İstanbul'da iki yaka arasındaki yük taşımacılığında deniz ulaşımının payının ayrık seçim modeliyle incelenmesi
Analysis of the share of maritime transport in freight transportation between the two shores of İstanbul using discrete choice models
Yazar: MEHMET KAYA
Danışman: PROF. DR. KEMAL SELÇUK ÖĞÜT
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Ulaştırma Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Trafik = Traffic ; Ulaşım = Transportation

Özet:
Yük taşımacılığı, ticari malların veya kargonun bir noktadan başka bir noktaya karayolu, demiryolu, havayolu veya deniz ulaşımı ile taşınması anlamına gelmektedir. Artan kentsel nüfus, şehir içi yük taşımacılığını daha önemli hale getirmiştir. Yük taşımacılığının gerektirdiği ağır taşıtlar, kirlilik ve kazalar gibi çeşitli çevresel sorunlara yatkın olduklarından, mevcut trafik sorununun ana bileşenlerinden biridir.
15 milyonu aşan kentsel nüfusu, sanayi ve ticaret gibi sayısız tesisleriyle İstanbul, kentsel yük taşımacılığı için dikkate değer bir konumdadır. İki kıtadan oluşan İstanbul, 25'i Avrupa, 14'ü Anadolu Yakası'nda olmak üzere toplam 39 ilçeye sahiptir. Şehrin ticari ve coğrafi dağılımı nedeniyle, birçok yük taşımacılığı, şehrin ana bileşenlerinden biri olan İstanbul Boğazı'ndan geçmek zorundadır. Boğaz'dan geçen yük taşıtları, yalnızca trafik yoğunluğunu artırmakla kalmayıp, önemli dışsal etkiler de içermektedir. Ayrıca köprü ve tünel geçişleri, taşıt sınıfına göre kısıtlamalar içermektedir. Örneğin, 1. ve 2. sınıf taşıtlar 15 Temmuz Şehitler Köprüsü'nden geçebilirken, Fatih Sultan Mehmet Köprüsü'nden tüm kamyon ve otobüsler hariç 1. ve 2. sınıf taşıtlar geçebilmektedir. Yavuz Sultan Selim Köprüsü'nde kısıtlama olmayıp tüm motorlu taşıt sınıfları geçebilir. Avrasya Tüneli'nden ise yalnızca 1. sınıf taşıtlar geçebilir. Taşıt sınıfına dayalı geçiş kısıtlamalarının nedeni, yük taşımacılığının kentsel trafik üzerindeki etkisini azaltmaktır. Yük taşıtlarının sınıflarının 2 ve üzeri olması sebebiyle büyük çoğunluğu, 3. köprü olarak bilinen Yavuz Sultan Selim Köprüsü'nü kullanmaktadır.
Karayolu taşımacılığına ek olarak deniz ulaşımı ile Boğaz'dan geçişler iki adet arabalı vapur hattı ile gerçekleştirilmektedir: Sirkeci-Harem, İstinye-Çubuklu. Sirkeci-Harem Hattı'nın çalışma saatleri hafta içi sabah 06:00-21:00, hafta sonu 09:00-21:00 saatleridir. İstinye-Çubuklu Arabalı Vapur Hattı ise hafta içi sabah 07:00-21:00, hafta sonu 09:00-21:00 saatlerinde hizmet vermektedir. Arabalı vapur hatlarında hafta içi yoğun saatlerde sefer sıklığı 15 dakika, normal saatlerde 20 dakika; hafta sonu ise yoğun saatlerde sefer sıklığı 20 dakika, normal saatlerde 30 dakikadır. Ancak arabalı vapurların taşıt kapasiteleri dolduğunda vapur sefer saatinden önce hareket etmektedir. Arabalı vapur hatlarının iki yönü eş zamanlı olarak hizmet vermektedir. Sirkeci-Harem Arabalı Vapur Hattı için sefer süresi ortalama 20 dakika iken İstinye-Çubuklu Arabalı Vapur Hattı için bu süre 8 dakikadır.
İstanbul'da şehir içi yük taşımacılığında Boğaz'dan geçiş için kullanılan ulaşım türleri olan karayolu ve deniz taşımacılığının tercih nedenlerini araştırmak için deniz taşımacılığı seçenekleri olan Sirkeci-Harem ve İstinye-Çubuklu Arabalı Vapur Hatları'nda yük taşıtı sürücüleriyle bir anket çalışması yapılmıştır. Anket çalışması haftanın tüm günlerinde saat 08:00-21:00 aralığında yapılmıştır. Sirkeci-Harem Hattı'nda 300, İstinye-Çubuklu Hattı'nda 95 yük taşımacılığı yapan araç sürücüsüyle gerçekleştirilen ankette açık uçlu açıklanan ve belirtilen tercih sorularına yer verilmiştir. Ayrıca anket kapsamında taşıt özellikleri, geçki bilgisi ve yük türü gibi genel bilgi sorularına da yer verilmiştir. Açıklanan tercih sorularıyla en sık taşımacılık yapılan geçki ve tür seçimi, arabalı vapurun kullanım sıklığı, belirtilen tercih sorularıyla saat ve ücret düzenlenmesi durumlarındaki tercihler elde edilmiştir. Tez çalışması kapsamında tür seçimini ayrıntılı incelemek adına açıklanan tercih soruları verileri kullanılmıştır.
Karayolu ve deniz taşımacılığı tür seçiminin modellenmesinde süre, maliyet, vapur geçiş ücreti bağımsız değişkenler olarak kullanılmıştır.
İki yaka arasında en sık taşımacılık yapılan geçkiler ve yaka geçişinde kullanılan tür ile ilgili soruya verilen yanıtlar, karayolu ve deniz taşımacılığı için seçim verisi olarak kullanılmıştır. Bu şekilde, Sirkeci-Harem Hattı'nda yapılan ankete katılan 300 yük taşımacılığı sürücüsünden 636 seçim verisi elde edilmiştir. İstinye-Çubuklu Hattı'nda yapılan ankete katılan 95 yük taşımacılığı sürücüsünden ise 135 seçim verisi elde edilmiştir. Sonuç olarak, iki arabalı vapur hattında toplam 395 yük taşımacılığı sürücüsüyle yapılan anketlerden 771 seçim verisi toplanmıştır.
Yapılan çalışmayı karayolunu tercih eden yük taşıyıcılarını da kapsayacak duruma getirmek ve %90 oranındaki karayolu tercih edilme oranını sağlamak amacıyla katılımcıların taşıt sınıfı gibi anket sorularına verdikleri yanıtlar aynı kalmak üzere 6'sı Avrupa Yakası ve 5'i Anadolu Yakası'nda bulunan 11 bölge için Avrupa'dan Asya'ya ve Asya'dan Avrupa'ya yapılan yolculuk verilerinin çoğaltılması bölgesel olarak ayrı ayrı yapılmıştır. Sonuç olarak karayolu için 5535, deniz taşımacılığı için 615 tercih olmak üzere toplam 6150 seçim verisi oluşturulmuştur.
Yolculuk başlangıç ve bitiş noktalarına göre oluşturulan başlangıç-bitiş matrisi ile yolculukların ilçe temelli dağılımı incelenmiştir. Bu matris için İstanbul'un 39 ilçesi ile birlikte Gebze, Kocaeli ve şehir dışına da yer verilmiştir: 41x41 boyutunda bir başlangıç-bitiş noktası matrisi elde edilmiştir. Sirkeci-Harem Arabalı Vapur Hattı'nda 300 yük taşıtı sürücüsü ile yapılan anket sonucunda, vapurun en çok %34,3 oranıyla Fatih ilçesinde başlangıç ve bitiş noktaları olan geçkilerde kullanıldığı belirlenmiştir. En sık kullanılan geçki ise %4,3 oranıyla Üsküdar'da başlayıp Fatih ilçesinde biten geçki olmuştur. İstanbul'un diğer ilçelerinin yanı sıra, Gebze, Kocaeli'de başlayan ve biten geçkiler için arabalı vapur hattını kullananların oranı %6 ve İstanbul dışındaki geçkiler için %13,3'tür.
Sirkeci-Harem Arabalı Vapur Hattı'nda yapılan anket verilerine göre, deniz taşımacılığı %75 oranında karayolundan daha fazla tercih edilmiştir. İstinye-Çubuklu Arabalı Vapur Hattı'nda yapılan anket verilerine göre ise deniz taşımacılığı %89 oranında karayolundan daha fazla tercih edilmiştir. Ayrıca, İstinye-Çubuklu Arabalı Vapur Hattı'nı kullanan yük taşımacılığı sürücülerinin, Sirkeci-Harem Hattı'nı kullananlara göre deniz taşımacılığını daha fazla tercih ettikleri gözlemlenmiştir.
Modellemede kullanılan bağımsız değişkenler olan yolculuk süresi, maliyeti ve yol uzunluğunu belirlemek için yolculuk başlangıç ve bitiş noktası, taşıt sınıfı kullanılarak www.tollguru.com ağ sayfası yardımıyla hafta içi trafik zirve saati başlangıcı olan 17:00 için veriler elde edilmiştir. Yolculuk süresi, maliyeti ve yol uzunluğu Sirkeci-Harem ve İstinye-Çubuklu Arabalı Vapur Hatları ile Yavuz Sultan Selim Köprüsü kullanılarak İstanbul Boğazı'ndan geçiş geçkileri için taşıt sınıflarına ve ilçe temeline göre ayrı ayrı bulunmuştur. 
Yolculuk süresi hesaplanırken karayolu için www.tollguru.com ağ sayfası kullanılarak elde edilen zirve saatteki ulaşım süresi kullanılırken deniz taşımacılığı için vapur iskelesine gelinceye ve iskeleden varış noktasına kadarki karayolu ulaşım süresine ek olarak ortalama vapur bekleme ve yolculuk sürelerini kapsayacak şekilde Sirkeci Harem Arabalı Vapur Hattı için 30 dakika, İstinye Çubuklu Arabalı Vapur Hattı için 20 dakika alınmıştır.
Maliyeti oluşturan otoyol geçiş ücreti, köprü ve vapur geçiş ücretleri, yakıt maliyeti yolculuk başlangıç ve bitiş noktalarına göre www.tollguru.com ağ sayfası kullanılarak hesaplanmıştır. Geçki bilgisiyle kullanılacak ücretli otoyollar belirlenmiş geçiş ücretleri taşıt sınıflarına göre hesaplanmıştır.
Yakıt ücreti araç sınıfları dikkate alınarak 100 km için ortalama tüketilen yakıt miktarı ile hesaplanmıştır. Yolculuk uzunluğunu kat etmek için gerekli yakıt miktarı ile güncel motorin litre fiyatının (40 TL/L) çarpılması sonucunda yakıt maliyeti hesaplanmıştır.
Tez çalışmasının çözümlemesi ve modellemeleri için NLOGIT 4.0 yazılımı kullanılmıştır. Genel değerlendirme modeli ve senaryo çözümleme modeli kullanılarak ulaşım tür seçimi değerlendirilmiştir. Modeller, Sirkeci-Harem Arabalı Vapur Hattı için 300 karar verici nakliyeci ile gerçekleştirilen 636 seçim verisi ve İstinye-Çubuklu Arabalı Vapur Hattı için 95 karar verici nakliyeci ile gerçekleştirilen 135 seçim verisi olmak üzere 771 seçim verisinin karayolu ve deniz taşımacılığı için %90 karayolu seçim oranını sağlayabilmek adına çoğaltılmasıyla toplam 6150 seçim verisine dayanmaktadır.
Tür seçim modeli ile türlerin seçilme fayda fonksiyonları incelenmiştir. Senaryo çözümleme modeli ile vapur geçiş ücretinde yapılacak düzenlemeler sonucunda ulaşım tür seçiminin değişimi çözümlenmiştir.
Farklı ölçütler kullanılarak lojistik modellerin başarımı değerlendirilmiştir. Bu ölçütler arasında; katsayıların işaretlerinin ve büyüklüklerinin çözümlenmesi, t istatistiği, -2LL testi ve ρ2 değeri bulunmaktadır. 
Tür seçim modeli için p=0,05 eşik değerine göre süre ve maliyet, yük taşımacılığında İstanbul Boğazı'ndan geçiş için ulaşım türü seçiminde önemli görülmüştür. Modelde karayolu ve arabalı vapur türleri için ayrı süre ve maliyet katsayıları elde edilmiştir. Yolculuk süre ve maliyeti tür seçimi fayda fonksiyonu sonucuna olumsuz etki etmektedir. Yolculuk süresinin tür seçimine etkisi arabalı vapur ve karayolu için karşılaştırıldığında sürenin denizyolu türünün seçimine daha çok azaltan etki ettiği görülmektedir. Yolculuk maliyetinin denizyolu tür seçimine etkisi düşünüldüğünde arabalı vapur geçiş ücretinin denizyolu tür seçimine daha çok azaltan etki ettiği görülmektedir. 
Genel değerlendirme modelinde olduğu gibi senaryo çözümlemesi modelinde de ikili lojit modeli kullanılmıştır. Model kapsamında karayolu ile arabalı vapur ulaşım türlerinin seçimini etkileyebilecek unsurlar olan arabalı vapur hattı geçiş ücretinin çözümlemesi yapılmıştır. Arabalı vapur hattının geçiş ücretine yapılabilinecek indirimler için arabalı vapur ve karayolu ulaşımının tercih edilme durumunun değişimi incelenmiştir. 
Yapılan senaryo çözümlemesine göre arabalı vapur geçiş ücretinde yapılacak %90'a varan indirimler ile denizyolunun tercih edilme olasılığı %11,3'den %13,1'e kadar artmıştır.

Abstract:
Freight transportation refers to the movement of commercial goods or cargo from one point to another via road, rail, air, or sea. The increasing urban population has made urban freight transportation more significant. Given that heavy vehicles required for freight transportation are prone to various environmental issues such as pollution and accidents, it is one of the main components of the existing traffic problem.
Istanbul, with an urban population exceeding 15 million and numerous facilities such as industry and trade, is a notable location for urban freight transportation. Istanbul, which spans two continents, has a total of 39 districts, with 25 on the European side and 14 on the Anatolian side. Due to the city's commercial and geographical distribution, many freight transportations must pass through the Bosphorus, one of the main components of the city. Vehicles crossing the Bosphorus not only increase traffic congestion but also involve additional crossing fees that vary depending on the vehicle class. Additionally, bridge and tunnel crossings have restrictions based on vehicle class. For instance, class 1 and 2 vehicles can pass through the 15 Temmuz Şehitler Bridge, while the Fatih Sultan Mehmet Bridge permits only class 1 and 2 vehicles, excluding trucks and buses. The Yavuz Sultan Selim Bridge has no restrictions and allows all motor vehicle classes to pass. The Eurasia Tunnel, however, is only accessible to class 1 vehicles. The reason for the vehicle class-based crossing restrictions is to reduce the impact of freight transportation on urban traffic; due to the majority of freight vehicles being class 2 or higher, most use the Yavuz Sultan Selim Bridge, known as the third bridge.
In addition to highway transportation, sea transportation across the Bosphorus is carried out by two ferry lines: Sirkeci-Harem and İstinye-Çubuklu. The Sirkeci-Harem Line operates from 06:00 to 21:00 on weekdays and from 09:00 to 21:00 on weekends. The İstinye-Çubuklu Ferry Line operates from 07:00 to 21:00 on weekdays and from 09:00 to 21:00 on weekends. During peak hours on weekdays, the headway of ferry services is 15 minutes, and during normal hours, it is 20 minutes; on weekends, it is 20 minutes during peak hours and 30 minutes during normal hours. However, when ferry capacities are full, the ferries may depart before the scheduled departure time. The ferry lines operate in both directions simultaneously. The average travel time for the Sirkeci-Harem Ferry Line is 20 minutes, while it is 8 minutes for the İstinye-Çubuklu Ferry Line.
To investigate the reasons for choosing highway versus sea transportation for crossing the Bosphorus in urban freight transportation in Istanbul, a survey was conducted with freight vehicle drivers on the Sirkeci-Harem and İstinye-Çubuklu Ferry Lines. The survey was conducted every day of the week between 08:00 and 21:00. In the survey conducted with 300 drivers on the Sirkeci-Harem Line and 95 drivers on the İstinye-Çubuklu Line, open-ended questions about preferences were included, along with questions about vehicle characteristics, route information, and types of freight. The survey data revealed the most frequently used routes and types of transportation, as well as preferences for times and fee adjustments. The data from the preference questions were used to examine type selection in detail.
In modeling the choice of transportation types between highway and sea, the independent variables used were the travel time, cost, delivery urgency, ferry crossing fees and other costs (excluding the crossing fees).
Responses to questions about the most frequently used routes between the two sides and the modes used for crossing were used as choice data for road and sea transportation. This approach yielded 636 choice data points from 300 freight drivers on the Sirkeci-Harem Line and 135 choice data points from 95 freight drivers on the İstinye-Çubuklu Line, totaling 771 choice data points from surveys conducted on both ferry lines.
To ensure the study also covered freight carriers who prefer road transportation and to achieve a 90% preference rate for road transport, the responses of participants regarding vehicle class and other survey questions remained the same, while the travel data from 11 regions—6 located in the European side and 5 in the Anatolian side—were replicated for journeys between Europe and Asia and vice versa. As a result, a total of 6,150 selection data points were created, with 5,535 for road transportation and 615 for sea transportation.
The distribution of trips by district was analyzed using an origin-destination matrix created based on the starting and ending points of trips. This matrix included Istanbul's 39 districts as well as Gebze, Kocaeli, and areas outside the city, resulting in a 41x41 origin-destination matrix. According to the survey conducted with 300 freight drivers on the Sirkeci-Harem Line, the ferry was used the most on routes starting and ending in the Fatih district, with a 34.3% usage rate. The most frequently used route was from Üsküdar to Fatih, with a 4.3% rate. The percentage of users of the ferry line for routes starting and ending in Gebze and Kocaeli was 6%, and for routes outside Istanbul, it was 13.3%.
According to the survey data from the Sirkeci-Harem Ferry Line, sea transport was preferred over highway transportation by 75%. On the İstinye-Çubuklu Ferry Line, sea transport was preferred over highway transport by 89%. It was also observed that drivers using the İstinye-Çubuklu Ferry Line preferred the sea transport more than those using the Sirkeci-Harem Line.
To determine the independent variables used in the modeling—travel time, cost, and road length—data was obtained for peak traffic times at 17:00 using the starting and ending points of the journey and vehicle class via the website www.tollguru.com. Travel time, cost, and road length were separately calculated based on vehicle classes and districts for crossings using the Sirkeci-Harem and İstinye-Çubuklu Car Ferry Lines and the Yavuz Sultan Selim Bridge.
In calculating travel time for road transportation, the peak hour travel time obtained from www.tollguru.com was used, while for sea transportation, the travel time to reach the ferry terminal and from the terminal to the destination, along with average ferry waiting and travel times—30 minutes for the Sirkeci-Harem Car Ferry Line and 20 minutes for the İstinye-Çubuklu Car Ferry Line—were included.
The costs, comprising toll fees, bridge and ferry crossing fees, and fuel costs, were calculated based on the starting and ending points of the journey using www.tollguru.com. The applicable toll fees were determined based on vehicle classes.
The fuel cost was calculated by multiplying the average fuel consumption per 100 km by the current fuel price (40 TL/L). The amount of fuel needed to cover the journey length was multiplied by the current fuel price to determine fuel costs.
The analysis and modeling of the thesis were conducted with NLOGIT 4.0 software. The scenario analysis model was used to evaluate transportation type choices. The models are based on 636 choice data points from 300 the decision-maker freight carriers on the Sirkeci-Harem Ferry Line and 135 choice data points from 95 decision-maker freight carriers on the İstinye-Çubuklu Ferry Line, totaling 771 choice data points, expanded to 6150 data points to achieve a 90% preference rate for highway transportation.
In the general assessment model, the coefficients and value of time were examined. The scenario analysis model analyzed changes in transportation type choices based on adjustments in ferry crossing fees.
The performance of logistics models was evaluated using different criteria, including the analysis of coefficient signs and magnitudes, t-statistics, -2LL test, and ρ2 value.
In the type selection model, based on a p=0.05 threshold, time and cost were found to be significant factors in transportation type selection for crossings over the Bosphorus in freight transportation. Separate time and cost coefficients for road and car ferry types were obtained in the model. Travel time and cost negatively impacted the utility function for type selection. When comparing the effects of travel time on type selection for car ferries and road transportation, it was found that time had a more negative effect on the selection of the maritime type. Considering the impact of travel costs on the maritime type selection, the ferry crossing fee had a more significant negative effect on the maritime type selection.
Both the general evaluation model and the scenario analysis model employed a binary logit model. The analysis within the model examined the factors that could influence the selection of road versus car ferry transportation types, focusing on the ferry line crossing fee. The potential discounts that could be applied to the ferry line crossing fee were analyzed in terms of changes in preference for ferry and road transportation.
According to the scenario analysis, discounts of up to 90% on ferry fares increased the probability of choosing the ferry from 11.3% to 13.1%.