Karma Trafikte Otonom Araçların Trafik Davranışı, Güvenlik ve Çevre Üzerindeki Etkisinin Modellenmesi
Modeling the Traffic Behavior, Safety, and Environmental Impact of Autonomous Vehicles in Mixed Traffic
- Tez No: 1011351
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA KARAŞAHİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Gelişim Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Otonom araçların özelliklerinin ve faydalarının iletişim teknolojilerine bağlı olduğu iyi bilinmektedir. Bu teknolojiler hâlâ geliştirme aşamasında olduğundan ve çok sayıda engelle karşılaştığından, bu durum geçiş aşamasında tıkanıklığı çözmek için modern bir yaklaşım geliştirme ihtiyacını vurgulamaktadır. Bu çalışmada, değişken hız limiti stratejisinin faydalarını en üst düzeye çıkaran ve adaptif hız kontrolü (ACC) ile donatılmış araçlarda aralık politikası mekanizmasıyla koordine ederek etkisini genişleten entegre bir yeni operasyonel strateji geliştirmek üzerinde çalışıldı. Bu, düşük otonomi seviyelerine sahip araçları çalıştırmayı ve kısa zaman aralıklarını koruma yeteneklerinden yararlanmayı amaçlayan yenilikçi bir yaklaşımdır. Gelişmiş iletişim teknolojilerine veya ek altyapıya ihtiyaç duymadan, mevcut ulaşım sistemleri tarafından desteklenen trafik koşullarını iyileştirmek için etkili bir kategori olarak çalışmayı hedeflemektedir. Bunu başarmak için, VisVAP arayüzü kullanılarak kodlanan VSL algoritmasını geliştirmek üzere PTV-VISSIM'i kullanıldı. Ayrıca, ACC araçlarının özelliklerini ve aralık politikasını modellemek ve geliştirmek için VISSIM özelliklerini kullandık. Farklı kontrol stratejileri, çeşitli penetrasyon oranlarında ayrı ayrı ve birlikte test edildi. Sonuçlar, ağ performansını iyileştirmede VSL mekanizmasını kısa süreli boşluk öneri stratejisiyle entegre etme önerimizin üstünlüğünü gösterdi. Stratejinin etkisi, kontrolsüz senaryoya kıyasla %52 ila %86 oranında emisyon azaltımında ve %52 ila %87 oranında yakıt tüketiminde azalmalarda ve tipik VSL senaryosuna kıyasla %56 ila %28 oranında azalmalarda da açıkça görüldü ve trafik stratejilerinde çevresel sürdürülebilirlik yaklaşımını destekledi. Öte yandan, otonom araçlar, gelişmiş sistemleri ve teknolojileri sayesinde kısa aralıklarla sürüş yapabilme yetenekleriyle trafik akışını iyileştirme ve yol kapasitesini artırma konusunda uzun zamandır geniş çapta övgü almaktadır. Bu teknolojilerin en öne çıkanlarından biri, yaygın pazar benimsemesi elde etmiş olan Adaptif Hız Kontrolü (ACC)'dir. Bununla birlikte, kısa aralıkların avantajlarına rağmen, çeşitli güvenlik endişelerini de beraberinde getirmektedir. Bu araçların etkili rollerini oynamaları ve amaçlanan faydaları elde etmeleri için, özellikle karma trafik koşulları için yenilikçi yönetim politikaları geliştirmek ve güvenlik performanslarını değerlendirmek gerekmektedir. Bu tez, hız kontrolü ve takip mesafelerini kontrol etmek için geliştirilen bir stratejinin etkisini inceleyerek bu konuyu ele almaktadır. Bu strateji, uyarlanabilir hız sabitleme sistemine sahip araçlar için değişken hız sınırlama sistemi ve mesafe politikasına dayanmaktadır. Güvenlik ve kazayı azaltmadaki etkinliği değerlendirilmiştir. Otonom araç kullanımının farklı seviyeleriyle test edilen dört senaryo için araç yollarını çıkarmak amacıyla PTV-VISSIM simülasyon yazılımı kullanılmıştır. Daha sonra bu yolları analiz etmek ve alternatif güvenlik önlemlerini değerlendirmek için Alternatif Güvenlik Değerlendirme Modeli (SSAM) kullanılmıştır.Bu çalışma adaptif hız sabitleyiciye sahip araçlarda önerilen mesafe politikası ayarıyla birlikte değişken hız kontrolünün faydalarını en üst düzeye çıkarmanın, kısa sürüş aralıklarında bile kazaları azaltmada önemli bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Bu durum, kontrolsüz senaryoya kıyasla genel kaza oranında 83% 'lik bir azalma ile açıkça ortaya konmuştur. Veri toplama aşamasında ve bu tezin gerekliliklerini yerine getirmek amacıyla, Seviye 1 ve Seviye 2 otonom araçlar için sürücü destek sistemlerinin kabul edilebilirliğini ölçmek üzere Teknolojinin Kabulü ve Kullanımına İlişkin Birleşik Teori (UTAUT) ölçeği kullanılarak bir anket uygulandı. Toplanan veriler, örneklemin özelliklerini ve araştırma değişkenlerini tanımlamak için tanımlayıcı istatistikler kullanılarak istatistiksel olarak analiz edildi. Çalışma örneklemi için gerekli verileri toplamak amacıyla kullanılan anketlerin geçerliliği ve güvenilirliği, yakınsama ve ayrımcılığın incelenmesinin yanı sıra Cronbach alfa, bileşik güvenilirlik ve r değeri ölçülerek test edildi. Tanımlayıcı verilerin analizi için SPSS sürüm 27 kullanıldı. Ayrıca, araştırma hipotezlerini test etmek ve modelin uygunluğunu belirlemek için SmartPLS 3.9 kullanılarak yapısal denklem modellemesi (SEM) gerçekleştirildi. Bu çalışma, halihazırda piyasaya girmiş olan düşük seviyeli araçların özelliklerinden yararlanmak için pratik ve uygulanabilir bir operasyonel yaklaşım geliştirme hedefine ulaşmıştır. Önerilen stratejimiz, bağlantı teknolojileriyle desteklenen diğer sistemler veya daha gelişmiş otonom araç seviyeleri olgunlaşıp tamamen uygulanana kadar geçiş döneminde trafik sıkışıklığını hafifletmeye yardımcı olacak yenilikçi bir çözüm olarak hizmet edebilir.
Özet (Çeviri)
It is well known that the features of self-driving vehicles depend on communication technologies to demonstrate their benefits. Since these technologies are still under development and face numerous obstacles, this highlights the need to develop a modern approach to solving congestion during the transitional phase. This study has worked on developing an integrated new operational strategy that maximizes the benefits of the variable speed limit strategy and expands its impact by coordinating its operation with the spacing policy mechanism in vehicles equipped with adaptive cruise control (ACC) to provide an innovative approach aims to operate vehicles with low levels of autonomy and leverage their ability to maintain short time gaps to operate as an effective category to improve traffic conditions, aided by existing transportation systems without requiring advanced communication technologies or additional infrastructure. To achieve this, PTV-VISSIM has been employed to develop the VSL algorithm, which was coded using the VisVAP interface. Also, VISSIM has been used to model and develop the characteristics of the ACC vehicles and the spacing policy. Different control strategies were tested individually and in combination at various penetration rates. The results demonstrated the superiority of our proposal to integrate the VSL mechanism with the short-time gap recommendation strategy in improving network performance. The strategy's effect was also evident in emissions reductions of 52% to 86% and in fuel consumption decreases of 52% to 87% compared to the no-control scenario and of 56% to 28% compared to the typical VSL scenario, supporting an environmental sustainability approach in traffic strategies. On the other hand, autonomous vehicles have long been widely praised for their ability to improve traffic flow and increase road capacity thanks to their advanced systems and technologies, which enable them to drive at short intervals. One of the most prominent of these technologies is Adaptive Cruise Control (ACC), which has achieved widespread market adoption. However, despite the advantages of short intervals, they raise several safety concerns. To enable these vehicles to play their effective role and achieve their intended benefits, it was essential to develop innovative management policies specifically for mixed traffic conditions and to evaluate their safety performance. This thesis addresses this topic by examining the impact of a strategy developed for controlling speeds and tracking distances. This strategy relies on a variable speed limiting system and a spacing policy for adaptive cruise control vehicles. Its effectiveness in safety and accident reduction was evaluated. The PTV VISSIM simulation software was used to extract vehicle paths for four scenarios tested with varying levels of autonomous vehicle deployment. The Alternative Safety Assessment Model (SSAM) was then used to analyze these paths and evaluate alternative safety measures. Our study showed that maximizing the benefits of variable speed control by combining it with the recommended spacing policy setting in vehicles equipped with adaptive cruise control had a significant impact on reducing accidents, even during short intervals of driving. This was clearly demonstrated by an 83% reduction in the overall accident rate compared to the scenario of no control. During the data collection phase and to fulfill the requirements of this thesis, a questionnaire was administered using the Unified Theory of Technology Acceptance and Use (UTAUT) scale to measure the acceptability of driver assistance systems for Level 1 and Level 2 autonomous vehicles. The collected data were statistically analyzed using descriptive statistics to define the characteristics of the sample and the research variables. The validity and reliability of the questionnaires used to collect the necessary data for the study sample were tested by examining convergence and discrimination, as well as measuring Cronbach's alpha, composite reliability, and r value. SPSS version 27 was used for the analysis of descriptive data. In addition, structural equation modeling (SEM) was performed using SmartPLS 3.9 to test the research hypotheses and determine the fit of the model. This study has achieved its goal of developing a practical and applicable operational approach to leverage the features of low-level vehicles that have already entered the market. Our proposed strategy can serve as an innovative solution to help alleviate congestion during the transition period until other systems, supported by connectivity technologies or more advanced levels of autonomous vehicles, mature and are fully implemented.
Benzer Tezler
- Otonom ağır araçların şehir içi trafik koşulları altındaki davranışlarının irdelenmesi
Examining the behavior of autonomous heavy vehicles under urban traffic conditions
ERAY CAN ZORLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
İnşaat MühendisliğiOndokuz Mayıs Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. METİN MUTLU AYDIN
- A game-theoretical approach for analyzing effects of combined control on freeway traffic: Case of integrated ramp metering and variable speed limiting
Oyun teorisi yaklaşımı ile bütünleşik kontrolün otoyol trafiği üzerindeki etkisinin incelenmesi: Bütünleşik katılım denetimi ve değişken hız kısıtı örneği
MUHAMMED ADEMOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİLMİ BERK ÇELİKOĞLU
- Practical coordination of multi-vehicle systems in formation
Formasyon içinde çoklu araç sistemlerinin pratik koordinasyonu
İSMAİL BAYEZİT
Doktora
İngilizce
2014
Makine MühendisliğiUnıversıty Of WaterlooMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BARIS FIDAN
- Model predictive contouring control for autonomous ground vehicles
Otonom kara araçları için model öngörülü kontur kontrolü
ÖMER FARUK DİK
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜJDE GÜZELKAYA
- Otonom sürüş özelliğine sahip kara araçları ve cezai sorumluluk
Vehicles with autonomous driving features and criminal liability
NESLİHAN DEMİRKOL