Πρόβλεψη των μελανών σημείων του οδικού δικτύου Μακεδονίας και Θράκης με συμβατικές μεθόδους και με μεθόδους μηχανικής μάθησης
Authors: Καραμανλής Ιωάννης 
Published: June 2024

Η παρούσα διατριβή με διακριτό τίτλο «Πρόβλεψη των μελανών σημείων του οδικού δικτύου Μακεδονίας και Θράκης με συμβατικές μεθόδους και με μεθόδους μηχανικής μάθησης», έχει ως κεντρικό άξονα την συγκριτική αξιολόγηση συμβατικών και νεωτεριστικών μεθόδων πρόβλεψης των μελανών σημείων ενός οδικού δικτύου. Με την παροχή μιας βάσης δεδομένων, διαθέσιμης στο ευρύ κοινό, που ονομάζεται Μελανά Σημεία Βόρειας Ελλάδας (ΜΣΒΕ) και μιας εξαιρετικά ακριβούς μεθόδου εντοπισμού οδικών μελανών σημείων, προσφέρει μια πιθανή λύση σε προκλήσεις σχετιζόμενες με τον εντοπισμό και την ανάλυση των τελευταίων, όπως η ποιότητα των δεδομένων, η περιορισμένη διαθεσιμότητά τους, η δυσκολία ως προς την ακριβή αξιολόγηση των παραγόντων που συμβάλλουν στην πρόκληση των τροχαίων ατυχημάτων, καθώς και η συνεχής εξέλιξη της οδικής σχεδίασης, των υποδομών και των συστημάτων ασφάλειας των οχημάτων. Τα μελανά σημεία των τροχαίων ατυχημάτων γνωστά και ως black spots, hot spots, accident prone locations, sites with promise και hazardous road locations, είναι χωροχρονικά φαινόμενα και αναφέρονται σε συγκεκριμένα σημεία του οδικού δικτύου, όπου η συχνότητα και οι συνέπειες των τροχαίων ατυχημάτων είναι σημαντικές για μια χρονική περίοδο. Η αξιολόγηση αυτών των προβληματικών περιοχών βοηθάει τους ερευνητές να αποκαλύψουν τις βαθύτερες αιτίες και τους λόγους για τα αυξημένα ποσοστά σύγκρουσης, όπως ο σχεδιασμός της οδού, ο όγκος της κυκλοφορίας, η συμπεριφορά του οδηγού, οι καιρικές συνθήκες και οι υποδομές. Ο εντοπισμός των μελανών σημείων περιλαμβάνει την ανάλυση της γεωγραφικής θέσης και της χρονικής εμφάνισης των τροχαίων ατυχημάτων. Συνήθως, αυτή η ανάλυση εξετάζει συγκεκριμένες τοποθεσίες στα οδικά δίκτυα κατά τη διάρκεια καθορισμένων χρονικών περιόδων για να εντοπίσει περιοχές με υψηλότερη συγκέντρωση ατυχημάτων, γνωστές ως μελανά σημεία. Συνιστά ένα από τα σημαντικότερα βήματα για την κατανόηση των παραγόντων που συμβάλλουν στα οδικά τροχαία ατυχήματα και την ανάπτυξη στρατηγικών για την μείωση του αριθμού και της σοβαρότητας των εν λόγω περιστατικών. Επιπλέον, είναι ζωτικής σημασίας για την ιεράρχηση των παρεμβάσεων οδικής ασφάλειας και την αξιολόγηση της αποτελεσματικότητάς τους στη μείωση του αριθμού των τροχαίων ατυχημάτων. Η διατριβή αναπτύσσεται σε τρεις (3) ενότητες: Η πρώτη ενότητα με τίτλο «ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΤΟΥ ΖΗΤΗΜΑΤΟΣ ΤΗΣ ΟΔΙΚΗΣ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ» διαρθρώνεται σε δέκα (10) κεφάλαια. Ειδικότερα, στο 1ο κεφάλαιο με τίτλο «ΟΔΙΚΑ ΤΡΟΧΑΙΑ ΑΤΥΧΗΜΑΤΑ» επιχειρείται μια πρώτη προσέγγιση των τροχαίων ατυχημάτων. Τα τελευταία αποτελώντας παράγοντα νοσηρότητας και θνησιμότητας του πληθυσμού των περισσότερων χωρών του κόσμου και μια διαρκή απειλή για τους χρήστες της οδού, συγκαταλέγονται στη λίστα των σημαντικότερων παγκόσμιων κοινωνικών προβλημάτων. Είναι πολύπλοκα φαινόμενα, η πρόκληση των οποίων οφείλεται στην αλληλεπίδραση ενός πλήθους παραγόντων, με τον άνθρωπο να τοποθετείται στην κορωνίδα αυτών. Εμφανίζουν έναν τεράστιο οικονομικό αντίκτυπο που σε παγκόσμιο επίπεδο αγγίζει τα 518 δισεκατομμύρια δολάρια, αλλά και ψυχολογικό που μεταφράζεται σε εκδήλωση άγχους, έντονου μετατραυματικού στρες και κατάθλιψης. Τα τροχαία ατυχήματα, όπως εμφαίνεται και στον Πίνακα 1, αποτελούν την 1η αιτία θανάτου για χρήστες της οδού ηλικίας 15-29 ετών και 8η αιτία θανάτου για όλες τις ηλικίες. Χωρίς τη λήψη κατάλληλων μέτρων διαφαίνεται ότι μέχρι το 2030 θα ανέλθει στην 5η θέση. Στο ίδιο κεφάλαιο τονίζεται η σημασία ανάλυσης και διερεύνησής τους στα πλαίσια μιας ολοκληρωμένης και αποτελεσματικής διαχείρισης της οδικής ασφάλειας, διατυπώνεται ο ορισμός τους, παρουσιάζεται η εξέλιξή τους και αναπτύσσονται οι τρεις κατηγορίες (θανατηφόρα, με τραυματισμό, με υλικές ζημιές) στις οποίες αυτά διακρίνονται βάσει των αποτελεσμάτων που επιφέρουν. Στο 2ο κεφάλαιο με τίτλο «ΟΔΙΚΗ ΑΣΦΑΛΕΙΑ» δίνεται αρχικά ο ορισμός της. Ακολούθως, περιγράφονται οι τρεις παράγοντες με τους οποίους σχετίζεται αιτιωδώς και που δεν είναι άλλοι από τον χρήστη της οδού, το όχημα και τέλος η οδός με το οδικό περιβάλλον. Στον Πίνακα 3 αποτυπώνονται τα ποσοστά συμμετοχής των παραπάνω παραγόντων στο τροχαίο ατύχημα. Ο άνθρωπος βρίσκεται στην κορυφή με ποσοστό 65%. Από την βιβλιογραφική ανασκόπηση προέκυψε ότι: 1) Ο χρήστης της οδού με τα επιμέρους στοιχεία και συμπεριφορές του όπως ηλικία, φύλο, κατανάλωση αλκοόλ, χρήση κινητού, υπερβολική ταχύτητα, απόσπαση προσοχής κ.α., διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στην πρόκληση των τροχαίων ατυχημάτων. 2) Τα χαρακτηριστικά στοιχεία του οχήματος όπως παλαιότητα, μέγεθος, βάρος, μηχανικές βλάβες λόγω ηλικίας ή κακής συντήρησης κ.α., συνιστούν σημαντικούς παράγοντες πρόκλησης τροχαίων ατυχημάτων. Στο Σχήμα 2 παρουσιάζεται η σχέση της ηλικίας του οχήματος με τις μηχανικές βλάβες που αυτό εμφανίζει. 3) Ο σχεδιασμός και η κατασκευή της οδικής υποδομής επηρεάζει σημαντικά την οδική ασφάλεια. Χαρακτηριστικά της οδού όπως πλάτος οδοστρώματος, καμπύλες, περιορισμένη ορατότητα, τύπος οδοδστρώματος κ.α., έχουν επίπτωση στα ποσοστά των τροχαίων ατυχημάτων. Επίσης, οι δυσμενείς περιβαλλοντικές συνθήκες (π.χ. χιόνι, βροχή, ομίχλη), καθώς και η ανεπάρκεια ή πλήρης έλλειψη οδοφωτισμού επιδρούν στην πρόκληση των τροχαίων ατυχημάτων. Στο 3ο κεφάλαιο με τίτλο «ΣΥΣΧΕΤΙΣΗ ΑΤΥΧΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΟΔΗΓΟΥ» περιγράφονται τα επιμέρους χαρακτηριστικά του οδηγού που συνδέονται με αυξημένο κίνδυνο εμπλοκής σε τροχαίο ατύχημα, όπως η ηλικία, το φύλο και η εμπειρία. Όσον αφορά την ηλικία αναφέρεται ότι τον μεγαλύτερο κίνδυνο συμμετοχής σε τροχαία ατυχήματα εμφανίζουν οι οδηγοί ηλικίας κάτω των 25 και άνω των 65 ετών. Ορισμένοι από τους παράγοντες στους οποίους αποδίδεται ο αυξημένος κίνδυνος εμπλοκής των οδηγών νεαρής ηλικίας σε τροχαία ατυχήματα, είναι η παρορμητικότητά τους, η υπερεκτίμηση των οδηγικών ικανοτήτων τους, η έλλειψη εμπειρίας και η τάση για εκδήλωση αντικοινωνικών και επικίνδυνων συμπεριφορών. Όσον αφορά τους ηλικιωμένους οδηγούς ο εν λόγω κίνδυνος οφείλεται στη φυσιολογική απώλεια των ικανοτήτων που σχετίζεται με ψυχικές, οφθαλμολογικές και ωτολογικές παθήσεις. Σχετικά με το φύλο, τα συμπεράσματα των διαφόρων ερευνών συγκλίνουν στο ότι οι γυναίκες οδηγοί διατρέχουν μικρότερο κίνδυνο συμμετοχής σε ένα τροχαίο ατύχημα σε σχέση με τους άνδρες οδηγούς. Τέλος, η εμπειρία αποτελεί με τη σειρά της έναν παράγοντα που επηρεάζει τα ποσοστά των τροχαίων ατυχημάτων. Σύμφωνα με διάφορες μελέτες, η υψηλότερη εμπειρία οδήγησης μπορεί να συνεπάγεται αύξηση της ικανότητας ορθότερης κρίσης των επικίνδυνων καταστάσεων και αποφυγής των, αλλά και αύξηση της εμπιστοσύνης και υπερεκτίμηση ικανοτήτων που έχουν ως αποτέλεσμα την εκδήλωση συμπεριφορών υψηλού κινδύνου. Ως εκ τούτου, η απόκτηση εμπειρίας που εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον ετήσιο αριθμό χιλιομέτρων οδήγησης, τον αριθμό των ετών ενεργούς οδήγησης και την προηγούμενη εμπλοκή σε ατύχημα που επηρεάζει την συμπεριφορά κατά την οδήγηση, μπορεί είτε να μειώσει, είτε να αυξήσει τον αριθμό των ατυχημάτων. Στο 4ο κεφάλαιο με τίτλο «ΣΥΣΧΕΤΙΣΗ ΑΤΥΧΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΟΧΗΜΑΤΟΣ» παρουσιάζεται πώς η ηλικία (παλαιότητα), το μέγεθος και ο τύπος του οχήματος συνδέονται με την πρόκληση του τροχαίου ατυχήματος. Όσον αφορά την ηλικία του οχήματος βρέθηκε ότι συσχετίζεται άμεσα με τον αριθμό των νεκρών ανά 100 εκατομμύρια οχηματοχιλιόμετρα των οχημάτων της αντίστοιχης ηλικίας (Σχήμα 3). Για το μέγεθος του οχήματος, που χαρακτηρίζεται με την βοήθεια του βάρους του και συνιστά ένα χαρακτηριστικό άρρηκτα συνδεδεμένο με την οδική ασφάλεια, αναφέρεται ότι η μείωσή του έχει ως συνέπεια την αύξηση των θανάτων (Πίνακας 5), καθώς και των μέτριων και σοβαρών τραυματισμών. Τέλος, ο τύπος του οχήματος επηρεάζει έντονα την ασφάλεια οδηγών, επιβατών και πεζών, αλλά και την σοβαρότητα ενός ατυχήματος. Ειδικότερα, οι μοτοσυκλέτες που αποτελούν οχήματα με χαρακτηριστικά αυξημένης επικινδυνότητας, παρουσιάζουν αυξημένους δείκτες τροχαίων ατυχημάτων (Πίνακες 6 και 7). Στο 5ο κεφάλαιο με τίτλο «ΣΥΣΧΕΤΙΣΗ ΑΤΥΧΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΟΔΟΥ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ» αναλύεται ο αντίκτυπος των γεωμετρικών και κυκλοφοριακών χαρακτηριστικών της οδού, καθώς και των διάφορων καιρικών συνθηκών όπως χιόνι, ομίχλη, βροχή και θερμοκρασία, στην εμφάνιση των τροχαίων ατυχημάτων. Στα γεωμετρικά χαρακτηριστικά της οδού ανήκουν η διατομή, η οριζόντια και κατακόρυφη χάραξή της. Πρόκειται για παράγοντες που επηρεάζουν την οδική ασφάλεια. Η βελτίωσή τους μπορεί να μειώσει σημαντικά την συχνότητα εκδήλωσης των τροχαίων ατυχημάτων. Στην περίπτωση της διατομής, η μείωση του πλάτους της λωρίδας κυκλοφορίας και του πλάτους του ερείσματος που συγκαταλέγονται στις κύριες παραμέτρους της, αυξάνει δραστικά την πιθανότητα ατυχημάτων. Όσον αφορά την οριζόντια καμπύλη, τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της που επηρεάζουν την πρόκληση των τροχαίων ατυχημάτων είναι η ακτίνα, η καμπυλότητα, το μήκος και η συχνότητά της. Αναλύσεις έδειξαν ότι όσο μικρότερη είναι η ακτίνα της καμπύλης, τόσο υψηλότεροι είναι οι δείκτες των ατυχημάτων (Πίνακας 8). Το ίδιο ισχύει και για τα άλλα δύο χαρακτηριστικά της οριζόντιας καμπύλης. Δηλαδή, όσο αυξάνεται το μήκος της οριζόντιας καμπύλης και η συχνότητα των καμπυλών σε ένα οδικό τμήμα, τόσο αυξάνονται οι δείκτες των τροχαίων ατυχημάτων (Πίνακας 9). Ένα άλλο γεωμετρικό χαρακτηριστικό της οδού είναι η κατακόρυφη χάραξη. Η κατακόρυφη καμπύλη αποτελεί σημαντικό παράγοντα τροχαίων ατυχημάτων. Η επικινδυνότητά της εξαρτάται από την κλίση της. Η αύξησή της οδηγεί σε αύξηση του δείκτη ατυχημάτων (Πίνακας 11). Η επιρροή της συγκεκριμένης κλίσης στην επικινδυνότητα της καμπύλης εξαρτάται από την ακτίνα της καμπύλης (Πίνακας 12). Ως προς τα κυκλοφοριακά χαρακτηριστικά της οδού προκύπτει ότι η κατανόησή τους είναι απαραίτητη για την βελτίωση διαχείρισης κυκλοφορίας και την μείωση της συχνότητας των ατυχημάτων. Στα εν λόγω χαρακτηριστικά συγκαταλέγονται ο κυκλοφοριακός όγκος και η ταχύτητα. Ο κυκλοφοριακός όγκος που σχετίζεται με την κυκλοφοριακή ικανότητα της οδού, ορισμένες φορές αποτελεί βασικό παράγοντα πρόκλησης τροχαίων ατυχημάτων και κάποιες άλλες δεν είναι ο κύριος παράγοντας ή δεν έχει επιρροή. Συνιστά ένα μέτρο έκθεσης και χρησιμοποιείται στη μελέτη και ανάλυση των τροχαίων ατυχημάτων. Η ταχύτητα ως κυκλοφοριακό μέγεθος επηρεάζει την πιθανότητα, την συχνότητα αλλά και την σοβαρότητα των ατυχημάτων. Η επιρροή της στο δείκτη ατυχημάτων είναι εκθετική (Σχήμα 6). Γενικά, η σχέση της με τα τροχαία ατυχήματα μπορεί να ερμηνευτεί μόνο εάν ληφθεί υπ’ όψιν η ταυτόχρονη επίδραση άλλων οδικών στοιχείων που σχετίζονται με τη ροή κυκλοφορίας, το περιβάλλον και το όχημα. Τέλος, όσον αφορά τις περιβαλλοντικές συνθήκες προκύπτει ότι συνιστούν ένα κρίσιμο στοιχείο, που θα πρέπει να λαμβάνεται σοβαρά υπόψη στο πλαίσιο διαχείρισης και αντιμετώπισης των τροχαίων ατυχημάτων. Ως κοινές παράμετροι των καιρικών συνθηκών αναφέρονται η βροχόπτωση, η περιορισμένη ορατότητα λόγω ομίχλης, το χιόνι και η θερμοκρασία. Η βροχόπτωση έχει αναγνωριστεί ως η πιο σημαντική καιρική παράμετρος στις μελέτες οδικής ασφάλειας. Ο αντίκτυπός της συγκεντρώνει τις επιπτώσεις του κινδύνου και της έκθεσης. Οι περισσότερες μελέτες έδειξαν ότι υπάρχει μια θετική συσχέτιση μεταξύ βροχοπτώσεων και συχνότητας συγκρούσεων. Η ίδια θετική συσχέτιση παρατηρείται και στην περίπτωση της ομίχλης και του χιονιού, που ως καιρικά φαινόμενα συμβάλλουν στην αύξηση τόσο του αριθμού των τροχαίων ατυχημάτων, όσο και της σοβαρότητάς των. Τέλος, η θερμοκρασία, που αντανακλά τις εποχικές καιρικές συνθήκες, δεν μπορεί να περιγραφεί ως βασική αιτία τροχαίων ατυχημάτων. Οι ερευνητές έχουν καταλήξει σε αντικρουόμενα συμπεράσματα ως προς το είδος (θετική ή αρνητική) της συσχέτισής της με την συχνότητα των τροχαίων ατυχημάτων. Στο 6ο κεφάλαιο με τίτλο «ΗΜΕΡΑ-ΝΥΧΤΑ» παρουσιάζεται πως οι συνθήκες ημέρας ή σκότους επηρεάζουν την πρόκληση τροχαίων ατυχημάτων. Η ημέρα και η νύχτα είναι δύο μεταβλητές που εκφράζουν τον χρόνο του ταξιδιού. Έχουν σημαντική επιρροή στον αριθμό των τροχαίων ατυχημάτων και στη σοβαρότητά τους. Στο 7ο κεφάλαιο με τίτλο «ΦΩΤΙΣΜΟΣ ΟΔΟΥ» ο οδοφωτισμός, η έλλειψη του οποίου συνδέεται άρρηκτα με την πρόκληση τροχαίων ατυχημάτων, παρουσιάζεται ως ένας σημαντικός οδηγικός παράγοντας ασφαλείας. Στο 8ο κεφάλαιο με τίτλο «ΟΔΙΚΗ ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΚΑΙ ΤΡΟΧΑΙΑ ΑΤΥΧΗΜΑΤΑ» αρχικά περιγράφονται οι τρεις (3) παράμετροι που επηρεάζουν την οδική ασφάλεια και πιο συγκεκριμένα η έκθεση στον κίνδυνο που εκφράζεται μέσα από ένα σύνολο ανθρώπινων συμπεριφορών που εκθέτουν σε κίνδυνο το άτομο, το ρίσκο που αναλαμβάνει ο χρήστης όταν προβαίνει σε μια επικίνδυνη ενέργεια και οι συνέπειες των ενεργειών του χρήστη της οδού, που περιγράφουν τις επιπτώσεις του τροχαίου ατυχήματος σε υλικές ζημιές και ανθρώπινες ζωές. Όλα τα παραπάνω περιγράφονται με την βοήθεια του κύβου οδικής ασφάλειας (Σχήμα 9). Στη συνέχεια, υπό το πρίσμα των νέων συνθηκών κυκλοφορίας και του μεγάλου αριθμού των νεκρών συνεπεία των τροχαίων ατυχημάτων που παρατηρείται σε εγχώριο αλλά και ευρωπαϊκό επίπεδο, τονίζεται η ανάγκη προσαρμογής και βελτίωσης του επιπέδου οδικής ασφάλειας. Η εφαρμογή της πρακτικής συγκριτικής αξιολόγησης προκρίνεται από αρκετές χώρες ως η καταλληλότερη για την επέλευση της παραπάνω βελτίωσης. Στο 9ο κεφάλαιο με τίτλο «ΟΔΙΚΗ ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ» παρουσιάζονται οι διακυμάνσεις που εμφάνισε η οδική ασφάλεια στην Ελλάδα από την δεκαετία του ΄90 κατά την διάρκεια της οποίας οι θάνατοι και τα τροχαία ατυχήματα παρουσιάζουν μια αυξητική τάση εξαιτίας ενός πλήθους παραγόντων, όπως η έλλειψη υποδομών, η περιορισμένη χρηματοδότηση για την οδική ασφάλεια, η αναποτελεσματική οργάνωση της δημόσιας διοίκησης, η αύξηση του αριθμού των κυκλοφορούντων οχημάτων και η έλλειψη εκπαίδευσης σε θέματα κυκλοφοριακής αγωγής, μέχρι και σήμερα. Από την ανάλυση των στοιχείων των τροχαίων ατυχημάτων που συνέβησαν κατά την διάρκεια των ετών 2014-2018 και την αποτύπωση των βασικών δεικτών οδικής ασφάλειας, προκύπτει μια μείωση στον αριθμό των τροχαίων ατυχημάτων το έτος 2018 σε σχέση με το έτος 2014 (Πίνακας 13), που ως ποσοστιαία μεταβολή αγγίζει το 8,152% (Πίνακας 14). Ανάλογη εξέλιξη υπάρχει και σε επίπεδο νεκρών, που από 795 το έτος 2014 μειώνονται στους 700 το έτος 2018 (Πίνακας 16). Το ανδρικό φύλο παρουσιάζει μείωση νεκρών σε ποσοστό 13,2% και ακολουθεί το γυναικείο με μείωση της τάξεως του 6,1% (Πίνακας 19). Ως προς τις ηλικιακές ομάδες, την μεγαλύτερη μείωση νεκρών εμφανίζει εκείνη των 0-24 ετών σε ποσοστό 27,9%, ενώ η μοναδική ομάδα που εμφανίζει αύξηση, σε ποσοστό 19,7%, είναι των ηλικιών 65 ετών και άνω (Πίνακας 20). Όσον αφορά τον αριθμό των τραυματιών, κατά την ως άνω περίοδο, αυτός βαίνει μειούμενος (Πίνακας 17). Αν και τα παραπάνω συγκλίνουν στο συμπέρασμα ότι το επίπεδο της οδικής ασφάλειας στην Ελλάδα έχει βελτιωθεί αισθητά τα τελευταία χρόνια, δυστυχώς η παραπάνω βελτίωση δεν μπορεί να κριθεί ικανοποιητική συγκρινόμενη με τις επιδόσεις των λοιπών αναπτυγμένων χωρών. Στην Ελλάδα, κατά την χρονική περίοδο 2001-2020 σε μια προσπάθεια βελτίωσης του επιπέδου οδικής ασφάλειας καταρτίστηκαν τρία (3) στρατηγικά σχέδια με ξεχωριστή δομή το καθένα και άξονες προτεραιότητας. Στα πλαίσια αυτών αναπτύχθηκαν προγράμματα και ετέθησαν στόχοι προς υλοποίηση. Την ανωτέρω προσπάθεια έρχονται να συμπληρώσουν ορισμένοι φορείς που ασχολούνται με θέματα που άπτονται της οδικής ασφάλειας, όπως η ΕΛ.ΣΤΑΤ. η Ελληνική Αστυνομία με τις αρμόδιες Υπηρεσίες της, το Ινστιτούτο Μεταφορών κ.α. Στο 10ο κεφάλαιο με τίτλο «ΟΔΙΚΗ ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΣΕ ΕΥΡΩΠΑΪΚΟ ΚΑΙ ΔΙΕΘΝΕΣ ΕΠΙΠΕΔΟ» αρχικά, με την βοήθεια δεικτών οδικής ασφάλειας, παρουσιάζεται το επίπεδο της οδικής ασφάλειας σε διάφορες χώρες του κόσμου. Σύμφωνα με αυτούς η Γηραιά ήπειρος παρουσιάζει την χαμηλότερη θνησιμότητα σε τροχαία ατυχήματα παγκοσμίως (Σχήμα 28). Το επίπεδο οδικής ασφάλειας των χωρών της ποικίλλει (Πίνακας 24), αντανακλώντας διαφορετικούς πολιτισμούς, δημογραφικούς παράγοντες, τρόπους μεταφοράς κ.α. Κατά την χρονική περίοδο 2014-2018 ο αριθμός των τροχαίων ατυχημάτων στην Ευρωπαϊκή Ένωση βαίνει μειούμενος (Πίνακας 23). Την ίδια περίοδο η Ελλάδα ως κράτος μέλος της Ε.Ε. παρουσιάζει τη μεγαλύτερη μείωση του αριθμού θανάτων από τροχαία δυστυχήματα (Σχήμα 30). Τέλος, αναλύονται τα στάδια της εφαρμοσθείσας πολιτικής της Ευρωπαϊκής Ένωσης για την βελτίωση της οδικής ασφάλειας και αναφέρονται οι φορείς, σε επίπεδο Ευρωπαϊκής Ένωσης, που ασχολούνται με θέματα οδικής ασφάλειας. Η δεύτερη ενότητα με τίτλο «ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΟΥ ΖΗΤΗΜΑΤΟΣ ΤΗΣ ΟΔΙΚΗΣ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ-ΠΕΔΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑ ΚΑΙ ΘΡΑΚΗ» διαρθρώνεται σε έξι (6) κεφάλαια. Πιο συγκεκριμένα, στο 11ο κεφάλαιο γίνεται λόγος για την ακολουθητέα διαδικασία συλλογής και τα επιμέρους στάδια επεξεργασίας των απαιτούμενων δεδομένων. Πιο συγκεκριμένα, τα απαιτούμενα στοιχεία που αναφέρονται σε τροχαία ατυχήματα που έλαβαν χώρα στο εθνικό και επαρχιακό δίκτυο της Μακεδονίας και της Θράκης κατά την διάρκεια των ετών 2014-2018 και είχαν ως αποτέλεσμα τον τραυματισμό ή τον θάνατο ορισμένων εκ των εμπλεκομένων σε αυτά, χορηγήθηκαν από την ΕΛ.ΣΤΑΤ. μετά από υποβολή σχετικού αιτήματος. Συνολικά, χορηγήθηκαν έξι (6) αρχεία excel περιέχοντα μεταβλητές αφορώσες το όχημα, τους παθόντες και το τροχαίο ατύχημα μαζί με χαρακτηριστικά του οδικού περιβάλλοντος. Μετά από την συνένωση των αρχείων excel, την δημιουργία νέων αρχείων δεδομένων, την αφαίρεση-εξαίρεση ελλιπών και ασαφών στοιχείων, καθώς και άλλων δεδομένων με σκοπό την εξασφάλιση της ομοιομορφίας των υπό εξέταση χιλιομετρικών θέσεων, την ταξινόμηση και περαιτέρω ανωνυμοποίησή τους, προέκυψε ο τελικός αριθμός των 1811 τροχαίων ατυχημάτων. Επίσης, γίνεται αναφορά σε ένα σύνολο παραδοχών, που αναφέρονται στην υιοθέτηση διαδικασίας εξαγωγής των κυκλοφοριακών φόρτων, στην αντιμετώπιση δυσκολιών σχετικών με την εφαρμογή των μεθόδων που επελέγησαν για τον προσδιορισμό των μελανών σημείων και τον περιορισμό μείωσης των υπό επεξεργασία δεδομένων, γεγονός που θα καθιστούσε αδύνατη την περαιτέρω ανάλυσή τους. Στο 12ο κεφάλαιο δίνεται ένας ορισμός για το τι είναι το οδικό μελανό σημείο. Τονίζεται η σημασία εντοπισμού και ανάλυσης των μελανών σημείων για την πρόληψη των τροχαίων ατυχημάτων και κατ’ επέκταση την προαγωγή της οδικής ασφάλειας. Παρατίθενται οι μέθοδοι προσδιορισμού των μελανών σημείων. Αυτές διακρίνονται σε: 1) κλασσικές μεθόδους που περιλαμβάνουν τις αριθμητικές (μέθοδος συχνότητας ατυχημάτων, μέθοδος δείκτη βαρύτητας) και τις στατιστικές μεθόδους (μέθοδος ποιοτικού ελέγχου, μέθοδος τυχαίας κατανομής Poisson), 2) μέθοδο ανάλυσης με βάση τις τεχνολογίες συστημάτων γεωγραφικών πληροφοριών (GIS) που χρησιμοποιείται για την χαρτογράφηση των τροχαίων ατυχημάτων, 3) μέθοδο ανακατασκευής ατυχήματος που περιλαμβάνει τη χρήση διαφόρων τεχνικών, όπως μοντέλα προσομοίωσης, για την αναδημιουργία συνθηκών που οδηγούν στο τροχαίο ατύχημα, 4) μέθοδο ελέγχου οδικής ασφάλειας που περιλαμβάνει μια ενδελεχή εξέταση του οδικού δικτύου και του οδικού περιβάλλοντος, με έμφαση στον εντοπισμό ζητημάτων υποδομής και οδικού σχεδιασμού που μπορεί να συμβάλλουν στην πρόκληση τροχαίων ατυχημάτων και 5) μεθόδους που βασίζονται στη βαθιά μάθηση. Στη συνέχεια γίνεται μια συνοπτική παρουσίαση των κριτηρίων που χρησιμοποιούν διάφορες χώρες για τον προσδιορισμό των μελανών σημείων (Πίνακας 27). Τέλος, εφαρμόζονται τέσσερις (4) κλασσικές μέθοδοι προσδιορισμού μελανών σημείων (μέθοδος τυχαίας κατανομής Poisson, μέθοδος ποιοτικού ελέγχου, μέθοδος δείκτη βαρύτητας, μέθοδος συχνότητας ατυχημάτων) σε επίπεδο σημαντικότητας 90%, από την σύζευξη των οποίων προκύπτει ο αριθμός των μελανών σημείων (142 σημεία) για το υπό εξέταση οδικό δίκτυο της Μακεδονίας και της Θράκης. Στο 13ο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι ανεξάρτητες (τακτικές, δυαδικές, κατηγορικές, αριθμητικές) και η εξαρτημένη δίτιμη μεταβλητή (Πίνακας 29), που χρησιμοποιήθηκαν για την δημιουργία του μοντέλου μας με τη βοήθεια του στατιστικού πακέτου Statistical package for social sciences (SPSS). Γίνεται αναφορά στον τρόπο διαχείρισης ορισμένων μεταβλητών ώστε αυτές να πάρουν την τελική τους μορφή, καθώς και στους λόγους απόρριψης χρήσης ορισμένων εξ αυτών. Ενδεικτικά, η μεταβλητή ‘’κλίση οδοστρώματος’’ προέκυψε από τον συνδυασμό των μεταβλητών ‘’κατωφέρεια’’ και ‘’ανωφέρεια’’, ενώ η μεταβλητή ‘’κατάσταση οδοστρώματος’’ δεν χρησιμοποιήθηκε δεδομένου ότι στο 99% των υπό εξέταση περιπτώσεων χαρακτηρίζεται ως κανονική. Στο 14ο κεφάλαιο αναλύεται θεωρητικά η έννοια της παλινδρόμησης. Λόγω της συμπερίληψης περισσοτέρων από μια ανεξάρτητων μεταβλητών στο μοντέλο μας και της ισχυρής συσχέτισής των, γεγονός που οδηγεί στην εμφάνιση πολυσυγγραμμικότητας, γίνεται αναφορά στους τρόπους εντοπισμού και επίλυσής της. Στη συνέχεια, αναπτύσσεται η έννοια της λογιστικής παλινδρόμησης, καθώς και μιας κατηγορίας αυτής και πιο συγκεκριμένα της δίτιμης λογιστικής παλινδρόμησης. Αναφέρονται οι μέθοδοι (enter, forward, backward) αυτοματοποιημένης επιλογής του βέλτιστου μοντέλου με την χρήση του στατιστικού προγράμματος SPSS, καθώς και τα μειονεκτήματά τους που καθορίζουν την επιλογή τους ή μη. Σε θεωρητικό επίπεδο παρουσιάζονται διάφορα στατιστικά κριτήρια (π.χ. κριτήριο z), μέτρα καλής προσαρμογής (π.χ. συντελεστής προσδιορισμού R2 των Cox και Snell) και αξιολόγησης υποθέσεων (π.χ. Chi-square test) που σχετίζονται με το μοντέλο της λογιστικής παλινδρόμησης. Στο 15ο κεφάλαιο εφαρμόζονται στα δεδομένα τα όσα αναφέρθηκαν στο προηγούμενο κεφάλαιο. Έτσι, αρχικά εφαρμόζεται μια ανάλυση γραμμικής παλινδρόμησης με την χρήση του SPPS. Από αυτήν, μέσω των τιμών VIF και Tolerance του πίνακα Coefficients, των διαστάσεων του πίνακα Collinearity Diagnostics, καθώς και των τιμών διαστάσεων των δεικτών κατάστασης, προκύπτει ότι οι μεταβλητές «ΔΙΑΓΡΑΜΜΙΣΗ ΟΡΙΟΓΡΑΜΜΗΣ ΑΡΙΣΤΕΡΑ» και «ΔΙΑΓΡΑΜΜΙΣΗ ΟΡΙΟΓΡΑΜΜΗΣ ΔΕΞΙΑ» παρουσιάζουν συγγραμμικότητα. Το ίδιο συμβαίνει και με τις μεταβλητές «ΕΥΘΥΓΡΑΜΜΙΑ», «ΔΕΞΙΑ ΣΤΡΟΦΗ» και «ΑΡΙΣΤΕΡΗ ΣΤΡΟΦΗ. Για την άρση της συγγραμμικότητας, μεταξύ των λύσεων, επιλέγεται αυτή της αφαίρεσης από το μοντέλο και των πέντε μεταβλητών. Ακολούθως, εφαρμόζεται μια ανάλυση λογιστικής παλινδρόμησης με τη χρήση των μεθόδων Enter και Βackward LR. Ερμηνεύονται τιμές διαφορών δεικτών και μέτρων της προαναφερθείσας ανάλυσης και διατυπώνεται, υπό μορφή εξίσωσης, το τελικό φειδωλό μοντέλο όπως αυτό προέκυψε με τη βοήθεια της μεθόδου Backward LR. Στο 16ο κεφάλαιο περιγράφονται οι δυνατότητες των αλγορίθμων μηχανικής μάθησης (μοντέλα τεχνητού νευρωνικού δικτύου, υποστήριξης διανυσματικών μηχανών και βαθιάς μάθησης) στο πεδίο προσδιορισμού των μελανών σημείων ενός οδικού δικτύου. Τονίζεται η ικανότητά τους, στην περίπτωση διαχείρισης πολύπλοκων και εξαιρετικά μη γραμμικών δεδομένων, να καλύπτουν περιορισμούς και αδυναμίες της εφαρμοσμένης στατιστικής μοντελοποίησης. Αναφέρονται κάποιες γενικές αρχές της μηχανικής μάθησης και περιγράφονται δέκα (10) γνωστοί αλγόριθμοι της καθοδηγούμενης μάθησης. Ακολούθως, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα εφαρμογής δέκα (10) κλασσικών μεθόδων μηχανικής μάθησης, της λογιστικής παλινδρόμησης με την χρήση του SPSS και της μεθόδου που προτείνεται στα πλαίσια εκπόνησης της παρούσας διατριβής. Συγκρίνονται οι επιδόσεις (Accuracy, Precision, Recall, F1-score, AUC) των ως άνω μεθόδων με τα δεδομένα: 1) στην αρχική τους μορφή, 2) κωδικοποιημένα με εφαρμογή της τεχνικής one-hot και 3) αυξημένα μέσω της τεχνικής MixUp (Πίνακας 31). Από την παραπάνω σύγκριση προκύπτει ότι η προτεινόμενη μέθοδος που χρησιμοποιεί ένα ρηχό MLP (multilayer perceptron) και τη χαμηλή διάσταση των λανθανόντων χαρακτηριστικών που λαμβάνονται μέσω της MixUp, ξεπερνά όλες τις άλλες μεθόδους σε όλες τις μετρήσεις. Τέλος, γίνεται μια αποτίμηση των αποτελεσμάτων. Ως προς την συγκεκριμένη αποτίμηση αναφέρονται τα εξής: το τυχαίο δάσος και το XtraTreess είχαν καλύτερες επιδόσεις από το AdaBoost στον εντοπισμό ατυχημάτων που συνέβησαν σε μελανά σημεία. Κατά την αύξηση του πληθυσμού του δείγματος και τη χρήση της τεχνικής κωδικοποίησης της προτεινόμενης μεθόδου επιτεύχθηκαν κέρδη απόδοσης. Η προτεινόμενη μέθοδος ξεπέρασε όλες τις άλλες μεθόδους όσον αφορά την ακρίβεια (accuracy), την ανάκληση (recall), τη βαθμολογία F1 (F1-score), την AUC και την ακρίβεια (precision). Αυτό υποδηλώνει ότι μπορεί να είναι μια υποσχόμενη λύση στην προσπάθεια εντοπισμού μελανών σημείων, παρά τις προκλήσεις που θέτει το μη ισορροπημένο και πολύπλοκο σύνολο δεδομένων «Μελανά Σημεία Βόρειας Ελλάδας». Τα αποτελέσματα της παρούσας έρευνας δείχνουν ότι ο αντίκτυπος του κυκλοφοριακού όγκου στον προσδιορισμό των μελανών σημείων παραμένει ακόμα αβέβαιος, η χαμηλή ορατότητα συνιστά παράγοντα που επηρεάζει την οδική ασφάλεια, η μη διάθεση έγκυρου πιστοποιητικού τεχνικού ελέγχου ενδέχεται να μην έχει ουσιαστικό αντίκτυπο στην εμφάνιση ατυχημάτων και η ηλικιακή ομάδα με τη συχνότερη εμπλοκή στα τροχαία ατυχήματα δεν είναι οι νέοι ή αρχάριοι οδηγοί, αλλά άτομα που οδηγούν αυτοκίνητα πάνω από 10 έτη. Τα ως άνω ευρήματα αμφισβητούν προηγούμενες καθιερωμένες αντιλήψεις σχετικά με τις κύριες αιτίες των τροχαίων ατυχημάτων. Η τρίτη ενότητα με τίτλο «ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΤΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ-ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ-ΣΥΝΕΙΣΦΟΡΑ ΤΟΥ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΟΥ ΣΤΗΝ ΠΡΟΑΓΩΓΗ ΤΗΣ ΟΔΙΚΗΣ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ» αποτελείται από ένα (1) κεφάλαιο. Πιο συγκεκριμένα, το 17ο κεφάλαιο περιλαμβάνει τα βασικά συμπεράσματα της έρευνας που άπτονται της οδικής ασφάλειας, τους περιορισμούς στη διάχυση των αποτελεσμάτων της και τέλος τη συνεισφορά της στον τομέα της έρευνας. Όσον αφορά τα συμπεράσματα αναφέρεται ότι ο εντοπισμός των μελανών σημείων είναι ένα σύνθετο και δυναμικό πεδίο που απαιτεί την ενοποίηση διαφόρων πηγών δεδομένων και προηγμένων αναλυτικών τεχνικών. Η παρούσα μελέτη προτείνει μια προσέγγιση τεσσάρων βημάτων ως πιθανή λύση στις προκλήσεις που σχετίζονται με τον εντοπισμό των μελανών σημείων, όπως η ποιότητα και η περιορισμένη διαθεσιμότητα των δεδομένων και η δυσκολία ως προς την ακριβή αξιολόγηση των παραγόντων που συμβάλλουν στην πρόκληση τροχαίων ατυχημάτων. Σχετικά με τους περιορισμούς αναφέρεται ότι η μελέτη επικεντρώθηκε αποκλειστικά σε περιοχές της βόρειας Ελλάδας και στο συγκεκριμένο χρονικό πλαίσιο 2014-2018. Συνεπώς, τα ευρήματα ίσως να μην αντιπροσωπεύουν κυκλοφοριακούς τύπους και χαρακτηριστικά (υποδομές, πολιτικές επιβολής) άλλων περιοχών εντός της Ελλάδας ή διαφορετικών χρονικών περιόδων. Τέλος, στόχος της παρούσας διατριβής είναι η παροχή μιας επισκόπησης των διαφορετικών μεθόδων πρόβλεψης μελανών σημείων του οδικού δικτύου, των δυνατών τους σημείων και των περιορισμών τους, συζητώντας πιθανές εφαρμογές τους στον τομέα της οδικής ασφάλειας, ενώ η συνεισφορά της έχει να κάνει με την προσφορά μιας σε βάθος βιβλιογραφικής ανασκόπησης, τη δημοσίευση ενός συνόλου δεδομένων για τον εντοπισμό των μελανών σημείων του επαρχιακού και εθνικού οδικού δικτύου της Μακεδονίας και της Θράκης (ΜΣΒΕ) και μιας εξαιρετικά ακριβούς μεθόδου πρόβλεψης των τελευταίων και την καθιέρωση ενός σημείου αναφοράς αναγνώρισης των προβληματικών περιοχών που καλούνται μελανά σημεία, στα ελληνικά οδικά δίκτυα.