ΤΙΤΛΟΣ ΕΡΓΟΥ Ολοκληρωμένo σύστημα για την αποτίμηση και τη διαχείριση της σεισμικής διακινδύνευσης αστικών και υπεραστικών οδικών δικτύων

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΟ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΑΝΑΦΟΡΑΣ ΕΣΠΑ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ «ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ ΚΑΙ ΔΙΑ ΒΙΟΥ ΜΑΘΗΣΗ» ΔΡΑΣΗ «ΑΡΙΣΤΕΙΑ ΙΙ» ΤΙΤΛΟΣ ΕΡΓΟΥ Ολοκληρωμένo σύστημα για την αποτίμηση και τη διαχείριση της σεισμικής διακινδύνευσης αστικών και υπεραστικών οδικών δικτύων Παραδοτέο 4.1 Υφιστάμενες μέθοδοι ανάλυσης του αστικού και του υπεραστικού οδικού δικτύου και καθορισμός των παραμέτρων που επηρεάζουν τη διαχείριση της σεισμικής διακινδύνευσης. Κωδικός έργου 4359 Ακρωνύμιο έργου Πρωτεύον επιστημονικό πεδίο RETIS-RISK 05. Engineering 2: Civil and Architecture, Mechanical, Naval and Aerospace, Other Δικαιούχος Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης (ΑΠΘ) Ονοματεπώνυμο κύριου ερευνητή Αναστάσιος Σέξτος 1

2 RETIS - RISK «Υφιστάμενες μέθοδοι ανάλυσης του αστικού και του υπεραστικού οδικού δικτύου και καθορισμός των παραμέτρων που επηρεάζουν τη διαχείριση της σεισμικής διακινδύνευσης.» Συγγραφείς: Μαγδαληνή Πιτσιάβα-Λατινοπούλου Νικόλαος Γαβανάς Αλέξανδρος Σδουκόπουλος Αναστάσιος Τσακαλίδης Ημερομηνία Παράδοσης: 30/4/2015 2

3 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΜΕΘΟΔΩΝ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΔΙΚΤΥΟΥ ΥΠΑΡΧΟΝΤΑ ΠΑΚΕΤΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΣΤΟ ΠΑΡΟΝ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟ ΕΡΓΟ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ..18 3

4 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τα συστήματα οδικών μεταφορών αποτελούν έναν από τους πυλώνες του σύγχρονου δομημένου περιβάλλοντος, συμβάλλοντας στην ανάπτυξη και διασύνδεση των κοινωνιών, μέσω της διακίνησης προσώπων και αγαθών. Όπως κάθε υποδομή βρίσκεται διαρκώς υπό τον εν δυνάμει κίνδυνο των φυσικών καταστροφών και συγκεκριμένα του σεισμού, αντικειμένου με ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τον ελλαδικό χώρο μιας και πρόκειται για εξαιρετικά σεισμογενή περιοχή. Σε περιόδους ομαλής λειτουργίας, τα συστήματα οδικών μεταφορών εξυπηρετούν τη ζήτηση για μεταφορικό έργο από κάθε σημείο προέλευσης σε κάθε σημείο προορισμού, μέσω ενός δικτύου το οποίο απλώνεται τόσο σε αστικές, όσο και σε υπεραστικές περιοχές. Σε καταστάσεις εκτάκτου ανάγκης, όπως μετά από σεισμική δραστηριότητα είναι δυνατόν να προκληθούν ζημιές στα συστατικά στοιχεία του συστήματος (οδός, γέφυρες, σήραγγες κοκ.), αλλά και σε στοιχεία εξοπλισμού, όπως ηλεκτροφωτισμός, τάφροι κτλ. Οι υλικές αυτές ζημιές, αν και αναφέρονται σε συγκεκριμένα σημεία του δικτύου, επηρεάζουν άμεσα την ασφαλή λειτουργία και τη μεταφορική ικανότητα σε ευρύτερα οδικά τμήματα και περιορίζουν τη λειτουργικότητα του συνολικού δικτύου. Η πιθανή μείωση της λειτουργικότητας επιμέρους στοιχείων του δικτύου σε συνδυασμό με την πιθανή αύξηση της ζήτησης για μεταφορικό έργο συμβάλουν στην μείωση του συνολικού επιπέδου εξυπηρέτησης του συστήματος με οικονομικές και κοινωνικές επιπτώσεις. Συγκεκριμένα δημιουργούνται προβλήματα τόσο στη διαχείριση της κυκλοφορίας για το έργο της εκκένωσης και αποκατάστασης αμέσως μετά από τον σεισμό όσο και στη συνέχεια στην απρόσκοπτη καθημερινή πρόσβαση σε δραστηριότητες κοινωνικού και οικονομικού χαρακτήρα μέχρι την αποκατάσταση των ζημιών στο δίκτυο. Η εξασφάλιση της ομαλής λειτουργίας του οδικού συστήματος είναι ζήτημα ζωτικής σημασίας και για το σκοπό αυτό, στο πλαίσιο του περιορισμού της σεισμικής διακινδύνευσης περιλαμβάνονται ενέργειες που αναφέρονται τόσο σε επενδύσεις για την αναβάθμιση των επί μέρους στοιχείων του συστήματος (μέσω retrofitting λύσεων) ώστε να ενισχυθεί η ανθεκτικότητά τους στην περίπτωση της σεισμικής δραστηριότητας, όσο και στη διαμόρφωση σεναρίων για την αποδοτική διαχείριση της κυκλοφορίας κατά τη διάρκεια της κρίσης και αποκατάστασης των πιθανών ζημιών μετά από τον σεισμό. Προκειμένου να εκτιμηθεί η υφιστάμενη σεισμική διακινδύνευση στο πλαίσιο της λειτουργίας των συστημάτων οδικών μεταφορών έχουν αναπτυχθεί μέθοδοι και υποδείγματα με δυνατότητες εκτίμησης των πιθανών ζημιών στα στοιχεία του συστήματος και του συνοδευτικού κόστους αποκατάστασης καθώς και της ανακατανομής της κυκλοφορίας στο δίκτυο συναρτήσει του χρόνου. Οι μέθοδοι αυτές, αποτελούν κατά περίπτωση συμβουλευτικό εργαλείο των αρμόδιων οργάνων για την αξιολόγηση ενδεχόμενων επεμβάσεων στα ήδη υπάρχοντα στοιχεία του συστήματος προς βελτίωση της απόδοσής τους έναντι σεισμού, την εκτίμηση του κόστους αποκατάστασης λόγω πιθανών ζημιών, την προσομοίωση και αξιολόγηση εναλλακτικών σεναρίων διαχείρισης της κυκλοφορίας και την σε πραγματικό χρόνο αντίδραση των αρμόδιων οργάνων μετά από γεγονότα σεισμικών καταστροφών. 4

5 2. ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΜΕΘΟΔΩΝ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΔΙΚΤΥΟΥ Η ανασκόπηση των μεθόδων ανάλυσης του οδικού δικτύου στην περίπτωση πρόβλεψης των μεταβολών της κυκλοφοριακής ροής σε διαφορετικές χρονικές περιόδους πριν και μετά την εμφάνιση σεισμικής δραστηριότητας αφορά ουσιαστικά στην ανασκόπηση των υποδειγμάτων πρόβλεψης και ανάλυσης της κυκλοφοριακής ροής στο οδικό δίκτυο. Συγκεκριμένα με την εξέλιξη των συγκοινωνιακών συστημάτων αναπτύχθηκαν υποδείγματα πρόβλεψης μετακινήσεων, τα οποία χρησιμοποιούνται σε μεγάλο βαθμό σε όλες σχεδόν τις μελέτες που σχετίζονται με το οδικό συγκοινωνιακό σύστημα με σκοπό την πρόβλεψη των μετακινήσεων και στη συνέχεια την ανάλυση και εκτίμηση των ροών στα δίκτυα μεταφορών. Ήδη από τη δεκαετία του 1950 καθιερώθηκε η παραδοσιακή μορφή των μοντέλων τεσσάρων βημάτων (4-step models): α) Γένεση των μετακινήσεων (trip generation), δηλαδή προσδιορισμός του πλήθους των μετακινήσεων από και προς την κάθε χωρική μονάδα ανάλυσης (κυκλοφοριακή ζώνη) β) Κατανομή των μετακινήσεων (trip distribution), δηλαδή εκτίμηση του πλήθους των μετακινήσεων σε ζεύγη προέλευσης-προορισμού των κυκλοφοριακών ζωνών, γ) Καταμερισμός των μετακινήσεων στα μέσα μεταφοράς (modal split), δηλαδή διαχωρισμός των μετακινήσεων για κάθε ζεύγος προέλευσης-προορισμού στα διαφορετικά μέσα μεταφοράς που είναι διαθέσιμα και δ) Καταμερισμός των μετακινήσεων στο δίκτυο (trip assignment), δηλαδή ανάλυση των διαδρομών που θα ακολουθηθούν και εκτίμηση των ροών σε κάθε τμήμα του δικτύου για κάθε μεταφορικό μέσο. (Γιαννόπουλος 2002). Τα πρώιμα υποδείγματα τα ποία χαρακτηρίζονται ως συνθετικά (aggregate models) είναι απλά μαθηματικά υποδείγματα σε επίπεδο μετακίνησης, τα οποία ποσοτικοποιούν τις μετακινήσεις μεταξύ κυκλοφοριακών ζωνών συναρτήσει του μεγέθους της κάθε ζώνης και των πόλων έλξης τους (aggregate trip-based models). Στη συνέχεια η εξέλιξη των μαθηματικών υποδειγμάτων οδήγησε στη ανάπτυξη των αποσυνθετικών υποδειγμάτων σε επίπεδο μετακίνησης (disaggregate trip-based models), με κύρια διαφορά από τα προηγούμενα ότι η λήψης αποφάσεων γίνεται σε επίπεδο νοικοκυριού ή επιχείρησης και έτσι εμπεριέχονται στην ανάλυση τα κοινωνικά και δημογραφικά χαρακτηριστικά της εξεταζόμενης περιοχής. Παρά την ευρεία χρήση τους μέχρι σήμερα, τα υποδείγματα σε επίπεδο μετακίνησης (tripbased) έχουν ως βασικό περιορισμό την αδυναμία της λειτουργικής συσχέτισης μεταξύ των μετακινήσεων. Μία εξέλιξη των μοντέλων αυτών είναι τα μοντέλα που χρησιμοποιούν ως μονάδα θεώρησης τη διαδρομή, η οποία αποτελεί το σύνολο μιας αλληλουχίας διαδοχικών μετακινήσεων (tour-based models). Κύριο χαρακτηριστικό των υποδειγμάτων αυτών είναι η διαφοροποίηση των διαδρομών σε δύο κατηγορίες, στις διαδρομές που έχουν ως βάση την έδρα του νοικοκυριού και σε όλες τις υπόλοιπες (Miller et al. 2005). Αν και τα υποδείγματα αυτά είναι διαδεδομένα, παρουσιάζουν σε πολλές περιπτώσεις έλλειψη ρεαλισμού καθώς υπάρχει αδυναμία στο να συμπεριλάβουν τις διάφορες κατηγορίες μετακινήσεων. (Sivakumar 2007) Στις αρχές της δεκαετίας του 1980, αναπτύχθηκαν διαφορετικές προσεγγίσεις των αποσυνθετικών (disaggregated) υποδειγμάτων πρόβλεψης των μετακινήσεων τα οποία καλύπτουν τις ελλείψεις των προηγούμενων υποδειγμάτων(trip-basedκαι tour-based) εμπεριέχοντας παραμέτρους της συμπεριφοράς των μετακινούμενων (travel behavior) στη 5

6 διαδικασία ανάπτυξής τους. (Ortuzar and Willumsen 2011) Σε αυτή την κατηγορία ανήκουν τα μοντέλα που βασίζονται στη δραστηριότητα (activity based models) θέτοντας ως μονάδα θεώρησης των μετακινήσεων τις διάφορες δραστηριότητες στις οποίες επιδιώκει να έχει πρόσβαση το άτομο σε βάθος χώρου και χρόνου, εντός μίας αντιπροσωπευτικής περιόδου αναφοράς, όπως η τυπική καθημερινή. Ως μέτρο των ατομικών επιλογών μετακίνησης θεωρείται το χρονικό περιθώριο (time budget), λαμβάνοντας υπόψη τη δυνατότητα συνδυασμού διαφορετικών μετακινήσεων και μέσων προκειμένου να συνδεθούν οι δραστηριότητες αυτές μεταξύ τους. (Bowman and Ben-Akiva 2001) Το πλεονέκτημα της συγκεκριμένης προσέγγισης είναι η ενσωμάτωση των ατομικών επιλογών για χαρακτηριστικές ομάδες του πληθυσμού στην αλυσίδα των μετακινήσεων, ενώ το κύριο μειονέκτημα είναι το κόστος για την εφαρμογή τους, καθώς απαιτείται σημαντικός όγκος δεδομένων σε λεπτομερές επίπεδο ανάλυσης. (Kitamura 1988) Σήμερα, εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται τα συνθετικά και αποσυνθετικά υποδείγματα ανάλογα με το επίπεδο ανάλυσης και τη σχέση μεταξύ των απαιτήσεων της ανάλυσης και της διαθεσιμότητας των δεδομένων. Η δημιουργία συγκοινωνιακών υποδειγμάτων για την προσομοίωση της κυκλοφορίας σε καταστάσεις εκτάκτου ανάγκης ξεκίνησε τη δεκαετία του 1970 έχοντας επίκεντρο τους τυφώνες, με το ενδιαφέρον να μεταφέρεται στη συνέχεια στα πυρηνικά εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, έως τη δεκαετία του 1990, οπότε επίκεντρο έγιναν πάλι οι τυφώνες. Οι σεισμοί κέντρισαν το ενδιαφέρον σχετικά πρόσφατα, έπειτα από τους σεισμούς και τα επακόλουθα παλιρροϊκά κύματα που έπληξαν την Ασία. (Wilmot and Mei 2004, Chang et al. 2012) Τα υποδείγματα που αναφέρονται σε τυφώνες και πυρηνικά εργοστάσια διαθέτουν παρόμοια διάρθρωση σε στάδια. Το πρώτο στάδιο περιλαμβάνει τον υπολογισμό του εκτιθέμενου πληθυσμού στην καταστροφική επίδραση της επικείμενης δραστηριότητας καθώς και την αντίστοιχη γένεση μετακινήσεων που προκαλείται βάσει υποδειγμάτων υπολογισμού γένεσης μετακινήσεων. Στη συνέχεια εφαρμόζονται υποδείγματα κατανομής των μετακινήσεων στις διάφορες ζώνες δημιουργώντας αντίστοιχους πίνακες προέλευσηςπροορισμού με τη βοήθεια υποδειγμάτων βαρύτητας η με χειροκίνητη κατανομή. Το δεύτερο στάδιο περιλαμβάνει την φόρτιση του οδικού δικτύου βάσει της ζήτησης αυτής. (Southworth 1991, Wilmot and Mei 2004) Η κυκλοφοριακή ζήτηση μετά από σεισμό είναι μια διαδικασία αρκετά πιο σύνθετη από τις περιπτώσεις τυφώνα και πυρηνικών καταστροφών μιας και δεν υπάρχει κάποιου είδους προειδοποίηση πριν από το σεισμικό γεγονός, ενώ η εκ των υστέρων ζήτηση σχετίζεται με το νέο επίπεδο λειτουργικότητας του οδικού δικτύου. Η ζήτηση που παρατηρείται υπό φυσιολογικές συνθήκες δεν είναι κατάλληλη να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη των μετά σεισμού καταστάσεων, όπως έχει προκύψει από έρευνες. (Shinozuka et al. 2005, Kiremidjian et al. 2007) Η απόδοση και τρωτότητα του οδικού δικτύου έχει διερευνηθεί από διάφορες οπτικές, ενώ μελετήθηκε η ευπάθεια των υποδομών για μεγάλης κλίμακας κατάρρευση σε σύγχρονες κοινωνίες. Διακοπές στο οδικό δίκτυο είναι δυνατόν να υποβαθμίσουν την απόδοσή του. Η συσχέτιση μεταξύ της τρωτότητας της υποδομής και της απόδοσής της δίνεται παραστατικά στο Σχήμα 1. Η επίδραση στην απόδοση του συνολικού δικτύου- ποσοτικοποιημένη σε καθυστερήσεις- λόγω τόσο των σημειακών αποκλεισμών, όσο και των πολλαπλών 6

7 αποκλεισμών σε διάφορα σημεία μελετήθηκε από πολλούς ερευνητές. (Jenelius et al. 2006, Dueñas-Osorio and Vemuru 2009, Jenelius and Mattsson 2012, Faturechi and Miller-Hooks 2014) Σχήμα 1. Αλληλεπίδραση απόδοσης-τρωτότητας συστήματος οδικών μεταφορών (ίδια επεξεργασία) Το σύστημα οδικών μεταφορών χαρακτηρίζεται από τα γεωμετρικά του χαρακτηριστικά (προσφορά) και τα δυναμικά του χαρακτηριστικά (ζήτηση για μετακινήσεις). Η ζήτηση για μετακινήσεις είναι δυνατό να κατανέμεται στο δίκτυο με δύο μεθόδους στατικά ή δυναμικά. Κατά τη στατική κατανομή, οι ροές και οι χρόνοι μετακίνησης για την περίοδο μελέτης θεωρούνται σταθεροί, ενώ κατά τη δυναμική κατανομή ροές και χρόνοι μεταβάλλονται σε βάθος χρόνου. Στην δυναμική περίπτωση η απόδοση του δικτύου μεταβάλλεται χρονικά και υπολογίζεται για δεδομένη ροή βάσει προσομοίωσης της μετακίνησης των οχημάτων από τον τόπο προέλευσης στον τόπο προορισμού τους. Οι υπάρχουσες μέθοδοι δυναμικής προσομοίωσης έχουν αναπτυχθεί για μια σειρά εφαρμογών κυκλοφοριακού σχεδιασμού. Ανάμεσά τους περιλαμβάνονται τα VISUM, VISSIM, CORSIM, EMME/2, Paramics, DynusT, DynaMIT, DYNASMART, VISTA, Dynameq, AIMSUN, TransModeler, INTEGRATION, METROPOLIS. Ανάλογα με το επίπεδο λεπτομέρειάς τους, τα δυναμικά υποδείγματα διακρίνονται σε μακροσκοπικά, μικροσκοπικά και μεσοσκοπικά. Τα μακροσκοπικά υποδείγματα χρησιμοποιούν συνθετικές υποθέσεις λαμβάνοντας υπόψη το σύνολο των κυκλοφοριακών ροών και όχι μεμονωμένα οχήματα, έχοντας τη δυνατότητα ανάλυσης ολόκληρων περιοχών για δεδομένο χρονικό διάστημα. Τα μικροσκοπικά υποδείγματα προσομοιάζουν την κίνηση μεμονωμένων οχημάτων και των αλληλεπιδράσεών τους κατά δεδομένα χρονικά διαστήματα τα οποία είναι δυνατόν να φτάνουν σε ιδιαίτερα μικρούς χρόνους. 7

8 Τα μεσοσκοπικά υποδείγματα αποτελούν ενδιάμεση κατάσταση των μακροσκοπικών και μικροσκοπικών υποδειγμάτων συνδυάζοντας επιμέρους στοιχεία τους. Το επίπεδο ανάλυσης φτάνει στα μεμονωμένα οχήματα, με χαμηλότερη όμως λεπτομέρεια από τα μικροσκοπικά υποδείγματα, χωρίς να εντοπίζονται απαραίτητα επακριβώς οι θέσεις τους στην κάθε σύνδεση του δικτύου. Τα οχήματα είναι δυνατόν να ομαδοποιούνται και να αντιμετωπίζονται ως ομαδοποιημένες οντότητες με κοινά χαρακτηριστικά. (Hosseini Nourzad 2014) Τα υπάρχοντα συμβατικά πακέτα προσομοίωσης της κυκλοφορίας, αν και είναι κατάλληλα για συνθήκες φυσιολογικής λειτουργίας του συστήματος οδικών μεταφορών, δεν έχουν σχεδιαστεί προκειμένου να εφαρμόζονται σε καταστάσεις εκτάκτου ανάγκης, ενώ λίγες είναι οι περιπτώσεις υποδειγμάτων που προορίζονται για το σκοπό αυτό. Η μεθοδολογία που ακολουθείται από το πακέτο προσομοίωσης HAZUS (Federal Emergency Management Agency 2012a), αποτελεί παράδειγμα ενός συνόλου εργαλείων για την εκτίμηση των απωλειών έναντι σεισμού και άλλων φυσικών καταστροφών, βάσει καμπυλών τρωτότητας για γέφυρες, σήραγγες και οδούς. Οι Basöz & Kiremidjian (1996), ανέπτυξαν μια μεθοδολογία για την υποστήριξη του σχεδιασμού δράσεων πριν και μετά από καταστροφική σεισμική δραστηριότητα, με βάση τον προσδιορισμό της τρωτότητας και σπουδαιότητας των γεφυρών και της λειτουργικότητας του οδικού δικτύου. Οι Werner et al. (2000) προτείνουν μια πολύπλευρη μεθοδολογία εκτίμησης άμεσων και έμμεσων απωλειών από σεισμό, η οποία εμπεριέχει στοιχεία από τους κλάδους της σεισμολογίας γεωλογίας και μηχανικής, περιλαμβάνει υποδείγματα ανάλυσης δικτύου, σεισμικής επικινδυνότητας, σεισμικής τρωτότητας των επιμέρους συνιστωσών και είναι ενσωματωμένη σε αντίστοιχο πακέτο προσομοίωσης REDARS. (Werner 2003) Οι Cho et al. (2001) ανέπτυξαν ένα ολοκληρωμένο πλαίσιο εκτίμησης των άμεσων και έμμεσων απωλειών στην οικονομία μιας περιοχής εξαιτίας των σεισμικών βλαβών στις γέφυρες του δικτύου μεταφορών και στις βιομηχανικές εγκαταστάσεις ενσωματώνοντας πολλαπλά υποδείγματα (προσομοίωσης απόδοσης γεφυρών και άλλων στοιχείων, οδικού δικτύου, χωρικής κατανομής και εισροώνεκροών).στην προτεινόμενη από τους Shinozuka et al. (2003) μέθοδο αποτίμησης της συμπεριφοράς του οδικού δικτύου μετά από καταστροφή, χρησιμοποιείται η μέθοδος Monte Carlo για την εκτίμηση της διαβάθμισης των επιπέδων βλάβης των γεφυρών του συστήματος, βάσει καμπυλών τρωτότητας που αναπτύχθηκαν από εμπειρικά δεδομένα προγενέστερων σεισμών. Οι Kiremidjian et al. (2006) ανέπτυξαν μια μεθοδολογία ανάλυσης βάσει σεναρίων για την εκτίμηση της σεισμικής διακινδύνευσης, μέσω της εκτίμησης των ετήσιων απωλειών, από τις καταστροφές λόγω σεισμού, στα επιμέρους στοιχεία του συστήματος και των απωλειών λόγω μείωσης της λειτουργικότητάς του. Οι Chang et al. (2012) ανέπτυξαν μια μεθοδολογία η οποία βασίζεται σε υποθετικά σενάρια για την προσομοίωση της λειτουργίας και απόδοσης των οδικών συστημάτων μετά από σεισμό, επεκτείνοντας το υπόδειγμα combined trip distribution and assignment. Με τον τρόπο αυτό επιτυγχάνεται μια πιο ρεαλιστική προσέγγιση της μετά-σεισμό πραγματικότητας σε σχέση με τα συμβατικά κυκλοφοριακά υποδείγματα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την προσομοίωση της μεταφορικής ζήτησης σε συνθήκες εκτάκτου ανάγκης και της εκτίμησης της απόδοσης του συστήματος. Στη προσέγγιση αυτή αρχικά, επιχειρήθηκε ο προσδιορισμός των αλλαγών στο πλέγμα των μετακινήσεων που πραγματοποιούνται σε 8

9 περιόδους εκκένωσης εκτάκτου ανάγκης και αποκατάστασης, σε σχέση με τις φυσιολογικές περιόδους. Στη συνέχεια έγιναν απλοποιητικές υποθέσεις προκειμένου να περιγραφεί η πολύπλοκη συμπεριφορά του συστήματος σε περιόδους μετά από φυσικές καταστροφές και τελικά δημιουργήθηκε ένα υπόδειγμα που εμπεριέχει τις αλλαγές στη ζήτηση που παρουσιάζονται μετά από σεισμό και περιγράφει τη λειτουργία του συστήματος λαμβάνοντας υπόψη τις μεταβολές που εμφανίζονται στη ζήτηση. Συγκεκριμένα δημιουργείται ένα νέο πλέγμα μετακινήσεων μεταξύ των διαφόρων ζωνών που δεν ακολουθεί τη συμβατική προσομοίωση αλλά βασίζεται σε παραδοχές σχετικά με την αλλαγή της συμπεριφοράς των μετακινούμενων κάτω από τις νέες συνθήκες. Έτσι στη συγκεκριμένη μεθοδολογία γίνονται παραδοχές όπως ότι οι πληθυσμοί εκκενώνουν άμεσα τις θέσεις τους μετά από καταστροφή, η γένεση των μετακινήσεων είναι ανάλογη με τον εκτιθέμενο πληθυσμό στο σεισμό και σταθερή μέσα στην εκάστοτε ζώνη ανάλυσης και ότι οι γέφυρες αποτελούν το πιο ευάλωτο στοιχείο του συστήματος στο σεισμό. Τέλος, στον Ελλαδικό χώρο έχει πραγματοποιηθεί ερευνητικό έργο για την αποτίμηση της σεισμικής διακινδύνευσης οδικού δικτύου με εφαρμογή στην πόλη της Θεσσαλονίκης στο πλαίσιο του ερευνητικού προγράμματος SRM-LIFE που υλοποιήθηκε από το Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης. Στο πλαίσιο του έργου αυτού αναπτύχθηκε μεθοδολογία για την αποτίμηση της σεισμικής διακινδύνευσης στα όρια αστικού πολεοδομικού συγκροτήματος λαμβάνοντας υπόψη τόσο τα πολεοδομικά χαρακτηριστικά όσο και τις καμπύλες τρωτότητας του εδάφους (Πιτιλάκης κ.α. 2008). Συγκεκριμένα, για τα οδικά στοιχεία δημιουργήθηκε βάση δεδομένων με τα επιμέρους χαρακτηριστικά του οδικού δικτύου, τη λειτουργική ιεράρχησή του και αναπτύχθηκε ένα υπόδειγμα εκτίμησης της σεισμική τρωτότητας και ιεράρχησης των επιμέρους στοιχείων του συστήματος. Η χρήση των πολεοδομικών στοιχείων (ύψος των παρά την οδό κτιρίων, απόστασή τους από την οδό) και η πιθανότητα κατάρρευσης των κτιρίων χρησιμοποιήθηκε για να εκτιμηθεί η επιρροή των πιθανών καταρρεύσεων τους στη λειτουργικότητα του αστικού οδικού δικτύου. Παράλληλα, πραγματοποιήθηκε ιεράρχηση του οδικού δικτύου βάσει κατάλληλων δεικτών με τελικό σκοπό την αποτίμηση της ολικής αξίας και της συνολικής σεισμικής διακινδύνευση. (Αργυρούδης κ.α. 2008) 3. ΥΠΑΡΧΟΝΤΑ ΠΑΚΕΤΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ Τα πλέον διαδεδομένα σήμερα πακέτα προσομοίωσης σεισμικής διακινδύνευσης προέρχονται από τις Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής (ΗΠΑ) και αναφέρονται σε κάθε επίπεδο του οδικού συστήματος. Στη συνέχεια δίνεται μια συνοπτική περιγραφή των πακέτων HAZUS και REDARS. Το πακέτο προσομοίωσης HAZUS, το οποίο αναπτύχθηκε από τη Federal Emergency Management Agency (FEMA) του Department of Homeland Security της ομοσπονδιακής κυβέρνησης των ΗΠΑ, προορίζεται για χρήση σε κάθε διοικητικό επίπεδο για τον υπολογισμό των απωλειών σε περίπτωση σεισμού. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον σχεδιασμό, την αντιμετώπιση και την αποκατάσταση σε περίπτωση σεισμού και να συμβάλει στη μείωση των πιθανών κινδύνων. Η χρησιμοποιούμενη μεθοδολογία βρίσκει εφαρμογή σχεδόν σε κάθε περίπτωση του σύγχρονου δομημένου περιβάλλοντος. Το πακέτο περιλαμβάνει προ εγκατεστημένη μια σειρά από δεδομένα (δημογραφικά, υποδομών κ.α.), τα οποία μπορούν κατά περίπτωση να τροποποιηθούν από τους χρήστες προκειμένου να 9

10 προσομοιάζουν την εκάστοτε υπάρχουσα κατάσταση προσφέροντας μια ακριβέστερη προσέγγιση των κατά τόπους συνθηκών. Η μεθοδολογία έχει ελεγχθεί με τις προβλέψεις ειδικών, αλλά και με αρχεία δεδομένων από παλαιότερους σεισμούς. Η εξ ορισμού ασάφεια που εμπεριέχουν τα κάθε είδους υποδείγματα σε συνδυασμό με τις παραδοχές που γίνονται κατά περίπτωση και την αδυναμία πλήρους καταγραφής των απωλειών από έναν σεισμό προκαλούν δυσκολίες στην πλήρη παραμετροποίηση της μεθοδολογικής προσέγγισης για την εκτίμηση των επιπτώσεων από ένα σεισμό. Παρ όλα αυτά, το πακέτο HAZUS έχει αποδειχτεί ότι εξάγει προβλέψεις για τις συνολικές απώλειες σε ανθρώπινες ζωές και το συνολικό κόστος των ζημιών λόγω σεισμού, που προσεγγίζουν σε ικανοποιητικό βαθμό την πραγματικότητα. Προκειμένου να επιτευχθεί η όσο το δυνατόν μεγαλύτερη ακρίβεια σε χαμηλότερα επίπεδα, είναι απαραίτητο αντί της χρήσης των προ εγκατεστημένων γενικών δεδομένων να γίνεται εισαγωγή στοιχείων και παραμετροποίησή τους έτσι ώστε να περιορίζονται όσο το δυνατόν οι ασάφειες από τα γενικά δεδομένα. Η μεθοδολογία που χρησιμοποιείται απαρτίζεται από επιμέρους μεθόδους και δεδομένα τα οποία συγκεντρώνονται από υπάρχουσες πηγές, προσαρμοσμένες στη συγκεκριμένη λειτουργία του πακέτου ή από μεθόδους και δεδομένα τα οποία αναπτύσσονται κατά τη χρήση, σε περιπτώσεις που τα υπάρχοντα δεδομένα και μέθοδοι είναι ανύπαρκτα ή ανεπαρκή. Είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθεί σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, από απλές εφαρμογές χωρίς ιδιαίτερες απαιτήσεις εισαγωγής στοιχείων, έως εξειδικευμένες με απαιτήσεις παραμετροποίησης και εισαγωγής στοιχείων με δύο τρόπους: μέσω ενός πακέτου εφαρμογών σε περιβάλλον GIS ή χρησιμοποιώντας την παρεχόμενη μεθοδολογία στο αντίστοιχο εγχειρίδιο χρήστη. Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται από τη μεθοδολογία είναι ανοιχτού τύπου, όπως και η εφαρμογή έως του σημείου που επιτρέπεται από τους παρόχους του GIS. Επιπλέον η μεθοδολογία παρουσιάζει σπονδυλωτή σχεδίαση, αποτελούμενη από σειρά υποσυστημάτων, τα οποία επιτρέπουν στον χρήστη να επιλέξει ακριβώς αυτό που ανταποκρίνεται στην κατηγορία απωλειών που τον ενδιαφέρει να μελετήσει. Στη συλλογή των απαραίτητων δεδομένων για την εκάστοτε μελέτη σημαντικό περιοριστικό παράγοντα αποτελούν η διαθεσιμότητα των αντίστοιχων πηγών και των οικονομικών πόρων. Η σχεδίαση της μεθοδολογίας επιτρέπει τη χρήση της από διάφορους χρήστες με διαφορετικό επίπεδο πρόσβασης σε πρωτογενή δεδομένα. Η ύπαρξη περισσοτέρων δεδομένων συμβάλλει στην αύξηση του επιπέδου αξιοπιστίας και της ακρίβειας των εξαγόμενων υπολογισμών. Στο πλαίσιο αυτό, διακρίνονται τρία επίπεδα ανάλυσης: α. Ανάλυση βασικών δεδομένων, όπου ο χρήστης χρησιμοποιεί τις μεθόδους και τα προ εγκατεστημένα δεδομένα με ελάχιστη εισαγωγή στοιχείων, τα οποία μπορεί να προμηθευτεί από τις αρμόδιες δημόσιες υπηρεσίες, β. Ανάλυση δεδομένων παρεχόμενων από το χρήστη, όπου ο χρήστης χρησιμοποιεί δεδομένα που έχει συλλέξει και επεξεργαστεί ο ίδιος με τις μεθόδους που περιέχονται στη μεθοδολογία, ενώ πιθανή είναι η αναγκαιότητα συμβούλων για την εξαγωγή συγκεκριμένων τοπικών δεδομένων. Η εισαγωγή αυτών των εξειδικευμένων δεδομένων παρέχει ακριβέστερα εξαγόμενα σε σχέση με το προηγούμενο επίπεδο ανάλυσης, γ. Ανάλυση εξελιγμένων δεδομένων και μεθόδων, όπου υπάρχει ανάγκη να χρησιμοποιήσει ο χρήστης δεδομένα και εφαρμογές μηχανικής και οικονομικής φύσης που δεν περιλαμβάνονται στην μεθοδολογία, με ταυτόχρονη συμμετοχή ειδικών. Σε αυτό το επίπεδο 10

11 οι διαδικασίες είναι οι πλέον απαιτητικές και χρονοβόρες, αποδίδοντας όμως τα ακριβέστερα αποτελέσματα. (Federal Emergency Management Agency 2012b) Αναφορικά με τα συστήματα μεταφορών, η μεθοδολογία καλύπτει αυτοκινητοδρόμους, σιδηροδρόμους, ελαφρά σιδηροδρομικά συστήματα, λεωφορεία, λιμάνια, πορθμεία και αεροδρόμια. Το σύστημα των αυτοκινητοδρόμων σύμφωνα με το HAZUS αποτελείται από το οδικό δίκτυο, τις γέφυρες και τις σήραγγες, στοιχεία τα οποία ανάλογα με το βαθμό των βλαβών τους (μηδενική, μικρή, μέτρια, εκτενής, ολοσχερής) μπορούν να καταστήσουν το σύστημα μη λειτουργικό. Ο βαθμός βλάβης σχετίζεται με τον λόγο του κόστους επισκευής προς το κόστος αντικατάστασης του εκάστοτε στοιχείου του συστήματος. Παρέχονται καμπύλες αποκατάστασης για κάθε βαθμό βλάβης προκειμένου να υπολογιστεί η κατάσταση λειτουργικότητας. Οι καμπύλες αυτές εκφράζουν το ποσοστό του στοιχείου που θα είναι λειτουργικό σε συνάρτηση με τον χρόνο μετά από τον σεισμό. Επίσης, αναπτύσσονται καμπύλες ευαισθησίας για το κάθε στοιχείο του συστήματος εκφράζοντας την πιθανότητα υπέρβασης του κάθε βαθμού βλάβης δεδομένης της σεισμικής δόνησης. Η διασύνδεση των στοιχείων προκειμένου να υπολογιστεί η συνολική λειτουργικότητα των στοιχείων δεν λαμβάνεται υπόψη από τη μεθοδολογία, ενώ μια τέτοιου είδους εφαρμογή απαιτεί εξωγενή συγκοινωνιακή ανάλυση από κάποιον ειδικό. Προκειμένου να εκπονηθεί μια πιο εξειδικευμένη μελέτη, ο χρήστης μπορεί να χρησιμοποιήσει δεδομένα τα οποία αντιστοιχούν στην περιοχή μελέτης και καμπύλες ευαισθησίας ανεπτυγμένες για το συγκεκριμένο συγκοινωνιακό σύστημα και τα στοιχεία του, τροποποιώντας ανάλογα τους χρησιμοποιούμενους αλγορίθμους και τις καμπύλες αποκατάστασης, έτσι ώστε να ανταποκρίνονται με μεγαλύτερη ακρίβεια στη συγκεκριμένη μελέτη και να οδηγήσουν σε ασφαλέστερους υπολογισμούς. Το λογισμικό REDARS (Risks from Earthquake Damage to Roadway Systems) που αναπτύχθηκε από το Multi-Disciplinary Center for Earthquake Engineering Research (MCEER) με χρηματοδότηση της Federal Highway Administration των ΗΠΑ είναι ένα εργαλείο ανάλυσης σεισμικής διακινδύνευσης για οδικά συγκοινωνιακά συστήματα. Χρησιμοποιεί μια σειρά από υποδείγματα για την εκτίμηση των σεισμικών κινδύνων, των πιθανών επιπέδων βλαβών για το κάθε στοιχείο του συστήματος, του κόστους επισκευών και του βαθμού λειτουργικότητας του συστήματος συναρτήσει του χρόνου. Επιπλέον, εκτιμά τις επιπτώσεις του σεισμού στους χρόνους διαδρομής και στη ροή της κυκλοφορίας, καθώς και τις οικονομικές απώλειες και τις αυξήσεις σε χρόνους διαδρομής. Το REDARS είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθεί τόσο πριν από την εμφάνιση σεισμού όσο και μετά από σεισμό προκειμένου να συμβάλει στη λήψη αποφάσεων από τα αρμόδια όργανα: Σε προσεισμικό επίπεδο χρησιμοποιείται για την εκτίμηση της αποδοτικότητας προτεινόμενων επεμβάσεων στα διάφορα στοιχεία του συστήματος προκειμένου να μειωθούν πιθανές απώλειες και στην ανάλυση κόστους/οφέλους της κάθε εναλλακτικής παρέμβασης. Σε μετασεισμικό επίπεδο χρησιμοποιείται στην υποστήριξη της αντίδρασης μετά από καταστροφή σε πραγματικό χρόνο και την αξιολόγηση διάφορων σεναρίων κατανομής και διαχείρισης της κυκλοφορίας ώστε να υποστηριχθούν οι κυκλοφοριακές ροές στην εκάστοτε περιοχή εφαρμογής. (MCEER 2006) 11

12 Η εφαρμογή του λογισμικού επιτρέπει την ντετερμινιστική αλλά και τη στοχαστική ανάλυση της σεισμικής διακινδύνευσης για οδικά συγκοινωνιακά συστήματα, ενώ παράλληλα υπολογίζει τον οικονομικό αντίκτυπο σε αυτά αξιολογώντας τα επίπεδα ζημιών σε γέφυρες του συστήματος και προσομοιάζοντας την επίδραση από τυχόν βλάβες στη ροή της κυκλοφορίας. Τα δημόσια συστήματα μεταφορών δεν υποστηρίζονται από το πρόγραμμα. (Cho et al. 2006) 4. ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ Οι άμεσες επιδράσεις του σεισμού στην οδική υποδομή αφορούν στη μερική ή συνολική απώλεια της λειτουργικότητας του οδικού δικτύου, η οποία συνδέεται με την εξυπηρέτηση των αναγκών κινητικότητας και των δυνατοτήτων πρόσβασης σε περιοχές όπου συντελούνται συγκεκριμένες και αλληλένδετες δραστηριότητες. Στην περίπτωση του υπεραστικού οδικού δικτύου εξυπηρετούνται δραστηριότητες που αφορούν σε δύο επίπεδα: α. Περιφερειακό, που αναφέρεται στη σύνδεση με βασικούς πόλους που διαμορφώνουν το πλέγμα δραστηριοτήτων σε μία ενιαία χωρική ενότητα περιφέρεια. β. Διαπεριφερειακό και ευρύτερο, που αναφέρεται στην πρόσβαση της περιφέρειας και των αντίστοιχων πόλων προς άλλες περιφέρειες, χώρες κοκ. Οι παράμετροι που πρέπει να ληφθούν υπόψη αναφέρονται στη δυνατότητα εκπλήρωσης των παραπάνω κοινωνικών και οικονομικών δραστηριοτήτων σε συνδυασμό με την απαίτηση της περιβαλλοντικής διασφάλισης κατά τη λειτουργία του δικτύου. Κατά συνέπεια, η διαχείριση του οδικού δικτύου, λαμβάνοντας υπόψη οικονομικές, κοινωνικές και περιβαλλοντικές παραμέτρους, αποτελεί μία προσέγγιση βιώσιμης διαχείρισης της σεισμικής διακινδύνευσης (Σχήμα 2). Σχήμα 2. Προσέγγιση βιώσιμης διαχείρισης της σεισμικής διακινδύνευσης (ίδια επεξεργασία) 12

13 Αναλυτικά, οι παράμετροι αυτοί ανά κατηγορία διακρίνονται σε: Χαρακτηριστικά του οδικού δικτύου: Λειτουργικά (λειτουργική ιεράρχηση, κατεύθυνση, χωρητικότητα, αριθμός λωρίδων, έλεγχος πρόσβασης σε κόμβο, χωρητικότητα χώρων στάθμευσης). Γεωμετρικά (μήκος οδικών τμημάτων, πλάτος ενεργό πλάτος, πλάτος ερείσματος και νησίδας, διάταξη κόμβου). Κυκλοφοριακά (κυκλοφοριακός φόρτος, σύνθεση κυκλοφορίας, ταχύτητα). Άλλα (θέση κόμβων, σταθμών διοδίων, χώρων στάθμευσης, σταθμών εξυπηρέτησης αυτοκινητιστών, άλλων υποδομών). Τεχνικά έργα: Θέση και χαρακτηριστικά γεφυρών, σηράγγων, επιχωμάτων-ορυγμάτων, Α/Κ, έργων αντιστήριξης, άλλων υποδομών. Ενέργεια: Θέση και χαρακτηριστικά υποδομών σηματοδότησης, ηλεκτροφωτισμού, τηλεφώνων εκτάκτου ανάγκης. Περιοχές κρίσιμες προς εξυπηρέτηση: Θέση και σπουδαιότητα οικισμών σημαντικής πληθυσμιακής συγκέντρωσης, διοίκησης - υπηρεσιών, οικονομικής σημασίας (βιομηχανία, πρωτογενής παραγωγή, τουρισμός κτλ.). Θέση και σπουδαιότητα εξυπηρετούμενων τερματικών σταθμών (αεροδρόμια, λιμένες, σιδηροδρομικοί σταθμοί). Θέση διασυνοριακών σταθμών. Περιβαλλοντικά ευαίσθητες περιοχές: Θέση και σπουδαιότητα οικισμών σημαντικής πληθυσμιακής συγκέντρωσης. Θέση εγκαταστάσεων υγείας, εκπαίδευσης εκτός οικισμών. Θέση περιοχών φυσικού κάλλους και πολιτιστικής κληρονομιάς (Corine, Natura). Θέση άλλων περιβαλλοντικά ευαίσθητων ή επιβαρυμένων περιοχών (πχ. βιομηχανική ζώνη). 5. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΣΤΟ ΠΑΡΟΝ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟ ΕΡΓΟ Η μεθοδολογική προσέγγιση που ακολουθείται στο παρόν ερευνητικό έργο αποτελείται από τέσσερα (4) στάδια (Σχήμα 3). Το πρώτο στάδιο «ο προσδιορισμός των μεθόδων 13

14 ανάλυσης του υπεραστικού οδικού δικτύου και ο καθορισμός των παραμέτρων που επηρεάζουν τη διαχείριση της σεισμικής διακινδύνευσης» που είναι το αντικείμενο αυτού του παραδοτέου αποτελεί το θεωρητικό υπόβαθρο σε μια σειρά δράσεων για την αποτίμηση της σεισμικής διακινδύνευσης και τη διαχείριση της κυκλοφορίας κατά τρόπο που θα μειώνει τις αρνητικές επιπτώσεις από τη σεισμική δραστηριότητα. Σχήμα 3. Μεθοδολογική προσέγγιση στο παρόν ερευνητικό έργο (ίδια επεξεργασία) Το δεύτερο στάδιο συνίσταται στην ανάλυση του οδικού δικτύου και στην ανακατανομή της κυκλοφορίας μέσω μαθηματικού υποδείγματος για τα διάφορα σενάρια. Το στάδιο αυτό, αναλύεται περαιτέρω σε επόμενο παραδοτέο του εν λόγω ερευνητικού προγράμματος 14

15 (Παραδοτέο 4.2) και όπως φαίνεται και από το παραπάνω Σχήμα, διακρίνεται σε έξι (6) υποστάδια ή βήματα. Πιο συγκεκριμένα: 1. Συλλογή και επεξεργασία δεδομένων για το οδικό δίκτυο και την περιοχή μελέτης. Τα στοιχεία αυτά αναφέρονται στα χαρακτηριστικά (λειτουργικά, γεωμετρικά και κυκλοφοριακά) του συνολικού οδικού δικτύου της περιοχής μελέτης (αυτοκινητόδρομων, εθνικό και επαρχιακό) καθώς και στη θέση και τα χαρακτηριστικά των πόλεων και άλλων σημαντικών υποδομών (τερματικών σταθμών, νοσοκομειακών μονάδων, μεθοριακών σταθμών) στις οποίες υπάρχει η ανάγκη πρόσβασης μέσω του δικτύου της περιοχής. Η συλλογή των στοιχείων πραγματοποιείται μέσω σχετικών ιστοσελίδων παροχής γεωγραφικών γεωμετρικών και λειτουργικών χαρακτηριστικών (πχ. «Google StreetView», «Παρατηρητήριο Εγνατίας Οδού Α.Ε.», «OpenStreetMap»), ενώ η επεξεργασία τους γίνεται μέσω φύλλων εργασίας του προγράμματος «Microsoft Excel». Τα δεδομένα αυτά χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό της χωρητικότητας όλων των οδικών αξόνων (αυτοκινητόδρομοι, Εθνικό και επαρχιακό οδικό δίκτυο) στην περιοχή μελέτης καθώς και στη συνέχεια για τη βαθμονόμηση και την επαλήθευση των αποτελεσμάτων του υποδείγματος προσομοίωσης κυκλοφορίας. Η χωρητικότητα των δικτύων αποτελεί μια πολύ σημαντική παράμετρο στη διαδικασία ανακατανομής της κυκλοφορίας και ο υπολογισμός της βασίζεται στις κατευθύνσεις που παρέχει το εγχειρίδιο Highway Capacity Manual (Φραντζεσκάκης κ.α. 2009, Transportation Research Board 2010) Στο Σχήμα 4 που ακολουθεί παρουσιάζονται αναλυτικά τα πρωτογενή δεδομένα που απαιτούνται και λαμβάνονται υπόψη για τον υπολογισμό της χωρητικότητας. Σχήμα 4. Πρωτογενή δεδομένα για τον υπολογισμό της χωρητικότητας δικτύων (ίδια επεξεργασία) 15

16 2. Ψηφιοποίηση του οδικού δικτύου της περιοχής μελέτης. Το βήμα αυτό περιλαμβάνει την ψηφιοποίηση του συνόλου του βασικού οδικού δικτύου της περιοχής μελέτης (αυτοκινητόδρομοι, Εθνικές και επαρχιακές οδοί) μέσω της χρήσης του πακέτου Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών «ESRI ArcGIS». Αποτέλεσμα του βήματος αυτού είναι η δημιουργία δύο (2) διαφορετικών γεωγραφικών σετ δεδομένων τύπου shapefile, ένα (1) με σημειακά χωρικά χαρακτηριστικά (point features) και ένα (1) με γραμμικά χωρικά χαρακτηριστικά (line features). 3. Συλλογή και επεξεργασία στοιχείων ζήτησης για μετακινήσεις. Τα δεδομένα ζήτησης για μετακινήσεις είναι απαραίτητα για την ανάλυση του οδικού δικτύου και την μετέπειτα ανακατανομή του κυκλοφοριακού φόρτου στην περίπτωση αποκλεισμού τμημάτων του δικτύου. Στο εν λόγω βήμα πραγματοποιείται ο προσδιορισμός των κυκλοφοριακών ζωνών (Traffic Assignment Zones) και η δημιουργία των μητρώων προέλευσης-προορισμού λαμβάνοντας υπόψη και αξιοποιώντας τα διαθέσιμα δεδομένα. 4. Προσδιορισμός σεναρίων. Η ανάλυση των σεναρίων βασίζεται α) στον προσδιορισμό της θέσης των αναμενόμενων βλαβών και της επίδρασής τους στη χωρητικότητα των οδικών στοιχείων και β) στον καθορισμό των κρίσιμων χρονικών περιόδων για τις οποίες πρέπει να εφαρμοστεί το μαθηματικό υπόδειγμα. Όσον αφορά το τελευταίο, διακρίνονται τρία σενάρια περιόδου αναφοράς: 1) Υφιστάμενη κατάσταση (περίοδος ομαλής λειτουργίας πριν το σεισμό), 2) Κρίσιμη περίοδος (περίοδος όπου προέχει η άμεση πρόσβαση του πληθυσμού σε ασφαλείς περιοχές, η παροχή άμεσης βοήθειας και η αποκατάσταση δικτύων κοινής ωφέλειας και βασικών υποδομών-υπηρεσιών), 3) Περίοδος αποκατάστασης (περίοδος όπου επιδιώκεται η επιστροφή στην αυτονομία με βασική παραδοχή τη διαμόρφωση των κυκλοφοριακών δεδομένων στις τιμές που είχαν κατά την κανονική λειτουργία). 5. Εφαρμογή του υποδείγματος προσομοίωσης της κυκλοφορίας. Στο 5 ο βήμα της μεθοδολογικής προσέγγισης εφαρμόζεται ένα μαθηματικό υπόδειγμα προσομοίωσης της κυκλοφορίας για τα σενάρια που προσδιορίστηκαν προηγουμένως. Καθώς στο παρόν ερευνητικό έργο η ανάλυση του οδικού δικτύου πραγματοποιείται σε μακροσκοπικό επίπεδο (επίπεδο περιφέρειας) και υπάρχει έλλειψη δεδομένων αποσυνθετικού τύπου, επιλέχθηκε η χρήση ενός συνθετικού υποδείγματος (aggregate model) ανάλυσης ανοικτού τύπου, όπως επιτάσσουν τα προαπαιτούμενα που ορίζονται από το έργο. Το πακέτο λογισμικού που επιλέχθηκε τελικά είναι το NeXTA/DTALite (Network Explorer for Traffic Analysis, το οποίο περιγράφεται αναλυτικά στο Παραδοτέο 4.2). 6. Παρουσίαση σε χάρτες των αποτελεσμάτων από την ανακατανομή της κυκλοφορίας για τα διάφορα σενάρια κυκλοφοριακής ροής. Στο τελικό βήμα της ανακατανομής της κυκλοφορίας μέσω μαθηματικού υποδείγματος πραγματοποιείται η οργάνωση των αποτελεσμάτων σε ξεχωριστή βάση δεδομένων αλλά και σε κατάλληλο σχεδιαστικό περιβάλλον προκειμένου να τροφοδοτήσουν τόσο τη συνολική μεθοδολογία του προγράμματος όσο και την επικείμενη μελέτη εφαρμογής. 16

17 Το τρίτο στάδιο της μεθοδολογικής προσέγγισης συνίσταται στην ανάλυση των αποτελεσμάτων, την αποτίμηση της σεισμικής διακινδύνευσης και τη στάθμιση των κοινωνικοοικονομικών παραμέτρων. Αυτό επιτυγχάνεται τόσο με τη χρήση του Δείκτη ολικής αξίας όσο και με τον προσδιορισμό του χρόνου και του κόστους διαδρομής. Η μεθοδολογική προσέγγιση στον υπολογισμό του δείκτη ολικής αξίας και του χρόνου και του κόστους διαδρομής στις εναλλακτικές διαδρομές του δικτύου γίνεται σε επόμενα Παραδοτέα του εν λόγω ερευνητικού έργου. Τέλος, τέταρτο και τελευταίο στάδιο της ακολουθούμενης μεθοδολογικής προσέγγισης αποτελεί η διαχείριση της κυκλοφορίας με στόχο την ελαχιστοποίηση των αρνητικών κοινωνικο-οικονομικών και περιβαλλοντικών επιπτώσεων από τη σεισμική δραστηριότητα. 17

18 RETIS-RISK Παραδοτέο ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Αργυρούδης, Σ., Πιτιλάκης, Κ., και Χατζηγώγος, Θ. (2008). Αποτίμηση Σεισμικής Διακινδύνευσης Οδικού Δικτύου Θεσσαλονίκης. Πρακτικά του 3 oυ Πανελληνίου Συνεδρίου Αντισεισμικής Μηχανικής & Τεχνικής Σεισμολογίας. Αθήνα. Γιαννόπουλος, Γ.Α. (2002). Σχεδιασμός των Μεταφορών. Θεσσαλονίκη: Παρατηρητής. Πιτιλάκης, Κ., Αναστασιάδης, Α., και Αργυρούδης, Σ. (2008). Αποτίμηση Τρωτότητας και Διαχείριση Σεισμικής Διακινδύνευσης Δικτύων Κοινής Ωφέλειας, Υποδομών και Κρίσιμων Υπηρεσιών. Εφαρμογή στην Μητροπολιτική Θεσσαλονίκη. Πρακτικά του 3 oυ Πανελληνίου Συνεδρίου Αντισεισμικής Μηχανικής & Τεχνικής Σεισμολογίας. Αθήνα. Φραντζεσκάκης, Ι.Μ., Γκόλιας, Ι.Κ., και Πιτσιάβα-Λατινοπούλου, Μ.Χ. (2009). Κυκλοφοριακή Τεχνική. Αθήνα: Παπασωτηρίου. Basöz, N. and Kiremidjian, A.S. (1996). Risk Assessment for Highway Transportation Systems. John A. Blume Earthquake Engineering Center Technical Report 118. Bowman, J. and Ben-Akiva, M. (2001). Activity-based disaggregate travel demand model system with activity schedules. Transportation Research Part A: Policy and Practice, 35 (1), Chang, L., Elnashai, A.S., and Spencer, B.F. (2012). Post-earthquake modelling of transportation networks. Structure and Infrastructure Engineering, 8 (10), Cho, S., Ghosh, S., Huyck, C., and Werner, S. (2006). User Manual and Technical Documentation for the REDARS Import Wizard. Buffalo, NY. Cho, S., Gordon, P., Moore II, J.E., Richardson, H.W., Shinozuka, M., and Chang, S. (2001). Integrating Transportation Network and Regional Economic Models to Estimate the Costs of a Large Urban Earthquake. Journal of Regional Science, 41 (1), Dueñas-Osorio, L. and Vemuru, S.M. (2009). Cascading failures in complex infrastructure systems. Structural Safety, 31 (2), Faturechi, R. and Miller-Hooks, E. (2014). Measuring the Performance of Transportation Infrastructure Systems in Disasters: A Comprehensive Review. Journal of Infrastructure Systems, Federal Emergency Management Agency. (2012a). Multi-hazard Loss Estimation Methodology Earthquake Model Hazus MH 2.1 User Manual. Washington, D.C.: Federal Emergency Management Agency. Federal Emergency Management Agency. (2012b). Multi-hazard Loss Estimation Methodology Earthquake Model Hazus MH 2.1 Technical Manual. Washington, D.C.: Federal Emergency Management Agency. Hosseini Nourzad, S.H. (2014). Computational Framework For Modeling Infrastructure Network Performance And Vulnerability. Drexel University. Jenelius, E. and Mattsson, L.-G. (2012). Road network vulnerability analysis of areacovering disruptions: A grid-based approach with case study. Transportation Research Part A: Policy and Practice, 46 (5), Jenelius, E., Petersen, T., and Mattsson, L.-G. (2006). Importance and exposure in road network vulnerability analysis. Transportation Research Part A: Policy and Practice, 40 (7), Kiremidjian, A., Moore, J., Fan, Y.Y., Basoz, N., Yazali, O., and Williams, M. (2006). Pacific Earthquake Engineering Research Center Highway Demonstration Project. PEER Report 2006/02. Berkeley, CA. Kiremidjian, A., Moore, J., Fan, Y.Y., Yazlali, O., Basoz, N., and Williams, M. (2007). Seismic Risk Assessment of Transportation Network Systems. Journal of Earthquake Engineering, 11 (3), Kitamura, R., (1988). An evaluation of activity-based travel analysis. Transportation, 15 (1-18

19 2). Liu, J., and Zhou, X. (2014). NeXTA Questions and Answers Document. ( vztftbq/edit?pli=1), Τελευταία πρόσβαση 19 Ιανουαρίου MCEER. (2006). REDARS Software for Seismic Risk Analysis of Highway Systems MCEER. ( Τελευταία πρόσβαση 19 Ιανουαρίου Miller, E., Roorda, M., and Carrasco, J. (2005). A tour-based model of travel mode choice. Transportation. Ortuzar, J. de D. and Willumsen, L.G. (2011). Modelling Transport. 4th ed. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, Incorporated. Shinozuka, M., Murachi, Y., Dong, X., Zhou, Y., and Orlikowski, M.J. (2003). Seismic Performance of Highway Transportation Networks. China-US Workshop on Protection of Urban Infrastructure and Public Buildings against Earthquakes and Manmade Disasters. Beijing, China. Shinozuka, M., Zhou, Y., Kim, S., Murachi, Y., Banerjee, S., Cho, S., and Chung, H. (2005). Socio-Economic Effect of Seismic Retrofit Implemented on Bridges in the Los Angeles Highway Network. Irvine, CA. Sivakumar, A. (2007). Modelling transport: a synthesis of transport modelling methodologies. Imperial College of London. London. Southworth, F. (1991). Regional evacuation modeling: a state-of-the-art review. Taylor, J. (2011). Open-Source NeXTA Version 3 User s Guide. Transportation Research Board. (2010). HCM2010 Highway Capacity Manual. Washington, DC: Transportation Research Board. Werner, S.D. (2003). Current Developments and Future Directions for Seismic Risk Analysis of Highway Systems. Advancing Mitigation Technologies and Disaster Response for Lifeline Systems. Reston, VA: American Society of Civil Engineers, Werner, S.D., Taylor, C.E., Moore III, J.E., Walton, J.S., and Cho, S. (2000). A Risk-Based Methodology for Assessing the Seismic Performance of Highway Systems. Research Progress and Accomplishments Buffalo, NY: Multidisciplinary Center for Earthquake Engineering Research University, Wilmot, C.G. and Mei, B. (2004). Comparison of Alternative Trip Generation Models for Hurricane Evacuation. Natural Hazards Review, 5 (4), Zhou, X., Lu, J., Lei, H., Reynolds, W., Jia, A., and Li, M. (2010). DTALite. ( Τελευταία πρόσβαση 19 Ιανουαρίου Zhou, X., Taylor, J., and Pratico, F. (2014). DTALite: A queue-based mesoscopic traffic simulator for fast model evaluation and calibration. Cogent Engineering, 1 (1),