Urban connected intelligent transport system (Urban C-ITS) for greener and safer transport in smart cities

Αστικό συνδεδεμένο ευφυές σύστημα μεταφορών (Urban C-ITS) για πιο πράσινες και ασφαλείς μετακινήσεις στο πλαίσιο των έξυπνων πόλεων

Urban connected intelligent transport system (Urban C-ITS) for greener and safer transport in smart cities

Koukounaris, Athanasios

Κουκουνάρης, Αθανάσιος

PhD Thesis

2023

Το αυξημένο κοινωνικό κόστος των οδικών μετακινήσεων στα αστικά οδικά δίκτυα αποτελεί σοβαρό πρόβλημα με πολλαπλές κοινωνικές και περιβαλλοντικές επιπτώσεις που επιβαρύνουν όχι μόνο τους οδηγούς και επιβάτες αλλά και τους μόνιμους κατοίκους των περιοχών αυτών. Η μείωση του κοινωνικού κόστους των οδικών μετακινήσεων μπορεί να επιτευχθεί με την αποδοτικότερη διαχείριση της κυκλοφορίας. Για τον λόγο αυτό, η παρούσα έρευνα προτείνει ένα Αστικό Συνδεδεμένο Ευφυές Σύστημα Μεταφορών (Urban C-ITS). Το προτεινόμενο Σύστημα διαχειρίζεται δυναμικά την κυκλοφορία δίνοντας τις απαραίτητες εντολές στα συνδεδεμένα οχήματα σχετικά με την ταχύτητα κίνησης και την επιτάχυνση που θα πρέπει να ακολουθήσουν ώστε να προκύπτει το ελάχιστο κοινωνικό κόστος για την λειτουργία του αστικού δικτύου. Επιπρόσθετα, το Σύστημα επεμβαίνει στους κύκλους των φωτεινών σηματοδοτών επιμηκύνοντας την πράσινη φωτεινή ένδειξη ανάλογα με τις ανάγκες του δικτύου εξασφαλίζοντας το ελάχιστο κοινωνικό κόστος. Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, το κοινωνικό κόστος απαρτίζεται από τέσσερις επιμέρους παράγοντες: το χρόνο μετακίνησης ή χρόνο ταξιδίου, τα τροχαία ατυχήματα, την κατανάλωση καυσίμου και τις εκπομπές ρύπων. Συνεπώς, η διατριβή συνεισφέρει στην επίτευξη πιο πράσινων και ασφαλών οδικών μετακινήσεων σε αστικά δίκτυα στο πλαίσιο των Έξυπνων Πόλεων μέσω της ελαχιστοποίησης του κοινωνικού κόστους. Τα τελευταία τεχνολογικά επιτεύγματα και οι εξελίξεις στα δίκτυα επικοινωνιών βοηθούν στην εφαρμογή Συνδεδεμένων Ευφυών Συστημάτων Μεταφορών (C-ITS) για την διαχείριση της κυκλοφορίας επιτρέποντας την συνεχή επικοινωνία των οχημάτων-χρηστών και των υποδομών. Η ιδέα των Urban C-ITS έχει ξεκινήσει να μελετάται στην Ευρώπη, αλλά ακόμα υπάρχουν λίγες σχετικές έρευνες στην βιβλιογραφία. Με την παρούσα διατριβή συνεισφέρουμε στην συζήτηση για την εφαρμογή μοντέλων Urban C-ITS σε Έξυπνες Πόλεις και την μείωση του κοινωνικού κόστους των μετακινήσεων σε αστικό περιβάλλον σε αντίθεση με την υπάρχουσα βιβλιογραφία που αναλύει το κοινωνικό κόστος σε αυτοκινητοδρόμους.

The increased societal cost of vehicle travel in urban road networks is a major issue with multiple social and environmental impacts that burden not only the drivers and passengers but also the permanent residents of the related areas. The reduction of the societal cost of travel can be achieved through more efficient traffic management procedures. In this direction, this PhD thesis proposes an Urban Connected Intelligent Transport System (Urban C-ITS). The proposed System dynamically manages the traffic by providing the necessary commands to the connected vehicles as regards the speed and the acceleration that they should follow in order to achieve the minimum societal cost for an urban road network. In addition, the System intervenes in traffic lights cycles by lengthening the green traffic light depending on the capacity and needs of the network ensuring the minimum societal cost. In this thesis, the societal cost of travel consists of four factors: travel time, traffic accidents, fuel consumption and pollutant emissions. Therefore, by minimizing the societal cost this research contributes to achieving greener and safer transport in urban road networks in the context of Smart Cities. The latest technological achievements and the evolution in communication networks are enhancing the implementation of Connected Intelligent Transport Systems (C-ITS) for traffic management enabling constant communication between vehicle-users and infrastructure. The idea of Urban C-ITS has started to be studied in Europe, but there is still few related research in the literature. With this thesis we are contributing to the debate on the implementation of Urban C-ITS models in Smart Cities and the reduction of the societal costs of travel in an urban road environment in contrast to the existing literature that analyzes the societal cost in highways.

Επιστήμες Μηχανικού και Τεχνολογία ➨ Επιστήμη Πολιτικού Μηχανικού ➨ Επιστήμη και Τεχνολογία των μεταφορών

Transportation science and Technology

Connected vehicles

Travel time

Κοινωνικό κόστος οδικών μετακινήσεων

Συνδεδεμένα οχήματα

Επιστήμη Πολιτικού Μηχανικού

Κατανάλωση καυσίμου

Civil Engineering

Fuel consumption

Urban road network

Επιστήμη και Τεχνολογία των μεταφορών

Traffic accidents

Αστικό οδικό δίκτυο

Εκπομπές ρύπων οχημάτων

Επιστήμες Μηχανικού και Τεχνολογία

Διαχείριση κυκλοφορίας

Engineering and Technology

Vehicle emission pollutants

Societal cost of travel

Traffic management

Sustainability

Χρόνος ταξιδίου

Βιωσιμότητα

Οδικά ατυχήματα

Greek

Πανεπιστήμιο Πατρών

University of Patras

Πανεπιστήμιο Πατρών. Σχολή Πολυτεχνική. Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών

National Documentation Centre (EKT)

National Archive of PhD Theses

Συλλογή ΕΑΔΔ