AKILLI ULAŞIM SİSTEMLERİ GİRİŞ. Abdullah DEMİR, Dr.

Transkript

1 AKILLI ULAŞIM SİSTEMLERİ GİRİŞ Abdullah DEMİR, Dr.

2 Günümüz şartlarında, özellikle karayolu kapasitelerini artırmanın, iyi ve sürdürülebilir bir çözüm olmadığı artık pek çok kesim tarafından anlaşılan bir gerçektir. Artık, çözümlerin odağını her türlü ulaştırma altyapısının en uygun şekilde yönetilmesi oluşturmaktadır. Bu noktada Akıllı Ulaştırma Sistemleri (AUS; Intelligent Transportation System - ITS), çözüm sürecine önemli katkılar sağlayacak bir potansiyele sahiptir (Yardım ve Demir, 2009). Günümüzde teknolojik gelişmelere paralel olarak, otopark yönetimi konusunda kullanılmaya başlanan araçlardan biri de AUS yaklaşımlarıdır. AUS; iletişim, bilgisayar ve elektronik gibi gelişmiş teknolojiler üzerine kurulmuş, gerçek zamanlı ve güncel veri tabanlarını kullanan, ulaştırma konusundaki etkinliği, güvenliği ve hizmet kalitesini geliştirmek amacıyla daha çok işletme, denetim ve yönetim problemlerinin çözümüne yönelik olarak hizmet veren sistemlerin ortak adıdır. Kavramın adında geçen akıllı/uzman terimi, bu sistemlerde var olan fonksiyonların, bellek, iletişim, bilgi analiz yeteneği ve adapte olabilme davranışının yanı sıra, duyarlı bazı özelliklere sahip bulunmaları sebebi ile kullanılmaktadır. Diğer taraftan insan ve eşyaların bir yerden bir yere taşınmasını sağlayan teknolojik ve kurumsal temeldeki tüm ulaştırma sitemlerinin entegrasyonu da akıllı ulaştırma sistemi kavramının içinde değerlendirilmektedir (Yardım ve Akyıldız, 2005).

3 AUS, birçok alt sistemlerden oluşan bir yönetim ve denetim sistemidir. Bu sistem, dört önemli nokta üzerinde odaklanmıştır. Bunlar; ulaşım koordinasyon merkezi, yolcular, taşıtlar ve ulaşım ağındaki düzenlemelerdir (Şekil). Birinci önemli nokta olan koordinasyon merkezi; trafik yönetimi, acil durum yönetimi, ücretli geçiş idaresi, ticari taşıtlar idaresi, bakım ve yapı idaresi, enformasyon servis sağlayıcısı, emisyon yönetimi, ulaşım/aktarma yönetimi, arşiv veri yönetimi, toplu taşıma ve yük taşımacılığı yönetimi ve planlamadan oluşmaktadır. İkinci önemli noktayı oluşturan yolcular ise; uzaktan yolcu destek sistemi ve kişisel bilgi erişiminden oluşmaktadır. Üçüncü önemli noktayı oluşturan taşıtlar ise; transit taşıtlar, ticari taşıtlar, bakım ve yapı makineleri ve acil durum taşıtlarından meydana gelmektedir. Akıllı ulaşım sisteminin son önemli noktasını yol ile ilgili alt sistemler oluşturmaktadır. Bunlar; güvenlik gözlemleri, paralı geçişler, park yönetimi ve ticari taşıt kontrollerinden oluşmaktadır (Demir ve Çavdar, 2008). Akıllı ulaşım sistemi, tüm bu saymış olduğumuz alt sistemlerin entegrasyonundan oluşan tümleşik sistemler bütünüdür.

4 ASTM: American Society for Testing and Materials - American Society for Testing and Materials Intelligent Transportation Systems (ITS) Standards Program Strategic Plan for

5

6 Ferdi ve toplu ulaşımda kara yolu bileşeninin her zaman mevcut olacağı ve hatta bu durumun ekonomik, sosyolojik ve psikolojik yönleriyle belki de kaçınılmaz olduğu gerçeği göz önüne alındığında, gerek ulusal trafik koordinasyonu ve güvenlik açısından gerekse yoğun transport ilişkimiz olan Avrupa Birliğine paralel gelişmeleri sağlamak açısından AUS izlenmesi ve geliştirilerek uygulanması gereken bir gelişmedir. Bu gereklilik doğrultusunda İleri teknoloji ile donatılmış altyapı etkileşim sistemleri (araç araç iletişimi; araç altyapı iletişimi, yol-araç-sürücü etkileşimine yönelik işbirlikçi sistemler ve yenilikçi ara yüz araştırmaları, kaza sonrası kurtarma teknolojileri, akıllı araç kontrol, haberleşme, eğlence sistemleri, trafik altyapı ve kontrol sistemleri) teması ulusal öncelikli araştırma konuları arasında olup ülke için önem taşımaktadır.

7 Akıllı Ulaşım Sistemleri (AUS) konusunda Dünyadaki ve Türkiye deki mevcut durumun analizi sonrasında Türkiye deki çalışmaların daha çok yol kaynaklı olduğu, denetleme ve ücret alımına dönük olduğu görülmekte, trafik durumunu gösteren sistemler mevcut olduğu fakat proaktif sistemler olmadıkları, sistemler arasında entegrasyon eksikliği bulunduğu ve ayrıca akıllı yollar ile entegre olabilecek akıllı araçlara yönelik çalışmaların, Dünyadaki çalışmaların çok gerisinde bulunduğu anlaşılmaktadır. Ulaşım sektörünün neden olduğu önemli bazı problemlere akıllı ulaşım teknolojileri ve akıllı araçlar ile çözümler geliştirilmesi, tüm Dünyanın üzerinde çalıştığı konular arasında olup bu problemlerle ilgili yaklaşımlar; Kazaların azaltılması, ölümlü kazaların sıfırlanması, Güvenli ve hızlı farklı ulaşım türleri kullanılarak ulaşım, Karbon salımının azaltılması, Enerji verimliliğinin iyileştirilmesi, yakıt sarfiyatının azaltılması ve Şehirlerde trafik sıkışıklığının iyileştirilmesi şeklinde sıralanabilir. Bu amaçlarla öngörülen başlıca eylemler; Toplu taşıma ve özel taşıtların etkin entegrasyonu ve taşımanın engellileri de içine alacak şekilde yaygınlaşması, Araç İletişimi için alt yapı geliştirilmesi, Kaza ve Felaket Alt Yapı Sistemleri Kurulması, Enerji verimliliği, karbon ayak izi, maliyet açısından kısa vadeli çözümlerin hızlı hayata geçirilmesi, Otonom Sürüş için V2V ve V2I Sistemleri Geliştirilmesi, Lojistik sistem ve araçların optimizasyonu, Hibrit ve Elektrikli Araç Teknolojileri Geliştirme, Şarj Alt yapısı oluşturulması, Hibrit ve elektrikli araç kullanımına yönelik yenilikçi iş modelleri geliştirilmesi, Güvenli sürüş için sürücü desteği şeklinde sıralanmaktadır. Otomotiv Teknoloji Platformu Stratejik Araştırma Eylem Planı Raporu Versiyon 3.0 ( )

8 Bugün güvenlik ve verimlilik ihtiyacına yönelik olarak trafik iletişim ağı için çeşitli efektif mobil servisler ve uygulamalar geliştirilmektedir. Avrupa Birliği için 2050 hedefi SIFIR ÖLÜM şeklindedir. Bütün bu servis ve uygulamalar AUS nin basamaklarını oluşturmaktadır. Geleneksel yöntemlerle alınan önlemler bugün doyum noktasına gelmiş olduğundan AUS bilgisayar mühendisliği, iletişim mühendisliği, algılama mühendisliği ve kontrol mühendisliği gibi ileri teknoloji konularına dayanmaktadır.

9 Gündelik kullanım ve ulaşım menzilleri büyüyerek hareketlilik ve üretkenlik artarken karayolu trafiğinden kaynaklanan bir takım sorunların ağırlığı da artmaktadır. Çevre kirliliği Zehirli egzoz gazları CO 2 Gürültü Atıklar Trafik kazaları Can kayıpları Mal kayıpları Yoğun trafik Zaman kaybı Stres Park yeri ihtiyacı Mevcut kaynakların tüketilmesi Prof. Dr. Ali G. Göktan, "Akıllı Ulaşım Sistemleri - Ulaşım Güvenliği Paneli, Akıllı Ulaşım Sistemleri Çalıştayı, 25 Mayıs 2012

10 Sonuç olarak ulaşım işlevi aksamakta olup daha etkili ve güvenli ulaşım sistemlerinin geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. En eski bilinen uygulamalar Trafik polisleri Trafik levhaları Trafik lambaları Prof. Dr. Ali G. Göktan, "Akıllı Ulaşım Sistemleri - Ulaşım Güvenliği Paneli, Akıllı Ulaşım Sistemleri Çalıştayı, 25 Mayıs 2012

11 Amerika da AUS konusu 1970 lerde Electronic Route Guidance System ERGS ile başlatılmıştır. Daha sonra ulusal düzeydeki çeşitli proje ve programlarla AUS kimliği ortaya çıkmıştır. Karayolu ulaşımında güvenlik ve verimliliği arttırmak üzere kamu otomotiv üreticileri ile işbirliği yaparak taşıt yapılarının, karayollarına kurulacak bir komünikasyon sistemine entegrasyonu hususu teknik, ekonomik ve politik açılardan etüt edilmiştir. Bu entegrasyon karayollarındaki taşıtların birbiriyle iletişimini ve ayrıca taşıtların yol ile iletişimini hedeflemektedir stratejik planlarında farklı taşımacılık araçlarının entegre olduğu ulaşım sistemlerinin taşıt, alt yapı ve taşınabilir cihazlarıyla tek tek kişilerin de bağlandığı bir iletişim ağı ile güvenlik ve verimlilik açılarından yarar sağlanması hedeflenmektedir. Japonya da gerçek zamanlı trafik bilgilerinin toplanarak iletilmesi çalışmalarına 1996 da başlanmış olup taşıt bilgi iletişim sistemi 2003 yılından beri bütün ülkede kullanılmaktadır. Akıllı yol uygulamasında ilerideki yol ve trafik durumu ile ilgili bilgi verilmekte, kaza ve tıkanıklık durumlarında sürücüler önceden uyarılmaktadır. Avrupa Birliği nde 1980 lerde AUS çalışmalarına İngiltere, Fransa ve Almanya öncülüğünde başlanmıştır de AUS ile ilgili kamu ve özel kuruluşların işbirliği koordinasyonu izleyen organizasyon, program ve projelerle trafik ve yol güvenliği çalışmaları sürdürülmektedir. Taşıtların birbirleriyle ve yol ile haberleşmeleri ile emniyeti arttırıcı AUS üzerinde çalışmalar sürmektedir. Prof. Dr. Ali G. Göktan, "Akıllı Ulaşım Sistemleri - Ulaşım Güvenliği Paneli, Akıllı Ulaşım Sistemleri Çalıştayı, 25 Mayıs 2012

12 Genel olarak AUS gerçek zamanlı (real-time), hassas ve verimli ulaşım yönetimi sağlamak üzere enformasyon, iletişim (komünikasyon), kontrol, bilgi işlem teknolojileri ve diğer güncel teknolojileri kullanmak şeklinde tanımlanmaktadır. Anahtar Teknolojiler: Global positioning system (GPS) Araçlarda ve son zamanlarda şahıslarda bulunan GPS sistemleri ile 5-10 m hassasiyette konum belirleme yapılarak navigasyon amacıyla kullanılmaktadır. Kısa mesafe iletişim protokolü (DSRC) 5.8 ve 5.9 GHz bandında taşıt alt yapı haberleşmesi, taşıt-taşıt haberleşmesi, adaptif trafik sinyal ışıkları zamanlaması, elektronik köprü ve yol ücreti toplanması vb sistemler için kullanılmaktadır. Kablosuz ağlar Trafik ve toplu taşıma ile ilgili bilgilerin taşımacılık ağına iletilmesi Mobil telefonlar 3G, 4G, 4.5G ve 5G ile giderek yeteneği artan kişisel kullanım Kamera görüntü işleme Prof. Dr. Ali G. Göktan, "Akıllı Ulaşım Sistemleri - Ulaşım Güvenliği Paneli, Akıllı Ulaşım Sistemleri Çalıştayı, 25 Mayıs 2012

13

14 Trafik panolarında verilen trafik ve yol durumu bilgileri Köprü ve otoyol gişelerinden otomatik geçiş Radyo istasyonlarının trafik bilgileri IBB trafik ve yol durumu sitesi VMS DMS: Değişken mesaj sistemleri

15 İnsan, taşıt, çevre kontrol çevriminde en zayıf halka sürücü olarak insandır. Çevreyi kontrol ederek herhangi bir riskin mevcut olduğunu fark etmesi gereken ve önlemek üzere doğru karar verip zamanında tedbir alması gereken sürücü meydana gelen kazaların %90 ının nedeni olarak karşımıza çıkmaktadır. AUS sürücüye daha erken ve doğru uyarı bilgilerinin ulaşmasını sağlar. Gerek araç içindeki sensörlerden, gerekse GPS pozisyon bilgileri ve diğer araçlar ve yol ile ilgili ağlardan alınan bilgiler "Akıllı Ulaşım Sistemleri" başlığı altında değerlendirilip işlenerek potansiyel tehlikelerin önceden tahmini ve buna bağlı araç hareket kontrolü için kullanılabilmektedir.

16 Gerek araç içindeki sensörlerden, gerekse GPS pozisyon bilgileri ve diğer araçlar ve yol ile ilgili ağlardan alınan bilgiler Akıllı Ulaşım Sistemleri başlığı altında değerlendirilip işlenerek potansiyel tehlikelerin önceden tahmini ve buna bağlı araç hareket kontrolü için kullanılabilmektedir. İleri yolcu bilgilendirme sistemleri Otomatik sıradışı olay fark etme sistemleri İleri sürücü destek sistemleri Yol bilgileri kontrolü Çarpışma analizi ve engelleme sistemleri Trafik ihtiyacı tahmini Trafik durumu tahmini ve trafiği izleme Hassas konum tahmini

17 Bir uygulama örneği, otomatik sürüşle yakın takip. 80 km/h hızda 4 m mesafe ile seyreden bir TIR filosunda rüzgar direnci azalması nedeniyle sağlanan enerji tasarrufu %15-20 mertebelerinde olmaktadır. Ulaşım sistemlerinde oluşan kazalara karışanlar arasında yayalar en savunmasız olanlarıdır. Bu nedenle Akıllı Ulaşım Sistemleri ve Güvenli Sürüş Desteği Sistemleri için yayaların fark edilmesi son derece önemli bir güvenlik konusudur. Visuel yaya ayırt etme algoritmaları üzerinde çalışmalar yoğun olarak devam etmektedir.

18 GÜVENLİK Araç İnsan arayüzü (sürücü, yolcunun tariflenmesi ve takip edilmesi) Yol koşullarının denetlenmesi, datanın yol/araç/sürücü arayüzleri ile paylaşılması. Yol/araç/sürücü iletişimini sağlayacak yenilikçi arayüzlerin geliştirilmesi. Araç sürüş koşullarının takibi, üretilen bilgilerin paylaşımı ve hukuki boyutu üzerine çalışmalar yapılması. Sürüş koşullarını algılayan sensörler konusunda çalışılması.

19 AKILLI YOL UYGULAMALARI Kaza anı ve sonrasında güvenliğin geliştirilmesi yolu ile insan kayıplarının en aza indirilmesi. Kaza sonrası ilk yardımın kalitesini artıracak yöntemler geliştirilmesi, acil kurtarma ve kaza sonrası tedavi için aksiyon senaryoları geliştirilmesi ve sorumlu birimlerle paylaşılarak uygulamaya alınması. Kaza sonrası kurtarma ekibinin hızlı olarak ulaşması için doğru bilgi ile hızlı bir şekilde bilgilendirilmesi için bir tür aktif iletişim kuran bir (karakutu) sistem tasarlanması. İlk yardım için gerekli bilgilerin kaza alanından üretilmesi ve paylaşılması Yeni yol tasarımlarında Yol-Araç arayüzü ile uyumluluğun gözetilmesi, Trafiği denetleyen elektronik sistemlerin aktif kullanımı üzerine çalışmalar yapılması.

20 MOBİLİTE - TRANSPORT VE ALTYAPI Tüm yol ve taşıma sisteminin birbiri ile kesintisiz bağlantısı Yol ağları, tüm diğer taşımacılık sistemleri ile akıllı, akıcı ve kesintisiz bağlantının sağlanabildiği, verimli ve müşterek çalışan bir sistem haline getirilmesi. Yolcuların farklı taşıma sistemleri arasında aktarımı Yolcuların farklı taşımacılık sistemleri arasında kesintisiz aktarma esnekliğine sahip olma ve bu esnada minimum araç kullanımını temel hedefi olması. Gerçek zamanlı trafik ve yol bilgileri kullanılarak trafiğin yönetilmesi ve insanların trafikte geçen sürenin minimuma indirilmesi Ulaşım alt yapılarının yenilikçi teknolojiye dayalı tasarımı ve optimizasyonu ile alt yapı-araç iletişiminin sağlanması. Etkin, gerçek zamanlı şebeke yoğunluk yönetimi. Yol ve navigasyon bilgilendirme sistemlerinin iletişim ve yönetim sistemine gerçek zamanlı entegrasyonu. Birbiri ve şebeke ile haberleşen araç bilgilendirme sistemleri, yeni taşımacılık yönetim sistemleri için uygun teknik değer ve talimatların belirlenmesi, hukuksal altyapının geliştirilmesi

21 AKILLI ULAŞIM SİSTEMLERİNDEN GÜNCEL BAZI ÖRNEKLER Hareketli Kamera Çekim Sistemleri (HKÇ) Fotoğraf Çekim Sistemleri (FÇS) Elektronik Perde Sayımları (EPS) Elektronik Kordon Sayımları (EKS) Elektronik Yol/Kesim Sayımları (EYS) Yol Boyunca Algılama Sistemleri (YAS) Güzergâh Bilgilendirme Sistemleri (GBS) En Kısa Yol Bilgilendirme Sistemleri (EKY) Değişken Bilgi Sistemi (DMS) Trafik Analiz Sistemi (TAS) Bilgi Sistemi Güncelleme (BSG) Kural Denetleme Sistemi (KDS) Seyahat Süresi Tabloları (SST) Trafik Yoğunluk Haritaları (TYH) Hacim ve Kompozisyon Tabloları (HKT) Zirve/Zirve Dışı Trafik Tabloları (ZTT) Ulaşım/Trafik Yazılım Sistemleri (TYS)