Δυναμική διαχείριση κυκλοφορίας σε αστικές λιμενικές περιοχές και διαδικασιών ελέγχου σε λιμένες με τη χρήση ευφυών και συνδεδεμένων ευφυών συστημάτων μεταφορών

Abstract

In this thesis, the dynamic management of urban coastal traffic and port access control was studied utilizing Intelligent Transportation Systems (ITS) and Connected Intelligent Transportation Systems (C-ITS). More specifically, dynamic models were developed to detect, in real time, recurring congestion and non-recurring congestion occurred due to an incident in urban coastal road of a port city, based on the characteristics of the road and the port area. Furthermore, algorithms integrating the dynamic models were developed and, based on their detections, the diversion of users from the urban coastal road was examined with the support of traffic simulation. The implementation of the proposed algorithms was carried out for a road segment of the coastal Othonos-Amalias Avenue in Patras and based on defined evaluation indicators, the algorithms’ assessment for detecting recurring congestion and non-recurring congestion was performed. At the same time, the benefits owing to users’ diversion from the under study road segment were studied and assessed, both on favour of the individual user who continues to move on the road segment, and the wider society and the environment. In parallel, an algorithmic model using real time data, related to the processes at the entry gates of the port control area, is developed. The model identifies solution space and queuing systems results per specified time interval. The queuing systems deal with a wide range of queuing operations (single queue to multiple queues) and available gates (servers) to be used for real-time management of the port control area. Queuing systems evaluation is performed through identification of the objective function, leading to quick search and incremental selection of the best solution; depending on the proper-ties of the solution space, the solution could also be optimal. This solution is suggested to the administrator of the port control area. The implementation of the dynamic analysis and management model of the port’s control area was implemented at the New Port of Patras and was assessed based on pre-defined evaluation indicators. A comparative evaluation was also carried out between the results of the different queuing models studied. The optimal dynamic model for the detection of traffic congestion, as studied in this work, and the algorithmic model leading to solution space and queuing systems results at the entry gates of the port control area, are the two fundamental components of the dynamic management system of urban traffic and port control gates developed in this thesis; enhancing port cities sustainability.

Στην παρούσα διατριβή μελετήθηκε η δυναμική διαχείριση της κυκλοφορίας σε αστικές λιμενικές περιοχές και των διαδικασιών ελέγχου σε λιμένες με την χρήση Ευφυών Συστημάτων Μεταφορών (ITS) και Συνδεδεμένων Ευφυών Συστημάτων Μεταφορών (C-ITS). Ειδικότερα, αναπτύχθηκαν δυναμικά μοντέλα ανίχνευσης επαναλαμβανόμενης συμφόρησης και μη-επαναλαμβανόμενης συμφόρησης λόγω συμβάντος σε αστικές λιμενικές λεωφόρους σε πραγματικό χρόνο βάσει των χαρακτηριστικών της εκάστοτε λεωφόρου και λιμενικής περιοχής. Στην συνέχεια, αναπτύχθηκαν αλγόριθμοι που ενσωματώνουν τα μοντέλα και βάσει των ανιχνεύσεων τους εξετάστηκε η εκτροπή των χρηστών από την αστική λιμενική λεωφόρο με την υποστήριξη κυκλοφοριακής προσομοίωσης. Η εφαρμογή των προτεινόμενων αλγορίθμων πραγματοποιήθηκε για οδικό τμήμα της παραλιακής λεωφόρου Όθωνος-Αμαλίας στην Πάτρα και βάσει ορισμένων δεικτών αξιολόγησης πραγματοποιήθηκε η αξιολόγηση της απόδοσης των αλγορίθμων ανίχνευσης επαναλαμβανόμενης συμφόρησης και μη-επαναλαμβανόμενης συμφόρησης λόγω συμβάντος. Ταυτόχρονα μελετήθηκαν και αξιολογήθηκαν οι ωφέλειες που προκύπτουν από την εκτροπή των χρηστών από το υπό μελέτη οδικό τμήμα, τόσο από την μεριά του μεμονωμένου χρήστη που συνεχίζει να κινείται στην οδό, όσο και της ευρύτερης κοινωνίας και το περιβάλλον. Επιπρόσθετα, πραγματοποιήθηκε μοντελοποίηση των συστημάτων διαδικασιών ελέγχου οχημάτων και επιβαινόντων σε λιμένες. Ειδικότερα, αναλύθηκαν τέσσερα διαφορετικά συστήματα ουρών που θα μπορούσαν να εφαρμοστούν σε μια περιοχή ελέγχου οχημάτων σε λιμένα, πριν αυτά εισέλθουν στις πύλες επιβίβασης. Στην συνέχεια, αναπτύχθηκε αλγόριθμος που εφαρμόζεται σε πραγματικό χρόνο για την επιλογή του εκάστοτε βέλτιστου συστήματος ουρών ανάλογα με τις εκάστοτε συνθήκες εισαγωγής οχημάτων στο σύστημα, με το οποίο θα προτείνεται στους ιθύνοντες να λειτουργεί η περιοχή, ώστε να επωφελούνται οι χρήστες του λιμένα. Η εφαρμογή του δυναμικού μοντέλου ανάλυσης και διαχείρισης της περιοχής ελέγχου λιμένα εφαρμόστηκε στο Νότιο Λιμάνι Πατρών και αξιολογήθηκε βάσει ορισμένων δεικτών αξιολόγησης. Συγκριτική αξιολόγηση πραγματοποιήθηκε και μεταξύ των αποτελεσμάτων των διαφορετικών μοντέλων ουρών που μελετήθηκαν.