΕΣΜ κερδίζεται πολύτιμος χρόνος. Επίσης, η συνεργασία μεταξύ οχημάτων που συνυπάρχουν σε μια οδό δρα ευεργετικά, όταν για παράδειγμα ένα όχημα φρενάρει απότομα, το ακολουθούμενο από αυτό όχημα θα ενημερώνεται άμεσα, και έτσι ο οδηγός του θα μπορεί να αντιδράσει έγκαιρα και να αποφύγει την πρόσκρουση με το μπροστινό του όχημα. Στην περίπτωση των διασταυρώσεων έχει παρατηρηθεί αυξημένη επικινδυνότητα προσκρούσεων λόγω παραβίασης της προτεραιότητας. Ένα όχημα που τείνει να διασχίσει μια διασταύρωση θα ενημερώνεται εάν κάποιο άλλο όχημα κινείται με κατεύθυνση και ταχύτητα τέτοια ώστε να υπάρχει πιθανότητα σύγκρουσης, και θα προλαμβάνεται έτσι η πρόσκρουση των οχημάτων. Τα οχήματα διαθέτουν σύστημα ESP (Electronic Stabilization Program) με το οποίο ανιχνεύεται η ολισθηρότητα του οδοστρώματος και δίνεται εντολή ενεργοποίησης στα συστήματα πέδησης του οχήματος (anti-lock brake systems ABS, traction control). Το όχημα θα μπορεί να μεταδίδει αυτή την πληροφορία στα υπόλοιπα οχήματα-χρήστες της οδού σε κοντινό περιβάλλον. Ανάλογα με την τεχνολογία που θα διαθέτει το κάθε όχημα η πληροφορία αυτή θα μεταφράζεται από αντίστοιχη αυτόματη αντίδραση του οχήματος ή απλά θα ενημερώνεται ο οδηγός ώστε να προσαρμόζει την οδηγική συμπεριφορά του. Ένα πολύ σημαντικό πρόβλημα που αντιμετωπίζουν οι οδηγοί σε αστικά κέντρα είναι η εύρεση θέσης για στάθμευση. Με την V2V συνεργασία θα μπορούν τα οχήματα που βρίσκονται σε κοντινή απόσταση να ανταλλάσσουν πληροφορίες για ελεύθερες θέσεις στάθμευσης, δεδομένου ότι ο 29

32 χρόνος για εύρεση θέσης στάθμευσης αυξάνει το συνολικό χρόνο εντός οχήματος κατά 25% περίπου. Αξίζει επίσης να αναφερθεί πως το 30% περίπου των οχημάτων που κινούνται στο οδικό δίκτυο των αστικών πόλεων κινούνται με σκοπό την αναζήτηση θέσης στάθμευσης. Συνεργασία Όχημα με Υποδομή (V2Ι) Οι οδηγοί μπορούν να προειδοποιούνται για τους κινδύνους στο επικείμενο οδικό τμήμα σε περιπτώσεις δρόμων με μειωμένη ορατότητα λόγω αλλεπάλληλων στροφών ή δρόμων με πολλές διαφορές στην υψομετρία (στις κορυφές λόφων κ.α.). Οι κίνδυνοι σε αυτές τις περιπτώσεις δεν είναι ορατοί σε απόσταση που να δίνουν χρόνο αντίδρασης στον οδηγό, με αποτέλεσμα να προκαλούνται πολλά ατυχήματα. Η συνεργασία V2I θα βοηθήσει στη εξάλειψη τέτοιων ατυχημάτων μέσω της έγκαιρης πληροφόρησης των οδηγών. Ακόμη σε περίπτωση κακών καιρικών συνθηκών ο οδηγός θα ειδοποιείται για την κατάσταση του οδοστρώματος, όπως για παράδειγμα αυξημένη ολισθηρότητα λόγω πάγου ή βροχής. Σε περιοχές επί του δρόμου που γίνονται έργα και σε σημεία εργασιών προσωρινής συντήρησης είναι αυξημένο το ποσοστό επικινδυνότητας. Αυτό συμβαίνει διότι υπάρχουν πολλά «νεκρά» σημεία, όπου η έγκαιρη αναγνώριση των εμποδίων από τους οδηγούς καθίσταται πολλές φορές αδύνατη. Επίσης, επειδή συχνά οι σημάνσεις αναγγελίας έργων επί του δρόμου αγνοούνται ή γίνονται αντιληπτές πολύ αργά. Στην συνεργασία V2I ενημερώνεται ο οδηγός του οχήματος έγκαιρα ώστε να υπάρχει αρκετός χρόνος αντίδρασης. Η επικοινωνία V2I ενισχύει την ενσωμάτωση της τοπικής διαχείρισης της κυκλοφορίας με τα εντός οχήματος συστήματα για τη βελτίωση της ασφάλειας, της αποτελεσματικότητας της κυκλοφορίας και βοηθά στην προστασία του περιβάλλοντος. Η συνεργασία V2I είναι ένα μέσο περιορισμού παραβατικών συμπεριφορών από πλευράς των οδηγών, αφού για παράδειγμα όταν κάποιος οδηγός παραβεί μια κόκκινη ένδειξη σηματοδότη το κέντρο ελέγχου και διαχείρισης της κυκλοφορίας θα ενημερώνεται άμεσα. Ιδιαίτερα σημαντική θα είναι η μείωση των εκτός ορίων ταχυτήτων κυκλοφορίας, αφού πια οι οδηγοί θα πληροφορούνται για τα όρια ταχύτητας σε κάθε σημείο του οδικού δικτύου που θα βρίσκονται. Τα συστήματα που θα προσφέρουν επικοινωνία οχήματος με υποδομή θα συμβάλλουν ουσιαστικά και σε περιπτώσεις έκτακτης ανάγκης. Αν υπάρχει ακινητοποιημένο όχημα επί του δρόμου τότε θα ενημερώνονται οι οδηγοί για το συμβάν. Η εφαρμογή αυτή θα είναι αποτελεσματική κυρίως σε οδικά δίκτυα εκτός μεγάλων αστικών κέντρων, οπού οι κυκλοφοριακοί φόρτοι είναι μειωμένοι και θα καλύπτει ουσιαστικά το κενό του συστήματος V2V, αφού η πληροφορία λόγω μικρών φόρτων δεν θα μπορεί να ενημερώνεται με ικανοποιητικό ρυθμό σε πραγματικό χρόνο. Πολλά ατυχήματα συμβαίνουν σε διαβάσεις πεζών. Η συνεργασία οχημάτων με την υποδομή θα προσφέρει καλύτερο διαμοιρασμό των χρόνων πρασίνου πεζών ανάλογα τους κυκλοφοριακούς φόρτους, ώστε οι πεζοί να μην παραβιάζουν τις ενδείξεις φωτεινών σηματοδοτών. Κυρίως όμως σε περίπτωση που ένα όχημα προσεγγίζει μια διάβαση πεζών με ταχύτητα τέτοια που θα καθιστά αδύνατη την έγκαιρη πέδηση του, οι πεζοί θα ενημερώνονται να μην διασχίσουν τη διάβαση. Μεγάλη επιτυχία εφαρμογής θα είχε η τεχνολογία αυτή σε σχολικές πεζοδιαβάσεις. 30

33 Συνεργασία Όχημα με Μοτοσυκλέτα (V2M) Κυρίαρχο ρόλο στην αύξηση της ασφάλειας των μοτοσικλετιστών θα διαδραματίσει η εφαρμογή συνεργαζόμενων ευφυών συστημάτων. Οι μοτοσικλετιστές είναι μεν πιο ευέλικτοι από τους οδηγούς αυτοκινήτων, αλλά είναι και πολύ πιο ευάλωτοι. Η σωστή και σε πραγματικό χρόνο πληροφόρηση θα συντελούσε στη δραματική μείωση των ατυχημάτων σε οδηγούς μηχανών και σκούτερ. Χαρακτηριστικό της οδήγησης μηχανών σε μεγάλα αστικά κέντρα είναι η μανούβρα και η προσπέραση. Ωστόσο, όταν αυτή η οδηγική συμπεριφορά συνοδεύεται με αυξημένη ταχύτητα κίνησης τότε η πιθανότητα σύγκρουσης αυξάνεται κατακόρυφα, για το λόγο αυτό η συνεργασία των μοτοσυκλετών με τα υπόλοιπα οχήματα που κινούνται στο οδικό σύστημα θα είναι προσοδοφόρα. Γενικότερη παρατήρηση στη συμπεριφορά των οδηγών δικύκλων αποτελεί το γεγονός ότι παραβιάζουν συχνά κόκκινες ενδείξεις φωτεινών σηματοδοτών. Ασφαλώς έχουν καλύτερη θεώρηση του οδικού δικτύου και καλύτερη ορατότητα σε περιπτώσεις διασταυρώσεων αλλά αυτό δεν τους προσδίδει τη δυνατότητα να παραβιάζουν τον κώδικα οδικής κυκλοφορίας. Αυτές οι παραβατικές συμπεριφορές θα εξαλειφθούν αν εφαρμοστούν τα Σ-ΕΣΜ στις μοτοσυκλέτες. Όλες οι εφαρμογές V2V ισχύουν και για την συνεργασία V2M, όμως έχουν αυξημένη σημασία αν σκεφτεί κανείς ότι η οδηγική συμπεριφορά των μοτοσικλετιστών δεν ακολουθεί κάποιο μοντέλο, ώστε να μπορούν να προβλεφτούν τα ατυχήματα. Για το λόγο αυτό η πληροφόρηση των οδηγών δικύκλων σε πραγματικό χρόνο θα συμβάλλει στη μείωση των σοβαρών ατυχημάτων με μοτοσυκλέτες. Προηγμένα συστήματα Δημοσίων Αστικών Συγκοινωνιών Είναι τα ευφυή συστήματα γνωστά ως Advanced Public Transport Systems (APTS). Τα ΑPTS ουσιαστικά δίνουν την δυνατότητα συμμετοχής στο ευφυές δίκτυο σε όλα τα Μέσα Μαζικής Μεταφοράς. Με την εφαρμογή αυτών των συστημάτων παρέχεται πληροφόρηση σε πραγματικό χρόνο σε όλους τους χρήστες και ενδιαφερόμενους των Μέσων Μαζικής Μεταφορά για θέματα τιμολόγησης και δρομολόγησης. Μεγάλο πλεονέκτημα αυτής της μορφής των APTS είναι η βελτίωση της αξιοπιστίας των Μέσων Μαζικής Μεταφοράς γεγονός που προσδίδει μεγαλύτερη ελκυστικότητα σε αυτά ως μέσα επιλογής προς μετακίνηση Μια ακόμη δυνατότητα αυτής της μορφής Σ-ΕΣΜ είναι η ηλεκτρονικής πληρωμή του κομίστρου μετακίνησης. Αυτό συνεπάγεται τόσο τη μείωση παραβατικών συμπεριφορών μη πληρωμής αντιτίμου στα Μέσα Μαζικής Μεταφοράς, όσο και την καλύτερη εξυπηρέτηση των χρηστών και τη μείωση του χρόνου για εύρεση εισιτηρίου. Συνύπαρξη τεχνολογιών V2V & V2I και στάδια εφαρμογής αυτών. Έχοντας αναλύσει τους ορισμούς των Σ-ΕΣΜ και αναδιπλώνοντας τις χαρακτηριστικές περιπτώσεις που θα φανούν ιδιαίτερα χρήσιμα αντιλαμβάνεται κανείς πως δημιουργούνται κάπου ερωτηματικά ως προς την συνύπαρξη των συστημάτων αυτών. Είναι μεν και οι τρείς περιπτώσεις συνεργασίας ιδιαίτερα πλεονεκτικές για την ασφαλή και αρμονική συνύπαρξη όλων των χρηστών σε ένα οδικό περιβάλλον αλλά θα έπρεπε να υπάρχει και μια συνθήκη 31

34 συνεργασίας. Με τον όρο συνθήκη υπονοείται μια ιεραρχία που θα διέπει τη συνύπαρξη των τριών μορφών συνεργασίας (V2V, V2I, V2M). Όλα τα συστήματα υποδομών απαιτούν και ρυθμιστικές διατάξεις που θα τις ακολουθούν. Προτού όμως γίνει διαμόρφωση των ρυθμιστικών διατάξεων πρέπει να γίνουν κάποιες γενικές παραδοχές, ανεξάρτητες από τη νομοθεσία της κάθε χώρας. Στις περισσότερες χώρες που εφαρμόζονται τα Σ-ΕΣΜ έχει γίνει η εύλογη παραδοχή ότι χωρίς την υποστήριξη και την ύπαρξη των V2V συστημάτων, τα συστήματα V2I είναι πολύ αδύναμα και συχνά έχουν μηδαμινή χρησιμότητα. Αυτό γίνεται καλύτερα αντιληπτό αν κανείς φανταστεί ένα οδικό περιβάλλον που η υποδομή θα παράγει χρήσιμη πληροφορία, αλλά η πληροφορία δεν έχει τα μέσα να φθάσει στον ενδιαφερόμενο χρήστη. Δεν γίνεται αναφορά για τα συστήματα V2M καθώς είναι σε αρχικό στάδιο έρευνας και δεν έχουν εφαρμοστεί ακόμη, ώστε να υπάρχει η δυνατότητα να τοποθετηθούν με σιγουριά στην ιεράρχηση των μορφών Σ-ΕΣΜ. Σαν γενική παραδοχή στο πλαίσια αυτής της ανάλυσης γίνεται η θεώρηση ότι τα V2M συστήματα είναι υποκατηγορία των V2V. Για παράδειγμα, θα ήταν εντελώς αχρείαστο σε έναν οδηγό να γνωρίζει ότι προσεγγίζει φωτεινό σηματοδότη με κόκκινη ένδειξη, η οποία από στιγμή σε στιγμή θα αλλάξει σε πράσινη, αν ανάμεσα σε αυτόν βρίσκεται μια σειρά σταματημένων αυτοκινήτων και λεωφορείων που τον εμποδίζουν να διασχίσει την διασταύρωση. Θα μπορούσε λοιπόν να προσεγγίσει το φωτεινό σηματοδότη με οποιαδήποτε ταχύτητα αυτός επιθυμεί, αφού εν τέλει θα κολλήσει και αυτός στην κίνηση. Στην πραγματικότητα, βάση κοινής λογικής τα συστήματα V2V θα έπρεπε να έχουν προτεραιότητα έναντι V2I. Και ακριβώς όπως η τεχνολογία V2I, έτσι και η V2V μπορεί να βοηθήσει στη βελτίωση της ροής της κυκλοφορίας και την αύξηση της αποδοτικότητας των καυσίμων σε μεγάλο βαθμό. Σύμφωνα με την αρμόδια Επιτροπή (Car2Car Communication Consortium) έχει δημιουργηθεί το ακόλουθο διάγραμμα το οποίο δείχνει τις 4 φάσεις ανάπτυξης των Σ-ΕΣΜ. Αρχικά θα εφαρμοστούν τα βασικά συνεργατικά ευφυή συστήματα, στη συνέχεια τα συστήματα προχωρημένων περιπτώσεων προειδοποίησης χρηστών. Έπειτα κατά την Τρίτη φάση εξέλιξης των Σ-ΕΣΜ θα εφαρμοστούν τα συστήματα αυτοματισμού μέσω σύμπτυξης της V2I τεχνολογίας και αυτόνομων αισθητήρων. Τελικό στάδιο ανάπτυξης των Σ-ΕΣΜ θα είναι οι αυτοματοποιημένες βοηθητικές λειτουργίες για όλες τις καταστάσεις οδήγησης. Εικόνα 5 : Στάδια ανάπτυξης των Σ-ΕΣΜ 32

35 3.6 Συστήματα διαχείρισης και ελέγχου της κυκλοφορίας Διαχείριση της κυκλοφορίας (Τraffic management) Στα προηγούμενα κεφάλαια εξετάστηκαν συστήματα ITS που εφαρμόζονται εντός του οχήματος καθώς και συστήματα που η λειτουργία τους βασίζεται στη συνεργασία του οχήματος με τα άλλα οχήματα και τις οδικές υποδομές. Στο κεφάλαιο αυτό εξετάζονται τα συστήματα εκείνα που συμβάλλουν στην οργάνωση και τη διαχείριση της κυκλοφορίας με ένα συνολικό τρόπο. Η λήψη κυκλοφοριακών μέτρων στοχεύει στην διαχείριση και τον έλεγχο της κυκλοφοριακής ροής. Η ομαλή και ομογενοποιημένη κυκλοφοριακή ροή καθιστά ασφαλέστερες τις οδικές μεταφορές και οδηγεί στον περιορισμό της κατανάλωσης καυσίμου και των εκπομπών. Ο περιορισμός της συμφόρησης, η μείωση του χρόνου του ταξιδιού, η ελάττωση των συχνών στάσεων, η αύξηση του μέσου όρου ταχύτητας ο περιορισμός των επιταχύνσεων, και επιβραδύνσεων αποτελούν τους βασικούς στόχους στη χάραξη μιας ολοκληρωμένης κυκλοφοριακής πολιτικής που αποβλέπει στον περιβαλλοντικά βιώσιμο αστικό χώρο. Σε ένα περιβάλλον όπου το επίπεδο της συμφόρησης μεταβάλλεται διαρκώς, είναι απαραίτητη η ύπαρξη ενός δυναμικού συστήματος που θα παρακολουθεί, θα διαχειρίζεται και θα παρεμβαίνει, λαμβάνοντας τα κατάλληλα μέτρα για τη βελτιστοποίηση της κυκλοφοριακής ροής. Με τον όρο λοιπόν της διαχείρισης της κυκλοφορίας (traffic management) αναφερόμαστε στην παρακολούθηση της κυκλοφορίας (traffic monitoring) και στο σύνολο των μέτρων που μπορούν να ληφθούν δυναμικά για τον περιορισμό της συμφόρησης. Στα μέτρα αυτά περιλαμβάνεται ο έλεγχος των φωτεινών σηματοδοτών, τα δυναμικά όρια κυκλοφορίας, η ενημέρωση των χρηστών, η ανακατεύθυνση της ροής όταν αυτό είναι απαραίτητο, και ο έλεγχος της πρόσβασης των οχημάτων σε συγκεκριμένες περιοχές των πόλεων. Σ αυτό το σημείο υπεισέρχεται ο ρόλος των ευφυών συστημάτων των μεταφορών (ITS) καθώς μέσω αυτών επιτυγχάνεται: η παρακολούθηση και οι μετρήσεις της κυκλοφορίας η λήψη των αποφάσεων η ενημέρωση των χρηστών του δικτύου η εφαρμογή των μέτρων Τα συστήματα ITS που είναι προσανατολισμένα στον περιορισμό των εκπομπών δεν αρκούνται απλά στην μείωση της συμφόρησης και την ενίσχυση της ασφάλειας, αλλά στοχεύουν στην βελτιστοποίηση των παραμέτρων που είναι υπεύθυνες για τις εκπομπές, όπως η μέση ταχύτητα ταξιδιού και ο περιορισμός των ανεπιθύμητων στάσεων. Στην παρούσα διπλωματική εργασία τα 33

36 μέτρα ITS διαχείρισης της κυκλοφορίας που θα εξεταστούν είναι τα εξής: I. Ο δυναμικός έλεγχος και συγχρονισμός των φωτεινών σηματοδοτών ( Urban Traffic Control, Τraffic lights synchronisation) II. Ολοκληρωμένα κέντρα διαχείρισης της κυκλοφορίας III. Ο έλεγχος της ζήτησης και η διαχείριση της πρόσβασης ( Αccess and demand management) IV. Mέτρα διαχείρισης της κυκλοφορίας σε αυτοκινητοδρόμους [9] Μετρήσεις των μεγεθών της κυκλοφορίας και συνολική διαχείριση Βασική προϋπόθεση για την επιτυχή διαχείριση της κυκλοφορίας είναι η οικοδόμηση ενός συστήματος που θα τροφοδοτείται με κυκλοφοριακά δεδομένα πραγματικού ή σχεδόν πραγματικού χρόνου, ώστε σε κάθε στιγμή να είναι δυνατή η επιλογή της κατάλληλης λύσης για την αντιμετώπιση οποιουδήποτε προβλήματος. Για την παρακολούθηση της κυκλοφορίας και τις μετρήσεις των μεγεθών που σχετίζονται με αυτή (μέση ταχύτητα, κυκλοφοριακός φόρτος, πυκνότητα) χρησιμοποιούνται αισθητήρες κατάλληλα διατεταγμένοι κατά μήκος του δρόμου. Κυρίως οι μετρήσεις πραγματοποιούνται με συστήματα επαγωγικών βρόγχων (inductive loop) καθώς και με κάμερες (CCTV). Με αυτά τα δύο συστήματα οι μετρήσεις πραγματοποιούνται σημειακά (point data) και από σημείο σε σημείο αντίστοιχα (point to point data). H σημειακή μέτρηση παρέχει δεδομένα ταχύτητας και ροής μόνο για ένα σημείο γεωγραφικά και χρονικά. Με τη μέτρηση point to point παρέχεται η δυνατότητα εύρεσης μέσης ταχύτητας μεταξύ δύο σημείων και όχι απλά ο υπολογισμός της στιγμιαίας ταχύτητας που προκύπτει από τη σημειακή μέτρηση. Επίσης μετρήσεις των μεγεθών της κυκλοφορίας μπορούν να πραγματοποιηθούν με τη χρήση τεχνολογιών εντός του οχήματος όπως η κυμαινόμενη λήψη δεδομένων του οχήματος (Floating car data) και η λήψη δεδομένων μέσω κινητού τηλεφώνου (mobile). Η πρώτη μεθοδολογία χρησιμοποιεί ένα σύστημα δορυφορικής εύρεσης της θέσης (Global Navigation satellite System GNSS) σε συνδυασμό με μία ασύρματη τεχνολογία επικοινωνίας (GSM, GPRS) για τη μετάδοση των δεδομένων. Η δεύτερη τεχνολογία σχετίζεται με τη μετάδοση των πληροφοριών μέσω κινητού τηλεφώνου 34

37 Εικόνα 6 Συστήματα μέτρησης των μεγεθών της κυκλοφορίας Τα αποτελέσματα των μετρήσεων, όπως η μέση ταχύτητα (km/h), ο κυκλοφοριακός φόρτος (veh/h) και η πυκνότητα της κυκλοφορίας (veh/km) χρησιμοποιούνται για τη μελέτη της κυκλοφορίας, τη λήψη μέτρων και τον προσδιορισμό των εκπομπών που οφείλονται στην κυκλοφορία. Επίσης για τον προσδιορισμό των εκπομπών απαραίτητος είναι ο προσδιορισμός της σύνθεσης της κυκλοφορίας. Τα δεδομένα που προκύπτουν από τις μετρήσεις χρησιμοποιούνται σε ερευνητικό επίπεδο για την αξιολόγηση της επίδρασης ενός εφαρμοζόμενου μέτρου στον τομέα των εκπομπών και για τη χάραξη των στρατηγικών της κυκλοφορίας (Offline) όπως στο πρόγραμμα HEAVEN. Ταυτόχρονα όμως μπορούν να διοχετεύονται σε ένα κεντρικό σύστημα υπολογιστών που αποτελεί το κέντρο ελέγχου και διαχείρισης της αστικής κυκλοφορίας (Urban Traffic Management and Control UTMC), όπου και καθορίζονται οι δυναμικές πολιτικές. Ο κεντρικός υπολογιστής περιλαμβάνει αλγόριθμους και μοντέλα τα οποία τροφοδοτούνται με δεδομένα από τις οδικές υποδομές. Ένα ολοκληρωμένο σύστημα ελέγχου και διαχείρισης της κυκλοφορίας περιλαμβάνει τη συνεργασία του συστήματος ελέγχου των φωτεινών σηματοδοτών (Urban Traffic Control) με τα υπόλοιπα συστήματα διαχείρισης της κυκλοφορίας (Traffic Management). Tα δεδομένα που προέρχονται από τις μετρήσεις χρησιμοποιούνται για: τη δυναμική προσαρμογή και το συγχρονισμό των φωτεινών σηματοδοτών την ενημέρωση για την κυκλοφοριακή κατάσταση και για τον χρόνο κάλυψης αποστάσεων την παροχή πληροφοριών σχετικά με τους χρόνους ταξιδιού και τις αποστάσεις μέσω των VMS τη λήψη τακτικών αποφάσεων για την ανακατεύθυνση της ροής, όταν αυτό είναι απαραίτητο, την υποστήριξη μέτρων εύρεσης θέσης στάθμευσης τη διαχείριση των μέσων μεταφοράς και την παραχώρηση προτεραιότητας 35

38 την παρακολούθηση της κυκλοφορίας και της ρύπανσης, η επέμβαση σε περιπτώσεις ανάγκης Εικόνα 7 Η βασική δομή ενός συστήματος UTMC Τα συστήματα ελέγχου της κυκλοφορίας διαθέτουν και περιβαλλοντική διάσταση. Μέσω μετρήσεων ή μέσω μοντέλων εκπομπών που συνδέονται στο σύστημα, τα δεδομένα της ρύπανσης που προκύπτουν αποτελούν έναν επιπλέον παράγοντα συνυπολογισμού στο όλο σύστημα βελτιστοποίησης Εικόνα 8 Διάγραμμα βαθμίδων ελέγχου συστήματος κυκλοφορίας Η δομή ελέγχου (εικόνα 8) της διαχείρισης της κυκλοφορίας αποτελείται από δύο τμήματα, το μοντέλο πρόβλεψης της κυκλοφορίας(system) και τον ελεγκτή (controller). Το μοντέλο έχει ως είσοδο μετρήσεις σε συνθήκες πραγματικού χρόνου και στην έξοδό του δίνει εκτιμήσεις για την εξέλιξη της κυκλοφορίας. Τόσο οι εκτιμήσεις του μοντέλου όσο και οι μετρήσεις τροφοδοτούν το σχήμα ελέγχου το οποίο θα καθορίσει τη στρατηγική που πρέπει να ακολουθηθεί. Στο σχήμα ελέγχου καθορίζεται ένα βέλτιστο επίπεδο αναφοράς (set point) το οποίο επιθυμούμε να επιτευχθεί. Τα κριτήρια με τα οποία καθορίζεται αυτό το σημείο αναφοράς ποικίλλουν π.χ. ο στόχος μπορεί να είναι η μείωση των εκπομπών ρύπων ή η ελαχιστοποίηση του χρόνου αναμονής των οδηγών ή και τα δύο. Σε κάθε περίπτωση, υπάρχει η ανατροφοδότηση της μέτρησης (feedback) για να εξακριβωθεί η σύγκλιση με το επιθυμητό κριτήριο και να αποφασιστούν τυχόν περαιτέρω παρεμβάσεις που πιθανόν να 36

39 απαιτούνται. Κύρια συνιστώσα ενός ολοκληρωμένου συστήματος ελέγχου της κυκλοφορίας είναι το σύστημα που δυναμικά προσαρμόζει και συγχρονίζει τους φωτεινούς σηματοδότες Δυναμικός Έλεγχος, συγχρονισμός και βελτιστοποίηση των φωτεινών σηματοδοτών Όπως έχει αναφερθεί στα προηγούμενα κεφάλαια, μία από τις βασικές αιτίες της αύξησης της κατανάλωσης και των εκπομπών είναι η αύξηση του χρόνου ταξιδιού. Οι καθυστερήσεις οφείλονται στις αναγκαστικές επιβραδύνσεις και τις στάσεις. Κυρίως στο αστικό περιβάλλον αλλά και στις υπόλοιπες οδικές αρτηρίες, η αναγκαιότητα επιβράδυνσης και σταματήματος λόγω των φωτεινών σηματοδοτών οδηγεί σε μεγαλύτερους χρόνους ταξιδιού. Οι στάσεις έχουν προφανώς αρνητικές επιπτώσεις στην κατανάλωση ενέργειας και στις εκπομπές, καθώς αναγκάζουν τον οδηγό σε επιβραδύνσεις που είναι αναποτελεσματικές ενεργειακά, δεδομένου ότι θα συνοδευθούν αναπόφευκτα από επιταχύνσεις και σε μεγάλους χρόνους, όπου το όχημα παραμένει ακινητοποιημένο (ρελαντί). Οι φωτεινοί σηματοδότες ρυθμίζουν την κυκλοφοριακή ροή παραχωρώντας την προτεραιότητα, στις διασταυρώσεις. Ο τρόπος με τον οποίο κάθε σύστημα διαχείρισης των φωτεινών σηματοδοτών παραχωρεί την προτεραιότητα είναι αυτός που τα κατηγοριοποιεί και τα διαχωρίζει. Το σύστημα που διαχειρίζεται τους φωτεινούς σηματοδότες ονομάζεται σύστημα ελέγχου της αστικής κυκλοφορίας (Urban Traffic Control UTC). Υπάρχουν συστήματα σταθερού χρόνου (Fixed time control) στα οποία ο χρόνος της κάθε φάσης είναι δεδομένος, προκαθορισμένος με βάση τις ρυθμίσεις που έχουν γίνει και το πλάνο σηματοδότησης δεν εξαρτάται από την κυκλοφοριακή κατάσταση ή την ημέρα της εβδομάδας. Υπάρχουν συστήματα που παρέχουν ένα δυναμικό έλεγχο (Dynamic control). Μέσω ενός συστήματος κεντρικού ελέγχου οι προκαθορισμένοι χρόνοι και το πλάνο της σηματοδότησης μπορούν να μεταβληθούν, καθώς γίνεται αξιοποίηση επικαιροποιημένων κυκλοφοριακών στοιχείων. Επίσης στις διασταυρώσεις υπάρχουν αισθητήρες που ανιχνεύουν οχήματα που περιμένουν και οι σηματοδότες προσαρμόζονται ανάλογα. Επειδή η κυκλοφορία μεταβάλλεται διαρκώς, είναι απαραίτητη η δυναμική διαχείριση του συστήματος των φαναριών καθώς και ο συγχρονισμός τους σε διαδοχικές διασταυρώσεις με στόχο τη βελτιστοποίηση από ενεργειακής άποψης της κυκλοφοριακής ροής. Τα συστήματα δεύτερης γενιάς, που ονομάζονται προσαρμοζόμενα συστήματα ελέγχου (adaptive control), προσαρμόζoυν 37

40 δυναμικά τους φωτεινούς σηματοδότες και τους συγχρονίζουν, με στόχο τη βελτίωση της κυκλοφοριακής ροής, περιορίζοντας τις στάσεις, ομογενοποιώντας τη ροή και αυξάνοντας τη μέση ταχύτητα ταξιδιού. Η φιλοσοφία του συστήματος στηρίζεται στην ανίχνευση των οχημάτων σε πραγματικό χρόνο και της αποστολής των δεδομένων σε ένα κεντρικό υπολογιστή που αναλύει την κατάσταση της κυκλοφορίας όλου του δικτύου αποφασίζει τη διάρκεια της κάθε φάσης και συγχρονίζει τους σηματοδότες. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω της χρήσης ενός κυκλοφοριακού μοντέλου και εκτιμάται η επίδραση σε παραμέτρους της κυκλοφορίας, όπως η συμφόρηση, οι στάσεις οι χρόνοι αναμονής και η ταχύτητα. Το μοντέλο παράγει τη βέλτιστη λύση που στη συνέχεια τροφοδοτείται από το σύστημα στις υποδομές των οδών. Συνδυάζονται πραγματικά δεδομένα με ιστορικά και το πλάνο διαμορφώνεται κάθε πέντε λεπτά. Τα σημαντικότερα συστήματα που αναπτύχθηκαν εδώ και αρκετά χρόνια και εφαρμόστηκαν σε πολλές πόλεις είναι το SCOOT (Split Cycle Offset Optimisation Technique) της TRL καθώς και τα SCATS, UTOPIA και ΤUC. Η φιλοσοφία των δυναμικών αυτών συστημάτων στηρίζεται στην προσαρμογή των ρυθμίσεων του χρονισμού των φωτεινών σηματοδοτών, όπως η διάρκεια του κύκλου (cycle time), η διάσπαση του σταδίου (stage split), και το αντιστάθμισμα (offset). Τα μεγέθη αυτά συνοπτικά είναι: Διάρκεια κύκλου (cycle time): Ο απαιτούμενος χρόνος για την ολοκλήρωση όλων των φάσεων σε ένα σχέδιο χρονισμού (μια φάση είναι οποιαδήποτε χρονική περίοδος εντός του κύκλου µε διακεκριμένη κυκλοφοριακή κίνηση, δηλαδή είναι ένα µέρος της περιόδου κατά το οποίο έχει προτεραιότητα ένα σύνολο ρευμάτων σε μία διασταύρωση). Διάσπαση σταδίου (stage split): Ο χρόνος που αναλογεί σε µια φάση του κύκλου. Αντιστάθµισµα (offset): Τα πράσινα σήματα σε διαδοχικές διασταυρώσεις συμβαίνουν σε συγκεκριμένη χρονική στιγμή, σχετικά µε µια διασταύρωση αναφοράς. Η χρονική στιγμή εξαρτάται από την απόσταση ανάμεσα στα σήματα, την οδική ταχύτητα και την ουρά των οχημάτων που αναμένουν σε κόκκινα σήματα.(δημιουργία πράσινου κύματος) 38

41 Τα δυναμικά συστήματα λοιπόν προσαρμόζουν και τροποποιούν αυτά τα μεγέθη μέσω της ανίχνευσης σε πραγματικό χρόνο των κυκλοφοριακών συνθηκών, δημιουργώντας ευνοϊκότερες συνθήκες για την κύρια ροή. Είναι γεγονός ότι στις διασταυρώσεις, με τα δυναμικά συστήματα, ο κύριος οδικός άξονας θα έχει προτεραιότητα, μιας και αναλαμβάνει το μεγαλύτερο μέρος του κυκλοφοριακού φόρτου, σε βάρος των υπόλοιπων αξόνων. Επίσης στα πλαίσια της εξέλιξης δημιουργήθηκαν συστήματα που παραχωρούν προτεραιότητα στα μέσα μαζικής μεταφοράς, με άμεση συνέπεια την αύξηση της ταχύτητάς τους, καθιστώντας τα αποτελεσματικότερα και πιο δελεαστικά στο ευρύ κοινό. Εικόνα 8 Η λειτουργία του συστήματος UTC Το SCOOT είναι ένα ολοκληρωμένο σύστημα ελέγχου της κυκλοφορίας. Περιέχει το λογισμικό Κermel που βρίσκεται στην καρδιά του συστήματος. Το λογισμικό UTC συνδέει το λογισμικό kermel με τις οδικές υποδομές και είναι ουσιαστικά αυτό που παρέχει τη διάδραση με τον χρήστη. Εγκατεστημένοι αισθητήρες παρέχουν πληροφορίες για την κυκλοφορία. Επειδή είναι ένα προσαρμοζόμενο σύστημα, εξαρτάται από καλά κυκλοφοριακά δεδομένα για να μπορεί να ανταποκριθεί στις αλλαγές της ροής. Οι αισθητήρες τοποθετούνται σε κάθε κόμβο σε κατάλληλη θέση για να παρέχουν αξιόπιστα δεδομένα. Όταν το όχημα διέρχεται από τον αισθητήρα, το SCOOT λαμβάνει τα δεδομένα και τα μετατρέπει στις εσωτερικές του μονάδες για να δομήσει ένα προφίλ κυκλικής ροής για κάθε κόμβο. 39

42 Το υπόδειγμα του προφίλ που παρουσιάζεται στο διάγραμμα λαμβάνει τα χρώματα του πράσινου και του κόκκινου, ανάλογα με την κατάσταση του φωτεινού σηματοδότη, όταν τα οχήματα διατηρώντας σταθερή ταχύτητα θα φθάσουν στη γραμμή του σηματοδότη. Τα οχήματα μοντελοποιούνται στον κόμβο, στη σταθερή ταχύτητα (cruise speed) και συνδέονται με το πίσω μέρος της ουράς (εάν υπάρχει). Κατά τη διάρκεια του πράσινου τα οχήματα αφήνονται από τη γραμμή σταματήματος με την επικυρωμένη αναλογία ροής σε κατάσταση κορεσμού. Tα δεδομένα από το μοντέλο χρησιμοποιούνται μετά από το SCOOT σε τρεις βελτιστοποιητές, οι οποίοι διαρκώς προσαρμόζουν τις τρεις παραμέτρους κλειδιά που έχουν αναφερθεί και προηγουμένως, την ποσότητα πράσινου χρόνου για κάθε προσέγγιση (split), τον χρόνο μεταξύ συνεχόμενων σημάτων (offset) και τη διάρκεια του κύκλου σε ένα σηματοδοτούμενο κόμβο (cycle time). Οι τρεις βελτιστοποιητές παρέχουν συνεχή προσαρμογή αυτών των παραμέτρων για όλους τους κόμβους στην περιοχή που ελέγχεται από το SCOOT, ελαχιστοποιώντας τον πράσινο χρόνο που ξοδεύεται (άσκοπα) στους κόμβους και μειώνοντας τα σταματήματα και τις καθυστερήσεις, συγχρονίζοντας συνεχόμενες δέσμες σημάτων. Στον κεντρικό υπολογιστή βελτιστοποιείται ένας δείκτης απόδοσης (PI) που συνίσταται από τις καθυστερήσεις, τα μήκη των ουρών αναμονής και τις στάσεις στο δίκτυο. Βασικό συστατικό μιας ολοκληρωμένης και πετυχημένης διαχείρισης της αστικής κυκλοφορίας είναι η λειτουργία ενός συστήματος που θα λειτουργεί συμπληρωματικά με το δυναμικό σύστημα συγχρονισμού των φωτεινών σηματοδοτών και θα προσφέρει προτεραιότητα στις διασταυρώσεις στα δημόσια μέσα μεταφοράς. Ο στόχος του συστήματος αυτού είναι να μειώσει τους χρόνους ταξιδιού των μέσων μαζικής μεταφοράς και να τα καταστήσει ελκυστικά στο κοινό. Το σύστημα αποτελεί ένα συνδυασμό του ελέγχου της αστικής κυκλοφορίας (UTC) και της αυτόματης ανίχνευσης οχημάτων (Automatic vehicle location AVL) και εντάσσεται στην κατηγορία της επικοινωνίας οχήματος- υποδομής (V- I). Στην εικόνα 9 παρουσιάζεται η φιλοσοφία της λειτουργίας του συστήματος. 40

43 3.7 Έλεγχος πρόσβασης και διαχείριση της ζήτησης (Access Control and Demand Management) Ο έλεγχος της πρόσβασης αποτελεί έναν τρόπο επίτευξης ισορροπίας μεταξύ της προσβασιμότητας και του ελέγχου της κυκλοφορίας, μέσω του ελέγχου της εισόδου οχημάτων σε συγκεκριμένες περιοχές, με στόχο να μειωθεί η συμφόρηση στις περιοχές αυτές και να βελτιωθεί η ποιότητα του αέρα. Οι σύγχρονες πόλεις στο κέντρο τους υποφέρουν από την έντονη κυκλοφοριακή συμφόρηση. Η συμφόρηση αυτή δημιουργεί πληθώρα προβλημάτων στην καρδιά των πόλεων. Ο έλεγχος της πρόσβασης αποτελεί έναν τρόπο διαχείρισης της ζήτησης των μέσων μαζικής μεταφοράς. Επομένως ένας τρόπος περιορισμού της συμφόρησης και κατά συνέπεια και των εκπομπών, είναι ο περιορισμός της πρόσβασης των οχημάτων σε περιοχές που μετά από συγκοινωνιολογικές μελέτες κρίνεται απαραίτητο. Επειδή η περιορισμένη πρόσβαση οδηγεί και σε χαμηλότερες εκπομπές, οι περιοχές αυτές ονομάζονται ζώνες χαμηλών εκπομπών (Low emission zones) ή ζώνες χρέωσης της συμφόρησης (congestion charge zone). Η πρόσβαση σε αυτές γίνεται κατά περίπτωση με διαφορετικά κριτήρια: η απαγόρευση της πρόσβασης όλων των οχημάτων η απαγόρευση της εισόδου σε οχήματα που ρυπαίνουν περισσότερο (χαμηλής κατηγορίας Euro) η απαγόρευση της εισόδου σε βαρέα οχήματα 41

44 η πρόσβαση επιτρέπεται στα οχήματα που ρυπαίνουν λιγότερο (υβριδικά, χαμηλών εκπομπών) η πρόσβαση επιτρέπεται μόνο στα Μέσα Μαζικής Μεταφοράς και στους κατοίκους των υπόψη ζωνών η πρόσβαση επιτρέπεται σε όλους έναντι καταβολής αντιτίμου Oι στόχοι που προκύπτουν από την εφαρμογή των ζωνών χαμηλών εκπομπών συνοψίζονται στα παρακάτω: Στην ενίσχυση της χρήσης των μέσων μαζικής μεταφοράς Στη διαχείριση της κυκλοφοριακής ροής και του φόρτου Στον περιορισμό της κυκλοφοριακής συμφόρησης και των συχνών στάσεων Στη μείωση των εκπομπών εντός των πόλεων Στην αύξηση της ασφάλειας εντός των πόλεων και στη δημιουργία ενός βιώσιμου περιβάλλοντος Τα ITS χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση των οχημάτων και τη συνολική διαχείριση του ελέγχου της πρόσβασης. Η αποτροπή της πρόσβασης γίνεται με τηλεματικό τρόπο καθώς κάμερες αναγνωρίζουν την πινακίδα του οχήματος και αποστέλλουν τα δεδομένα στο κέντρο ελέγχου της κυκλοφορίας. Εκεί σε ειδική βάση δεδομένων γίνεται η ταυτοποίηση των στοιχείων των οχημάτων. Ο περιορισμός της πρόσβασης γίνεται μέσω επιβολής χρηματικής ποινής σε αυτούς που δεν πληρούν τα κριτήρια εισόδου στις ελεγχόμενες περιοχές. Στις ζώνες χαμηλών εκπομπών, όπου τα κριτήρια εισόδου είναι και περιβαλλοντικά, η χρέωση ακολουθεί την αρχή αυτός που ρυπαίνει, πληρώνει. Οι ζώνες χαμηλών εκπομπών προσανατολίζονται κυρίως στην απομάκρυνση των βαρέων οχημάτων και αυτών που ρυπαίνουν περισσότερο από τα κέντρα των πόλεων. Έχουν εφαρμοστεί σε πολλές περιοχές με ιδιαίτερα θετικά αποτελέσματα στο επίπεδο της ατμοσφαιρικής ρύπανσης των πόλεων Επιβολή ορίου ταχύτητας Σε πολλούς αυτοκινητόδρομους μειώθηκαν τα όρια κυκλοφορίας με στόχο τον περιορισμό των εκπομπών. Η εκτίμηση της αποτελεσματικότητας του μέτρου προϋποθέτει την αυστηρή 42

45 εφαρμογή του. Τα ευφυή συστήματα μεταφορών ενισχύουν την επιβολή χαμηλότερων ορίων κυκλοφορίας μέσω της ανίχνευσης των οχημάτων που τα υπερβαίνουν. O ΟΟΣΑ σε έκθεση του το για την επίδραση των ταχυτήτων υποστηρίζει ότι η βέλτιστη ταχύτητα σε αυτοκινητοδρόμους για τον περιορισμό των εκπομπών του CO2 είναι τα km ενώ για την ασφάλεια είναι τα km/h..επίσης η έρευνα θεωρεί ότι περίπου το 50% των οδηγών ξεπερνούν τα όρια κυκλοφορίας. Το όριο της ταχύτητας των 80 Km/h με επιβολή «αυστηρής κύρωσης» έχει εισαχθεί σε ζώνες των αστικών αυτοκινητοδρόμων της Ολλανδίας, με σκοπό να βελτιώσει την ποιότητα του αέρα ως προς NO2 και PM10. κατά μήκος των αυτοκινητοδρόμων αυτών. Η έννοια της «αυστηρής κύρωσης» περιλαμβάνει τον έλεγχο της ταχύτητας με κάμερα επιτήρησης πάνω από όλη την τροχιά 2-4 Κm, που συνδυάζεται με αναγνώριση της πινακίδας της άδειας του αυτοκινήτου και αυτόματη καταβολή πληρωμής, στην περίπτωση υπέρβασης του ορίου ταχύτητας. Τα δεδομένα της κυκλοφορίας μετρήθηκαν στο Ρότερνταμ και στο Άμστερνταμ, στις ζώνες με διαχείριση της ταχύτητας και σε ζώνες χωρίς διαχείριση. Τα δεδομένα αυτά έδειξαν ότι οι δυναμικές της κυκλοφορίας μειώθηκαν σημαντικά, ως αποτέλεσμα της διαχείρισης της ταχύτητας και της επιβολής της «αυστηρής κύρωσης». Η μείωση των δυναμικών της κυκλοφορίας οδήγησε σε περισσότερο ελεύθερη ροή κυκλοφορίας, με σχετικά λιγότερες εκπομπές NOx και PM10 σε σύγκριση με την κατάσταση συμφόρησης της κυκλοφορίας. Το πραγματικό αποτέλεσμα στις εκπομπές NOx και PΜ10 σ αυτές τις ζώνες διαχείρισης του Ρότερνταμ και του Άμστερνταμ μελετήθηκε με δύο διαφορετικούς τρόπους: κατά πρώτο με μετρήσεις και μοντελοποίηση της συμβολής των συγκεντρώσεων NOx και PM10, και στις δύο πλευρές των αυτοκινητοδρόμων, και κατά δεύτερο λόγο με εκτίμηση της αλλαγής των κυκλοφοριακών δυναμικών και του αποτελέσματος των εκπομπών. Από τα αποτελέσματα και των δύο προσεγγίσεων της μελέτης αυτής, προέκυψε ως συμπέρασμα ότι υπήρξε μείωση των εκπομπών από τη διαχείριση της ταχύτητας της τάξης των 5-30% για το NOx και 5-25% για τα PΜ10. Βεβαίως οι πραγματικές μειώσεις εκπομπών που επιτυγχάνονται με τη διαχείριση της ταχύτητας σε ένα συγκεκριμένο αυτοκινητόδρομο, εξαρτώνται κυρίως από το λόγο της κυκλοφοριακής έντασης ή συμφόρησης πριν και μετά την εφαρμογή της διαχείρισης της ταχύτητας. Όσο μεγαλύτερος είναι αυτός ο λόγος, τόσο μεγαλύτερη είναι η σχετική μείωση των εκπομπών. Διαπιστώθηκε τέλος ότι η επίπτωση, από το μέτρο των 80 Km/h της διαχείριση της ταχύτητας, στην ποιότητα του αέρα ως προς τα ΝΟx και PM10, είναι μεγαλύτερη στους αυτοκινητόδρομους με υψηλό ποσοστό βαρέων οχημάτων. Στην εικόνα παρουσιάζεται η μείωση της μέσης ημερήσιας ταχύτητας καθώς και της ωριαίας τυπικής 43

46 απόκλισης της ταχύτητας ως μεγέθους αξιολόγησης της επίδρασης του μέτρου στον περιορισμό των δυναμικών (εικόνα 10). Χρησιμοποιώντας μετρήσεις αλλά και εισάγοντας τα κυκλοφοριακά δεδομένα στα μοντέλα εκπομπών παρατηρούνται τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται στον πίνακα 1 Εικόνα 10 Ημερήσια διακύμανση της μέσης ταχύτητας (km/h) και τυπική απόκλιση (km/h) Πίνακας 1 Μείωση των εκπομπών κατά την εφαρμογή του μέτρου 44

47 4.Τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται στα ITS Σε αυτό το κεφάλαιο θα μιλήσουμε εκτενώς για όλες τις Τεχνολογίες οι οποίες συμβάλλουν (η κάθε μία με τον τρόπο της), στο να λειτουργούν σωστά και πάνω από όλα αποδοτικά τα Ευφυή Συστήματα Μεταφοράς. Θα αναφέρουμε φυσικά την χρησιμότητα της κάθε μίας, ποιά λειτουργία τους, τα χαρακτηριστικά της κάθε μίας, αλλά και ποιά είναι τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα που έχει η κάθε μία τεχνολογία. 4.1 Δορυφόροι Ιστορική Αναδρομή Οι Δορυφόροι είχαν σχεδιαστεί για επικοινωνία μεταξύ δύο σημείων (όπως και με τα καλώδια), και η αυξημένη κάλυψη εμβέλεια του δορυφόρου χρησιμοποιήθηκε για την επίτευξη ραδιοζεύξεων μεγάλων αποστάσεων. Πλέον όμως αντί να εκπέμπονται μόνο σήματα από ένα σημείο στο άλλο, μπορεί ένας πομπός να εκπέμψει σήματα προς ένα μεγάλο αριθμό δεκτών, που βρίσκονται σε μία μεγάλη περιοχή ή διαφορετικά μπορεί η εκπομπή να γίνει από ένα μεγάλο αριθμό πομπών προς έναν κεντρικό σταθμό. Ο σταθμός αυτός ονομάζεται HUB. 4.2 Σύστημα GALILEO Ιστορική Αναδρομή Το Σύστημα GALILEO, είναι ένα Σύστημα Παγκόσμιας Δορυφορικής Πλοήγησης: Global Navigation Satellite System (G.N.S.S.), το οποίο έχει κατασκευαστεί από την Ευρωπαϊκή Ένωση και τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος. Θα αποτελείται από 30 δορυφόρους από τους οποίους οι 27 θα είναι πλήρως λειτουργικοί και οι υπόλοιποι 3 θα ενεργοποιούνται εναλλακτικά. Το κόστος αυτού ανέρχεται στα 5 δισεκατομμύρια ευρώ. Η κεντρική ιδέα είναι να χρησιμοποιεί δύο κέντρα χερσαίων επιχειρήσεων : Κοντά στο Μοναχό της Γερμανίας και Στο Φουτσίνο της Ιταλίας. Το 2010 μάλιστα η Πράγα, επιλέγχθηκε ως η χώρα η οποία θα στεγάσει το αρχηγείο του εγχειρήματος GALILEO. Το Σύστημα GALILEO διαθέτει από τους τέσσερις συνολικά δορυφόρους. Οι δύο από τους τέσσερις δορυφόρους που διαθέτει, εκτοξεύθηκαν στο διάστημα στις 21 Δεκεμβρίου 2011, ώστε να επικυρωθεί το σύστημα. Οι επόμενοι δύο δορυφόροι του Συστήματος GALILEO εκτοξεύθηκαν στο διάστημα ένα χρόνο αργότερα, στις 12 Δεκεμβρίου 2012, ώστε να είναι δυνατή η δοκιμή του συστήματος από άκρη σε άκρη. 45

48 4.3 G.P.S. (Global Positioning System: Παγκόσμιο Σύστημα Πλοήγησης) Ιστορική Αναδρομή Το Παγκόσμιο Σύστημα Πλοήγησης G.P.S. (Global Positioning System), αναπτύχθηκε από την κυβέρνηση των Η.Π.Α για τη στρατιωτική ναυσιπλοΐα. Σκοπός που αναπτύχθηκε αυτή η εφαρμογή ήταν να συμβάλλει στις Παγκόσμιες Κατασκοπευτικές Δραστηριότητες του στρατού κατά την κορύφωση του Ψυχρού Πολέμου. Το σύστημα άνηκε στη δικαιοδοσία του αμερικανικού Υπουργείου Εθνικής Άμυνας. Την δεκαετία του 1960, το Παγκόσμιο Σύστημα Πλοήγησης (G.P.S.), ήταν γνωστό με την ονομασία Transit System (Σύστημα Διαμετακόμισης). Μετά από αρκετά χρόνια και συγκεκριμένα την δεκαετία του 1990 το σύστημα πλοήγησης μετονομάστηκε και πήρε το όνομα Πακόσμιο Σύστημα Πλοήγησης: Global Positioning System (G.P.S.). Με την πάροδο του χρόνου εξελίχθηκε και αρχίσε να διατίθεται για ελεύθερη χρήση από το ευρύ κοινό. Έγινε ιδιαίτερα ακριβές και τώρα ο κάθε άνθρωπος με μια συσκευή όπως το κινητό του τηλέφωνο, μπορεί να λαμβάνει τα ραδιοσήματα που εκπέμπουν οι δορυφόροι. Κάθε ένας από τους δορυφόρους μεταδίδει πληροφορίες σχετικά με τη θέση και την τρέχουσα ώρα σε τακτά χρονικά διαστήματα. Οι πληροφορίες, που μεταδίδονται μεταξύ των δορυφόρων ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός και παρόλες τις καιρικές συνθήκες οι πληροφορίες είναι αναλυτικές και συγχρόνως ακριβείς σε σχέση με την θέση που βρίσκονται οι δορυφόρο στο διάστημα. Τι είναι το Σύστημα G.P.S. (Global Positioning System) Το G.P.S., είναι ένα παγκόσμιο σύστημα πλοήγησης για την εύρεση θέσης. Eίναι ένα δίκτυο το οποίο αποτελείται από 24 ως και 32 δορυφόρους, οι οποίοι είναι τοποθετημένοι σε τροχιά γύρω από την Γή, σε ύψος χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας. Το Παγκόσμιο Σύστημα Πλοήγησης (G.P.S.), έχει μεγάλη εμβέλεια με αποτέλεσμα να καλύπτει τον αέρα, την ξηρά και την θάλασσα. Για τον λόγο αυτό τμηματοποιείται το G.P.S., ώστε να πραγματοποιούνται όλες του οι λειτουργίες. Τα τμήματα είναι τα εξής: Διαστημικό: Οι δορυφόροι καλύπτουν το σήμα ομοιόμορφα επάνω στον πλανήτη, ώστε να μην υπάρξει κίνδυνος να χαθεί το σήμα αν σε περίπτωση αποπροσανατολιστεί κάποιος δορυφόρος. Επίγειου Ελέγχου: Πραγματοποιούνται έλεγχοι στους δορυφόρους για την σωστή λειτουργία της ταχύτητας, τους της κατάστασής τους στην ηλιακή ενέργεια, αλλά και για το σωστό υψόμετρο, στο οποίο μπορεί να βρίσκονται, διότι είναι πολύ πιθανό να αντιμετωπίσουν ανά πάσα στιγμή κάποιο/α προβλήμα/τα με την σωστή και ομαλή λειτουργία τους. Τελικού Χρήστη: Αποτελείται από χιλιάδες χρήστες σε όλο τον κόσμο οι οποίοι χρησιμοποιούν το G.P.S.. Τόσο κατά τη διάρκεια μιας απλής πεζοπορίας, όσο και σε οχήματα ή θαλάσσια σκάφη και κατά κανόνα διαθέτουν αρκετά μικρές διαστάσεις. Μάλιστα μία συσκευή G.P.S., μπορεί προσφέρει όσο το δυνατόν περισσότερες πληροφορίες στους χρήστες με ένα ειδικό λογισμικό το οποίο προβάλλει έναν χάρτη στην οθόνη της συσκευής G.P.S.. 46

49 Πρόκειται, δηλαδή, για λογισμικό που λαμβάνει από τους δορυφόρους τις πληροφορίες για το στίγμα του σημείου στο οποίο βρίσκεται ο χρήστης και τις μετατρέπει σε κατανοητή «ανθρώπινη» μορφή, πληροφορώντας τον για την ακριβή γεωγραφική του θέση. 4.4 Online Maps (Online Χάρτες) Οι Online Maps ή διαφορετικά όπως μπορούμε να τους βρούμε Google Maps είναι Χάρτες από Δορυφόρο. Δηλαδή είναι μία υπηρεσία της Google, η οποία είναι βασισμένη στο Desktop Web (Ιστός της Επιφάνειας Εργασίας). Παρέχει λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με γεωργαφικές περιοχές τοποθεσίες ανά τον κόσμο. Επίσης ως προς τους χρήστες του παρέχει και επιπλέον υπηρεσίες όπως για παράδειγμα την διαδρομή που θα πρέπει να ακολουθήσει κάποιος ο οποίος θέλει να μετακινηθεί από το σημείο στο οποίο βρίσκεται και να μετέβει σε ένα άλλο με οποιδήποτε μέσο (ποδήλατο, πεζός, χρήση μέσων μαζικής μεταφοράς). Μάλιστα το Google Map είναι χρήσιμο και ως προς τους ταξιδιώτες, διότι μπορούν πολύ εύκολα να το χρησιμοποιήσουν αν θέλουν να πάνε σε ένα άλλο μέρος και έτσι να βρουν την διαδρομή που θα διασχίσουν αλλά και την ή τις τοποθεσία/ες που θέλουν. Η υπηρεσία Google Maps μας δίνει την δυνατότητα να μπορούμε βλέποντας online το χάρτη είτε από το κιντό μας, είτε από το tablet ή τον υπολογιστή μας, να μπορούμε να προσαναλιστούμε στο μέρος που θέλουμε εύκολα. Κάτι ανάλογο γίνεται και με το G.P.S., (που αναφέραμε παραπάνω). Την εφαρμογή «Χάρτες από Δορυφόρο» μπορούμε να την βρούμε εαν επισκεφθούμε την σελίδα της Google και να πληκτρολογήσουμε Online Maps ή Google Maps ή ακόμα και Χάρτες από Δορυφόρο Πέραν όμως από την υπηρεσία Google Maps της Google, υπάρχει επιπλέον μία άλλη υπηρεσία επίσης της Google η οποία είναι η Google Earth. Η υπηρεσία αυτή σχεδιάζει με τα κατάλληλα εργαλεία την Γη από μία σειρά εικόνων που λαμβάνονται από δορυφορους ή από αεροφωτογραφίες αλλά και από το Σύστημα Γεωγραφικών Πληροφοριών: Geographic Information Systems (G.I.S.) σε έναν 3D κόσμο. Επίσης μπορούμε να προσθέσουμε φωτογραφίες με ετικέτες γεωτοποθεσίας και πολλά άλλα. 4.5 Ασύρματη Τεχνολογία BLUETOOTH Ιστορική Αναδρομη Στα τέλη της δεκαετίας του 1990 η εταιρία κινητής τηλεφωνίας Ericsson έθεσε τις βάσεις για μια τεχνολογία μετάδοσης και ανταλλαγής δεδομένων μεταξύ των ηλεκτρονικών συσκευών η λεγόμενη ασύρματη σύνδεση ψηφιακών συσκευών. Οι Σουηδοί θεωρούσαν πως αυτή η τεχνολογία θα κατακτήσει όλο τον κόσμο, πράγμα που έγινε διότι εκτός από αυτό οι άνθρωποι έχουν έρθει πιο κοντά με τις συσκευές τους. Το Bluetooth πήρε το όνομα του από έναν Δανό Βασιλιά, το όνομα του ήταν Harald Blatand Τι είναι η Ασύρματη Τεχνολογία BLUETOOTH To Bluetooth καθορίζει την ασύρματη τεχνολογία για προσωπικά δίκτυα υπολογιστών (Ασύρματα Προσωπικά Δίκτυα. Wireless Personal Area Networks WPAN). Ομολογουμένως μιλάμε για μια τεχνολογία η οποία είναι τηλεπικοινωνιακή. Μεταδίδει σήματα μέσω κάποιων μικροκυμάτων σε ψηφιακές συσκευές σε μικρές αποστάσεις. Το Bluetooth εξαλείφει τα καλώδια` μεταξύ των κινητών συσκευών ενώ επιτρέπει την διασύνδεση μεταξύ τους. Είναι τεχνολογία χαμηλού κόστους και χαμηλής ισχύος. Λειτουργει σε φάσμα συχνοτήτων 2,4 GHz και οι συσκευές που ενσωματώνουν την τεχνολογια Bluetooth μπορούν να επικοινωνούν μεταξύ τους και να ανταλλάσουν δεδομένα με ταχύτητες έως 720 Κbit/sec σε απόσταση 10 μέτρων. Όσο αφορά τις παρεμβολές που θα υπάρχουν από κάποιες παρεμφερείς συσκευές το Bluetooth εκμεταλλεύεται τόσο την ημιαμφίδρομη (halfduplex), επικοινωνία όσο και το μεταπήδηση συχνοτήτων (frequency hopping) [1600 hops per 47

50 second]. Με το Bluetooth έχουμε την καθιέρωση της επικοινωνίας σημείο προς σημείο (point-topoint), δηλαδή της απευθείας σύνδεσης από την μία συσκευή προς την άλλη. Το Bluetooth χωρίζεται στις ακόλουθες βαθμίδες, ανάλογα με την ισχύ εκπομπής: Ισχύς Εξόδου 100 mw μέγιστη απόσταση άνω των 100 μέτρων. Ισχύς Εξόδου 2,5 mw μέγιστη απόσταση άνω των 10 μέτρων. Ισχύς Εξόδου 1 mw μέγιστη απόσταση άνω των 1 μέτρο Τι είναι το BLUETOOTH Smart Energy Το Bluetooth Smart Energy χαμηλής ενέργειας, είναι μια τεχνολογία ασύρματου δικτύου μικρής εμβέλειας, η οποία βασίζεται στο Bluetooth. Το Smart Bluetooth αρχικά ονομαζόταν Wibree από την εταιρεία Nokia το Το 2010 συγχωνεύθηκε με το πρότυπο Bluetooth. Έχει σχεδιαστεί, για ένα ευρύ φάσμα συσκευών όπως κινητά τηλέφωνα, υπολογιστές, συσκευές ιατρικές. Διατείθεται στο εμπόριο από την Special Interest Group (S.I.G.), Bluetooth με στόχο την καινοτομία εφαρμογών σε υγειονομική περίθαλψη, γυμναστήρια και τις βιομηχανίες οικιακής ψυχαγωγίας, σε σύγκριση με το κλασσικό Bluetooth έχει ως σκοπό την παροχή : 1. Μειωμένης Κατανάλωσης Ενέργειας και 2. Χαμηλό Κόστος διατηρώντας παράλληλα ένα παρόμοιο εύρος επικοινωνία. 4.6 Ασύρματη Τεχνολογία ZigBee Ιστορική Αναδρομή Η Ασύρματη Τεχνολογία ZigBee ή διαφορετικά το πρότυπο R.F.4C.E., αναπτύχθηκε από την ZigBee Alliance. Αποτελεί μία συνεργασία μεταξύ εταιρειών παραγωγής ηλεκτρονικού εξοπλισμού και ημιαγωγών, για την προώθηση της τεχνολογίας αυτής. Η ZigBee Alliance ανέπτυξε τα ανώτερα επίπεδα του πρωτοκόλλου W.P.A.N., ενώ για τα P.H.Y., και M.A.C. στηρίχθηκε πάνω στο Ι.Ε.Ε.Ε Το πρωτόκολλο χαρακτηρίζεται ως W.P.A.N.-L.R., γιατί ο μέγιστος ρυθμός μετάδοσης δεδομένων που μπορεί να επιτευχθεί είναι μόλις 250Kbps. Για αυτό το λόγο δεν προορίζεται για υψηλής ποιότητας μετάδοση φωνής ή εικόνας, άλλα προορίζεται περισσότερο για σήματα με χαμηλότερη ποσότητα πληροφορίας όπως για παράδειγμα οι μετρήσεις ενός αισθητηρία. Η Ασύρματη Τεχνολογία ZigBee απευθύνεται σε εφαρμογές όπου απαιτούν την ελάχιστη κατανάλωση ισχύος, την ασύρματη δaιασύνδεση υπέρμετρου αριθμού συσκευών αλλά και το χαμηλό κόστος κατασκευής. Παράλληλα δεν υπάρχει ανάγκη για υψηλές ταχύτητες μετάδοσης. Το ZigBee αποτελεί την τέλεια λύση. Επιπλέον να αναφέρουμε πως η Ασύρματη Τεχνολογία ZigBee, προορίζεται για Ασύρματα Προσωπικά Δίκτυα: Wireless Personal Area Network (W.P.A.N.). Μπορεί να χρησιμοποιηθεί στον τομέα της ηλεκτρονικής ψυχαγωγίας, στην βιομηχανία αυτοματισμού αλλά και στην διαχείρηση ενέργειας. Η Ασύρματη Τεχνολογία ZigBee είναι βασισμένη στο πρότυπο μετάδοσης της I.E.E.E Αυτό που κάνει ξεχωριστή την Ασύρματη Τεχνολογία ZigBee, είναι η χαμηλή κατανάλωση ισχύος, η οποία διαχειρίζεται αρκετές σύγχρονες εφαρμογές. Λειτουργεί σε συχνότητες των 2,4 GHZ, 915 MHZ και 868 MHz. Ο ρυθμός μεταφοράς των δεδομένων είναι 250 Kbps, 40 Kbps και 20 Kbps για κάθε ζώνη συχνοτήτων. Επίσης η Ασύρματη Τεχνολογία ZigBee διαθέτει έλεγχο Αίσθησης Φορέα Πολλαπλής Πρόσβασης με Αποφυγή Συγκρούσεων: Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (C.S.M.A.-C.A.), το οποίο είναι παρόμοιο με το Ασύρματο Προσωπικό Δίκτυο: Wireless Personal Area Network (W.P.A.N.). 4.8 Τεχνολογία 4G Το 4G είναι δίκτυο 4ης γενιάς. Ανήκει στην οικογένεια της τεχνολογίας τηλεπικοινωνιών.. Έχει ορισθεί από την I.T.U., (International Telecommunication Union: Διεθνής Ένωση Τηλεπικοινωνιών). Παρέχει ταχύτητες από 100Mbps ως 1Gbps, τόσο σε εξωτερικούς όσο και σε 48

51 εσωτερικούς χώρους με ποιότητα και ασφάλεια. Το εύρος ζώνης καναλιού που υποστηρίζει η Τεχνολογία 4G κειμένεται από 5 ως και 20 MHz. Μάλιστα στην Τεχνολογία 4G, χρησιμοποιούνται και κάποιες επιπλέον τεχνολογίες όπου είναι εξίσου σημαντικές. Τις τεχνολογίες αυτές θα τις δούμε αναλυτικά παρακάτω. Έξυπνες Κεραίες Πολλαπλών Εισόδων και Πολλαπλών Εξόδων: Smart Antennas for Multiple Input and Multiple Output (M.I.M.O.), όπου έχουμε: 1. Μετάδοση και Λήψη Κεραίας, 2. Επίλυση του προβλήματος της μείωσης διαθεσιμότητας φάσματος, 3. Δεν υπάρχει αύξηση της ισχύος ή των συμπληρωματικών συχνοτήτων, 4. Αυξημένη ακτίνα, 5. Χρήση λίγης ηλεκτρικής ενέργειας για την μετάδοση και 6. Νέες Υπηρεσίες. Πρωτόκολλο Διαδικτύου έκδοση 6: Internet Protocol version 6 (I.P.v.6): Το Πρωτόκολλο Διαδικτύου έκδοσης νούμερο 6, είναι απαραίτητη, προκειμένου να υποστηρίξει έναν μεγάλο αριθμό ασύρματων συσκευών. Μάλιστα με την αύξηση του αριθμού των διεθύνσεων I.P., το I.P.v.6, καταργεί την ανάγκη για «Διεύθυνση Μεταφοράς Δικτύου: Network Address Transmission (N.A.T.)». Επιπλέον παρέχει ασφάλεια και δυνατότητα βελτιστοποίησης της διαδρομής. Πρωτόκολλο Διαδικτύου Υπερ της Φωνής: Voice Over Internet Protocol (V.o.I.P.): Το Πρωτόκολλο αυτό, επιτρέπει μόνο πακέτα I.P., να μεταφέρονται, εξαλείφοντας την πολυπλοκότητα 2 πρωτοκόλλων από το ίδιο κύκλωμα. Μάλιστα τα πακέτα με δεδομένα φωνής θα έχουν την ταχύτερη μετάδοση και επιπλέον τα δείγματα φωνής είναι ανάμεσα σε και φορές ανά δευτερόλεπτο. Με βάση αυτό, δημιουργείται ένα κύμα από δυαδικά ψηφία, τα οποία συμπιέζονται μέσα σε ένα πακέτο. Οπότε με αυτόν τον τρόπο, υπάρχει αύξηση ζωής της μπαταρίας. Ορθογώνια Πολυπλεξία με Διαίρεση Συχνότητας: Orthogonal Frequency Division Multiplexing (O.F.D.M.): Η συγκεκριμένη τεχνολογία, επιτρέπει την μεταφορά πολλών δεδομένων παράλληλα, σε αντίθεση με άλλες μορφές πολυπλεξίας (παραδείγματος χάριν την πολυπλεξία χρόνου, την πολυπλεξία κώδικα, την πολυπλεξία συχνότητας κ.α.). Λογισμικό Ορισμού ΡαδιοΣυστήματος: Software Defined Radio System (S.D.R.): Το Λογισμικό Ορισμού ΡαδιοΣυστήματος, είναι μία μορφή Ανοιχτής Ασύρματης Αρχιτεκτονικής (Open Wireless Architecture O.W.A.): δηλαδή λόγω που η Τεχνολογιά 4G, είναι μία συλλογή ασύρματων προτύπων, η τελική μορφή μιας συσκευής 4G θα αποτελέσει διάφορα πρότυπα. Εκτός από τις τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται, η Τεχνολογία 4G, παρέχει και κάποιες εφαρμογές για τους χρήστες τις. Τις εφαρμογές αυτές θα τις δούμε παρακάτω: Εικονική Οδήγηση: Η Εικονική Οδήγηση είναι μία εφαρμογή στην οποία μπορεί ένας χρήστης να έχει πρόσβαση σε κάποια βάση δεδομένων των μεγαλουπόλεών, των διαδρομών κ.α. Tele-Geoprocessing (Τηλέ-Γεωεπεξεργασία): Η εφαρμογή αυτή, είναι μια καινοτομία, η οποία συνδιάζει το G.I.S., (Geographical Information System: Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών), και το G.P.S., (Global Positioning System:Σύστημα Παγκόσμιας Πλοήγησης), όπου ο χρήστης μπορεί να βρεί την θέση που θέλει αν κάνει αναζήτηση. 49

52 Διαχείρiση Κρίσης: Είναι αυτονόητο πως οι φυσικές καταστροφές μπορούν να προκαλέσουν βλάβες σε συστήματα επικοινωνιών. Η αποκατάσταση αυτού του φαινομένου μπορεί να πάρει καιρό (από μέρες εώς και κάποιες εβδομάδες). Για αυτό το λόγο, η Τεχνολογία 4G μπορεί να αποκαταστήσει τέτοιου είδους φαινόμενα, μέσα σε μερικές ώρες. Εκπαίδευση: Με την Τεχνολογία 4G, μπορούν οι άνθρωποι μέσω διαδικτύου να εκπαιδευτούν με οικονομικό, αποδοτικό και εύκολο τρόπο. 4.9 Τεχνολογία L.T.E. (Long Term Evolution) Η Τεχνολογία L.T.E., είναι πρότυπο της ασύρματης επικοινωνίας των δεδομένων, όπου προσφέρει υψηλές ταχύτητες για τα κινητά τηλέφωνα αλλά και για τα τερματικά δεδομένων. Οι ταχύτητες της Τεχνολογίας L.T.E., είναι χαμηλές εάν είναι σε μικρές αποστάσεις, ενώ σε μεγάλες αποστάσεις οι ταχύτητες του είναι χαμηλές. Το L.T.E., βασίζεται στα Δίκτυα Κινητής Τηλεφωνίας: Global System for Mobile (G.S.M.), στην Ενίσχυση Δεδομένων για την Δικτύων Κινητής Τηλεφωνίας: Enhanced Data G.S.M., Evolution (E.D.G.E.), στις τεχνολογίες Οικουμενικά Κινητά Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα: Universal Mobile Telecommunications System (U.M.T.S.), και στην Υψηλής Ταχύτητας Πρόσβασης Πακέτων: High Speed Packet Access (H.S.P.A.). Αυξάνει την ικανότητα και παράλληλα την ταχύτητα χρησιμοποιώντας μία διαφορετική ράδιο-διεπαφή μαζί με τις βελτιώσεις του κεντρικού δικτύου. Υποστηρίζει την εγκατάσταση από διαφορετικά εύρη ζώνης συχνοτήτων. Ανάλογα με τους τύπους (παράδειγμα Verizon Wireless), του L.T.E., που έχουν αναπτυχθεί τα εύρη ζώνης έχουν ελαφρώς διαφορετική ικανότητα. Ουσιαστικά το L.T.E., είναι ένας τρόπος για τους φορείς που εκμεταλεύονται το δίκτυο να απλοποιήσουν τις υποδομές τους και να μειώσουν το κόστος, ενώ παράλληλα να βελτιώσουν την ποιότητα των προϊόντων τους στους συνδρομητές τους. Το L.T.E., μπορεί να υποστηρίξει ως και 200 ενεργούς πελάτες δεδομένων (δηλαδή κινητά hotspots, U.S.B., modems, smartphones κ.α), σε πλήρης ταχύτητα για κάθε 5 MHz (του ραδιοφάσματος), που κατανέμεται ανά κύτταρο. Αυτό το πράγμα σημαίνει πως αν ένας πύργος έχει 20 MHz (του ραδιοφάσματος), αυτό θα κατανεμηθεί σε 800 πελάτες δεδομένων σε πλήρη ταχύτητα Αισθητήρες Οι αισθητήρες ή διαφορετικά sensors, είναι συσκευές οι οποίες ανιχνεύουν ένα σήμα ή μια διέγερση από το περιβάλλον και παράγουν από μια μετρήσιμη έξοδο. Υπάρχουν πολλά είδη αισθητήρων. Το κάθε ένα για διαφορετικό σκοπό. Όλοι όμως μετρούν διάφορες ποσότητες. Ορισμένες από τις μετρήσιμες ποσότητες είναι: ταχύτητα, θέση, θερμοκρασία, ροή στάθμη υγρών, δύναμη, πίεση και επιτάχυνση Η επιλογή των αισθητήρων καθορίζεται βάση αναγκών που έχουμε, αλλά και από μερικές παραμέτρους οι οποίοι είναι εξίσου σημαντικοί όπως είναι το κόστος, η ποσότητα και η αξιοπιστία 50

53 Εικόνα 1 Αναπαράσταση ενός οχήματος στο οποίο έχουν εγκατασταθεί αισθητήρες. Οι αισθητήρες όπως αναφέραμε και παραπάνω, χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση δεδομένων από το περιβάλλον στο οποίο είναι τοποθετημένοι. Συνεπώς συλλέγουν πληροφορίες με απωτερο σκοπό την γνωστοποίηση (των πληροφοριών), αυτών από τον/τους χρήστη/χρήστες. Οπότε στην εικόνα 1 όπου μας παρουσιάζεται ένα όχημα στο οποίο είναι εγκατεστημένοι αισθητήρες, αυτό το οποίο κάνουν οι αισθητήρες είναι να ελέγχουν το σύστημα φρένων του αυτοκινήτου (A.B.S.:Anti - lock Brake System), δηλαδή έχουν την τάση να πατούν το πεντάλ (φρένο), όπου χρειάζεται οσότου φτάσει ο οδηγός στον προορισμό του Συστήματα Παρακολούθησης της Κυκλοφορίας Αισθητήρες Κυκλοφοριακής Ροής (Traffic Flow Sensors): Οι Αισθητήρες Κυκλοφοριακής Κίνησης, είναι συσκευές, οι οποίες υποδεικνύουν τις παρουσίες ή τα περάσματα οχημάτων και παρέχουν δεδομένα ή πληροφορίες στις εφαρμογές διαχείρησης της κυκλοφοριακής κίνησης. Αισθητήρες Εντός Οδοστρώματος (In Roadway Sensor): Οι Αισθητήρες Εντός- Οδοστρώματος είναι αισθητήρες, οι οποίοι είναι ενσωματωμένοι κάτω από το οδόστρωμα. Αισθητήρες Πέραν του Οδοστρώματος (Over Roadway Sensors): Είναι Αισθητήρες, οι οποίοι είναι τοποθετημένοι πάνω από την επιφάνεια του οδοστρώματος. [10] 51

54 5. ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ ΠΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΝΤΑI ΣΤΑ ITS 5.1 Αλγόριθμοι ανίχνευσης συμβάντος με χρήση δεδομένων σταθερών αισθητήρων (fixed- sensor algorithms) Οι αλγόριθμοι ανίχνευσης συμβάντος αρχικά αναπτύσσονται τη δεκαετία του '70 και έκτοτε υφίσταται μία συνεχής προσπάθεια για την ανάπτυξη, εξέλιξη και βελτίωση των μεθόδων και των αλγόριθμων ανίχνευσης συμβάντος καθώς και των συστημάτων διαχείρισης αυτών. Πριν από περίπου 31 χρόνια είχε ειπωθεί ότι οι αλγόριθμοι ανίχνευσης συμβάντος, παρ όλο που ανιχνεύουν τα περισσότερα συμβάντα, θα έπρεπε να τελειοποιηθούν ώστε να μην δημιουργούν μεγάλο αριθμό λανθασμένων συναγερμών. Δεν θα ήταν υπερβολή να αναφέρουμε ότι αυτή η δήλωση ισχύει ακόμα και σήμερα. Οι αλγόριθμοι ανίχνευσης συμβάντος θα ήταν δυνατόν να χωριστούν σε δύο μεγάλες κατηγορίες: αυτόματοι και μη-αυτόματοι. Οι αυτόματοι αλγόριθμοι αναφέρονται σε αυτούς τους αλγόριθμους που ενεργοποιούν αυτόματα ένα συναγερμό συμβάντος όταν λάβουν δεδομένα κυκλοφοριακής κατάστασης από αισθητήρες, που ικανοποιούν ορισμένες προκαθορισμένες συνθήκες. Οι μηαυτόματοι αλγόριθμοι είναι αυτοί που βασίζονται σε ανθρώπινες μαρτυρίες. Παρ όλο που οι αυτόματοι αλγόριθμοι αποτελούν το κύριο μέρος των υφιστάμενων αλγόριθμων ανίχνευσης συμβάντος, έχει παρατηρηθεί πως, βάσει των δεικτών αξιολόγησης οι αλγόριθμοι ανίχνευσης συμβάντος εμφανίζονται αποδοτικότεροι σε ένα προσομοιωμένο κυκλοφοριακό περιβάλλον σε σχέση με την πραγματικότητα. Πρέπει να αναφερθεί πως γίνεται προσπάθεια για την εξέλιξη των μη-αυτόματων αλγόριθμων, δηλαδή των βασιζόμενων στον οδηγό (driver-based) διαδικασιών, όπως είναι η δημιουργία αναφορών που στέλνονται από τα κινητά τηλέφωνα των οδηγών. Χρησιμοποιώντας ως κριτήριο την κατηγορία της εκάστοτε οδού, οι αλγόριθμοι ανίχνευσης συμβάντος θα μπορούσαν να διαχωριστούν σε δύο διαφορετικές λειτουργικές κατηγορίες: αλγόριθμοι αυτοκινητοδρόμου και αλγόριθμοι οδικής αρτηρίας. Βέβαια, οι περισσότεροι αυτόματοι αλγόριθμοι έχουν αναπτυχθεί κυρίως για την πρώτη κατηγορία, τους αυτοκινητόδρομους. Ορισμένοι από αυτούς δύναται να χρησιμοποιηθούν και στις οδικές αρτηρίες. Λιγότερες έρευνες έχουν εστιάσει στους αλγόριθμους ανίχνευσης συμβάντος αποκλειστικά σε οδικές αρτηρίες. Παρακάτω θα παρουσιαστούν οι αλγόριθμοι ανίχνευσης συμβάντος με χρήση δεδομένων σταθερών αισθητήρων (fixed-sensor algorithms), οι αλγόριθμοι που είναι βασιζόμενοι σε αναμεταδότες (probe52

55 based algorithms) και στους οδηγούς (driver-based algorithms), οι αλγόριθμοι πολλαπλών αισθητήρων (sensor fusion-based algorithms), και οι αλγόριθμοι που είναι εφαρμόσιμοι σε οδικές αρτηρίες. Τέλος, γίνεται μία αναφορά για τις συγκοινωνίες του μέλλοντος και τον τρόπο που αναμένεται να επηρεάσουν τους αλγόριθμους ανίχνευσης συμβάντων. Οι αλγόριθμοι ανίχνευσης συμβάντος παρουσιάζουν διαφορετικές απαιτήσεις για τα δεδομένα που χρησιμοποιούν, αρχές λειτουργίας και πολυπλοκότητα. Παρακάτω θα παρουσιαστούν οι παραδοσιακοί αλγόριθμοι ανίχνευσης συμβάντος που έχουν αναγνωριστεί και χρησιμοποιηθεί ευρέως. Οι αλγόριθμοι αυτοί εφαρμόζονται κυρίως σε αυτοκινητόδρομους και χρησιμοποιούν δεδομένα που προέρχονται από ανιχνευτές βρόγχου ή από κάμερες, αισθητήρες και μηχανική όραση που παρέχουν και την πληροφορία που δίδεται από τους βρόγχους. Ο εξοπλισμός αυτός απαιτείται να βρίσκεται σε σταθερά σημεία κατά μήκος του οδοστρώματος. Οι αλγόριθμοι ανίχνευσης συμβάντος που χρησιμοποιούν δεδομένα σταθερών αισθητήρων (fixedsensor algorithms) ομαδοποιούνται στις ακόλουθες επτά κατηγορίες αναφορικά με τις αρχές που τους διέπουν: 1) συγκριτικοί αλγόριθμοι (comparative algorithms), 2) στατιστικοί αλγόριθμοι (statistical algorithms), 3) αλγόριθμοι χρονοσειρών (time series algorithms), 4) αλγόριθμοι φιλτραρίσματος/εξομάλυνσης (filtering/smoothing algorithms), 5) αλγόριθμοι μοντελοποίησης της κυκλοφορίας (traffic modeling algorithms), 6) αλγόριθμοι τεχνητής νοημοσύνης (artificial intelligence algorithms) και 7) αλγόριθμοι επεξεργασίας εικόνας (image processing algorithms) [11],[12] Συγκριτικοί αλγόριθμοι (comparative algorithms) Οι συγκριτικοί αλγόριθμοι (comparative algorithms) έχουν σχεδιαστεί για να συγκρίνουν την τιμή των μετρήσιμων κυκλοφοριακών παραμέτρων, όπως της ροής, της κατάληψης ή της ταχύτητας, σε σχέση με μία προκαθορισμένη τιμή κατωφλίου. Ο συναγερμός συμβάντος ενεργοποιείται όταν η μετρούμενη κυκλοφοριακή παράμετρος ξεπεράσει ένα καθορισμένο κατώφλι. Σε αυτήν την κατηγορία αλγόριθμων περιλαμβάνονται οι αλγόριθμοι δέντρου αποφάσεως (Decision Tree TD algorithms) ή αλλιώς αλγόριθμοι Καλιφόρνια (California algorithms) με τους οποίους, οι 53

56 αλγόριθμοι αναγνώρισης προτύπων (Pattern Recognition PATREG algorithms και οι αλγόριθμοι γενικής ανίχνευσης συμβάντος (All-Purpose Incident Detection APID algorithms) Στατιστικοί αλγόριθμοι (statistical algorithms) Οι στατιστικοί αλγόριθμοι (statistical algorithms) χρησιμοποιούν τις καθιερωμένες στατιστικές τεχνικές για να καθορίζουν αν τα παρατηρούμενα από τον ανιχνευτή δεδομένα διαφέρουν στατιστικά από τα εκτιμώμενα ή προβλεπόμενα κυκλοφοριακά χαρακτηριστικά. Ο αλγόριθμος απόκλισης από την τυπική κατανομή (Standard Normal Deviate SND algorithm) και ο Μπεϋζιανός (Bayesian) αλγόριθμος είναι δύο αντιπροσωπευτικοί τύποι στατιστικών αλγόριθμων ανίχνευσης συμβάντος. Επίσης, εισήχθη ένα βελτιωμένο στατιστικό μέγεθος στις κυκλοφοριακές παραμέτρους, το οποίο χρησιμοποιείται για την ανίχνευση συμβάντος. Το μέγεθος αυτό σχετίζεται με τον συντελεστή διακύμανσης της ταχύτητας του ανιχνευτή ανάντη και τον συντελεστή συσχέτισης των ταχυτήτων των δύο γειτονικών ανιχνευτών Αλγόριθμοι χρονοσειρών (time series algorithms) Οι αλγόριθμοι χρονοσειρών (time series algorithms) υποθέτουν ότι η κυκλοφορία ακολουθεί συνήθως ένα προβλέψιμο μοτίβο σε σχέση με τον χρόνο. Χρησιμοποιούν μοντέλα χρονοσειρών για να εκτιμήσουν τις φυσιολογικές συνθήκες κυκλοφορίας και ανιχνεύουν συμβάντα όταν οι μετρήσεις των ανιχνευτών αποκλίνουν σημαντικά από αυτές. Έχουν αναπτυχθεί διάφορες τεχνικές για να εκτιμάται η κυκλοφορία σε συνάρτηση με τον χρόνο και έτσι να υπάρχει η δυνατότητα ανίχνευσης συμβάντος. Χαρακτηριστικά παραδείγματα τέτοιων αλγόριθμων αποτελούν το μοντέλο του ολοκληρωμένου αυτοπαλινδρόμενου κινούμενου μέσου (Autoregressive Integrated Moving-Average ARIMA model) και ο αλγόριθμος υψηλής κατάληψης (high occupancy HIOCC algorithm) Αλγόριθμοι φιλτραρίσματος/εξομάλυνσης (filtering/smoothing algorithms) Οι τεχνικές φιλτραρίσματος (filtering) και εξομάλυνσης (smoothing) αποσκοπούν στην εξάλειψη των βραχυπρόθεσμων θορύβων ή των ανομοιογενειών των κυκλοφοριακών δεδομένων, που έχουν ως άμεση συνέπεια την δημιουργία λανθασμένου συσναγερμού. Με αυτές τις τεχνικές επιτρέπεται στα πραγματικά κυκλοφοριακά πρότυπα να είναι πιο ορατά και να γίνεται έτσι ευκολότερη η ανίχνευση πραγματικών συμβάντων. Η εξομάλυνση αποτελεί μία μαθηματική τεχνική για την δημιουργία ενός σταθμισμένου μέσου όρου μιας δεδομένης κυκλοφοριακής μεταβλητής. Οι αλγόριθμοι φιλτραρίσματος χρησιμοποιούν ένα γραμμικό φίλτρο που επιτρέπει στα στοιχεία ορισμένων συχνοτήτων των δεδομένων του ανιχνευτή να περάσουν, ενώ αφαιρεί τα ανεπιθύμητα ποσοστά άλλων συχνοτήτων των δεδομένων. Αντιπροσωπευτικοί αλγόριθμοι φιλτραρίσματος/εξομάλυνσης (filtering/smoothing algorithms) θεωρούνται ο αλγόριθμος διπλής εκθετικής εξομάλυνσης (Double Exponential Smoothing DES algorithm), ο αλγόριθμος βαθυπέρατου φίλτρου (low-pass filter LPF algorithm) και ο αλγόριθμος διακριτού μετασχηματισμού κυματιδίων και ανάλυσης γραμμικής διακρίνουσας (Discrete Wavelet Transform and Linear Discriminant Analysis DWT-LDA algorithm). 54

57 5.1.5 Αλγόριθμοι μοντελοποίησης της κυκλοφορίας (traffic modeling algorithms) Κατά την μοντελοποίηση της κυκλοφορίας για ανίχνευση συμβάντος εφαρμόζεται η θεωρία της ροής της κυκλοφορίας για να περιγράψει και να προβλέψει την κυκλοφοριακή συμπεριφορά κάτω από συνθήκες συμβάντος. Σε αυτά τα μοντέλα η διάκριση μεταξύ κυκλοφορίας με συμβάντα και κυκλοφορίας χωρίς συμβάντα βασίζεται στη σύγκριση των παρατηρούμενων κυκλοφοριακών παραμέτρων με τις εκτιμώμενες από τα μοντέλα τιμές τους. Οι αλγόριθμοι μοντελοποίησης της κυκλοφορίας (traffic modeling algorithms) περιλαμβάνουν το δυναμικό μοντέλο, το μοντέλο θεωρίας των καταστροφών (catastrophe theory model) ή αλγόριθμο McMaster και τροποποιήσεις του και τον αλγόριθμο ανίχνευσης συμβάντος χαμηλής ροής (LowVolume, LV) Αλγόριθμοι τεχνητής νοημοσύνης (artificial intelligence algorithms) Η τεχνητή νοημοσύνη αναφέρεται σε ένα σύνολο διαδικασιών που εφαρμόζονται σε ένα όχι σαφώς καθορισμένο (black box) συλλογισμό και σε πολύπλοκες και αβέβαιες διαδικασίες λήψης αποφάσεων και ανάλυσης δεδομένων. Στις τεχνικές τεχνητής νοημοσύνης συμπεριλαμβάνονται τα νευρωνικά δίκτυα,η ασαφής λογική (fuzzy logic), καθώς και ο συνδυασμός των δύο παραπάνω τεχνικών Αλγόριθμοι επεξεργασίας εικόνας (image processing algorithms) Δύο τύποι αλγόριθμων επεξεργασίας εικόνας (image processing algorithms) έχουν χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση συμβάντος. Στον πρώτο, η μονάδα επεξεργασίας της εικόνας αποτελείται από μία κάμερα παρακολούθησης και ένα λογισμικό επεξεργασίας της εικόνας σε υπολογιστή. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ανιχνευτής βρόγχου ή άλλο είδος σταθερού ανιχνευτή που παρέχει κυκλοφοριακές μετρήσεις, όπως η ροή, η κατάληψη, η ταχύτητα και το μήκος ουράς. Το λογισμικό μετατρέπει την εικόνα σε κυκλοφοριακές μεταβλητές έπειτα από ειδική επεξεργασία. Στην δεύτερη μέθοδο, το λογισμικό επεξεργασίας εικόνας ερμηνεύει αυτόματα ολόκληρη την εικόνα του βίντεο για να εντοπίσει ακίνητα οχήματα ή οχήματα που κινούνται πολύ αργά. Με αυτόν τον τρόπο δύναται να ανιχνεύει συμβάντα σε πραγματικό χρόνο. Ένας απόλυτα αντιπροσωπευτικός αλγόριθμος της μεθόδου αυτής είναι ο αλγόριθμος ανίχνευσης συμβάντος Autoscope Σύνοψη Υπάρχουν πολλοί αλγόριθμοι ανίχνευσης συμβάντος που χρησιμοποιούν δεδομένα σταθερών αισθητήρων (fixed-sensor algorithms). Παρακάτω μπορούμε να δούμε την καλύτερη απόδοση που έχει αναφερθεί για αυτούς τους αλγόριθμους που βασίζονται σε δεδομένα από ανιχνευτές επαγωγικού βρόγχου (Inductive Loop Detectors-ILD). Γενικά πρέπει να αναφερθεί πως ο ρυθμός ανίχνευσης (Detection Rate-DR) επιδιώκεται να είναι όσο το δυνατόν μεγαλύτερος, ενώ ο ρυθμός λανθασμένου συναγερμού (False Alarm Rate-FAR) να είναι όσο το δυνατόν μικρότερος. Όσον αφορά στον μέσο χρόνο ανίχνευσης συμβάντος (Mean Time to Detect-MTTD), αυτός πρέπει να είναι ο μικρότερος δυνατός. 55

58 Πίνακας 3 Παράδειγμα συγκριτικής απόδοσης ορισμένων αλγόριθμων ανίχνευσης συμβάντος. 5.2 Αλγόριθμοι βασιζόμενοι σε αναμεταδότες (probe - based algorithms) Είναι γνωστό πως οι περισσότεροι αυτοματοποιημένοι αλγόριθμοι ανίχνευσης συμβάντος σε οδούς χρησιμοποιούν δεδομένα που προέρχονται από σημειακούς ανιχνευτές. Παρ όλα αυτά, εμφανίζονται διάφορα μειονεκτήματα στη χρήση σημειακών κυκλοφοριακών δεδομένων. Κατ αρχάς, οι αλγόριθμοι που χρησιμοποιούν δεδομένα από βρόγχους παρουσιάζουν υψηλά ποσοστά λανθασμένου συναγερμού (FAR), σχετικού με συμβάν όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Ένα άλλο σημαντικό μειονέκτημα είναι ότι οι ανιχνευτές βρόγχου έχουν την τάση να παρουσιάζουν τεχνικές δυσλειτουργίες ιδιαίτερα συχνά. Συγκεκριμένα, ανεπίσημα στοιχεία μαρτυρούν πως περίπου οι μισοί από τους ανιχνευτές βρόγχου ενός συστήματος μπορεί να είναι ακατάλληλοι για χρήση οποιαδήποτε δεδομένη στιγμή. Εικόνα 1 Σύγκριση επίδοσης των δεικτών DR και FAR σε αντιπροσωπευτικούς αλγόριθμους ανίχνευσης συμβάντος με σταθερούς αισθητήρες 56

59 Ένα εν γένει μειονέκτημα των σημειακών αισθητήρων, ακόμα και αυτών που χρησιμοποιούν κάμερα, ραντάρ ή υπέρυθρη ακτινοβολία, είναι ότι τα δεδομένα που συλλέγουν αφορούν την κυκλοφορία μόνον στην συγκεκριμένη διατομή στην οποία έχουν εγκατασταθεί. Χρησιμοποιώντας, λοιπόν, δεδομένα από μεμονωμένα σημεία ενός οδοστρώματος, μπορεί να είναι δύσκολο να εξακριβωθούν οι πραγματικές συνθήκες κυκλοφορίας. Επίσης, ο τρόπος τοποθέτησης των ανιχνευτών και η συχνότητα λήψης δεδομένων (data frequency) είναι ζωτικής σημασίας παράγοντες για την ακρίβεια και την αξιοπιστία των δεδομένων από τα οποία θα προκύψει η ανίχνευση συμβάντος. Αν και αυτό αποτελεί μία πραγματικότητα, αυτοί οι δύο παράγοντες δεν προσδιορίζονται εύκολα, ενώ διαφορετικές συνθήκες σε κάθε περίπτωση δύναται να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο σε αυτούς. Οι ανιχνευτές τύπου αναμετάδοσης (probes), όπως οι αναμεταδότες διοδίων και οι δέκτες GPS που τοποθετούνται στα οχήματα, γίνονται όλο και πιο δημοφιλείς και διαδεδομένοι, έχοντας εφαρμογή στην ηλεκτρονική είσπραξη διοδίων, στην κοστολόγηση της συμφόρησης και στην διαχείριση στόλου. Πέραν αυτών, οι συγκεκριμένοι ανιχνευτές μπορούν να παρέχουν χρόνους ταξιδίου και άλλα κυκλοφοριακά μεγέθη που μας οδηγούν σε καλύτερη και ασφαλέστερη πληροφόρηση σχετικά με τις κυκλοφοριακές συνθήκες των οδών, παρέχοντας ευρύτερη χωρική κάλυψη οδοστρώματος σε σύγκριση με τους σημειακούς αισθητήρες. Οι βασιζόμενοι σε αναμεταδότες αλγόριθμοι (probe-based algorithms) σχεδιάστηκαν και αναπτύχθηκαν σύμφωνα με τις αρχές λειτουργίας και τη διαθεσιμότητα δεδομένων του αντίστοιχου χρησιμοποιηθέντος ανιχνευτή αναμεταδότη. Οι αλγόριθμοι αυτής της κατηγορίας, το είδος του ανιχνευτή, ο ρυθμός αναμετάδοσης, η κατηγορία της οδού, το είδος του πειράματος και τα απαιτούμενα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν σε κάθε αλγόριθμο φαίνονται στον ακόλουθο πίνακα. Από ό,τι παρατηρούμε στον πίνακα 4, όπου συνοψίστηκαν τα λειτουργικά χαρακτηριστικά των βασιζόμενων σε αναμεταδότες αλγόριθμων ανίχνευσης συμβάντος, οι περισσότεροι αλγόριθμοι χρησιμοποιούν τον χρόνο ταξιδίου (travel time) για να ανιχνεύουν μεταβολές της κυκλοφορίας ώστε να μπορούν να κρίνουν αν έχει λάβει χώρα συμβάν. Σχεδόν όλοι οι αλγόριθμοι αυτής της κατηγορίας έχουν σχεδιαστεί για αυτοκινητόδρομους (freeways/motorways), αν και μπορούν να εφαρμοστούν και σε οδικές αρτηρίες (arterials) με επιφύλαξη. 57

60 Πίνακας 4 Χαρακτηριστικά αλγόριθμων ανίχνευσης συμβάντος βασιζόμενων σε αναμεταδότες. Η επιφύλαξη αυτή προκύπτει από το γεγονός πως, σε κατοικημένες περιοχές ελλοχεύει ο κίνδυνος εξασθένισης του σήματος των αναμεταδοτών λόγω ύπαρξης κτιρίων. Ο κίνδυνος αυτός αυξάνεται σημαντικά σε περιοχές όπου υπάρχουν κατασκευές μεγάλου ύψους, όπου το σήμα μπορεί να παρεμποδιστεί τελείως. Επίσης, για να πραγματοποιηθεί ανίχνευση συμβάντος σε μία οδό πρέπει να υπάρχουν δεδομένα ανάντη και κατάντη αυτής. Στην περίπτωση των αρτηριών δύνανται τα οχήματα να αφήσουν την οδό στην οποία κινούνται (έστω ότι είναι η υπό ανίχνευση για συμβάν οδός) και να οδηγηθούν σε άλλη οδό που δεν μας απασχολεί. Έτσι ίσως να μην υπάρχουν δεδομένα και ανάντη και κατάντη της υπό διερεύνηση για συμβάν οδού, αφού τα 58

61 δεδομένα προκύπτουν από τα οχήματα με τους αναμεταδότες και μπορεί να μην περάσουν από κάποια από τις δύο διατομές. Πέραν αυτών των αλγόριθμων, έχει αναπτυχθεί μια υβριδική μέθοδος που εφαρμόζει ένα ταξινομητή μηχανικής εκπαίδευσης για να ανιχνεύει συμβάντα συγκρίνοντας δεδομένα πραγματικού χρόνου με τις προβλέψεις φυσιολογικών κυκλοφοριακών συνθηκών, οι οποίες όμως προκύπτουν από την σχέση τους με προγενέστερες μετρήσεις φυσιολογικών κυκλοφοριακών συνθηκών. Αρκετές μελέτες έχουν οδηγήσει στο συμπέρασμα πως δεδομένα προερχόμενα από οχήματα μπορούν να παρέχουν αξιόπιστες εκτιμήσεις των συνθηκών κυκλοφορίας, συμπεριλαμβανόμενου του προσδιορισμού συμβάντος και κυκλοφοριακής συμφόρησης. 5.3 Αλγόριθμοι βασιζόμενοι στους οδηγούς (driver - based algorithms) Οι βασιζόμενοι στους οδηγούς αλγόριθμοι έχουν σχεδιαστεί για να εντοπίζουν και να ελέγχουν τα τηλεφωνήματα των οδηγών ή άλλες μαρτυρίες συμβάντων. Σε αντίθεση με τους αυτόματους αλγόριθμους ανίχνευσης συμβάντος που χρησιμοποιούν κυκλοφοριακά δεδομένα από αισθητήρες, οι τεχνικές των βασιζόμενων στους οδηγούς αλγόριθμων αντιμετωπίζουν και χρησιμοποιούν ως είσοδο ανθρώπινες μαρτυρίες/αναφορές για την ύπαρξη συμβάντος. Η αυτοματοποίηση της διαδικασίας εντοπισμού και ανίχνευσης συμβάντος μέσω τέτοιου τύπου αναφορών δημιουργεί μία μεγάλη πρόκληση για τα συστήματα επεξεργασίας πληροφοριών, λόγω της πολυπλοκότητας του περιεχομένου της αναφοράς, πιθανών ανακριβειών ή ελλείψεων σχετικά με την τοποθεσία και τη σοβαρότητα του συμβάντος ή ακόμα και λόγω σκόπιμων ψευδών αναφορών. Για τους παραπάνω λόγους η δυσκολία στον σχεδιασμό της διαδικασίας ανίχνευσης συμβάντος μέσω ανθρώπινων αναφορών παρουσιάζεται στον τρόπο προσδιορισμού της τοποθεσίας και των χαρακτηριστικών του συμβάντος. Οι υπάρχουσες μέθοδοι εντοπισμού της τοποθεσίας συμβάντος που έχει αναφερθεί περιλαμβάνουν την ταυτοποίηση της θέσης του οδηγού μέσω του κινητού τηλεφώνου ή μέσω πινακίδων θέσης που βρίσκονται στην άκρη της οδού και ο οδηγός έχει ήδη αναφέρει. Η βελτίωση της ακρίβειας της ανίχνευσης συμβάντος μέσω αλγόριθμων που βασίζονται στους οδηγούς, δηλαδή η μείωση του ποσοστού λανθασμένου συναγερμού (FAR) επιτυγχάνεται μέσω της χρήσης μίας γενικής μεθόδου που ενεργοποιεί ένα συναγερμό συμβάντος όταν λαμβάνονται παραπάνω από ένα ορισμένο αριθμό αναφορές συμβάντος σε συγκεκριμένο χρονικό διάστημα. Αυτό το κατώφλι πρέπει να προκαθορίζεται και εξαρτάται από τις τοπικές αναφορές συμβάντων που υπάρχουν στο αρχείο. Έχουν γίνει αρκετές πιλοτικές μελέτες για την αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας των τεχνικών ανίχνευσης συμβάντος μέσω αλγόριθμων που βασίζονται στους οδηγούς. Ορισμένες έγιναν σε περιβάλλοντα προσομοίωσης και άλλες σε πραγματικούς αυτοκινητόδρομους. Είναι γεγονός πως με την εξέλιξη των κινητών τηλεφώνων (smartphones) όλα τα παραπάνω είναι πιο εύκολα πραγματοποιήσιμα, αφού η τεχνολογία αποτελεί ένα πολύ δυνατό σύμμαχο αυτών των τεχνικών ανίχνευσης συμβάντος. 5.4 Αλγόριθμοι πολλαπλών αισθητήρων (sensor fusion - based algorithms) Η απόδοση των αλγόριθμων ανίχνευσης συμβάντος εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ποιότητα των συλλεγόμενων κυκλοφοριακών δεδομένων. Είναι λογικό να αναμένεται ότι η χρήση πολλαπλών 59

62 πηγών δεδομένων θα μπορούσε να ενισχύσει την αξιοπιστία και την πληρότητα των δεδομένων εισόδου και ως εκ τούτου να βελτιώσει γενικότερα την απόδοση ενός συστήματος ανίχνευσης συμβάντος. Ένας αρκετά ισχυρός συνδυασμός πηγών δεδομένων εισόδου είναι οι αλγόριθμοι ανίχνευσης συμβάντος με χρήση σταθερών αισθητήρων (fixed-sensor algorithms) με τους αλγόριθμους που χρησιμοποιούν αναμεταδότες (probe-based algorithms). Αρκετοί ερευνητές, εφάρμοσαν την παραπάνω ιδέα και την χρησιμοποίηση πολλαπλών πηγών εισαγωγής δεδομένων στους αλγόριθμους ανίχνευσης συμβάντος. Ενδεικτικά παρουσιάζεται ένα παράδειγμα που συνδυάζει ένα αλγόριθμο που χρησιμοποιεί δεδομένα σταθερών αισθητήρων με άλλον που συλλέγει δεδομένα από αναμεταδότες. Από τους σταθερούς αισθητήρες της οδού λαμβάνει την ροή (flow) και την κατάληψη (occupancy), ενώ από τους αναμεταδότες των οχημάτων λαμβάνει δεδομένα σχετικά με τον χρόνο ταξιδίου (travel time). Μέσω των νευρωνικών δικτύων αποφασίζει για την ύπαρξη συμβάντος, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Εικόνα 2 Νευρωνικό δίκτυο που συνδυάζει σταθερούς αισθητήρες και δεδομένα από αναμεταδότες οχημάτων 5.5 Αλγόριθμοι εφαρμόσιμοι σε οδικές αρτηρίες Στις οδικές αρτηρίες η κυκλοφορία ποικίλλει περισσότερο από ό,τι στους αυτοκινητόδρομους, και παρουσιάζει αρκετά μεγαλύτερη πολυπλοκότητα λόγω διαταραχών που προκαλούνται από τους φωτεινούς σηματοδότες, τις διασταυρώσεις πεζών και τους ελιγμούς από πιθανή στάθμευση οχημάτων στην άκρη της οδού. Πέρα από τα συνήθη συμβάντα, υπάρχουν συγκεκριμένα επιπρόσθετα συμβάντα που λαμβάνουν χώρα στις αστικές οδικές αρτηρίες που οδηγούν σε μη επαναλαμβανόμενη συμφόρηση, όπως δυσλειτουργία στους φωτεινούς σηματοδότες, παράνομες στάσεις και σταθμεύσεις οχημάτων, αποκλεισμός των διασταυρώσεων και άλλοι λόγοι που μπορεί να οδηγήσουν σε αποκλεισμό τμημάτων της οδού (τεχνικά έργα και έργα συντήρησης). Οι αλγόριθμοι ανίχνευσης συμβάντος που χρησιμοποιούν δεδομένα σταθερών αισθητήρων δεν είναι πάντα εύκολο να διακρίνουν τις παραλλαγές την κυκλοφορίας στις οδικές αρτηρίες. Αυτό συμβαίνει διότι η κυκλοφορία επηρεάζεται από τα εισερχόμενα και εξερχόμενα οχήματα από τις παράπλευρες οδούς και διασταυρώσεις, και είναι πιθανές οι ασυνέχειες στην ροή της κυκλοφορίας της οδικής αρτηρίας, ενώ επίσης υπάρχουν παρεμβολές από τις πιθανές στάσεις λεωφορείων και τους φωτεινούς σηματοδότες. [13] 60

63 Για τον λόγο αυτόν πρέπει οι αισθητήρες να υπακούουν σε συγκεκριμένους κανόνες. Ο αριθμός των αισθητήρων που πρέπει να χρησιμοποιηθούν ανάλογα με το οδικό δίκτυ.εχουν αναπτυχθεί επίσης μεθόδοι για να καθορίζονται οι σωστές θέσεις τοποθέτησης των αισθητήρων. Παρ όλο που στην ανίχνευση συμβάντος σε αυτοκινητόδρομους οι μελέτες για τη δημιουργία αλγορίθμων ανίχνευσης συμβάντος ξεκίνησαν την δεκαετία του 70, για τις οδικές αρτηρίες οι έρευνες ξεκίνησαν το 1988 ενώ οι περισσότερες πραγματοποιήθηκαν από τα μέσα της δεκαετίας του 90 και έπειτα. Τότε έγινε αντιληπτή η σημασία της μείωσης της μη επαναλαμβανόμενης καθυστέρησης στις οδικές αρτηρίες και της εξασφάλισης της ασφάλειας στις διελεύσεις των διερχομένων. Πρέπει να τονιστεί πως οι αλγόριθμοι της προηγούμενης ενότητας εφαρμόζονται στην πραγματικότητα και στις οδικές αρτηρίες, λαμβάνοντας κάποιες παραδοχές. Παρακάτω παρουσιάζονται κατηγορίες αλγόριθμων ανίχνευσης συμβάντος που έχουν εφαρμογή κυρίως στις οδικές αρτηρίες Αλγόριθμοι αντιστοίχισης προτύπων (pattern matching algorithms) Οι αλγόριθμοι αντιστοίχισης προτύπου (pattern matching) / αναγνώρισης προτύπου (pattern recognition) / συγκριτικοί αλγόριθμοι (comparative) που χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση συμβάντος σε οδικές αρτηρίες έχουν σχεδιαστεί για να εντοπίζουν τις διακυμάνσεις των κυκλοφοριακών μεγεθών και να προσδιορίζουν την ύπαρξη συμβάντος μέσω των αντίστοιχων κυκλοφοριακών προτύπων. Έρευνες για το συγκεκριμένο είδος αλγορίθμων κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι οι τεχνικές ανίχνευσης συμβάντος σε οδικές αρτηρίες ήταν πιο αποτελεσματικές για εκείνα τα συμβάντα που λάμβαναν χώρα πολύ κοντά στον εκάστοτε ανιχνευτή. Αρκετά αργότερα, διερευνήθηκε η χρήση μετρήσιμων αποτελεσμάτων στα σημεία συμφόρησης οδικών αρτηριών για να εκτιμήσουν τις σχετικές κυκλοφοριακές ικανότητες και την ανίχνευση συμβάντων Αλγόριθμοι φίλτρου Kalman (Kalman filtering algorithms) Το φιλτράρισμα με φίλτρο Kalman αποτελεί ένα αυτό-εκπαιδευόμενο μηχανισμό εκτίμησης/πρόβλεψης μεταβλητής που προέκυψε από μία λύση των προβλημάτων Wiener, συμπεριλαμβανομένων της πρόβλεψης τυχαίων μεταβλητών, του διαχωρισμού τυχαίων σημάτων από τυχαίους θορύβους και την ανίχνευση μεταβλητών γνωστής μορφής με την παρουσία τυχαίου θορύβου, χρησιμοποιώντας το μοντέλο χωρικής κατάστασης (state-space model) για δυναμικές και τυχαίες διαδικασίες. Η τεχνική αυτή εκτιμά τις μεταβλητές καταστάσεις με επαναληπτικό τρόπο καθώς μεταβάλλονται με τον χρόνο, έτσι ώστε να υπάρχει μία αναδρομική σχέση μεταξύ των καταστάσεων του συστήματος σε διαδοχικές χρονικές περιόδους. Σε κάθε χρονικό διάστημα η προβλεπόμενη κατάσταση του συστήματος ρυθμίζεται για να αντιστοιχεί στις παρατηρούμενες τιμές των διαφόρων παραμέτρων του συστήματος. Οι αλγόριθμοι που χρησιμοποιούν το φίλτρο Kalman για την ανίχνευση συμβάντος παρέχουν καλές εκτιμήσεις της κυκλοφοριακής κατάστασης και έτσι μπορούν να αποδίδουν αρκετά καλά σε δυναμικά περιβάλλοντα, όπως αυτό των οδικών αρτηριών Αλγόριθμοι διακριτής ανάλυσης (discriminant analysis algorithms) 61

64 Η γραμμική διακριτή ανάλυση είναι μία τεχνική ταξινόμησης, στην οποία ένας γραμμικός συνδυασμός των μεταβλητών πρόβλεψης, που περιγράφουν τα χαρακτηριστικά της κυκλοφοριακής ροής χρησιμοποιείται για να κατατάξει τα χαρακτηριστικά αυτά σε δύο ή περισσότερες κοινές ομάδες. Οι δύο ομάδες θα μπορούσε να είναι ότι υπάρχει συμβάν και ότι δεν υπάρχει. Η ταξινόμηση αυτή εξαρτάται από την σχέση των μετρήσιμων μεταβλητών και την λεγόμενη προγενέστερη πιθανότητα (prior probability). Η προγενέστερη πιθανότητα συμβάντος αποτελεί ένα δείκτη ευαισθησίας συμβάντος που επηρεάζει την εξισορρόπηση μεταξύ του ρυθμού ανίχνευσης συμβάντος και του ρυθμού λανθασμένου συναγερμού. Η επιτυχία αυτών των αλγόριθμων εξαρτάται από την διαμόρφωσή τους, που πρέπει να λαμβάνει υπ όψιν όλους τους παράγοντες διαταραχής της κυκλοφορίας για να μπορέσουν να ομαδοποιηθούν σωστά τα χαρακτηριστικά της κυκλοφοριακής ροής. Το αρνητικό αυτών των αλγόριθμων είναι πως ο μέσος χρόνος ανίχνευσης συμβάντων (MTTD) είναι σχετικά μεγάλος, της τάξης των 10 λεπτών. 5.6 Το μέλλον στις συγκοινωνίες Οι τεχνολογίες που έχουν αναπτυχθεί σε πειραματικό επίπεδο και συνεχίζουν να εξελίσσονται θα αποτελέσουν το μέλλον των συγκοινωνιών. Τα ευφυή οχήματα (intelligent vehicles) σε συνδυασμό με τις τεχνολογίες "Όχημα-σε-Όχημα" ("Vehicle-to-Vehicle" - V2V) και "Όχημα-σε-Υποδομή" ("Vehicle-to-Infrastructure" - V2I) εντάσσονται στο μέλλον των συγκοινωνιών και των μεταφορών γενικότερα. Τα ευφυή οχήματα παρέχουν προηγμένες υπηρεσίες πλοήγησης (δυναμική χάραξη τροχιάς με βάση την κυκλοφορία/κίνηση), συστήματα αποφυγής συγκρούσεως (προειδοποίηση αλλαγής λωρίδας, ανίχνευση πεζών στο δρόμο, stop-and-go cruise control, platoon driving) και παροχή "μεγαλύτερης όρασης" (οχήματα που σταθμεύουν μόνα τους, νυχτερινή όραση-night vision). Η τεχνολογία "Όχημα-σε-Όχημα" (V2V) αναφέρεται σε επικοινωνία ανάμεσα στα οχήματα με σκοπό να ειδοποιούνται μεταξύ τους όταν οδεύουν προς σύγκρουση. Αποτελεί μία καινοτομία του συστήματος ADAS (Προχωρημένα Συστήματα Βοήθειας Οδηγού - Advanced Driver Assistance Systems). Η επικοινωνία μεταξύ οχημάτων επιτυγχάνεται μέσω του δικτύου VANET (Vehicular Ad Hoc Networks), το οποίο, αν και βρίσκεται σε πειραματικό στάδιο φαίνεται ότι θα μειώσει κατά πολύ τα ατυχήματα στους δρόμους. Το δίκτυο αυτό στηρίζεται σε ασύρματη επικοινωνία μεταξύ οχημάτων ορισμένης εμβέλειας με χρήση του GPS (Global Positioning System), της κυψελοειδούς τοπογραφίας (κεραίες κινητών τηλεφώνων) και της επικοινωνίας Ad hoc που, σε συνδυασμό με τους αισθητήρες, τα ραντάρ και τις άλλες πηγές που είναι διαθέσιμες στο όχημα δίνει τη δυνατότητα στον οδηγό να προβλέπει και να αποφεύγει γρήγορα την σύγκρουση με άλλο όχημα. Συγκεκριμένα, η λειτουργία Ad Hoc επιτρέπει όλες οι ασύρματες συσκευές εντός εμβέλειας να ανακαλύπτουν η μία την άλλη και να επικοινωνούν σε ένα δίκτυο χωρίς τη συμμετοχή κεντρικών σημείων πρόσβασης (routers ή servers) αλλά μόνον των πόρων των κόμβων που ισομοιράζονται μεταξύ των συσκευών. Η τεχνολογία "Όχημα-σε-Υποδομή" (V2I) αναφέρεται σε μία επικοινωνία μεταξύ του οχήματος και της υποδομής του οδοστρώματος. Κάθε όχημα που μετακινείται σε μία περιοχή μπορεί να αποκτήσει διάφορα δεδομένα που αφορούν την τεχνική της υπόσταση. Πιο συγκεκριμένα με χρήση των αισθητήριων οργάνων του, το όχημα διαβάζει το οδόστρωμα και εντοπίζει τις περιοχές που 62

65 θεωρούνται επικίνδυνες κατά την οδήγηση. Τα δεδομένα, τα οποία συλλέγονται αποθηκεύονται στη βάση δεδομένων του οχήματος, και το όχημα αποκτά μνήμη και ιστορικό αυτών. Ακόμη, τα δεδομένα τα οποία συλλέγονται μέσω των αισθητήρων δεν περιορίζονται στο οδόστρωμα αλλά περιλαμβάνουν και την πυκνότητα της κίνησης μέσω της καταμέτρησης των οχημάτων που συναντώνται κατά την οδήγηση, την ενημέρωση από τις πινακίδες και τα περιστατικά σε διάφορα ύψη των οδικών δικτύων. Επίσης, διάφοροι μόνιμοι σταθμοί ρυθμίσεως της κυκλοφορίας ενημερώνονται για όλες τις εξελίξεις που μπορούν να διαδραματίζονται σε ένα οδικό δίκτυο, και τις εκπέμπουν σε πεπερασμένο και πραγματικό χρόνο αναλόγως της τεχνολογικής τους υποστήριξης. Τα δίκτυα που συνήθως χρησιμοποιούνται είναι ασύρματα και η πρόσβαση μεταξύ τους είναι ελεύθερη. Το εν λόγω σύστημα επιτρέπει στα οχήματα να χρησιμοποιούν τα δεδομένα από τους αισθητήρες των προπορευόμενων οχημάτων και να ενημερώνονται για την υποδομή του οδοστρώματος και τους επικείμενους κινδύνους που ίσως να αντιμετωπίσουν στην επόμενη διασταύρωση ή ύψος της οδού. Επιπροσθέτως, το σύστημα παίρνει πληροφορίες από τους σταθμούς που ενημερώνουν για την υποδομή του οδοστρώματος και προειδοποιούν τον οδηγό έγκαιρα. Εικόνα 3 Συστήματα V2V και V2I. Οι επικοινωνίες V2V και V2I μπορούν να συνεργάζονται και να παρέχουν ένα αποτέλεσμα που προωθεί την ασφάλεια, την ταχύτητα και την άνεση στις μεταφορές των οχημάτων. Θεωρείται δεδομένο πως θα διαδραματίσουν καθοριστικό ρόλο στην έγκαιρη, έγκυρη και αυτοματοποιημένη ανίχνευση συμβάντων σε όλα τα οδικά δίκτυα του μέλλοντος. Ήδη άλλωστε έχουν αρχίσει ερευνητές να ασχολούνται με αλγόριθμους που βασίζονται σε αυτές τις τεχνολογίες 63

66 6.ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΟ ΑΠΟΤΥΠΩΜΑ ΤΩΝ ITS Εδώ εξετάζεται η επιδραση των ITS στην κατανάλωση καυσίμου και στις μεταφορές. Προσεγγίζεται το ζήτημα μεταφορές- κατανάλωση ενέργειας- εκπομπές, εξετάζοντας τους παράγοντες των μεταφορών που επιδρούν στην κατανάλωση καυσίμου και στις εκπομπές δηλ. το όχημα, την οδηγική συμπεριφορά και τις κυκλοφοριακές συνθήκες. Παράλληλα περιγράφονται περιπτώσεις εφαρμογών των συστημάτων σε διάφορες Ευρωπαϊκές πόλεις και παρουσιάζονται τα ενεργειακά και περιβαλλοντικά τουςαποτελέσματα. Όπως επίσης αναλύονται συνοπτικά τα μοντέλα εκπομπών που αποτελούν έναν τρόπο αποτύπωσης των εκπομπών της κυκλοφορίας στα ITS. 6.1 Μοντέλα εκπομπών Tα μοντέλα εκπομπών αποτελούν έναν αποτελεσματικό τρόπο αποτύπωσης των εκπομπών της κυκλοφορίας. Η διάκριση των μοντέλων γίνεται ανάλογα με την κλίμακα αναφοράς καθώς και τον τρόπο που λαμβάνουν υπόψη τους τις μεταβλητές της κυκλοφορίας και τους συντελεστές εκπομπών. Οι κυριότερες κατηγορίες των μοντέλων εκπομπών,είναι οι εξής: 1. Μοντέλα συσσωρευμένων συντελεστών εκπομπών (Aggregated emission factor models) 2. Μοντέλα μέσης ταχύτητας (Average speed models) 3. Μοντέλα διορθωμένου μέσου όρου ταχύτητας (Corrected average speed models) 4. Μοντέλα κατάστασης κυκλοφορίας (Traffic situation models) 5. Μοντέλα πολλαπλής γραμμικής παλινδρόμησης (Multiple linear regression models) 6. Mοντέλα τρόπου οδήγησης (Modal models) 7. Στιγμιαία μοντέλα (Instantaneous models) [14] Μοντέλα συγκεντρωτικών συντελεστών εκπομπών (Aggregated emission factor models) Τα μοντέλα αυτά χρησιμοποιούν έναν μοναδικό συντελεστή εκπομπής που αντιπροσωπεύει ένα συγκεκριμένο τύπο οχήματος και ένα γενικό τύπο οδήγησης. Η διάκριση των συντελεστών εκπομπής γίνεται μεταξύ αστικών δρόμων, αγροτικών δρόμων και αυτοκινητοδρόμων. Έχουν υπολογιστεί με δυναμομέτρηση σε κύκλους που αντιπροσωπεύουν τις κυκλοφοριακές καταστάσεις στις παραπάνω κατηγορίες δρόμων και δηλώνονται σε μονάδες μάζας ρύπων που εκπέμπονται ανά όχημα και ανά μονάδα απόστασης (gr/veh/km) 64

67 Όπως αντιλαμβανόμαστε τα δεδομένα εισόδου, σε αυτού του είδους τα μοντέλα, είναι οι αποστάσεις που διανύουν τα οχήματα κατά την κίνηση τους στις συγκεκριμένες κατηγορίες δρόμων Μοντέλα μέσης ταχύτητας (Average speed models) Η καμπύλη του που παρουσιάζεται παρακάτω αντιπροσωπεύει μια συνεχή συνάρτηση του συντελεστή εκπομπής με τη μέση ταχύτητα του ταξιδιού. Οι συντελεστές αυτοί προκύπτουν από τη μέτρηση αυτοκινήτων σε δυναμομετρική πέδη. Τα αυτοκίνητα ταξινομούνται σε κατηγορίες (κυβισμός, καύσιμο, τεχνολογία, xρήση) και τα οχήματα των διαφόρων κατηγοριών δυναμομετρούνται σε διάφορους κύκλους οδήγησης (εικόνα 1). Ο κάθε κύκλος οδήγησης χαρακτηρίζεται από ένα διαφορετικό μέσο όρο ταχύτητας και αντιπροσωπεύει συγκεκριμένες κυκλοφοριακές συνθήκες. Οι κύκλοι οδήγησης που χρησιμοποιούνται είναι νομοθετημένοι (NEDC) (εικόνα 1) και πραγματικοί που έχουν καταγραφεί σε πραγματικές κυκλοφοριακές συνθήκες. Πραγματικοί κύκλοι σαν αυτούς που παρήχθησαν και από το πρόγραμμα ARTEMIS (εικόνα 2) καθώς και άλλοι, μπορούν να παρέχουν καλύτερη εκτίμηση των συντελεστών εκπομπής, γιατί προσομοιώνουν τις πραγματικές συνθήκες που συναντώνται στον δρόμο (σταματήματα, ξεκινήματα, επιταχύνσεις επιβραδύνσεις). Εικόνα 1 Ο ευρωπαϊκός κύκλος NEDC 65

68 Εικόνα 2 Κύκλος οδήγησης NEDC και κύκλοι οδήγησης ARTEMIS Η συνολική ποσότητα των καυσαερίων, που προκύπτει κατά τη δυναμομέτρηση του κάθε οχήματος τοποθετείται σε σάκους και αναλύεται. Ανάλογα με την απόσταση που διήνυσε το κάθε όχημα κατά τη διάρκεια του κύκλου προκύπτουν οι εκπομπές για το κάθε όχημα σε gr/km για διάφορους ρύπους. Από το σύνολο των δυναμομετρήσεων των οχημάτων της ίδιας κατηγορίας και για διάφορους κύκλους με διαφορετικούς μέσους όρους ταχύτητας, μέσω μιας στατιστικής ανάλυσης παλινδρόμησης, προκύπτει μία συνεχής καμπύλη που αντιστοιχίζει τις εκπομπές με τις μέσες ταχύτητες (εικόνα 3) Εικόνα 3 Συντελεστής εκπομπής CO2 σε συνάρτηση με τη μέση ταχύτητα Τα μοντέλα εκπομπών μέσου όρου ταχύτητας ακολουθώντας αυτή τη μεθοδολογία και συνυπολογίζοντας τις εκπομπές ψυχρής εκκίνησης και της εξάτμισης του καυσίμου, παρέχουν 66

69 μια γενική επισκόπηση των εκπομπών ιδιαίτερα σε επίπεδο μακροκλίμακας. Το σημαντικότερο μοντέλο αυτής της μεθοδολογίας είναι το COPERT. Βασικό δεδομένο εισόδου στα μοντέλα αυτά είναι ο μέσος όρος ταχύτητας του ταξιδιού. Επίσης εισάγονται τα οχηματοχιλόμετρα που διανύονται (VKM). Τα μοντέλα διαθέτουν μία μεγάλη βάση δεδομένων συντελεστών εκπομπής για διάφορες κατηγορίες οχημάτων. Μέσω της συνεχούς συνάρτησης (εικόνα 3) και ανάλογα με τα δεδομένα εισόδου, το μοντέλο υπολογίζει τους συντελεστές εκπομπής για διάφορους ρύπους. Τα μοντέλα μέσης ταχύτητας χρησιμοποιούν αυτή τη μεθοδολογία για τον υπολογισμό των εκπομπών της κυκλοφορίας. Για υψηλούς μέσους όρους ταχύτητας τα μοντέλα μέσης ταχύτητας μπορούν να παρέχουν μία αρκετά καλή προσέγγιση των εκπομπών, καθώς, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, σε συνθήκες κυκλοφορίας σε αυτοκινητόδρομο οι διακυμάνσεις της ταχύτητας είναι μικρότερες και η κύρια μεταβλητή της κυκλοφορίας που έχει πρωταγωνιστικό ρόλο στις εκπομπές είναι η ταχύτητα. Αντίθετα στις χαμηλές μέσες ταχύτητες του ταξιδιού η δυναμική ταχύτητα, και κυρίως η επιτάχυνση, είναι η μεταβλητή της κυκλοφορίας που αποτελεί το σημαντικότερο παράγοντα εκπομπών. Επομένως, όπως αναφέρθηκε και στην προηγούμενη ενότητα, για ίδιους μέσους όρους ταχύτητας, οι δυναμικές ταχύτητες μπορεί να είναι διαφορετικές με αποτέλεσμα η ποσότητα των εκπομπών μπορεί να είναι διαφορετική. Τα μοντέλα μέσου όρου ταχύτητας δεν μπορούν να αντιστοιχίσουν τον μέσο όρο ταξιδιού με τον κατάλληλο δυναμικό κύκλο. Παρόλα αυτά, μπορούν ακόμα και στους χαμηλούς μέσους όρους ταχύτητας να δώσουν μια ποιοτική και ποσοτική εκτίμηση των εκπομπών, καθώς οι συντελεστές εκπομπής για χαμηλούς μέσους όρους ταχύτητας έχουν υπολογισθεί με βάση πραγματικούς κύκλους οδήγησης που εμπεριέχουν μέσα τους και τις δυναμικές ταχύτητες. Όπως γίνεται αντιληπτό τα μοντέλα μέσου όρου ταχύτητας δίνουν μία αρκετά καλή εποπτική εικόνα των εκπομπών της κυκλοφορίας, ιδιαίτερα για υπεραστική και περιαστική κυκλοφορία, ενώ παρέχουν και ένα μέτρο για τις εκπομπές της αστικής, με μειονέκτημα βέβαια την αδυναμία προσαρμογής σε συγκεκριμένες συνθήκες Μοντέλα διορθωμένης μέσης ταχύτητας (Corrected average speed models) Χαρακτηριστικό παράδειγμα μοντέλου αυτής της κατηγορίας αποτελεί το μοντέλο TEE (Traffic Emissions and Energetics) Τα μοντέλα αυτά έχουν παρόμοια φιλοσοφία με αυτά της μέσης ταχύτητας, με τη διαφορά ότι προσπαθούν να εντάξουν την επίδραση της συμφόρησης στους υπολογισμούς των εκπομπών με πιο στοχευμένο τρόπο. Το μοντέλο υποθέτει ότι η επίδραση της συμφόρησης στις εκπομπές σε μία συγκεκριμένη μέση ταχύτητα μπορεί να εκφραστεί μέσω ενός συντελεστή διόρθωσης. Ο συντελεστής αυτός εκφράζει την επίδραση της συμφόρησης στις εκπομπές και λαμβάνει διάφορες τιμές ανάλογα με τη μέση ταχύτητα, την πυκνότητα της 67

70 κυκλοφορίας, τα μήκη των συνδέσεων και το ποσοστό του πράσινου χρόνου. Ο συντελεστής εκπομπής για τη μέση ταχύτητα προσαρμόζεται χρησιμοποιώντας τον συντελεστή διόρθωσης. Το επίπεδο της συμφόρησης χρησιμοποιείται για να υπολογιστούν τα κλάσματα του χρόνου που που δαπανώνται κατά τη διάρκεια της πορείας, της επιτάχυνσης, της επιβράδυνσης, και του χρόνου που το όχημα βρίσκεται στο ρελαντί. Αποτέλεσμα είναι η παραγωγή ενός διορθωμένου προφίλ ταχύτητας. Έτσι το TEE χρησιμοποιεί συντελεστές εκπομπής από ένα στιγμιαίο μοντέλο εκπομπών (MODEM) για να υπολογίσει τις εκπομπές για κάθε φάση του ανακατασκευασμένου προφίλ Μοντέλα κατάστασης κυκλοφορίας (Traffic situation models) Τα μοντέλα κυκλοφοριακής κατάστασης προσπαθούν να προσδιορίσουν τις εκπομπές χρησιμοποιώντας ως βάση αναφοράς διάφορες κυκλοφοριακές καταστάσεις, όπως είναι η κυκλοφοριακή συμφόρηση και η ελεύθερη ροή. Οι συντελεστές εκπομπής μετρώνται σε gr/veh/km και είναι υπολογισμένοι ανάλογα με το είδος του δρόμου και την κυκλοφοριακή κατάσταση. Επομένως γίνεται αντιληπτό ότι δεδομένο εισόδου στα μοντέλα κυκλοφορίας είναι ο αριθμός των οχηματοχιλιομέτρων (VKM) ανά κυκλοφοριακή κατάσταση. Το πλεονέκτημα των μοντέλων αυτών είναι ότι παρέχουν τη δυνατότητα να ληφθούν υπόψη στον υπολογισμό οι δυναμικές ταχύτητες. Το κύριο μειονέκτημά τους έγκειται στο γεγονός ότι απαιτείται πολύ μεγάλη εμπειρία από τον χρήστη για να περιγράψει την προς μελέτη κυκλοφοριακή κατάσταση και να την εισάγει στο μοντέλο. Παράδειγμα αυτού του είδους των μοντέλων είναι τα μοντέλα ARTEMIS και HBFA Μοντέλα πολλαπλής γραμμικής παλινδρόμησης (Multiple linear regression models) Χαρακτηριστικό παράδειγμα μοντέλου αυτής της κατηγορίας είναι το versit+. Τα μοντέλα ελαχίστων τετραγώνων πολλαπλής παλινδρόμησης περιέχουν μία πολύ μεγάλη βάση δοκιμών οχημάτων σε πάνω από 50 διαφορετικούς κύκλους οδηγησης. Η λειτουργία τους βασίζεται στη στατιστική. Κατά την φάση της ανάπτυξή τους ο κάθε οδηγικός κύκλος που εισάγεται περιγράφεται από ένα μεγάλο αριθμό περιγραφικών παραμέτρων (όπως μέση ταχύτητα, αριθμός στάσεων ανά km, χρόνοι στο ρελαντί κ.τ.λ.) και τα παράγωγά τους. Για κάθε ρύπο και κατηγορία οχήματος ένα μοντέλο παλινδρόμησης προσαρμόζεται στις τιμές του μέσου όρου των εκπομπών για τους διάφορους κύκλους οδήγησης, γεγονός που έχει αποτέλεσμα στην απόφαση των περιγραφικών μεταβλητών με τις οποίες γίνεται η καλύτερη πρόβλεψη των εκπομπών. Μία στάθμιση βαρύτητας εφαρμόζεται σε κάθε τιμή εκπομπής βασισμένη στον αριθμό των οχημάτων που δοκιμάστηκαν σε κάθε κύκλο. Ως δεδομένο εισόδου εισάγεται ένα οδηγικό πρότυπο από το οποίο το μοντέλο υπολογίζει τις περιγραφικές μεταβλητές του ίδιου εύρους και εκτιμά τις εκπομπές μέσω παλινδρόμησης προσδιορίζει παραμέτρους παρόμοιου εύρους Για κάθε ρύπο και για κάθε όχημα μέσω μιας διαδικασίας παλινδρόμησης, προσδιορίζονται εκείνες οι παράμετροι που περιγράφουν καλύτερα τις εκπομπές. 68

71 6.1.6 Μοντέλα τρόπου οδήγησης (Modal models) Στο επίπεδο της μικροκλίμακας σημαντικό ρόλο στις εκπομπές διαδραματίζουν οι δυναμικές ταχύτητες. Για τον προσδιορισμό των εκπομπών σε επίπεδο οχήματος και ειδικά σε επίπεδο αστικής κυκλοφορίας, είναι απαραίτητος ο προσδιορισμός της στιγμιαίας ταχύτητας, των επιταχύνσεων, των επιβραδύνσεων καθώς και των χρόνων που το όχημα βρίσκεται σε λειτουργία ακινητοποιημένο δηλαδή του αναλυτικού προφίλ της ταχύτητας δευτερόλεπτο προς δευτερόλεπτο.. Οι εκπομπές, εξαρτώνται από τον συνδυασμό ταχύτητας και επιτάχυνσης. Επομένως για να υπολογιστούν οι εκπομπές σε αυτό το επίπεδο είναι απαραίτητη η υιοθέτηση μίας προσέγγισης που θα λαμβάνει υπόψη και τις δυναμικές ταχύτητες. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω των τροποποιητικών μοντέλων. Στα μοντέλα τρόπου οδήγησης οι συντελεστές εκπομπής εκφράζονται σε gr/veh/sec. Ο υπολογισμός των συντελεστών γίνεται σε δυναμομετρική πέδη και οι διακριτές τιμές εκπομπών που παράγονται κάθε χρονική στιγμή αντιστοιχίζονται σε ένα ζεύγος ταχύτητας και επιτάχυνσης. Στο γράφημα της εικόνας 4 παρουσιάζεται ένας τέτοιος χάρτης εκπομπών. Οι συντελεστές εκπομπών κατανέμονται σε διαφόρους τρόπους λειτουργίας των οχημάτων κατά τη διάρκεια του ταξιδιού (επιτάχυνση, επιβράδυνση, ρελαντί, πορεία). Τα τροποποιητικά μοντέλα συσχετίζουν τους συντελεστές εκπομπών με τις λειτουργίες του οχήματος και ως δεδομένο εισόδου εισάγεται ο χρόνος (sec) που τα οχήματα βρίσκονται σε ένα ορισμένο τρόπο λειτουργίας Εικόνα 4 Χάρτης εκπομπών σε συνάρτηση με την ταχύτητα και την επιτάχυνση Στην εικόνα 5 παρουσιάζεται σε τρισδιάστατη απεικόνιση για έναν τύπο οχήματος η αντιστοίχιση των εκπομπών του CO2 με τα ζεύγη ταχύτητας και επιτάχυνσης που προέκυψε μετά από modal analysis. 69

72 Εικόνα 5 Εκπομπές CO2 σε συνάρτηση με την ταχύτητα και την επιτάχυνση Στιγμιαία μοντέλα (Instantaneous models) Τα στιγμιαία μοντέλα αποτελούν σήμερα εξέλιξη των τροποποιητικών (modal models). Είναι βασισμένα στην ταχύτητα ή την ισχύ του κινητήρα. Αντιστοιχίζουν τιμές εκπομπών στη λειτουργία του οχήματος για κάθε ένα δευτερόλεπτο. Τα παλαιότερα μοντέλα είχαν λειτουργία συναφή με αυτή των τροποποιητικών, συσχετίζοντας τις εκπομπές με τα ζεύγη ταχύτητας και επιτάχυνσης. Τα πιο σύγχρονα βασίζονται περισσότερο στην ισχύ του κινητήρα. Οι εκπομπές υπολογίζονται με βάση την απαίτηση ισχύος του κινητήρα. Στα στιγμιαία μοντέλα εισάγονται ως δεδομένα εισόδου τόσο τα χαρακτηριστικά του οχήματος προφίλ ταχυτήτων όσο και οδηγικά πρότυπα, όπως επιθετική ή ήρεμη οδήγηση. Γνωστά στιγμιαία μοντέλα είναι το CRUISE το PHEM και το CMEM. Στον πίνακα 1 παρουσιάζονται τα κυριότερα μοντέλα εκπομπών ταξινομημένα ανά κατηγορία Πίνακας 1 Συνοπτική παρουσίαση των μοντέλων εκπομπών Κατηγορία Μοντέλα συγκεντρωτικών Όνομα Συντελεστής εκπομπής Δεδομένα εισόδου COPERT gr/km/veh τύπος οδού COPERT MOBILE EMFAC gr/km/veh συντελεστών εκπομπών Μοντέλα μέσης ταχύτητας μέση ταχύτηα ταξιδιού VKT Μοντέλα διορθωμένης μέση ταχύτηα, μέσης ταχύτητας πυκνότητα, μήκος ΤΕΕ gr/km/veh ουράς, ρυθμίσεις φαναριών Μοντέλα κυκλοφοριακής ARTEMIS HBEFA gr/km/veh κατάστασης 70 VKT ανά κυκλοφοριακή κατάσταση

73 στιγμιαία δεδομένα Μοντέλα πολλαπλής γραμμικής ταχύτητας, VERSIT+ gr/km ή gr/sec παλινδρόμησης επιτάχυνσης, κλίση εδάφους Στιγμιαία μοντέλα (βασισμένα στην ταχύτητα) ή τρόπου στιγμιαία δεδομένα MODEM gr/sec ταχύτητας, επιτάχυνσης οδήγησης στιγμιαία δεδομένα ταχύτητας Στιγμιαία μοντέλα (βασισμένα στην ισχύ) ή PHEM CMEM gr/sec, επιτάχυνσ ης τροποποιητικά δεδομένα οχήματος κλιση εδάφους 6.2 Μοντέλα κυκλοφοριακής προσομοίωσης Ο γενικός σκοπός των μοντέλων κυκλοφορίας είναι γενικά να παρέχουν ένα μέτρο πληροφόρησης της ποσότητας και των χαρακτηριστικών της κυκλοφορίας. Οι πληροφορίες που απαιτούνται εκτείνονται από θεωρήσεις ευρείας κλίμακας πάνω σε ορίζοντες μακρινού χρόνου, όπως τα συνολικά οχηματοχιλιόμετρα (VKM) ανά χώρα και ανά έτος, μέχρι πληροφορίες για το προφίλ της ταχύτητας των μεμονωμένων οχημάτων. Επομένως οι απαιτήσεις για διαφορετικές πληροφορίες γέννησαν την ιδέα υιοθέτησης διαφορετικών προσεγγίσεων για να αντιμετωπιστούν διαφορετικά προβλήματα. [15],[16],[17] Μακροσκοπικά κυκλοφοριακά μοντέλα Τα μακροσκοπικά μοντέλα βασίζονται σε μακροσκοπικές παραμέτρους της κυκλοφορίας. Αρχικά προσδιορίζεται η ζήτηση κυκλοφορίας στο δίκτυο. Η ζήτηση εκφράζεται ως ένας αριθμός ταξιδιών που περιγράφονται με όρους προσέλευσης και προορισμού (Ο- D matrices). Στη συνέχεια ακολουθεί η επιλογή του τρόπου κυκλοφορίας δηλαδή του μέσου. Η ζήτηση κατανέμεται στα διάφορα μέσα, όπως αυτοκίνητο ή τραμ ή ποδήλατο. Έτσι γίνονται γνωστά τα ταξίδια ανά μέσο. Ακολουθεί ο προσδιορισμός των πιθανών διαδρομών και η ένταξη των τρόπων κυκλοφορίας στο δίκτυο. Το βασικό αποτέλεσμα είναι ένα οδικό δίκτυο με καταχωρημένους τους κυκλοφοριακούς φόρτους στις κόμβους του. Επίσης παράγωγο του μοντέλου είναι οι ταχύτητες στους κόμβους που αντιπροσωπεύουν όχι μόνο τους χρόνους του ταξιδιού αλλά γενικότερα την κυκλοφοριακή κατάσταση στον κόμβο του δικτύου. Επομένως τα μακροσκοπικά μοντέλα δεν αντιπροσωπεύουν μεμονωμένα οχήματα αλλά ρεύματα οχημάτων που απεικονίζονται ως ροές 71

74 κυκλοφορίας (οχήματα/ μέρα ή οχήματα/ώρα). Αναπαριστούν την κυκλοφορία, χρησιμοποιώντας τα θεμελιώδη της μεγέθη, δηλαδή τον φόρτο (οχήματα ανά ώρα), την πυκνότητα (οχήματα ανά km) και το μέσο όρο ταχύτητας (km/h). Χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές προσδιορισμού των μελλοντικών φόρτων της κυκλοφορίας Μικροσκοπικά κυκλοφοριακά μοντέλα Τα μικροσκοπικά μοντέλα προσομοιώνουν τις κινήσεις διακριτών οχημάτων. Σκοπός τους είναι η πρόβλεψη της λειτουργίας των οχημάτων σε πραγματικό χρόνο, σε μια σειρά διαστημάτων πραγματικού χρόνου, χρησιμοποιώντας μοντέλα προσομοίωσης της συμπεριφοράς του οδηγού, όπως το να ακολουθεί οχήματα, την αποδοχή του κενού, την αλλαγή λωρίδας, και τη συμπεριφορά του στα σήματα. Η λειτουργία του οχήματος ορίζεται με όρους ταχύτητας και επιτάχυνσης. Το υπάρχων οδικό δίκτυο με όλα τα χαρακτηριστικά του αντιπροσωπεύεται στο σύστημα της μοντελοποίησης. Η ακριβής παράσταση της κυκλοφορίας σε πραγματικό χρόνο στο μοντέλο θα εξαρτηθεί από την ακρίβεια της προσομοίωσης των παρακάτω: της ακολουθίας των αυτοκινήτων, του τρόπου δηλαδή με τον οποίο τα οχήματα ακολουθούν εκείνα που είναι μπροστά και αντιδρούν σε αλλαγές της ταχύτητας της αλλαγής λωρίδας. της παραχώρησης μέρους του δρόμου σε περιπτώσεις προτεραιότητας κυκλοφορίας, καταστάσεις επείγουσας κυκλοφορίας κ.λ.π. Τα σύγχρονα μοντέλα εκτός από την αναπαραγωγή του ρεύματος των οχημάτων και της κατάστασης στους κόμβους των δρόμων, απεικονίζουν και την επιλογή πορείας και τα οδικά δίκτυα. Η βάση τους όμως είναι η αναπαράσταση της κίνησης των διακριτών οχημάτων Μεσοσκοπικά κυκλοφοριακά μοντέλα Τα μεσοσκοπικά μοντέλα προσδιορίζουν την κίνηση των ξεχωριστών οχημάτων στη βάση όμως των μακροσκοπικών χαρακτηριστικών τους. Το πλεονέκτημά τους σε σχέση με τα κλασικά μικροσκοπικά μοντέλα, είναι ότι προσμετρούν τον χρόνο πορείας των οχημάτων. Δεν έχουν όμως πολλές λεπτομέρειες οι οποίες είναι απαραίτητες όταν θέλουμε να εισάγουμε στα μοντέλα στοιχεία ερευνών. Υπάρχουν διάφορες προσεγγίσεις που προσδιορίζουν τις κινήσεις των οχημάτων. Τα μοντέλα που εισάγουν πολλές λεπτομέρειες καλύπτουν μικρότερα μέρη των δικτύων ενώ τα μοντέλα που είναι λιγότερο λεπτομερή έχουν τη δυνατότητα κάλυψης μεγαλύτερων οδικών δικτύων. Ο σκοπός της εφαρμογής είναι αυτός που καθορίζει την επιλογή του πιο κατάλληλου μοντέλου. Τα μοντέλα που έχουν τη δυνατότητα να περιγράφουν επίπεδο πολύπλοκης κίνησης συμπεριλαμβάνουν τη συμπεριφορά του οδηγού με λεπτομερή τρόπο ενώ τα γενικά έχουν λιγότερες λεπτομέρειες από τη συμπεριφορά των οδηγών. 72

75 Η έρευνα EC- METI αναφέρεται σε μία ακόμα κατηγορία μοντέλων που είναι απαραίτητα για την ολοκλήρωση της διαδικασίας μοντελοποίησης. Τα μοντέλα επικοινωνίας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να προσομοιώσουν την επικοινωνία του οχήματος με τις υποδομές για εκείνα τα μέτρα ITS που απαιτούν αυτού του είδους την επικοινωνία. Μοντέλα επικοινωνίας Περιγράφουν τη δυναμική ανταλλαγή δεδομένων στην επικοινωνία του οχήματος με τις υποδομές. Χρησιμοποιούνται για τη μοντελοποίηση συνεργατικών συστημάτων ITS 7.CASE STUDIES (OIKONOMIKO-ΚΟΙΝΩΝΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΩΝ ITS) 7.1 Case study 1 : Εφαρμογή ελέγχου πρόσβασης (access control) Εφαρμογή στο Λονδίνο Στο Λονδίνο επιβλήθηκε μία ζώνη χρέωσης της κυκλοφοριακής συμφόρησης (Congestion Charging). Το 2002 διαπιστώθηκε έντονο πρόβλημα με τις συγκεντρώσεις του NO2(διοξείδιο του αζώτου). Με τις μετρήσεις που έγιναν, φάνηκε ότι η εκπομπές των μεταφορών συνέβαλαν κατά 60% στη συγκέντρωση του διοξειδίου του αζώτου στην ατμόσφαιρα του Λονδίνου. Για τα σωματίδια με αεροδυναμική διάμετρο μικρότερη των 10 μm (PM10) οι κυκλοφοριακές εκπομπές συνεισέφεραν κατά 30% στη συνολική συγκέντρωση στην ατμόσφαιρα. Ο στόχος, η μέση ετήσια συγκέντρωση του ΝΟ2 να μην υπερβαίνει τα 40μg/m³ μέχρι το Δεκέμβριο του 2005 και οι ημερήσιες συγκεντρώσεις των σωματιδίων PM10 να μην ξεπεράσουν 35 φορές το χρόνο (μέχρι το Δεκέμβριο του 2004) την τιμή των 50μg/m³, φάνταζε ανέφικτος. Επομένως ήταν αναγκαία η λήψη κυκλοφοριακών μέτρων για τη επίτευξη των στόχων. Το Φεβρουάριο του 2002 θεσπίστηκε η ζώνη χρέωσης στο κέντρο του Λονδίνου που κάλυπτε έκταση 21 τετραγωνικά χιλιόμετρα (το City του Λονδίνου και σχεδόν το μισό Westminster.H λειτουργία της ζώνης ήταν από τις 7:00 π.μ μέχρι τις 18:30 μ.μ τις καθημερινές. Για την εφαρμογή της χρέωσης χρησιμοποιήθηκαν 203 κάμερες με τεχνολογία αναγνώρισης πινακίδων (automatic plate recognition ANPR) και τοποθετήθηκαν σε 174 σημεία εισόδου και εξόδου της ζώνης καθώς και σε όλη την έκταση της ζώνης. Τα δεδομένα μεταφέρονται σε κεντρικό σύστημα που περιέχει βάση δεδομένων αυτών που έχουν δικαίωμα πρόσβασης και αυτών που έχουν ενεργοποιήσει την ημερήσια χρέωση. 73

76 Εικόνα 1 Τα όρια της ζώνης χρέωσης στο Λονδίνο Η πρόσβαση στη ζώνη είναι ελεύθερη προς όλους με την προϋπόθεση της καταβολής του ημερήσιου αντιτίμου. Αυτό είναι στις 10 λίρες την ημέρα για τους συμβατικούς χρήστες ενώ η χρέωση είναι πολύ μικρότερη για τους μόνιμους κατοίκους της περιοχής που διαθέτουν οχήματα. Επίσης ενισχύοντας τον περιβαλλοντικό χαρακτήρα της ζώνης και δίνοντας κίνητρο για την αγορά αυτοκινήτων χαμηλών εκπομπών, απαλλάσσονται από την χρέωση τα οχήματα που είναι τεχνολογίας Euro 5 και εκπέμπουν λιγότερο από 100g/km CO2 καθώς και τα ηλεκτρικά και ορισμένα plug- in υβριδικά οχήματα. Η πληρωμή για τη χρήση της ζώνης μπορεί να γίνει τηλεφωνικά, με σω του ίντερνετ, μέσω μηνύματος κινητού τηλεφώνου, καθώς και σε ειδικά σημεία στο δίκτυο (αυτόματοι πωλητές εγκατεστημένοι σε χώρους στάθμευσης εντός της ζώνης). Κάθε χρήστης ημερησίως πληρώνει το αντίτιμο εισόδου για απεριόριστη χρήση της ζώνης. Σε περίπτωση που αναγνωριστεί όχημα, για το οποίο δεν έχει καταβληθεί το αντίτιμο, τότε επιβαρύνεται ο ιδιοκτήτης με πρόστιμο. Σε επίπεδο εκπομπών τα αποτελέσματα ήταν άμεσα. Όπως εκτιμήθηκε από την πρώτη χρονιά εφαρμογής του μέτρου, οι εκπομπές ΝΟx και PM10 από την κυκλοφορία μειώθηκαν περίπου κατά 12% εντός της ζώνης. Μία επιπρόσθετη μείωση 4% οφείλεται στην ανανέωση του στόλου ανάμεσα στις 2 χρονιές. 74

77 Πίνακας 1 Μείωση των εκπομπών και κατανομή της μείωσης στις πηγές προέλευσης Στον παραπάνω πίνακα παρουσιάζονται οι εκτιμήσεις των εκπομπών από την απογραφή εκπομπών του Λονδίνου (London emission inventory).ο παραπάνω πίνακας αναφέρεται στις μέσες ετήσιες εκπομπές των ετών 2002 και Σε αυτή την εκτίμηση των εκπομπών συμπεριλαμβάνονται και οι εκπομπές PM που οφείλονται στην οδική δραστηριότητα αλλά δεν είναι εκπομπές εξάτμισης (non tailpipe) όπως οι εκπομπές του οδοστρώματος, των φρένων και της φθοράς των ελαστικών. Συγκεκριμένα παρουσιάζεται η συνεισφορά της κάθε παραμέτρου στη μεταβολή των ρύπων. Τα αποτελέσματα των εκπομπών είναι διαφοροποιημένα σε σύγκριση με την αρχική εκτίμηση. Στο επίπεδο των κυκλοφοριακών δεδομένων η ροή (veh) μειώθηκε κατά 15% και η μέση ημερήσια ταχύτητα (km/h) αυξήθηκε κατά 20% (από 19 km/h- 23km/h). Η συμφόρηση (min/km) μειώθηκε κατά 30%. Αλλαγές παρουσιάστηκαν και στα οχηματοχιλόμετρα (vkm), που αυξήθηκαν 20% για τα λεωφορεία και 13% για τα ταξί ενώ μειώθηκαν 29% για τα αυτοκίνητα και 11% για τα βαρέα οχήματα των μεταφορών. Αύξηση στην κυκλοφορία παρατηρήθηκε στην εσωτερική περιφερειακή οδό, όμως η αύξηση αυτή ήταν μικρότερη από αυτή που αναμενόταν και δεν οδήγησε σε προβλήματα. Η κυριότερη αιτία της επιτυχίας του μέτρου ήταν η στροφή των πολιτών στα λεωφορεία, όπου η αύξηση των επιβατών τις ώρες της χρέωσης έφτασε το 34%. Επίσης την πρώτη χρονιά αυξήθηκε ο αριθμός των λεωφορείων κατά 27% 75

78 7.1.2 Εφαρμογή στο Μιλάνο Το Μιλάνο είναι τρίτη ευρωπαϊκή πόλη σε επίπεδο συγκεντρώσεων σωματιδίων PM10, τόσο σε ετήσια βάση όσο και στο επίπεδο των ημερών, που ξεπερνά το όριο της Ε.Ε των 50 μgr/m³ Επομένως κρίθηκε απαραίτητη η θέσπιση ζώνης χαμηλών εκπομπών στο κέντρο της πόλης με στόχο: τη μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων της κυκλοφορίας τη δημιουργία καθαρής και βιώσιμης πόλης τη βελτίωση της ποιότητας του αέρα μειώνοντας τις εκπομπές σωματιδίων στο κέντρο της πόλης κατά 30% τον περιορισμό της συμφόρησης, περιορίζοντας τον αριθμό των εισερχόμενων οχημάτων κατά 10% την ενίσχυση της χρήσης των μέσων μαζικής μεταφοράς H κυριότερη διαφοροποίηση της ζώνης χαμηλών εκπομπών που εφαρμόστηκε στο Μιλάνο, σε σχέση με αυτή του Λονδίνου, είναι ότι η χρέωση απευθύνεται μόνο στα οχήματα που ρυπαίνουν περισσότερο. Η ζώνη χαμηλών εκπομπών με την ονομασία ECOPASS εφαρμόστηκε τον Ιανουάριο του 2008 και διήρκεσε μέχρι τo Δεκέμβριο του Από τον Ιανουάριο του 2012 μετατράπηκε από ζώνη που περιόριζε την πρόσβαση με κριτήριο τις εκπομπές, σε ζώνη συμβατικής χρέωσης με την ονομασία Area C. Η ζώνη καλύπτει μία έκταση 8,2 km² στο κέντρο του Μιλάνου (εικόνα 4.9). Εικόνα 2 Τα όρια της ζώνης ECOPASS Στη ζώνη ECOPASS το ύψος της χρέωσης ήταν ανάλογο με την κατάταξη του οχήματος στην 76

79 κατηγορία Euro και τις εκπομπές σωματιδίων PM. Επομένως τα οχήματα που χρεώνονταν ήταν: τα βενζινοκίνητα κατηγορίας Euro 0, Euro 1, Euro 2, τα πετρελαιοκίνητα κατηγορίας Euro 0, Euro 1, Euro 2, Euro 3 καθώς και τα εμπορικά των ίδιων κατηγοριών και τα λεωφορεία κατηγορίας Euro 1-5. Άρα ελεύθερη πρόσβαση στη ζώνη είχαν τα οχήματα που ανήκαν σε υψηλότερη κατηγορία Euro από αυτές που παρουσιάσθηκαν ανά κατηγορία, καθώς και τα υβριδικά, τα ηλεκτρικά και τα οχήματα που χρησιμοποιούν εναλλακτικά καύσιμα, όπως υγραέριο και φυσικό αέριο (LPG, CNG). Επίσης υπήρξε ιδιαίτερη μέριμνα για τους κατοίκους της περιοχής καθώς και για οχήματα που εξυπηρετούσαν ειδικές δραστηριότητες. Η χρέωση ήταν κλιμακωτή ξεκινώντας από τα 2 ευρώ σε ημερήσια βάση για τα οχήματα υψηλότερης κατηγορίας Euro και έφτανε τα 10 ευρώ για τα οχήματα παλαιότερης κατηγορίας. Η διαχείριση της πρόσβασης γινόταν τις καθημερινές ημέρες από τις 7:30 π.μ έως 7:30 μ.μ. H επιλογή της περιοχής έγινε με βάση τα κυκλοφοριακά χαρακτηριστικά. Συγκεκριμένα εντός της ζώνης πραγματοποιούνταν το 12% των ημερήσιων ταξιδιών των αυτοκινήτων. Επίσης ο περιορισμένος αριθμός εισόδων (43 στον αριθμό, εικόνα 4.10 ) καθιστά εύκολο τον έλεγχο της πρόσβασης στην περιοχή. Για τον έλεγχο χρησιμοποιήθηκαν 43 κάμερες CCTV (Closed- Circuit Television) τοποθετημένες στα σημεία εισόδου με δυνατότητα αναγνώρισης του αριθμού της πινακίδας (ΑΝPR). Μετά την εφαρμογή του μέτρου οι εκπομπές της κυκλοφορίας μειώθηκαν κατά 16% για τα σωματίδια PM10, 18% για τα οξείδια του αζώτου NOx και 11% για το CO2. Η μείωση των εκπομπών οφείλεται προφανώς στη βελτίωση των μεγεθών της κυκλοφορίας. Συγκεκριμένα η είσοδος των οχημάτων κατηγορίας Euro 0-2 περιορίστηκε κατά 67%, ενώ αντίστοιχα η είσοδος οχημάτων κατηγορίας Εuro 3 και άνω αυξήθηκε κατά 16%. Η κυκλοφορία μειώθηκε εντός της ζώνης κατά 17,1% και εκτός της ζώνης κατά 8,4%. Η αποτελεσματικότητα του μέτρου και σε αυτή την περίπτωση οφείλεται στην ενίσχυση της χρήσης των μέσων μαζικής μεταφοράς. Η μέση ταχύτητα των μέσων αυτών αυξήθηκε κατά 8,1% καθιστώντας τα ελκυστικότερα, και ο αριθμός των επιβατών του μετρό αυξήθηκε κατά 6,2% την πρώτη χρονιά εφαρμογής σε σχέση με τη χρονιά πριν την εφαρμογή του μέτρου (2007). Τον Ιανουάριο του 2012 η ζώνη ΕCOPASS μετατράπηκε, όπως προαναφέρθηκε, σε ζώνη όπου η χρέωση απευθύνεται σε όλα τα οχήματα και όχι μόνο σε αυτά που ρυπαίνουν περισσότερο. Η ζώνη AREA C, όπως μετονομάστηκε, χωρικά παρέμεινε ίδια και το αντίτιμο για τα οχήματα ανέρχεται στα 5 ευρώ Εφαρμογή στην Στοκχόλμη Η ζώνη χρέωσης εφαρμόστηκε στις 2 Ιανουαρίου του Το μέτρο εφαρμόζεται καθημερινά από τις 6:30 π.μ μέχρι τις 6:30 μ.μ. Η αναγνώριση των οχημάτων γίνεται μέσω καμερών αναγνώρισης πινακίδων σε 18 σημεία ελέγχου. Στο επίπεδο των εκπομπών της κυκλοφορίας τα 77

80 αποτελέσματα του μέτρου είναι ιδιαίτερα σημαντικά τόσο για την πόλη της Στοκχόλμης όσο για την ευρύτερη περιοχή. Εντός της πόλης οι εκπομπές μειώθηκαν ως εξής: CO2 13%, CO 14%, NOx 8,5%, PM10 13%. Στον πίνακα 4.6 παρουσιάζονται αναλυτικά οι μειώσεις των εκπομπών για τους βασικούς ρύπους. Ειδικότερα για τα σωματίδια στον πίνακα 4.5 καταγράφεται η μείωση τους ανά προέλευση εκπομπής. Πίνακας 2 Μείωση των εκπομπών λόγω της εφαρμογής του μέτρου Ρύποι Κέντρο της Πόλης Δήμος Στοκχόλμης Ευρύτερη Περιοχή CO2 13% 5,4% 2,7% PM10 13% 3,4% 1,5% NOx 8,5% 2,7% 1,3% Benzene 14% 5,3% 3% VOC 14% 5,2% 2,9% Παρατηρώντας τα κυκλοφοριακά μεγέθη διαπιστώνουμε, ότι τα οχήματα που εισέρχονται στη ζώνη μειώθηκαν κατά 22% (veh/day). Στο διάγραμμα της εικόνας παρουσιάζεται η τάση της μείωσης των οχημάτων που χρησιμοποιούν τη ζώνη τις χρονιές μετά την εφαρμογή του μέτρου. Εικόνα 3 Aριθμός των οχημάτων εισήλθαν στη ζώνη 78

81 7.1.4 Συμπεράσματα ελέγχου της πρόσβασης Ο έλεγχος της πρόσβασης μπορεί να συμβάλλει στον περιορισμό των εκπομπών της κυκλοφορίας και να καταστήσει βιώσιμες τις σύγχρονες πόλεις περιορίζοντας σημαντικά τα οχήματα που εισέρχονται στο κέντρo, με ταυτόχρονη ενίσχυση του ρόλου των μέσων μαζικής μεταφοράς. Στις ζώνες περιορίζονται τα συνολικά οχηματοχιλιόμετρα (VKM), και αυξάνεται η μέση ταχύτητα του ταξιδιού. Στις πόλεις που έχουν εφαρμοστεί οι ζώνες, λόγω των χρεώσεων, οι πολίτες στράφηκαν στην χρήση των μέσων μαζικής μεταφοράς. Ταυτόχρονα τα ίδια τα μέσα μαζικής μεταφοράς έγιναν πιο ελκυστικά και αξιόπιστα καθώς ο μικρότερος αριθμός των οχημάτων που κινούνται εντός του κέντρου συνεπάγεται υψηλότερες ταχύτητες, γεγονός που οδηγεί σε μικρότερους χρόνους ταξιδιού. Η παροχή εκπτώσεων και απαλλαγών για τους ιδιοκτήτες καθαρών οχημάτων, μπορεί να αποτελέσει κίνητρο για την αύξηση των αγορών των οχημάτων αυτών και να συμβάλλει στην προσπάθεια για την ανανέωση του στόλου. Για την υιοθέτηση των ζωνών αυτών πρέπει να πληρούνται ορισμένες προϋποθέσεις, όπως: η ύπαρξη ενός εκτεταμένου δικτύου μέσων μαζικής μεταφοράς που θα εξασφαλίζει την αποτελεσματική εναλλαγή των μέσων, τη γρήγορη, εύκολη και αποδοτική εξυπηρέτηση των πολιτών. η εκτεταμένη κυκλοφοριακή μελέτη για την ανίχνευση επιπτώσεων από την εφαρμογή του μέτρου σε άλλα σημεία του δικτύου (π.χ. μεταφορά του κυκλοφοριακού φόρτου περιμετρικά της ζώνης), η κατασκευή θέσεων στάθμευσης εκτός της ζώνης που θα βοηθούν τους πολίτες στην εναλλαγή των απαιτούμενων μέσων, η εκτίμηση της αποδοχής του μέτρου από τους κατοίκους, καθώς η χρέωση αυξάνει το κόστος μετακίνησης και περιορίζει την ελευθερία της μετακίνησης, όπως επίσης και η επιβεβαίωση αυτής της αποδοχής μετά την εφαρμογή του μέτρου. [18] 79

82 7.2. Case study 2: Σύγκριση εφαρμογής 2 συστημάτων ITS με παραδοσιακό έργο οδοποιίας χρησιμοποιώντας την ανάλυση κόστους ωφέλειας Τι είναι η Ανάλυση κόστους ωφέλειας Ο όρος ανάλυση B / C χρησιμοποιείται εναλλακτικά και ως ισοδύναμη με την οικονομική αξιολόγηση. Η ανάλυση B / C είναι μια εννοιολογική διαδικασία για τον προσδιορισμό της βιωσιμότητας των επενδυτικών έργων λαμβάνοντας υπόψη όλα τα οφέλη και τα κόστος, ανεξάρτητα από το ποιον συγκεντρώνουν εντός μιας χώρας Ο λόγος B / C βοηθά τους υπεύθυνους λήψης αποφάσεων να αποφασίσουν για την υλοποίηση ενός έργου. Η ανάλυση B / C υπολογίζει και συγκρίνει τα οφέλη που συνδέονται με ένα έργο με το κόστος υλοποίησης του συγκεκριμένου έργου. Το B / C καθορίζει εάν το έργο είναι εφικτό (παρέχει αιτιολόγηση) και συγκρίνει το έργο με εναλλακτικά έργα (κατάταξη / ανάθεση προτεραιότητας). Συνισταται η υλοποίηση του έργου εάν τα οφέλη υπερβαίνουν το κόστος. Η ανάλυση B / C είναι μία από τις θεμελιώδεις τεχνικές αξιολόγησης στον τομέα των μεταφορών, καθώς βοηθά τους σχεδιαστές μεταφορών να αποφασίσουν ποια εναλλακτική θα είναι οικονομικά αποδοτική μόλις εφαρμοστεί. Η ανάλυση B / C για έργα μεταφοράς προσπαθεί να προβλέψει τις μελλοντικές αλλαγές στα μετρα αποτελεσματικότητας (MOE-measures of effectivenes) που σχετίζονται με ένα πιθανό έργο. Για πολλά έργα βελτίωσης, τα δεδομένα σχεδιασμού μεταφοράς που καθοδηγούν τις μελλοντικές προβλέψεις των ωφελειών, λαμβάνονται συχνά από μοντέλα ταξιδιωτικής ζήτησης ή προσομοίωσης ή από διάφορα εργαλεία ανάλυσης ικανά να μοντελοποιήσουν αλλαγές στην απόδοση της κυκλοφορίας. Προκειμένου να επιλεγεί το Μέτρο Αποτελεσματικότητας (MOE) που θα χρησιμοποιηθεί στην ανάλυση B / C, οι αναλυτές μεταφορών πρέπει να καταγράψουν τις ολοκληρωμένες επιπτώσεις της στρατηγικής τους. Ωστόσο, πρέπει επίσης να δίδεται προσοχή για να αποφευχθεί η διπλομετρηση συγκεκριμένων ωφελειών. Τα επιλεγμένα MOE πρέπει να είναι αμοιβαίως αποκλειώμενα Η αξιολόγηση B / C που χρησιμοποιείται σε αυτό το case study θα συγκρίνει την ανάπτυξη ITS με μια πιο συμβατική κατασκευή δρόμου που δεν περιέχει καμία ανάπτυξη ITS Τα βασικά μέτρα αποτελεσματικότητας που ανάγονται σε χρηματικές μονάδες, για την αξιολόγηση των ITS είναι τα εξης 80

83 Μείωση του χρόνου ταξιδιού Κόστη χρήσης οχήματος (καύσιμα, κόστη συντήρησης κλπ) Μείωση ατυχημάτων (που κατηγοριοποιούνται σε θανάσιμα ατυχήματα, σε ατυχήματα τραυματισμών και σε απλή φθορά υλικών αντικειμένων) Μείωση εκπομπών καυσαεριών (περιβαλλοντικός παράγοντας) [19] Συνοπτική περιγραφή των συστημάτων actuated traffic signal coordinated system (ATSC) και του Parking Management System που εφαρμόζονται Για να επιτευχθούν οι ερευνητικοί στόχοι και να εκτιμηθούν τα οφέλη ανάπτυξης ITS στο οδικό δίκτυο του Stellenbosch(μια πόλη της Ν αφρικής), αναλύθηκαν οι ακόλουθες στρατηγικές ITS: Σύστημα διαχείρισης κυκλοφορίας οδικών αρτηριών (εναλλακτική 1) Σύστημα Διαχείρισης Χώρου Στάθμευσης (εναλλακτική 2) Μια παραδοσιακή κατασκευή δρόμων αξιολογήθηκε επίσης και συγκρίθηκε με τις προαναφερθείσες στρατηγικές ITS. (εναλλακτική 3) Οι 2 πρώτες εναλλακτικές εφαρμόστηκαν στην οδική αρτηρία του Strand road (με κωδικό R44) και η 3η είναι μια δυτική παράκαμψη με σκοπό την αποσυμφόρηση του συγκεκριμένου δρόμου Συνοπτικά τα 2 συστήματα ITS είναι τα εξής Το actuated traffic signal coordinated system (ATSCS) βασίζεται στα υπάρχοντα σήματα κυκλοφορίας που αναπτύσσονται στις οδικές αρτηρίες του Stellenbosch. Παρέχει ουσιαστικά μια αναβάθμιση του τρέχοντος συστήματος σημάτων κυκλοφορίας του οδικού άξονα του Stellenbosch και διασφαλίζει την οικονομική βιωσιμότητα της επένδυσης. Αυτά τα συστήματα είναι εγκατεστημένα σε φανάρια διασταυρώσεων και με τους κατάλληλους αισθητήρες στέλνουν σήματα στο κέντρο ελέγχου, για το επίπεδο της κίνησης οχημάτων,πεζών κλπ,και μετά την ανάλυση των παραπάνω δεδομένων κατανέμεται ανάλογα με τις ανάγκες, ο χρόνος 81

84 πράσινης ένδειξης στα διάφορα σημεία διασταύρωσης για την βελτιστοποίηση των συνθηκών κυκλοφορίας Είναι δυνατόν επίσης, βασιζόμενα σε συγκεκριμένα αλγοριθμικά πρότυπα να αναγνωρίσουν κάποιο συμβάν- ατύχημα, που ξεφεύγει από το αναμενόμενο επίπεδο κίνησης [20] Το Parking Management System είναι μια εφαρμογή των Advanced Traveller Information Systems (ATIS). Πολλές ευρωπαϊκές και ιαπωνικές πόλεις έχουν εφαρμόσει έξυπνα συστήματα διαχείρισης στάθμευσης για να χρησιμοποιούν αποτελεσματικότερα τη χωρητικότητα στάθμευσης. Τα συστήματα παρέχουν συνήθως πληροφορίες σε πραγματικό χρόνο σε αυτοκινητιστές μέσω μεταβλητών σημάτων μηνυμάτων (VMSs) που ενημερώνουν για τον αριθμό των διαθέσιμων θέσεων στάθμευσης στους χώρους στάθμευσης, τις συνθήκες κυκλοφορίας των οδών, καθώς και οδηγίες για το απελευθέρωση θέσεων σε χώρους στάθμευσης. Το σύστημα διαχείρισης στάθμευσης παρέχει στους οδηγούς τη διαθεσιμότητα των χώρων στάθμευσης και εναλλακτικών δρόμων για να φτάσουν στην εγκατάσταση στάθμευσης σε μια περιοχή που καλύπτεται από το σύστημα. Το σύστημα διαχείρισης στάθμευσης διαθέτει τεχνολογίες υποστήριξης VMS, οι οποίες: Εμφανίζουν πληροφορίες διαθεσιμότητας στάθμευσης σε αυτοκινητιστές σε έναν παρακείμενο διάδρομο μετακίνησης στο κέντρο της πόλης. Περιέχει ένα κεντρικό έξυπνο σύστημα κρατήσεων, το οποίο επιτρέπει στους επιβάτες να ελέγχουν τη διαθεσιμότητα στάθμευσης και να κάνουν κράτηση χώρου μέσω τηλεφώνου, κινητού τηλεφώνου, Διαδικτύου ή PDA. Περιλαμβάνει ένα έξυπνο σύστημα στάθμευσης που συλλέγει δεδομένα μέτρησης κυκλοφορίας από αισθητήρες εισόδου και εξόδου στις πύλες των εγκαταστάσεων στάθμευσης. Το σύστημα παρακολουθεί τους χώρους στάθμευσης με τη βοήθεια του ευφυούς συστήματος κρατήσεων για να παρέχει ακριβείς, ενημερωμένες μετρήσεις διαθεσιμότητας στάθμευσης. Το ολοκληρωμένο σύστημα πρέπει να ενσωματωθεί στο τρέχον σύστημα διαχείρισης στάθμευσης που παρέχεται από τον Δήμο του Stellenbosch. Οι λόγοι B / C των 2 συστημάτων συγκριθούν με αυτόν της παραδοσιακής λύσης (κατασκευή οδικής αρτηρίας bypass) για να εξεταστεί αν συμφέρουν οι επενδύσεις [21] Εφαρμογή του actuated traffic signal coordinated system(atscs) (εναλλακτική 1) Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής για το ATSCS 82

85 Η ακόλουθη ανάλυση του κόστους κύκλου ζωής για το actuated traffic signal coordination(atsc) φαίνεται στον Πίνακα 4-1. Το Σχήμα 4-1 δείχνει το πλαίσιο του κόστους κύκλου ζωής για το ATSCS για ορίζοντα λειτουργίας 20 χρόνων, βασισμένο στην ανάλυση B / C. Στον Πίνακα 4-2 παρουσιάζονται τα διάφορα κόστη κύκλου ζωής και το τρέχων Κόστος Αξίας (PWC) για το οδική αρτηρία Strand Road (R44). Το PWC κατά τη διάρκεια του 20ετούς ορίζοντα ζωής 83

86 υπολογίζεται χρησιμοποιώντας επιτόκιο απομείωσης 10%.(Για την αφαίρεση του πληθωρισμού, που εκτιμήθηκε σε αυτό το μέγεθος για τα επόμενα 20 χρόνια) Η συνολική αξία σε χρηματικούς όρους από την ανάλυση του κόστους κύκλου ζωής λαμβάνει υπόψη τον αριθμό του εξοπλισμού(αισθητήρες) που απαιτείται για κάθε διασταύρωση για την αναβάθμιση του τρέχοντος συστήματος(απλοί σηματοδότες) σε πλήρως συντονισμένο σύστημα κατά μήκος του τμήματος μελέτης. Τα κόστη υποδομής και το πρόσθετο κόστος(incremental cost) του έτους βάσης( 2016 )εξαιρούνται από την ανάλυση, λόγω της υπάρχουσας υποδομής που χρησιμοποιείται(όπως αναφέραμε και παραπάνω). Οφέλη χρόνου μετακίνησης από την εφαρμογή του ATSCS Εδω καταδεικνύεται η συνολική εξοικονόμηση χρόνου ταξιδιού που δημιουργήθηκε από την ανάπτυξη της στρατηγικής ITS. Το παρακάτω σχήμα παρουσιάζει τους συνολικούς χρόνους ταξιδιού με βελτίωση ικανότητας 20%(για τον κυκλοφοριακό φόρτο) και δείχνει την αποτελεσματικότητα της ανάπτυξης του ITS όταν αυξάνεται η ζήτηση κίνησης. 84

87 Τα επιβατικά οχήματα αντιπροσωπεύουν το 90% της κυκλοφορίας και τα βαρέα οχήματα αντιπροσωπεύουν το 10% της κυκλοφορίας στον Strand Road (R44). Η ετήσια εκτίμηση ωφελειών αντιπροσωπεύει τους χρόνους ταξιδιού κατά τις ώρες αιχμής (πρωί και απόγευμα) και μόνο για εργάσιμες ημέρες εξαιρώντας τα σαββατοκύριακα και τις αργίες. Το ένα τρίτο των ταξιδιών με όχημα πραγματοποιείται κατά τις ώρες αιχμής το πρωί και το απόγευμα και η πλειονότητα των επιβατών Από τις 250 εργάσιμες ημέρες ετησίως, αφαιρέθηκαν οι 13 δημόσιες αργίες, επομένως χρησιμοποιήθηκαν 237 ημέρες για το ετήσιο όφελος για τη δημιουργία εσόδων. Χρησιμοποιώντας ένα προεξοφλητικό επιτόκιο 10%, τα ετήσια οφέλη εξοικονόμησης χρόνου ταξιδιού, ποσοτικοποιημένα,από την ενεργοποίηση του ATCS,μπορούν να εκφραστούν στο ακόλουθο σχήμα 85

88 Τα ωφέλη για τον χρόνο ταξιδιού για το τμήμα Strand Road (R44), υπολογίστηκαν σε ,00 R για το 2017 και συνολικά ,00 R μετά τα 20 χρόνια Σημείωση :όλες οι τιμές είναι σε νόμισμα Rand (R) της Νότιας Αφρικής Ενεργειακά οφέλη από την εφαρμογή του ATSCS Για να βγει συμπέρασμα όσον αφορά τα ενεργειακά ωφέλη και να αποδειχθεί η αποτελεσματικότητα του ATSCS κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης του, έγινε εκτίμηση της κατανομής της κίνησης των οχημάτων ανά κατηγορία (βαρέα, ιδιωτικά, εμπορικά) όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.(αφου διαφοροποιούνται οι εκπομπές ανα τύπο οχήματος) Κατανομή κατανάλωσης καυσίμου ανά κατηγορία οχήματος Η κατανάλωση καυσίμου είναι μια άμεση εφαρμογή του συντελεστή VKT στην καθαρή χρήση καυσίμου. Το VΚT (Vehicle kilometers travelled) είναι συντελεστής που συνδέεται με το μήκος και τον όγκο ενός οδικού τμήματος και δείχνει πόσα χιλιόμετρα εχουν διανυθεί από το σύνολο των οχημάτων που έχουν διέλθει από εκείνο το κομμάτι. Η κατανάλωση καυσίμου των βαρέων οχημάτων, των 86

89 επαγγελματικών οχημάτων και των ιδιωτικών οχημάτων υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας τη κατανομή ανά τύπο οχημάτων όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα Η αναλογία V / C(volume/capacity) επηρρεάζει άμεσα την κατανάλωση καυσίμου στο τμήμα του δρόμου. Ένας υψηλότερος όγκος κυκλοφορίας θα έχει μεγαλύτερο αντίκτυπο στην κατανάλωση καυσίμου. Στο κορεσμένο τμήμα, η κατανάλωση καυσίμου είναι σταθερή μέχρι το V / C να φτάσει τα 0,3 (660 οχήματα / ώρα), μετά από αυτό το όριο η κατανάλωση καυσίμου διπλασιάζεται υπό την επίδραση της ουράς κίνησης που δημιουργείται. Όταν η κίνηση κατανέμεται ιδανικά κατά μήκος της διαδρομής, η πιο σημαντική κατανάλωση καυσίμου παρατηρείται από τα οχήματα που ταξιδεύουν στο τμήμα του οποίου ο όγκος κυκλοφορίας φτάνει τα 440 οχήματα / ώρα. Το παρακάτω σχήμα δείχνει την κατανάλωση καυσίμου για τις διάφορες απαιτήσεις κυκλοφοριακού φόρτου ανα κατηγορία μετά την ανάπτυξη του ITS. 87

90 Εξοικονόμηση καυσίμου οχήματος από την εφαρμογή του ATSCS Για να δειχθεί η αποτελεσματικότητα της ανάπτυξης ITS στο οδικό τμήμα, συγκρίθηκε η κατανάλωση καυσίμου πριν και μετά την ανάπτυξη του. Η διαφορά ανήχθη σε ποσοτικοποιημένες αξίες (χρήμα) για να αναδειχθούν ακόμα πιο άμεσα τα οφέλη της εξοικονόμησης. Τα παρακάτω 2 σχήματα αντιπροσωπεύουν την τυπική εξοικονόμηση καυσίμου σε λίτρα για το τμήμα με διαφοροποιούμενη φέρουσα ικανότητα κυκλοφοριακού φόρτου 88

91 Τα ετήσια οφέλη εξοικονόμησης καυσίμου που προκύπτουν από το ATSC μπορούν να αποδοθούν στο παρακάτω σχήμα Τα Ενεργειακά Οφέλη για το οδικό τμήμα του Strand Road (R44),υπολογίζονται ως R 111,874,00 το 2017 και συνολικά R 1,019,914,00 μετά τα 20 χρόνια. 89

92 Οφέλη ασφαλείας από την εφαρμογή του ATSCS Τα ποσοστά των ατυχημάτων μετά την ανάπτυξη του ITS βασίστηκαν σε μια υποτιθέμενη μείωση του ποσοστού τους. Το σχήμα δείχνει την κατανομή των ατυχημάτων πριν από την ανάπτυξη του ITS. Όπως φαίνεται παρουσιάζονται για 2 περιπτώσεις (πριν και μετά τη βελτίωση της ικανότητας ανάληψης κυκλοφοριακού φόρτου) Η παρακάτω ανάλυση ευαισθησίας πραγματοποιήθηκε για ποσοστά μείωσης γενικά των ατυχημάτων μεταξύ 7% και 13%. Το παρακάτω σχήμα παρουσιάζει την επίδραση των ποσοστών μείωσης των ατυχημάτων πάνω στα θανάσιμα ατυχήματα συγκεκριμένα. 90

93 Το παρακάτω σχήμα παρουσιάζει την επίδραση της μείωσης των ατυχημάτων πάνω στα ατυχήματα τραυματισμού Το παρακάτω σχήμα παρουσιάζει την επίδραση της μείωσης των ατυχημάτων πάνω στην φθορά υλικής περιουσίας μόνο 91

94 Η κίνηση υπό συνθήκες κορεσμένης ροής αυξάνει την πιθανότητα ατυχήματος, καθώς οι οδηγοί χρειάζονται μια καταλληλη αποσταση για να κάνουν ελιγμούς. Το σχήμα 4-18 και το σχήμα 4-19 αντιπροσωπεύουν την τυπική τάση μεταβολής της πιθανότητας ατυχήματος(και το πως κατανέμονται στα διάφορα συστατικά του) σε διαφορετικά επίπεδα συμφόρησης (εκφρασμένα με τον συντελεστή Veh/hour->Οχήματα/ώρα), μετά την εφαρμογή του συστήματος ( με δεδομένη την αύξηση κατά 20 % της φέρουσας ικανότητας του δικτύου και της μείωσης των ατυχημάτων συνολικά κατά 7%) 92

95 Το actuated traffic coordinated signal βελτίωσε την κινητικότητα του τμήματος του δρόμου,επιτρέποντας στους οδηγούς μεγαλύτερο χρονικό διάστημα για ελιγμούς και συνεπακόλουθα, αποφυγή σύγκρουσης. Ωστόσο, η σοβαρότητα των ατυχημάτων είναι υψηλότερη με υψηλότερες ταχύτητες ακόμα και στο τμήμα του δρόμου που έχει πολλαπλές λωρίδες κυκλοφορίας Τα ετήσια ωφέλη των συνθηκών ασφαλείας, εκφρασμένα σε χρηματικές μονάδες που προκύπτουν απο το ATSC μπορούν να εκφραστεί ως εξής στο Σχήμα : 93

96 Τα οφέλη ασφάλειας για τμήμα του Strand Road (R44) υπολογίζονται ως R 47,950,00 το 2017 και συνολικά R 437,080,00 μετά τα 20 χρόνια. Από τα προηγούμενα στοιχεία ο λόγος B / C για το Σενάριο χρήσης του ATSC είναι περίπου 23, Εφαρμογή του Parking management System (PMS) (Εναλλακτική 2 ) Τα οφέλη του προτεινόμενου συστήματος διαχείρισης στάθμευσης (PMS) για το Stellenbosch συνδέονται άμεσα με τη χρήση της εγκατάστασης. Ο όγκος κίνησης που χρησιμοποιεί την εγκατάσταση επιτρέπει την εκτίμηση των ωφελών της εφαρμοζόμενης στρατηγικής. Η στρατηγική επηρεάζει ως επί το πλείστον τον χρόνο ταξιδιού των οδηγών, καθώς αποφεύγουν τη μακρά αναζήτηση διαθέσιμου χώρου στάθμευσης όταν εμφανίζονται πληροφορίες στάθμευσης στις πινακίδες μεταβλητών μηνυμάτων(vms->variable Message sign). Όταν ο όγκος της κυκλοφορίας που διέρχεται από το σύστημα αυξάνεται, το ποσοστό των οδηγών που ανταποκρίνεται στις πληροφορίες θα αυξηθεί επίσης και συνεπακόλουθα θα μειωθούν και οι χρόνοι ταξιδιού Η μελέτη του θα γίνει για 2 σενάρια όπως θα δούμε και παρακάτω Σενάριο 1: Διαχωρισμένες λωρίδες οδικών αρτηρίων Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής 94

97 Η ακόλουθη ανάλυση του κόστους κύκλου ζωής για το σύστημα διαχείρισης στάθμευσης για το Σενάριο 1 - Adam Tas Street φαίνεται στον παρακάτω πίνακα Το παρακάτω σχήμα απεικονίζει το πλαίσιο του κόστους κύκλου ζωής της κίνησης οχημάτων σε ορίζοντα 20 ετίας ανά εγκατάσταση για ανάλυση B / C, για το Σενάριο 1 - Adam Tas Street 95

98 Ο παρακάτω πίνακας παρουσιάζει τα διάφορα κόστη του κύκλου ζωής και το Παρών Κόστος Αξίας(present worth cost) για το Σύστημα Διαχείρισης Χώρων Στάθμευσης κατά μήκος του Adam Tas Road Η συνολική αξία σε χρηματικούς όρους, της ανάλυσης κόστους κύκλου ζωής ανέρχεται σε R ,00 όπως αναφέρεται και παραπάνω Οφέλη χρόνου ταξιδιού Τα οφέλη που παρέχονται από το PMS συνίστανται αποκλειστικά στον χρόνο ταξιδιού που εξοικονομείται από τους οδηγούς που χρησιμοποιούν τις πληροφορίες που τους παρεχονται σχετικά με τη διαθεσιμότητα στάθμευσης που διαδίδονται από το Μεταβλητό Μήνυμα (VMS) 1. Το παρακάτω σχήμα αντιπροσωπεύει τον μέσο κατευθυνόμενο χρόνο ταξιδιού που εξοικονομείται από τους οδηγούς (για διαφορετικές τιμές συμφόρησης ->Οχήματα/ώρα)χρησιμοποιώντας τις 96

99 πληροφορίες από το PMS του Σενάριου 1, το οποίο είναι η διαιρεμένη λωρίδα της κεντρικής αρτηρίας κατά μήκος του Adams Tas Road. Τα 2 παρακάτω σχήματα απεικονίζουν το τυπικό εύρος ημερήσιων και ετήσιων εξοικονομήσεων χρόνου ταξιδιού(σε χρηματικούς όρους) κατά τις ώρες αιχμής, για τον όγκο της κυκλοφορίας που διέρχεται από το PMS στο Adams Tas Road. Οι ημερήσιοι και ετήσιοι χρόνοι ταξιδιού βασίζονται στην υπόθεση ότι τα δύο τρίτα του όγκου κυκλοφορίας στην Adam Tas Road ταξιδεύουν προς μία κατεύθυνση (Northbound) και ότι το VMS (variable message sign) ενημερώνει με χρήσιμες πληροφορίες. 97

100 Τα δεδομένα συλλέχθηκαν για δύο ώρες αντίστοιχα μεταξύ 7:30 και 8:30 και 12:30 έως 13:30. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η Νότια Αφρική έχει 237 εργάσιμες ημέρες (μείον τις δημόσιες αργίες και τα σαββατοκύριακα), ο ετήσιος χρόνος ταξιδιού (σε χρηματική αξία)μπορεί να εκφραστεί ως εξής στο παρακάτω σχήμα. 98

101 Το παραπάνω σχήμα αντιπροσωπεύει τα μέσα προβλεπόμενα ετήσια οφέλη που δημιουργούνται από την ανάπτυξη του VMS 1 στην οδό Adam Tas για την καθοδήγηση στάθμευσης των οχημάτων που προέρχονται από το Somerset West προς την οδό Strand (R44) και τα οχήματα που προέρχονται από άλλες αρτηρίες.h παρούσα αξία των ωφελειών όσον αφορά το χρόνο οδήγησης για το σενάριο 1, το οποίο βρίσκεται κατά μήκος της οδού Adam Tas, υπολογίζονται ως R ,00 για το 2017 και συνολικά ως ,00 R μετά τα 20 χρόνια. Από τα παραπάνω προκύπτει ότι η αναλογία B / C για το σενάριο 1 είναι περίπου 2, Σενάριο 2: Μη διαχωρισμένες λωρίδες οδικών αρτηριών Αντίθετα, με το Σενάριο 1 όπου το VMS αναπτύχθηκε σε διαιρεμένη οδική αρτηρία στην οδό Adam Tas Street, στο σενάριο 2 έχουμε μελέτη εφαρμογής του συστήματος σε μια μη διαχωρισμένη λωρίδα στην Bird Street. Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής Το κόστος κύκλου ζωής για το Σενάριο 2,, θα είναι το ίδιο με αυτό για το Σενάριο 1 - (Διαχωρισμένες λωρίδες οδικής αρτηρίας κατά μήκος του Adam Tas Road.) Εξοικονόμηση χρόνου ταξιδιού Το παρακάτω σχήμα παρουσιάζει την εξοικονόμηση χρόνου ταξιδιού μετά το PMS για το Σενάριο 2,και υποδεικνύει ότι η μεταβλητότητα της ζήτησης κίνησης επηρεάζει την εξοικονόμηση χρόνου ταξιδιού ως αποτέλεσμα του PMS κάτω από διαφορετικά επίπεδα συμφόρησης. 99

102 Ομοίως με το Σενάριο 1, τα παρακάτω 2 σχήματα απεικονίζουν το τυπικό εύρος των ημερήσιων και ετήσιων εξοικονομήσεων χρόνου ταξιδιού που επιτυγχάνονται κατά τις ώρες αιχμής για τον όγκο της κυκλοφορίας που περνά από το PMS στην Bird Street. Αυτό βασίζεται επίσης στην υπόθεση ότι τα δύο τρίτα του όγκου κυκλοφορίας στην Bird Street ταξιδεύουν προς μία κατεύθυνση και το VMS μεταδίδει χρήσιμες πληροφορίες στο 20% των οδηγών και σώζουν. 100

103 101

104 Κατά τη διάρκεια των ωρών επόπτευσης του συστήματος διαχείρισης της στάθμευσης π, τα δεδομένα συλλέχθηκαν για δύο ώρες αντίστοιχα μεταξύ 7:30 και 8:30 και 12:30 έως 13:30. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η Νότια Αφρική έχει 237 εργάσιμες ημέρες (μείον τις επίσημες αργίες και τα σαββατοκύριακα), ο ετήσιος χρόνος ταξιδιού που έχει δημιουργηθεί με κέρδη εκφράζεται ως εξής στο παρακάτω σχήμα Η παρούσα αξία των ωφελειών για την εξοικονόμηση του χρόνου ταξιδιού για το σενάριο 2, το οποίο βρίσκεται κατά μήκος του Bird Street υπολογίζονται ως R 115,164,00 για το 2017 και συνολικά 1,078,574,00 R μετά τα 20 χρόνια. Η Αναλογία B / C του σεναρίου 2 του PMS είναι περίπου 1,6. 102

105 7.2.5 Κατασκευη παράκαμψης (συμβατικό έργο οδοποιίας δίχως ITS)-Εναλλακτική 3 Αυτή η έρευνα εκτίμησε το κόστος κύκλου ζωής του προτεινόμενου Western Bypass (παράκαμψη)για μια περίοδο 20 ετών, πραγματοποιώντας μια προκαταρκτική εκτίμηση κόστους κατασκευής. Η εκτίμηση κόστους περιλάμβανε μόνο το κόστος κατασκευής των στρωμάτων οδοστρώματος που απαιτείται για να αναλάβει την αναμενόμενη κυκλοφορία στη Δυτική παράκαμψη. Το κόστος της έρευνας, του σχεδιασμού και της εποπτείας της κατασκευής εξαιρέθηκε επομένως από την ανάλυση κόστους κύκλου ζωής όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα Η παράκαμψη 16,8 χιλιομέτρων θα έχει εκτεταμένες χωματουργικές εργασίες, αποχέτευση και τουλάχιστον τέσσερις μεγάλες διασταυρώσεις. Το PWOC (Η παρουσα αξία των κοστών ) της παράκαμψης θα υπερβαίνει το PWOC που αναφέρεται στον παραπάνω πίνακα. Υποθέτοντας ότι υπάρχει τρέχων ρυθμός 30 εκατομμυρίων R / km, εκτιμάται ότι η παράκαμψη θα κοστίσει περίπου 354 εκατομμύρια R Οφελη στη χρονικη διάρκεια της μετακίνησης Δεδομένου ότι υπάρχει μείωση της κυκλοφορίας στην οδικη αρτηρία του Stellenbosch κατά τις ώρες αιχμής, η κινητικότητα εχει βελτιωθεί δραστικά καθώς και η ταχύτητα των οχημάτων. Οι οδηγοί μπορούν να κάνουν ελιγμούς ελεύθερα με χαμηλότερο κίνδυνο ατυχήματος. Ο συνολικός χρόνος του ταξιδιού που εξοικονομείται είναι το άθροισμα του χρόνου ταξιδιού που εξοικονομείται από κάθε 103

106 οδηγό χρησιμοποιώντας την οδική αρτηρία. Το Σχήμα αντιπροσωπεύει τα ωφέλη σε νομισματική αξία που προκύπτουν κατά τις ώρες αιχμής στην οδική αρτηρία,μετά την κατασκευή της Δυτικής παράκαμψης Stellenbosch. Το παρακάτω σχήμα παρουσιάζει την επίδραση της δυτικής παράκαμψης στο δίκτυο των οδικών αρτηριών του Stellenbosch. Τα οφέλη εξοικονόμησης του χρόνου ταξιδιού (με όρους νομισματικής αξίας) που δημιουργούνται (1,897,168,00 R) είναι χαμηλότερα από τα αντίστοιχα ωφέλη που παράγονται από το σύστημα διαχείρισης της κυκλοφορίας (R )(εναλλακτική 1 όπως είδαμε και παραπάνω) Ενεργειακα οφέλη Με την κατασκευή της παράκαμψης, ο όγκος της κυκλοφορίας που ταξιδεύει στο σύστημα οδικών αρτηριών του Stellenbosch μειώνεται ριζικά. Οι αυτοκινητιστές περνούν λιγότερο χρόνο για να ταξιδέψουν στην κατηγορία των R44, R304 και R310 και να φτάσουν στον προορισμό τους. Το κόστος λειτουργίας των οχημάτων μειώνεται καθώς και η κατανάλωση καυσίμου. Η κατανάλωση καυσίμου συνδέεται άμεσα με τον αριθμό των VKT(vehicle kilometers travelled) που διανύθηκαν στο δίκτυο, καθώς η μείωση του όγκου κίνησης στο δίκτυο ως αποτέλεσμα της παράκαμψης έχει επίσης επηρεάσει την κατανάλωση καυσίμου. Το συνολικό καύσιμο που εξοικονομείται είναι το άθροισμα του καυσίμου που εξοικονομείται από τους οδηγούς που διέρχονται στο δίκτυο κατά τις ώρες αιχμής. 104

107 Το παρακάτω σχήμ αντιπροσωπεύει τα μέσα εκτιμώμενα ετήσια οφέλη με όρους χρηματικής αξίας που δημιουργούνται κατά τη διάρκεια του 20ετούς ορίζοντα ζωής, για το καύσιμο που εξοικονομείται στο σύστημα Stellenbosch Arterial κατά τη διάρκεια της ανάλυσης, το οποίο είναι ίσο με R , το οποίο είναι υψηλότερο από αυτό του συστήματος διαχείρισης οδικών αρτηριών (arterial management system)-r ,00 Ωφέλη ασφάλειας Ο κίνδυνος σύγκρουσης θα μειωθεί κατά τις ώρες αιχμής μετά την κατασκευή του Bypass. Οι αυτοκινητιστές έχουν πλέον αρκετό χώρο για ελιγμούς καθώς και μεγαλύτερο εύρος ορατότητας. Οι οδηγοί ταξιδεύουν τώρα με καλύτερη ταχύτητα και με τις κατάλληλες αποστάσεις μεταξύ τους. Ο μειωμένος όγκος κυκλοφορίας των οχημάτων αντιστοιχεί σε μειωμένη κυκλοφοριακή συμφόρηση. Το παρακάτω σχήμα απεικονίζει τα μέσα ετήσια οφέλη ασφαλείας (με όρους χρηματικής αξίας), που είναι ίσα με R ,00, ποσό υψηλότερο από το σύστημα διαχείρισης της κυκλοφορίας(r ) 105

108 Από τα παραπάνω στοιχεία το κλάσμα B / C για το Stellenbosch Western Bypass είναι περίπου 0, Σύνοψη των αποτελεσμάτων των 3 εναλλακτικών Ο παρακάτω πίνακας παρέχει μια σύνοψη της ανάλυσης οφέλους / κόστους που πραγματοποιήθηκε για το σύστημα διαχείρισης της οδικής αρτηρίας (συγκεκριμένα το ATSCS) στη Strand Road (R44). Διαπιστώνεται ότι τα οφέλη από την εξοικονόμηση του χρόνου ταξιδιού συνέβαλαν σημαντικά στη συνολική παρούσα αξία των ωφελειων, στην καθαρή παρούσα αξία και C.(benefit/cost) (εναλλακτική 1) 106 στην αναλογία B /

109 Ο επόμενος πίνακας παρέχει μια σύνοψη της ανάλυσης οφέλους / κόστους που πραγματοποιήθηκε για το Σύστημα Διαχείρισης Στάθμευσης. Μπορεί να φανεί ότι ο χρόνος ταξιδιού ήταν το μοναδικό όφελος που προήλθε από το Σύστημα Διαχείρισης Στάθμευσης και ως εκ τούτου ο μοναδικός παράγοντας που συνεισφερε στην παρούσα αξία των ωφελών, την καθαρή παρούσα αξία και τελικά στην αναλογία B / C. Το 1ο case απέδωσε την υψηλότερη αναλογία B / C, δεδομένου ότι εκτελέστηκε στο τμήμα με τις πολλαπλές λωρίδες, οι οποίες μεταφέρουν μεγαλύτερο όγκο κίνησης.(δηλαδή όσο πιο πολυ φόρτο αναλαμβάνει το σύστημα, τοσο μεγαλύτερες ειναι οι ωφέλιμες επιδράσεις του ITS) 107

110 108

111 Ο επόμενος πίνακς παρέχει μια σύνοψη της ανάλυσης οφέλους / κόστους που πραγματοποιήθηκε για την παράκαμψη Stellenbosch Western Scenic. Μπορεί να φανεί ότι τα οφέλη που προέκυψαν προήλθαν από την επακόλουθη βελτίωση του συστήματος των οδικών αρτηριών του Stellenbosch, το οποίο επηρέασε θετικά την παρούσα αξία των ωφελειών. Για την τρέχουσα αξία των δαπανών λήφθηκε υπόψιν μόνο το κόστος για την προτεινόμενη δομή του οδοστρώματος, που σχεδιάστηκε με βάση τις ανάγκες της αναμενόμενης κυκλοφορία στη δυτική παράκαμψη. Λόγω του μεγάλου όγκου κυκλοφορίας που θα περάσει κατά μήκος της παράκαμψης, απαιτείται μια δομή υψηλού οδοστρώματος με μεγάλη φέρουσα ικανότητα, η οποία θα έχει ως αποτέλεσμα το κόστος να υπερβαίνει τα οφέλη. 109

112 7.2.7 Συμπεράσματα ανάλυσης ωφέλειας-κόστους(benefit-cost) Οι κορεσμένοι δρόμοι επηρεάζουν αρνητικά την ποιότητα ζωής για την κοινωνία σε καθημερινή βάση. Τα Ευφυή Συστήματα Μεταφορών (ITS) είναι μια από τις προσεγγίσεις που στοχεύουν στη μείωση της κυκλοφοριακής συμφόρησης και στην παροχή κοινωνικοοικονομικών, περιβαλλοντικών και ωφελών για την ασφάλεια. Προκειμένου να ενθαρρυνθούν οι υπεύθυνοι λήψης αποφάσεων να προχωρήσουν σε νέες επενδύσεις ITS σε υποδομές μεταφορών, είναι ζωτικής σημασίας να παρουσιαστούν οι επιπτώσεις τους με ολιστικό τρόπο. Με βάση τα παραπάνω 3 case studies (arterial management system, parking management system και απλή παράκαμψη ) μπορούν να εξαχθούν τα εξής συμπεράσματα για τα κόστη και τις ωφέλειες που προκύπτουν: Εφαρμοζόμενες στρατηγικές ITS Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής Από την ανάλυση κόστους κύκλου ζωής για το arterial management system μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι η τρέχουσα αξία του κόστους θα ήταν παρόμοια για κάθε διασταύρωση που εξετάζεται κατά μήκος των καθορισμένων διαδρόμων, καθώς παρόμοιος εξοπλισμός θα υπήρχε σε κάθε διασταύρωση. Είναι επομένως προφανές ότι ο μακρύτερος διάδρομος (περισσότερες διασταυρώσεις κατά μήκος του δρόμου) θα καταλήξει τελικά σε υψηλότερη παρούσα αξία. Ομοίως, για την ανάλυση κόστους κύκλου ζωής του parking management system, το τρέχον κόστος αξίας είναι το ίδιο για κάθε θέση πινακίδας του συστήματτος. Ο αριθμός των τοποθεσιών πινακίδων σε κάθε τμήμα του εξεταζόμενου δρόμου θα επηρεάσει επίσης το συνολικό κόστος της τρέχουσας αξίας. Οφέλη εξοικονόμησης χρόνου ταξιδιού Για το arterial management system είναι προφανές ότι τα οφέλη εξοικονόμησης χρόνου ταξιδιού αντιστοιχούσαν στο μεγαλύτερο ποσοστό των ωφελειών που προκύπτουν από τη στρατηγική του, καθώς επιτάχυνε την απόδοση της κίνησης στα υπό μελέτη τμήματα και μείωσε το χρόνο ταξιδιού. Οι βελτιώσεις στην ικανότητα συγχρονισμού των σηματοδοτών μειώνουν συνεπώς τους μέσους χρόνους ταξιδιού της περιόδου αιχμής. 110

113 Για το parking management system, τα μόνα οφέλη ήταν αυτά που αφορούν την εξοικονόμηση χρόνου ταξιδιού και φάνηκε ότι όταν οι οδηγοί είδαν να εμφανίζονται σημαντικές πληροφορίες για τη δυνατότητα στάθμευσης και αντέδρασαν ανάλογα,εξοικονομήθηκε αρκετός χρόνος στη διαδρομή τους. Αυτή η μελέτη έδειξε επίσης ότι τα οφέλη του χρόνου ταξιδιού εξαρτώνται από τον τύπο της οδικής αρτηρίας (πολλαπλή ή μονή λωρίδα), δεδομένου ότι και οι δύο απέδωσαν διαφορετικά οφέλη χρόνου ταξιδιού, καθώς διαφορετικοί όγκοι κυκλοφορίας διήλθαν από το Σύστημα Διαχείρισης Στάθμευσης. Ενεργειακά οφέλη Για το arterial management system, τα οφέλη της ενέργειας επηρεάστηκαν σε μεγάλο βαθμό από τον όγκο της κυκλοφορίας, με το επίπεδο συμφόρησης να συνδέεται άμεσα με την κατανάλωση καυσίμου, καθώς απαιτούσε μεγαλύτερο χρόνο ταξιδιού. Με τη βελτίωση της φέρουσας ικανότητας κυκλοφοριακού φόρτου του δικτύου, ήταν δυνατές υψηλότερες ταχύτητες, οι οποίες μείωσαν τους χρόνους ταξιδιού όπως και την κατανάλωση καυσίμου. Οι πολλαπλές λωρίδες αναλαμβάνουν υψηλότερο όγκο κίνησης και συνεπώς θα αποφέρουν και υψηλότερα οφέλη. Οι όγκοι κίνησης προήλθαν από τη μελλοντική προβολή της κίνησης, η οποία επηρρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από το ρυθμό αύξησης της κυκλοφορίας. Μπορεί επομένως να συναχθεί το συμπέρασμα ότι ένας υψηλότερος ρυθμός αύξησης της κυκλοφορίας θα αποφέρει υψηλότερα ενεργειακά οφέλη. Οφέλη για την ασφάλεια Τα οφέλη ασφάλειας για το arterial management system επηρεάστηκαν σε μεγάλο βαθμό από τον όγκο της κυκλοφορίας. Μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι τα υψηλότερα επίπεδα συμφόρησης εισήγαγαν μικρότερη πιθανότητα αποφυγής συγκρούσεων και ότι η σοβαρότητα τους ήταν υψηλότερη σε πολλαπλές λωρίδες. Οι πολλαπλές λωρίδες φέρουν υψηλότερο όγκο κυκλοφορίας και συνεπώς θα αποφέρουν επίσης υψηλότερα οφέλη ασφάλειας Προτεινόμενη παράκαμψη Stellenbosch Western Scenic Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής 111

114 Από την ανάλυση κόστους κύκλου ζωής για την προτεινόμενη παράκαμψη Stellenbosch Western Scenic, μπορεί να φανεί ότι η αναμενόμενη κίνηση που θα εκτραπεί από το Stellenbosch, θα χρειαστεί δομή οδοστρώματος με σημαντικά υψηλή φέρουσα ικανότητα, η οποία θα αυξήσει σημαντικά το κόστος. Η ανάλυση κύκλου ζωής εξέτασε μόνο το κόστος της δομής του οδοστρώματος, γεγονός που υποδηλώνει ότι το συνολικό κόστος θα είναι ακόμη μεγαλύτερο. Οφέλη χρόνου ταξιδιού Για την παράκαμψη Stellenbosch Western Scenic είναι προφανές ότι τα οφέλη των χρόνων ταξιδιού αντιστοιχούσαν στο μικρότερο ποσοστό από τα πλεονεκτήματα που προέρχονται από τη στρατηγική παραδοσιακών μεταφορών, καθώς ο όγκος της κυκλοφορίας εντός του οδικού δικτύου του Stellenbosch αναμένεται να μειωθεί σημαντικά. Τα οφέλη από την εξοικονόμηση στο χρόνο ταξιδιού υπολογίζονται ανά οχηματοχιλιόμετρα που διανύθηκαν, οπότε αν διέλθουν λιγότερα οχήματα, θα προκύψουν όλο και μικρότερα οφέλη χρόνου ταξιδιού. Ενεργειακά οφέλη Αναμένεται σημαντικά υψηλότερο ενεργειακό όφελος για τη Δυτική παράκαμψη σε σύγκριση με το Arterial system management, καθώς ο όγκος της κυκλοφορίας στην περιοχή Stellenbosch θα μειωθεί από το Stellenbosch Western Scenic Bypass και θα οδηγήσει σε χαμηλότερη κατανάλωση καυσίμου οχήματος και τελικά υψηλότερα ενεργειακά οφέλη Οφέλη ασφάλειας Το υψηλότερο ποσοτικοποιημένο όφελος προέρχεται από την βελτίωση της ασφάλειας, καθώς οι σημαντικά μειωμένοι όγκοι κυκλοφοριας θ έχουν ως αποτέλεσμα λιγότερα ατυχήματα.σε σύγκριση με το arterial management system, τα οφέλη για την ασφάλεια είναι ελαφρώς υψηλότερα, λόγω της μείωσης της κυκλοφορίας στο Stellenbosch. Συνολικά αποτελέσματα B / C 112

115 Τα συνολικά αποτελέσματα B / C δείχνουν ότι η ανάπτυξη των προτεινόμενων στρατηγικών ITS ( Arterial management και το parking management system )αναμένεται να αποδώσουν τον υψηλότερο λόγο ωφέλειας / κόστους, 23,8 και 9,2 αντίστοιχα. Το Stellenbosch Western Scenic Bypass συγκριτικά έδωσε αναλογία B / C 0,61. Θα είναι επομένως πιο επωφελές για την κοινότητα του Stellenbosch να αναπτύξει αυτές τις δύο στρατηγικές ITS, παρά να κατασκευάσει έναν δρόμο που παρακάμπτει το Stellenbosch, όταν εξετάζει την ανάγκη αποσυμφόρησης του. 7.3 Case study 3: Εφαρμογη του προγράμματος C-MOBILE(ανάπτυξη υπηρεσιών C-ITS) σε διάφορες πόλεις Τι είναι το C-MOBILE Τα τελευταία χρόνια, σημειώθηκε τεράστια πρόοδος στον τομέα των ευφυών συστημάτων μεταφορών (ITS). Αρκετά επιτυχημένα προγράμματα συνεργατικής κινητικότητας έχουν αποδείξει πιθανά οφέλη από τα συνεργατικά συστήματα στην αύξηση ενεργειακή απόδοσης και ασφάλειας για συγκεκριμένους τρόπους μεταφοράς. Ωστόσο, η μεγάλη ποικιλία των συνεργτικών εφαρμογών έχουν σχεδιαστεί για διαφορετικούς στόχους, ενδιαφερόμενους φορείς ή συγκεκριμένες ρυθμίσεις / περιβάλλοντα και έχουν αναπτυχθεί σε μια προσέγγιση που βασίζεται σε σιλό και αναπτύσσεται ανεξάρτητα το ένα από το άλλο, εξυπηρετώντας ωστόσο, σε ένα υψηλότερο επίπεδο, παρόμοιους στόχοι και λειτουργίες για τον τελικό χρήστη. Επεκτασιμότητα, ασφάλεια πληροφορικής, αποκέντρωση είναι μερικές από τις πιο σημαντικές ιδιότητες που μια τεχνική και εμπορική επιτυχία -λύση πρέπει να παρέχει. Το πρόγραμμα C-MobILE στοχεύει στην τόνωση / ώθηση υπαρχόντων και νέων πιλοτικών πεδίων εφαρμογής μεγάλης κλίμακας, πραγματικών εφαρμογών C-ITS διαλειτουργικών σε όλη την Ευρώπη. Οι καλά καθορισμένες επιχειρησιακές διαδικασίες θα οδηγήσουν σε αποκεντρωμένη και δυναμική σύζευξη συστημάτων, υπηρεσιών και ενδιαφερόμενων μερών πέρα από τα εθνικά σύνορα σε ένα ανοιχτό, αλλά ασφαλές οικοσύστημα C-ITS, βασισμένο σε διαφορετικές τεχνολογίες πρόσβασης, η χρήση των οποίων είναι διαφανής για τους παρόχους υπηρεσιών και απρόσκοπτη και συνεχής για τους τελικούς χρήστες σε διαφορετικούς τρόπους μεταφοράς, περιβάλλοντα και χώρες. Το κύριο πεδίο εφαρμογής αυτής της ενότητας είναι η αναφορά των αποτελεσμάτων της εκ των προτέρων ανάλυσης κόστους-οφέλους (CBA), που εκτελέστηκε στην αρχή του κάθε έργου. Οι 113

116 υπηρεσίες C-ITS αξιολογήθηκαν πριν από την ανάπτυξή τους, για να βοηθήσουν στην προτεραιότητα και την υποστήριξη υλοποίησης. Τα αποτελέσματα της αξιολόγησης θεωρούνται άμεσα συγκρίσιμα με την εκ των υστέρων CBA, που θα εκτελεστεί στο τέλος του έργου. Η παράδοση ex-ante και expost CBA, σε συνδυασμό με το σχεδιασμό επιχειρηματικών μοντέλων και την κατανόησητων αναγκών του χρήστη που σχετίζονται με τη διαθεσιμότητα και την πρόσληψη υπηρεσιών, αποτελούν ζωτικά βήματα για υλοποιήσεις μεγάλης κλίμακας και για τη πραγματική τους διάθεση στην αγορά. Αυτή η ολοκληρωμένη διπλή προσέγγιση στοχεύει στην αύξηση της αποτελεσματικότητας και της χρήσης των αποτελεσμάτων της CBA, προκειμένου να διασφαλιστεί ότι οι ομαδοποιημένες εφαρμογές C-ITS που αναπτύσσονται εντός του έργου είναι οικονομικά βιώσιμες και ότι μπορούν να διατηρηθούν και μετά το τέλος του έργου από επιχειρηματική σκοπιά Ανάλυση κόστους ωφέλειας για το C-MOBILE Σε αυτήν την ενότητα παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της εκ των προτέρων CBA (cost benefit analysis) ανά τοποθεσία ανάπτυξης. Για κάθε πεδίο ανάπτυξης τα αποτελέσματα της ανάλυσης θεωρούνται ότι αντιπροσωπεύουν το κόστος που σχετίζεται με την ανάπτυξη των αντίστοιχων υπηρεσιών C-ITS ως ένα ολοκληρωμένο σύστημα. Πιο συγκεκριμένα, για τις ομαδοποιημένες υπηρεσίες C-ITS, εάν ένα στοιχείο απαιτείται από δύο ή περισσότερες υπηρεσίες, οι υπηρεσίες μπορούν να μοιράζονται την πρόσβαση σε αυτό το στοιχείο, έτσι ώστε το στοιχείο να απαιτείται μόνο μία φορά. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το κόστος δέσμης που αναμένεται να είναι χαμηλότερο από το άθροισμα των δαπανών που απαιτούνται για συστήματα με συνεκτικές ανεξάρτητες υπηρεσίες. Οι συνεργίες βοηθούν το πακέτο να επιτύχει υψηλότερη κερδοφορία. Τα αποτελέσματα που αντιπροσωπεύουν τα οφέλη ανά πεδίο ανάπτυξης προκύπτουν από το συνολικό χρηματικό ισοδύναμο, που αποτελείται από τα ξεχωριστά τα οποία κάθε υπηρεσία CITS μπορεί να αποδώσει στον ιστότοπο ανάπτυξης ανά περιοχή αντίκτυπου. Με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνεται μια σαφής ταυτοποίηση της άμεσης εξοικονόμησης των συνδυασμένων υπηρεσιών C-ITS, απεικονίζοντας τα οικονομικά οφέλη της έννοιας του συνδυασμού. Ο κύριος περιορισμός που αντιμετωπίζεται κατά την ανάλυση, ήταν η έλλειψη σημαντικών δεδομένων που αναφέρονται στα πεδια ανάπτυξης. Η συλλογή στατιστικών δεδομένων που σχετίζονται με τις παραμέτρους της κυκλοφορίας, την ασφάλεια και τις εκπομπές αποδείχθηκε πρόκληση, καθώς η πλειονότητα αυτών των δεδομένων δεν είναι διαθέσιμη σε επίπεδο πεδίου ανάπτυξης. Σε αυτό το σημείο, πρέπει να αναφερθεί ότι στο πλαίσιο αυτής της εκ των προτέρων CBA, η οποία βασίζεται κυρίως σε εκτιμήσεις και υποθέσεις, είναι δυνατή η απόκλιση από το πραγματικό κόστος και τα οφέλη της μελλοντικής ανάπτυξης υπηρεσιών C-ITS. Αυτό οφείλεται κυρίως στο γεγονός ότι συνήθως κατά τη διάρκεια τέτοιων επιδείξεων / πιλοτικών προγραμμάτων η τεχνολογία ή το προϊόν που ενδιαφέρει είναι πρωτότυπα που δεν έχουν τυποποιηθεί σε μεγάλο βαθμό. Ταυτόχρονα, μόνο ένας περιορισμένος αριθμός υποδομών και τελικών χρηστών είναι 114

117 εξοπλισμένοι, απεικονίζοντας χαμηλότερη απόδοση των εφαρμοζόμενων υπηρεσιών σε σύγκριση με τις αναμενόμενες σε ακόμη μεγαλύτερη ανάπτυξη μελλοντικής κλίμακας. Επιπλέον, η ανάλυση έδειξε ότι για ορισμένα πεδία ανάπτυξης, το κόστος που σχετίζεται με συγκεκριμένα στοιχεία κατέληξε να είναι χαμηλότερο από τα αντίστοιχα ελάχιστα που παρείχε η ανασκόπηση της βιβλιογραφίας. Αυτή η απόκλιση οφείλεται στο γεγονός ότι οι εκτιμήσεις κόστους βασίστηκαν επίσης σε δεδομένα που παρέχονται από τα πεδία ανάπτυξης, επομένως ορισμένα κόστη μπορούν να χαρακτηριστούν ως συγκεκριμένα για την τοποθεσία ανάπτυξης, που διαφέρουν από τις τιμές που προκύπτουν από την ανασκόπηση της βιβλιογραφίας. Το κόστος και τα οφέλη που εκτιμώνται στο πλαίσιο αυτής της ανάλυσης εκφράζουν το οριακό ετήσιο κόστος C-MobILE και τις νέες επενδύσεις σε υποδομές και τα οφέλη που δημιουργούνται από την πρόσθετη ανάπτυξη υπηρεσιών C-MobILE C-ITS. Η διαδικασία που ακολουθήθηκε για την εκτίμηση του κόστους και των ωφελειών προσαρμόστηκε όσο το δυνατόν καλύτερα στα διακριτικά χαρακτηριστικά κάθε πεδίου ανάπτυξης, προκειμένου να επιτευχθούν τα πιο ακριβή αποτελέσματα. Παρακάτω παρουσιάζονται οι εφαρμογές σε διάφορες πόλεις [22] Πεδίο εφαρμογής του Μπιλμπάο Η πόλη του Μπιλμπάο, που αντιμετωπίζει κοινές αστικές προκλήσεις, όπως η κυκλοφοριακή συμφόρηση, ο θόρυβος και η ρύπανση, στοχεύει να βελτιώσει την κινητικότητα και προσβασιμότητα μέσω της εφαρμογής των υπηρεσιών C-MobILE C-ITS. Τα δεδομένα που συλλέχθηκαν από το πεδίο ανάπτυξης του Μπιλμπάο παρείχαν μια εικόνα για την κατάσταση της τρέχουσας υποδομής C-ITS, που αποτελείται από περίπου διασταυρώσεις εξοπλισμένες με RSU, καθώς και από τους υπάρχοντες τελικούς χρήστες. Ειδικότερα, εως και σήμερα οδηγοί αυτοκινήτων, οδηγοί φορτηγών και περίπου ποδηλάτες εχουν πρόσβαση στις ήδη εφαρμοσθείσες υπηρεσίες C-ITS, που τους παρέχονται μέσω υπηρεσιών κυψελοειδούς επικοινωνίας... Το κόστος που σχετίζεται με ζητήματα τελικών χρηστών εκτιμάται σε , σύμφωνα με στοιχεία που προέρχονται από το πεδίο ανάπτυξης του Μπιλμπάο. Δεν υπάρχουν διαθέσιμα στοιχεία σχετικά με το συνολικό ετήσιο κόστος του υφιστάμενου TMC(κέντρο διαχείρισης της κυκλοφορίας), επομένως θεωρήθηκε ότι το κόστος αυτό θα μπορούσε να αντιστοιχεί στο αντίστοιχο κόστος του πεδίου ανάπτυξης της Θεσσαλονίκης, δηλαδή ,00 δεδομένου ότι και τα δύο TMC υποστηρίζουν επί του παρόντος τον ίδιο αριθμό υπηρεσιών C-ITS (δύο υπάρχουσες υπηρεσίες C-ITS σε κάθε πεδίο ανάπτυξης). Επίσης δεν ηταν διαθέσιμα τα στοιχεία για το ετήσιο κόστος λειτουργίας και συντήρησης των υφιστάμενων RSU, έτσι το κόστος αυτό εκτιμήθηκε με βάση τα δεδομένα που συλλέχθηκαν από την ανασκόπηση της βιβλιογραφίας. Τα συνολικά ετήσια κόστη αναφορικά με την τρέχουσα υποδομή υπηρεσιών 115

118 C-ITS και τους τελικούς χρήστες στο Μπιλμπάο εκτιμήθηκε ότι κυμαίνονται μεταξύ ,99 και ,40. Στο πλαίσιο του C-MobILE, το Μπιλμπάο σκοπεύει να λειτουργήσει επιτυχώς και να εφαρμόσει τέσσερεις επιπλέον C-ITS υπηρεσίες. Για το συγκεκριμένο πεδίο εφαρμογής, προβλέπονται ενημερώσεις υποδομής, όπως λειτουργικές μονάδες επεξεργασίας για ανίχνευση διαθεσιμότητας parking, ρύθμιση διακομιστή cloud, ενημέρωση RSU και πρόσβαση online και σε πραγματικό χρόνο στους τελικούς χρήστες. Οι υπηρεσίες θα παρέχονται μέσω της τεχνολογίας κυψελοειδών επικοινωνιών σε απόσταση 35 χιλιομέτρων από αστικούς δρόμους, ενώ σύμφωνα με τα δεδομένα του πεδίου ανάπτυξης του Μπιλμπάο, ο τελικός αριθμός των τελικών χρηστών θα αυξηθεί σε Δεν δόθηκαν εκτιμήσεις για το ετήσιο συνολικό κόστος της TMC, που υποστηρίζει τις ολοκληρωμένες υπηρεσίες C-ITS, από το πεδίο ανάπτυξης του Μπιλμπάο. Προκειμένου να αποφευχθούν οι υπερεκτιμήσεις, το κόστος αυτό δεν υπολογίστηκε βάσει δεδομένων της βιβλιογραφίας, δεδομένου ότι οι τιμές θεωρήθηκαν μάλλον υψηλές και όχι αντιπροσωπευτικές του πεδίου ανάπτυξης του C-ITS στο Μπιλμπάο. Ως εκ τούτου, το συνολικό ετήσιο κόστος του TMC για το 2020 υποτίθεται ότι ακολουθεί ένα ποσοστό αύξησης ανάλογο με αυτό του πεδίου ανάπτυξης της στη Θεσσαλονίκη, δεδομένου ότι και τα ίδια ετήσια κόστη TMC Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της ανάλυσης, το κόστος που εκφράζει την ανάπτυξη υπηρεσιών C-ITS 2020 στο Μπιλμπάο, εκτιμήθηκε ότι κυμαίνεται από ένα ελάχιστο ποσό 401,994,32 ευρώ έως ένα μέγιστο της τάξης των 512,963,50 ευρώ. Η αύξηση του κόστους είναι μικρή και αποδίδεται κυρίως στις αναβαθμίσεις των RSU. Ο παρακάτω πίνακας παρουσιάζει μια επισκόπηση της τρέχουσας και μελλοντικής εφαρμογής υπηρεσιών C-ITS στο Μπιλμπάο. Επίσης στα παρακάτω σχήματα, εμφανίζεται η Κατανομή δαπανών για το 2020 και το συνολικό ετήσιο κόστος για τα έτη 2017 και

119 117

120 Τα στατιστικά δεδομένα που απεικονίζουν την τρέχουσα κατάσταση στο πεδίο ανάπτυξης του Μπιλμπάο δεν ήταν διαθέσιμα. Λόγω της έλλειψης δεδομένων, μια ακριβής εκτίμηση των επιμέρους επιπτώσεων των υπηρεσιών C-ITS σε επίπεδο πεδίου ανάπτυξης δεν μπορούσε να διεξαχθεί, και ως εκ τούτου χρησιμοποιήθηκαν οι μέσες τιμές. Το συνολικό ετήσιο όφελος του 2020 για το πεδίο ανάπτυξης του Μπιλμπάο εκτιμήθηκε στα 2,018,992,50.Οι ακόλουθοι πίνακες παρουσιάζουν τις εκτιμήσεις για τα οφέλη και την αντίστοιχη νομισματική ισοδύναμη αξία τους. 118

121 Το BCR για το έτος 2020, που προκύπτει από την ανάπτυξη υπηρεσιών C-ITS εντός του ιστότοπου ανάπτυξης του Μπιλμπάο, εκτιμάται ότι κυμαίνεται μεταξύ 3,94 και 5,02. Ένα τέτοιο BCR, το οποίο είναι μεγαλύτερο από 3, δείχνει ότι τα αναμενόμενα οφέλη από την εφαρμογή των υπηρεσιών C-ITS πρόκειται να αντισταθμίσουν σημαντικά το κόστος. Πιο συγκεκριμένα, το πεδίο ανάπτυξης του Μπιλμπάο θα μπορούσε να αναμένει οφέλη 3,94-5,02 για κάθε κόστος 1 ευρώ Πεδίο εφαρμογής του Μπορντώ Το Μπορντό έχει εμπλακεί σε σημαντικό αριθμό πρωτοβουλιών ανάπτυξης C-ITS από το 2014, όπως το έργα Compass4D, F, CO-GISTICS και C-The Difference. Η υπάρχουσα υποδομή, υποστηρίζοντας ήδη 6 εφαρμοσμένες υπηρεσίες C-ITS, καλύπτει την αστική περιοχή του Μπορντό και την περιφερειακή οδό. Σύμφωνα με δεδομένα που προέρχονται από το πεδίο ανάπτυξης του Μπορντό, το συνολικό ετήσιο κόστος του TMC για την λειτουργία και συντήρηση των υπαρχουσών υπηρεσιών C-ITS στην αστική περιοχή του Μπορντό, εκτιμάται σε Οι 14 υπάρχουσες διασταυρώσεις, εξοπλισμένες με RSU, εκτιμάται ότι δημιουργούν ετήσιο συνολικό κόστος 6.000, ενώ τα ετήσια κόστη που αποδίδονται στη λειτουργία και συντήρηση 12 οχημάτων, εξοπλισμένων με OBU, ανέρχονται στα Οι υπάρχουσες υπηρεσίες C-ITS παρέχονται μέσω ITS G5 και κυψελοειδούς επικοινωνίας σε ένα συνολικό αριθμό 876 οδηγών οχημάτων (850 αυτοκίνητα, 20 ταξί και 6 οχήματα έκτακτης ανάγκης).οι συνολικές ετήσιες 119

122 δαπάνες που σχετίζονται με τη συλλογή δεδομένων εκτιμώνται σε , ενώ αυτές που αφορούν ζητήματα τελικών χρηστών, π.χ. εφαρμογές κινητών, χρήση δεδομένων, φτάνουν τα Εκτιμήσεις για τα συνολικά ετήσια κόστη της τρέχουσας ανάπτυξης του CITS στο Μπορντό, σύμφωνα με τα δεδομένα που παρέχονται από το πεδίο ανάπτυξης, αναφέρθηκαν στο ποσό των Το πεδίο ανάπτυξης του Μπορντό εμπλέκεται στην υλοποίηση και λειτουργία 22 υπηρεσιών CITS (6 υπάρχοντα και 16 νέα) στο πλαίσιο του C-MobILE, καλύπτοντας όλα τα πακέτα. Οι επεκτάσεις υποδομής περιλαμβάνουν την εγκατάσταση πρόσθετων RSU στην αστική περιοχή του Μπορντό, καθώς και κατά μήκος της περιφερειακής οδού, προκειμένου να επιτευχθεί διαλειτουργικότητα με τα ήδη υπάρχοντα.σύμφωνα με στοιχεία που συλλέχθηκαν από το πεδίο ανάπτυξης, 50 νέα RSU (συμπεριλαμβανομένων των αντικαταστάσεων) θα ενσωματωθούν στην υπάρχουσα υποδομή, που θα καλύπτει 60 χιλιόμετρα υπεραστικών δρόμων και χιλιομέτρων αστικών δρόμων. Μέρος των αναβαθμίσεων του C-MobILE αποτελεί επίσης η εγκατάσταση περίπου 20 OBUS σε οχήματα έκτακτης ανάγκης. Ο τύπος επικοινωνίας που χρησιμοποιείται για την παροχή υπηρεσιών C-ITS θα παραμείνει ως έχει, τόσο το ITS G5 όσο και το κινητό. Όσον αφορά τους τελικούς χρήστες, προβλέπεται μια σημαντική επέκταση, προσθέτοντας στον τρέχοντα αριθμό οδηγούς αυτοκινήτων, 413 οδηγούς ταξί, 20 οδηγούς οχημάτων έκτακτης ανάγκης, 40 οδηγούς λεωφορείων (μέσα μαζικής μεταφοράς), 50 οδηγούς φορτηγών, 40 ποδηλάτες, 80 πεζούς και 500 χρήστες των μέσων μαζικής μεταφοράς. Το πεδίο ανάπτυξης του Μπορντό εκτιμά ότι το συνολικό κόστος που απεικονίζει την ετήσια λειτουργία και συντήρηση του ολοκληρωμένου TMC, το οποίο θα υποστηρίζει όλες τις υπηρεσίες C-ITS, το έτος 2020, ανέρχεται σε Τα συνολικά ετήσια κόστη του 2020 που αναφέρονται στον υπόλοιπο εξοπλισμό και τις επεκτάσεις τελικών χρηστών, εκτιμήθηκαν με βάση τα δεδομένα που 120

123 συλλέχθηκαν από την ανασκόπηση της βιβλιογραφίας. Οι αντίστοιχοι υπολογισμοί, που πραγματοποιήθηκαν σύμφωνα με τη μεθοδολογία οικονομικής ανάλυσης, έδειξαν ότι το συνολικό κόστος, ενδεικτικό των ετήσιων λειτουργικών αναγκών και αναγκών συντήρησης(το 2020)της ανάπτυξης C-ITS στο Μπορντό, αυξήθηκε εντός του διαστήματος από 4,440,913,18 έως 4, ,61. Αυτή η σημαντική αύξηση του κόστους οφείλεται κυρίως στο κόστος που σχετίζεται με τη συλλογή δεδομένων και τους τελικούς χρήστες (που είναι ήδη τα υψηλότερα) ως το συνολο του αριθμού οδικών χιλιομέτρων εξοπλισμένων με C-ITS και του τελικού αριθμού των χρηστων που αποτελουν σημαντικό κομμάτι των επεκτάσεων του προγράμματος C-MOBILE. Ο παρακάτω πίνακας παρουσιάζει μια επισκόπηση της εφαρμογής των τρεχουσών και μελλοντικών υπηρεσιών C-ITS στο Μπορντό. Επίσης παρουσιάζεται η κατανομή δαπανών για το 2020 και το συνολικό ετήσιο κόστος για τα έτη 2017 και

124 Δεν παρασχέθηκαν στατιστικά στοιχεία που απεικονίζουν την τρέχουσα κατάσταση στο πεδίο ανάπτυξης του Μπορντό. Λόγω της έλλειψης δεδομένων, οι επιπτώσεις των υπηρεσιών C-ITS σε επίπεδο πεδίου ανάπτυξης έπρεπε να εκφραστούν με μέσες τιμές. Τα πιο πρόσφατα δεδομένα, που αναφέρονται στις εκπομπές CO2, ήταν αυτά που περιγράφονται στο έργο Compass4D.Θεωρήθηκε ότι αυτές οι τιμές απεικονίζουν την τρέχουσα κατάσταση στο πεδίο ανάπτυξης του Μπορντό. Τα υπόλοιπα οφέλη εκτιμήθηκαν με βάση τις μέσες τιμές. Τα συνολικά ετήσια οφέλη του 2020 για το πεδίο ανάπτυξης του Μπορντο εκτιμώνται σε ,84. Ο επόμενος πίνακας απεικονίζει τα δεδομένα από το project του Compass4D, ενώ οι εκτιμήσεις των ωφελειών που προέκυψαν καθώς και το αντίστοιχο νομισματικό ισοδύναμο παρουσιάζονται λεπτομερώς παρακάτω. 122

125 Το BCR για το πεδίο ανάπτυξης του Μπορντό εκτιμάται σε 0,35. Αυτό το BCR είναι χαμηλότερο από 1, και θα μπορούσε να θεωρηθεί «φτωχό», καθώς δείχνει ότι τα οφέλη δεν υπερβαίνουν το κόστος. Ωστόσο, πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι ένα τέτοιο BCR δεν είναι αντιπροσωπευτικό, δεδομένου ότι αντιστοιχεί μόνο σε ένα ορισμένο ποσοστό οφελειών. Τα οφέλη που σχετίζονται με την αύξηση της αποδοτικότητας της κυκλοφορίας, τα οποία θα μπορούσαν να προσθέσουν ένα σημαντικό νομισματικό ισοδύναμο, δεν εκτιμήθηκαν λόγω έλλειψης δεδομένων. 123

126 7.3.5 Πεδίο εφαρμογής της Κοπεγχάγης Η πόλη της Κοπεγχάγης δραστηριοποιείται ήδη στον τομέα των υπηρεσιών C-ITS, καθώς είχε εμπλακεί με προηγούμενα σχετιζόμενα έργα, όπως το Compass4D. Η τρέχουσα υποδομή καλύπτει έναν διάδρομο Compass4D στην πόλη της Κοπεγχάγης και τον διάδρομο του Folehaven. Μέχρι σήμερα, εκτιμάται ότι το ετήσιο κόστος για τη λειτουργία και τη συντήρηση του TMC, που υποστηρίζει τις υπάρχουσες υπηρεσίες C-ITS, είναι 2,195,478. Κόστη που σχετίζονται με τη συλλογή δεδομένων και τους τελικούς χρήστες περιλαμβάνονται εδώ. Οι ετήσιες δαπάνες που σχετίζονται με τη λειτουργία και τη συντήρηση του υπάρχοντος εξοπλισμού υποδομής και τεχνολογίας των τρεχουσών υπηρεσιών C-ITS περιλαμβάνουν το κόστος των 50 εξοπλισμένων διασταυρώσεων (περίπου 50 RSU), στα ,64 και το κόστος 87 εξοπλισμένων λεωφορείων (δημόσιες συγκοινωνίες) και 2 εξοπλισμένων ιδιωτικών οχημάτων (περίπου 90 OBU), στα 8.056,01. Η τεχνολογία επικοινωνίας που χρησιμοποιείται για τις υπάρχουσες υπηρεσίες C-ITS είναι τόσο η ITS G5 όσο και οι κυψελοειδείς, χρησιμοποιώντας 44 συμβατές διασταυρώσεις ITS G5 και 6 ITS G5 και κυψελοειδή συμβατές διασταυρώσεις. Προς το παρόν, οι υπηρεσίες C-ITS παρέχονται σε 87 οδηγούς λεωφορείων. Οι συνολικές ετήσιες δαπάνες που περιγράφουν την τρέχουσα ανάπτυξη υπηρεσιών C-ITS, υπολογίστηκαν σε ,45. Στο πλαίσιο του C-MobILE, το πεδίο ανάπτυξης της Κοπεγχάγης θα εφαρμόσει συγκεκριμένες υπηρεσίες C-ITS,επικεντρωμένες στην ασφάλεια των υποδομών προς τα οχήματα και την αποτελεσματικότητα της κυκλοφορίας. Εχουν προβλεφθεί αναβαθμίσεις της υπάρχουσας υποδομής, προκειμένου να καταστεί δυνατή η συμβατότητα των υπαρχουσών υπηρεσιών C-ITS με την αρχιτεκτονική C-MobILE. Οι επεκτάσεις του C-MobILE περιλαμβάνουν πρόσθετες συνδέσεις τεχνολογικών εξαρτημάτων με το TMC, αναδιάρθρωση του TLC, ανάπτυξη νέων διεπαφών για σκοπούς διαλειτουργικότητας και ενημέρωση του HMI του ήδη ανέπτυξε 124

127 εφαρμογές υπηρεσιών C-ITS. Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις του πεδίου ανάπτυξης της Κοπεγχάγης, τα συνολικά ετήσια κόστη για την ολοκλήρωση, τη λειτουργία και τη συντήρηση του TMC, για το έτος 2020, ανήλθαν σε ,90. Οι υπηρεσίες C-ITS θα παρέχονται κατά μήκος ενός οδικού δικτύου που αποτελείται συνολικά από 11 χιλιομέτρα αστικών δρόμων. Όσον αφορά τον τεχνολογικό εξοπλισμό, η εφαρμογή υπηρεσιών C-ITS θα βασιστεί στα υπάρχοντα συστήματα, τα οποία θα ενημερωθούν. Η επέκταση στο επίπεδο των τελικών χρηστών περιλαμβάνει έως και 30 οδηγούς φορτηγών και 200 VRU, δηλ. ποδηλάτες και πεζούς. Το συνολικό ετήσιο κόστος για το 2020, που αντιπροσωπεύει την παροχή των υπηρεσιών C-ITS στο πεδίο ανάπτυξης της Κοπεγχάγης,εκτιμήθηκε στα ,68. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της ανάλυσης, μόνο μια μικρή αύξηση του κόστους πρόκειται να συμβεί, η οποία δικαιολογείται από το γεγονός ότι η Κοπεγχάγη έχει ήδη εφαρμόσει σημαντικό αριθμό υπηρεσιών C-ITS, καλύπτοντας έτσι επαρκώς την εφαρμογή των νέων. Ο παρακάτω πίνακας παρουσιάζει μια επισκόπηση της τρέχουσας και μελλοντικής εφαρμογής των υπηρεσιών C-ITS στην Κοπεγχάγη. H ανάλυση κόστους για το 2020 και τα συνολικά ετήσια κόστη για τα έτη 2017 και 2020 απεικονίζονται στα παρακάτω σχήματα 125

128 Η υλοποίηση και λειτουργία των υπηρεσιών C-ITS στο πεδίο εφαρμογής της Κοπεγχάγης προβλέπεται να παράξει αρκετά οφέλη. Αναμένεται η υλοποίηση και λειτουργία των υπηρεσιών C-ITS να οδηγήσει σε οφέλη τόσο όσον τη αφορά τη μείωση των τροχαίων ατυχημάτων, την αύξηση της αποτελεσματικότητας της κυκλοφορίας, καθώς και τη μείωση εκπομπών CO2. Τα στατιστικά στοιχεία που παρέχονται από το πεδίο ανάπτυξης της Κοπεγχάγης παρείχαν πληροφορίες για συγκεκριμένες παραμέτρους, όπως η κατανομή των τρόπων μεταφοράς, οι ετήσιες εκπομπές CO2 και οι ετήσιοι θάνατοι σε αστικούς δρόμους. Ωστόσο, επειδή δεν προσδιορίστηκε η περιοχή αναφοράς, θεωρήθηκε καταλληλότερη η χρήση δεδομένων από το έργο Compass4D(πρότερη εφαρμογή), καθώς το τελευταίο αναφέρεται μόνο στην «περιοχή μελέτης», δηλαδή στο πεδίο ανάπτυξης, και θα μπορούσε αποτρέψει τις υπερεκτιμήσεις. Τα οφέλη σχετικά με την οδική ασφάλεια και τη μέση αύξηση της ταχύτητας εκτιμήθηκαν με βάση τις μέσες τιμές. Τα συνολικά ετήσια οφέλη του 2020 για το πεδίο ανάπτυξης της Κοπεγχάγης 126

129 εκτιμήθηκαν με το ποσό των ,67. Οι παρακάτω πίνακες παρουσιάζουν τα δεδομένα που συλλέγονται από το πεδίο ανάπτυξης και τα δεδομένα από το project Compass4D, ενώ οι εκτιμήσεις των ωφελειών και η αντίστοιχη νομισματική τους αξία, παρουσιάζονται λεπτομερώς παρακάτω 127

130 Με βάση τα αποτελέσματα της οικονομικής ανάλυσης, το BCR για την τοποθεσία ανάπτυξης της Κοπεγχάγης το έτος 2020 εκτιμάται σε 3,06. Αυτό το BCR, το οποίο κατατάσσεται ως υψηλότερο από 3, καταδεικνύει ότι οι υπηρεσίες C-ITS πρέπει να είναι στην πρώτη γραμμή στο επιχειρηματικό μοντέλο του πεδίο ανάπτυξης της Κοπεγχάγης. 128

131 7.3.6 Πεδίο εφαρμογής του Newcastle Το Newcastle έχει επισης εφαρμόσει υπηρεσίες C-ITS στο παρελθόν Οι πιο πρόσφατες εφαρμογές υπηρεσιών C-ITS, συγκεκριμένα αυτές που ευθυγραμμίστηκαν με το πρόγραμμα Compass4D, χρησιμοποίησαν συνολικά 11 οχήματα έκτακτης ανάγκης και 2 ηλεκτρικά οχήματα. Τα δεδομένα που συλλέχθησαν μας παρείχαν μια εκτίμηση της τάξης των ευρώ σχετικά με το ετήσιο κόστος λειτουργίας και συντήρησης του υφιστάμενου TMC. Αυτά τα δεδομένα αναφέρονται ωστόσο σε ολόκληρη την περιοχή του Tyne και του Wear, και δεν περιορίζονται αποκλειστικά στο πεδίο ανάπτυξης. Όσον αφορά το πεδίο (2 διαδρόμοι), 39 εξοπλισμένες διασταυρώσεις κατανεμημένες κατά μήκος 7 χιλιομέτρων του αστικού οδικού δικτύου, αποτελούν μέρος της τρέχουσας υποδομής. Κάθε διασταύρωση είναι εξοπλισμένη με μία RSU, κάτι που οδηγεί σε ετήσιο συνολικό κόστος περίπου στα Η τεχνολογία επικοινωνίας που χρησιμοποιείται είναι τόσο το ITS G5 όσο και το κινητό. Τα εξοπλισμένα οχήματα αποτελούνται από 13 οχήματα έκτακτης ανάγκης και 2 ιδιωτικά αυτοκίνητα. Οι υπηρεσίες C-ITS υποστηρίζονται μέσω 15 OBUs εγκατεστημένα στα οχήματα, με το ετήσιο κόστος λειτουργίας και συντήρησης να ανέρχεται στα Τα ετήσια κόστη που σχετίζονται με τη συλλογή δεδομένων εκτιμάται σε ευρώ, ενώ οι ετήσιες δαπάνες που σχετίζονται με τις τρέχουσες λειτουργικές ανάγκες και τις ανάγκες συντήρησης όλων των προαναφερόμενων συστημάτων ανέρχονται σε ,00.Η προβλεπόμενη ανάπτυξη περιλαμβάνει την υλοποίηση και επίδειξη C-ITS συστημάτων που φέρουν εις πέρας ζητήματα ασφάλειας οχήματος προς όχημα(v2v). Προκειμένου να επιτευχθεί η ολοκλήρωση της αρχιτεκτονικής C-MobILE και να εξασφαλιστεί η διαλειτουργικότητα, η πλευρά ανάπτυξης του Newcastle θα προχωρήσει σε μια σειρά απαραίτητων βημάτων όπως:παροχή υπηρεσιών μέσω cloud, διαμόρφωση των TLC, αναβάθμιση όλων των υπάρχοντων RSU, επέκταση και αναβάθμιση της τρέχουσας τεχνολογίας OBU / HMI, εγκατάσταση αισθητήρων στα τυφλά σημεία των οχημάτων (λεωφορεία-μέσα μαζικής μεταφοράς) και κυκλοφορία των υπηρεσιών C-ITS σε χρήστες smartphone.επιπλέον, νέα OBU θα εγκατασταθούν σε 10 ταξί, 10 φορτηγά και 35 λεωφορεία,.οι εκτιμήσεις που προήλθαν από το πεδίο ανάπτυξης του Newcastle σχετικά με το συνολικό ετήσιο κόστος της αναβάθμισης του TMC ήταν Το κόστος που σχετίζεται με τις πρόσθετες επεκτάσεις (κυρίως τελικοί χρήστες) υπολογίζεται με βάση τα δεδομένα που προέκυψαν από την ανασκόπηση της βιβλιογραφίας, με αποτέλεσμα το συνολικό ετήσιο κόστος του 2020 να είναι ,11. Υπάρχει μια μικρή διαφορά μεταξύ του κόστους που αποδίδεται στο 2017 και το 2020, καθώς το κόστος που αφορά τη μελλοντική ανάπτυξη υπηρεσιών C-ITS αποδείχθηκε χαμηλότερo από τα τρέχοντα. Αυτή η διαφορά θα μπορούσε να δικαιολογηθεί από το γεγονός ότι το τρέχον κόστος περιλαμβάνει τα κόστη TMC που αναφέρονται σε ολόκληρη την περιοχή του Tyne και Wear, απεικονίζοντας δηλαδή τιμές μεγαλύτερης γεωγραφικής κάλυψης. Ο παρακάτω πίνακας παρουσιάζει μια επισκόπηση της τρέχουσας και μελλοντικής εφαρμοής υπηρεσιών C-ITS στο Newcastle. Η κατανομή δαπανών για το 2020 και τα ετήσια συνολικά κόστη για τα έτη 2017 και 2020 απεικονίζεται στα παρακάτω σχήματα 129

132 130

133 Οι επιπτώσεις των υπηρεσιών C-ITS, που θα εφαρμοστούν στο πεδίο ανάπτυξης του Newcastle, εκτιμήθηκαν με βάση τις μέσες τιμές, καθώς τα δεδομένα για τον συνολικό ετήσιο αριθμό οχηματοχιλιομέτρων σε ένα έτος ανά τύπο δρόμου δεν ήταν διαθέσιμο. Το πεδίο ανάπτυξης του Newcastle παρείχε όμως δεδομένα που αναφέρονται στην «περιοχή μελέτης», τα οποία απεικονίζουν μέσες ταχύτητες και ετήσια τροχαία ατυχήματα. Αυτά τα δεδομένα επέτρεψαν μια μερική εκτίμηση των οφελειών. Τα συνολικά ετήσια οφέλη του 2020 εκτιμήθηκαν σε ,48. Ο επόμενος πίνακας περιλαμβάνει τα δεδομένα που συλλέχθησαν από το πεδίο ανάπτυξης καθώς και αυτά που εξήχθησαν απο to project Compass4D, ενώ τα εκτιμώμενα ωφέλη και το χρηματικό τους ισοδύναμο παρουσιάζονται λεπτομερώς παρακάτω 131

134 132

135 133

136 Τα αποτελέσματα της ανάλυσης, σε όρους συνολικού ετήσιου κόστους και οφέλους για το έτος 2020, οδήγησαν στον υπολογισμό ενός BCR της τάξης 0,78. Το BCR για το πεδίο ανάπτυξης του Newcastle είναι ελαφρώς χαμηλότερο από το 1, κάτι που θα μπορούσε να υποδείξει την κοινωνικοοικονομική αναποτελεσματικότητα της ανάπτυξης υπηρεσιών C-ITS. Αυτό το BCR όμως δεν πρέπει να θεωρείται αντιπροσωπευτικό της πραγματικής ανάπτυξης υπηρεσιών C-ITS, καθώς περιλαμβάνει μόνο ένα μέρος των αναμενόμενων ωφελειών. Οφέλη που αποδίδονται στην αύξηση της αποδοτικότητας της κυκλοφορίας και στη μείωση της κατανάλωσης καυσίμου, που θα προσέθεταν ένα ουσιαστικό χρηματικό ισοδύναμο στα συνολικά οφέλη του 2020, δεν ελήφθησαν υπόψη, δεδομένου ότι τα απαραίτητα δεδομένα για την εκτίμησή τους δεν ήταν διαθέσιμα. 134