Freeway traffic flow modeling and control with emphasis on congested off-ramp areas
Authors: Σπηλιοπούλου Αναστασία 
Published: August 2021

Οι περισσότερες μεγαλουπόλεις των ανεπτυγμένων χωρών διαθέτουν ένα εκτεταμένο δίκτυο αστικών και περι-αστικών αυτοκινητοδρόμων, το οποίο στοχεύει στην ουσιαστικά ανεμπόδιστη και γρήγορη κίνηση των οχημάτων γύρω από τα αστικά κέντρα. Εντούτοις, η αύξηση της κυκλοφοριακής ζήτησης, ιδιαίτερα κατά τις ώρες αιχμής, σε συνδυασμό με την εμφάνιση διαφόρων περιστατικών, οδηγεί στην καθημερινή δημιουργία κυκλοφοριακής συμφόρησης η οποία έχει ως αποτέλεσμα τη σημαντική αύξηση των χρόνων διαδρομής των οχημάτων, την αύξηση της κατανάλωσης καυσίμων, την περιβαλλοντική ρύπανση και τη μειωμένη οδική ασφάλεια.Το πρόβλημα της συμφόρησης στους αστικούς και περι-αστικούς αυτοκινητοδρόμους δεν μπορεί πάντοτε να αντιμετωπιστεί με την επέκταση των ήδη υπάρχοντων υποδομών, για οικονομικούς αλλά και περιβαλλοντικούς λόγους. Αντιθέτως, κατάλληλα μέτρα ελέγχου κυκλοφορίας μπορούν να εφαρμοστούν για να αντιμετωπίσουν το πρόβλημα. Η ανάπτυξη αποτελεσματικών μέτρων ελέγχου κυκλοφορίας προϋποθέτει την ύπαρξη κατάλληλων μαθηματικών μοντέλων κυκλοφοριακής ροής τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανάπτυξη και δοκιμή των προτεινόμενων στρατηγικών ελέγχου. Η εργασία αυτή διερευνά την ιδιαίτερη, αλλά συχνά εμφανιζόμενη, περίπτωση της κυκλοφοριακής συμφόρησης σε αυτοκινητοδρόμους η οποία οφείλεται σε κορεσμένες ράμπες εξόδου. Αυτό το είδος συμφόρησης είναι δύσκολο να αντιμετωπιστεί και για το λόγο αυτό δεν υπάρχουν πολλές αναφορές στη διεθνή βιβλιογραφία σχετικά με κατάλληλα μέτρα ελέγχου κυκλοφορίας για αυτές τις περιοχές. Επιπλέον, στην αντίστοιχη βιβλιογραφία που αφορά τη μοντελοποίηση της κυκλοφοριακής ροής σε οδικά δίκτυα, δεν υπάρχουν μελέτες που να πραγματοποιούν σύγκριση και αξιολόγηση διαφορετικών μοντέλων κυκλοφοριακής ροής σχετικά με την ικανότητά τους να αναπαριστούν τις κυκλοφοριακές συνθήκες σε αυτές τις περιοχές. Ο στόχος της παρούσας έρευνας είναι να διερευνήσει θέματα μοντελοποίησης και ελέγχου της κυκλοφοριακής ροής σε περιοχές ραμπών εξόδου αυτοκινητοδρόμων υπό συμφόρηση.Ιδιαίτερα, στην παρούσα διατριβή τα δύο πιο δημοφιλή, μακροσκοπικά μοντέλα κυκλοφοριακής ροής, συγκεκριμένα το CTM και το ΜΕΤΑΝΕΤ, αξιολογούνται και συγκρίνονται σχετικά με την ικανότητά τους να αναπαριστούν τις κυκλοφοριακές συνθήκες σε περιοχές ραμπών εξόδου αυτοκινητοδρόμων υπό συμφόρηση. Τα μοντέλα βαθμονομούνται και αξιολογούνται κάνοντας χρήση πραγματικών δεδομένων κυκλοφορίας από ένα τμήμα του αυτοκινητοδρόμου της Αττικής Οδού, στην Αθήνα. Εκτός από τα θέματα μοντελοποίησης, διαφορετικά μέτρα ελέγχου κυκλοφορίας προτείνονται για την περίπτωση περιοχών ραμπών εξόδου αυτοκινητοδρόμων υπό συμφόρηση. Συγκεκριμένα, δύο διαφορετικές περιπτώσεις εξετάζονται και κατάλληλες στρατηγικές ελέγχου κυκλοφορίας προτείνονται για κάθε περίπτωση. Στην πρώτη περίπτωση που εξετάζεται, ένα υποθετικό δίκτυο χρησιμοποιείται και διαφορετικές στρατηγικές καθοδήγησης πορείας αναπτύσσονται, οι οποίες στοχεύουν να καθοδηγήσουν τους οδηγούς μέσω εναλλακτικών διαδρομών. Σκοπός των στρατηγικών ελέγχου είναι να προστατεύσουν την κορεσμένη ράμπα εξόδου και να αποτρέψουν την υπερχείλιση της ουράς οχημάτων της ράμπας στον αυτοκινητόδρομο και τη δημιουργία συμφόρησης στο κυρίως ρεύμα του αυτοκινητοδρόμου. Στη δεύτερη περίπτωση, ένα πραγματικό δίκτυο εξετάζεται όπου η συμφόρηση στον αυτοκινητόδρομο οφείλεται στην συμφόρηση που έχει δημιουργηθεί στο παράπλευρο αστικό δίκτυο, η οποία εισέρχεται στον αυτοκινητόδρομο μέσω μίας κορεσμένης ράμπας εξόδου. Το δίκτυο προσομοιώνεται μέσω του μικροσκοπικού προσομοιωτή οδικών δικτύων AIMSUN και μία στρατηγική ελέγχου πραγματικού χρόνου προτείνεται η οποία έχει στόχο να μεγιστοποιήσει τη ροή οχημάτων στο παράπλευρο δίκτυο και παράλληλα να εμποδίσει την είσοδο της ουράς οχημάτων της ράμπας εξόδου στο κυρίως ρεύμα του αυτοκινητοδρόμου. Τα αποτελέσματα των διερευνήσεων, και για τις δύο περιπτώσεις που εξετάστηκαν, έδειξε ότι τα προτεινόμενα μέτρα ελέγχου κυκλοφορίας μπορούν να βελτιώσουν τις κυκλοφοριακές συνθήκες που επικρατούν στο δίκτυο, εμποδίζοντας τη δημιουργία της συμφόρησης στο κυρίως ρεύμα του αυτοκινητοδρόμου. Το γεγονός αυτό καθιστά τις προτεινόμενες στρατηγικές ελέγχου πολλά υποσχόμενες σε περίπτωση ενδεχόμενης εφαρμογής τους στο πεδίο.