Analysis of e-bike charging station locations: Case of Kadıköy, Istanbul
E-bisiklet şarj istasyonu konumlarının analizi: Kadıköy, İstanbul örneği
- Tez No: 738380
- Danışmanlar: PROF. DR. HİLMİ BERK ÇELİKOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Ulaşım, İnşaat Mühendisliği, Transportation, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Ulaştırma Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 202
Özet
19. yüzyılda gerçekleşen Sanayi Devrimi ile kentlerin nüfusu hızla artmış ve fiziksel alanları genişlemiştir. 19. yüzyılın son çeyreğinde otomobilin icadı ve gelişen teknoloji ile ödenebilirliğinin artması 20. Yüzyılda otomobil sahipliğinin artmasına neden olmuştur. Üretimde ve ulaşımda hızla artan fosil yakıt kullanımı global olarak sürdürülebilirlikten uzak bir dünya yaratmıştır. Bu kapsamda 1960'larda ortak dilde yer bulan çevreci hareketler başlamış olup 1987 yılında gerçekleşen Brundtland komisyonu ile sürdürülebilirlik kavramı ortaya konmuştur. Kentler baskın yaşam alanlarıdır. Global sürdürülebilirlik hedeflerine ulaşmak için öncelikle kentlerin sürdürülebilir olması gerekmektedir. Bu nedenle dünya kentleri Brundtland komisyonundan itibaren politika ve eylem planları geliştirerek sürdürülebilir kentler için çalışmalar yapmaya başlamışlardır. Günümüzde sürdürülebilirlik çabalarının en güncel ve geçerli olanları yerel ölçekte C40 birliği ve global ölçekte Paris Anlaşmasıdır. C40 kentleri 2030 yılına kadar karbon sıfır kent hedefine erişmeyi, Paris Anlaşması ise küresel ortalama sıcaklık artışının sanayileşme öncesi döneme göre 2°C altında tutulmasını ve 2050 yılına kadar karbon sıfır Avrupa Kıtası hedefine erişmeyi amaçlamaktadır. Karbon emisyonlarının kaynakları incelendiğinde 2019 yılı verilerine göre Avrupa'da toplam karbon emisyonunun %27'sinin ulaşım sektöründen kaynaklandığı görülmektedir (EEA, 2021a). Ulaşım sektörü kaynaklı emisyonların ise %72'si karayolu ulaşımı kaynaklıdır (EEA, 2021b). Bu durumda kent ölçeğinde ve global ölçekte sürdürülebilirlik hedeflerine erişmek için sürdürülebilir bir ulaşım sistemi yaratmak gerekmektedir. 2017 yılı verilerine göre Türkiye'de toplam karbon emisyonunun %16,1 i ulaşım kaynaklıdır. Ulaşım kaynaklı emisyonların ise %93'ü karayolu ulaşımı kaynaklıdır (ÇŞB, 2017). Paris Anlaşması'nı imzalayan ülkelerden biri olan Türkiye'nin sürdürülebilir bir ulaşım tahsis etmek için politikalarını güncellemesi ve çabalarını artırması gerekmektedir. 2015 verilerine göre İstanbul'da toplam karbon emisyonunun %28'i ulaşım kaynaklıdır. Ulaşım kaynaklı emisyonların %98'i karayolu ulaşımı kaynaklıdır (IMM, 2015a). C40 kentlerinden biri olan ve Türkiye'nin en kalabalık kenti olan İstanbul'un sürdürülebilir bir kent içi ulaşım sistemi tahsis etmesi son derece elzemdir. Sürdürülebilir ulaşım bugünün ve geleceğin insani ve ekolojik değerlerine zarar vermeden erişim ihtiyacını karşılamayı amaçlar. Kişisel otomobilin ulaşımdaki payını azaltarak toplu ulaşım, yaya ulaşımı ve mikromobilite birimleri ile hareketlilik talebini karşılamak sürdürülebilir ulaşımın temel prensiplerinden biridir. Bisiklet de sürdürülebilir ulaşım modları arasında yer almakta olup çevreye, ekonomiye ve sağlığa katkı sunan, sosyal etkileşime izin veren eşsiz bir araçtır. 19. yüzyılın başında icat edilen bisiklet tarihsel süreçte ulaşımın ana aktörlerinden biri olmuş daha sonrasında otomobilleşme ile popülerliğini kaybedip sürdürülebilir ulaşım hedefleri ile tekrardan hızla popülerleşmiştir. 19. yüzyılın sonunda elektrikli bisikletler icat edilmiş, gelişen batarya teknolojisi ile özellikle 21. yüzyılda dünyada pazar payını yüksek düzeyde artırmıştır. Elektrikli bisiklet sayısının 2025 yılına kadar 130 milyona, 2100 yılına kadar 800 milyona ulaşması beklenmektedir (Morchin ve Oman, 2006a; Hung ve Lim, 2020). Elektrikli bisikletlerin popülerleşmesindeki bir etken de otomobil ve bisikletin avantajlarını bünyesinde toplayan bir bireysel ulaşım aracı olmasıdır. Elektrikli bisikletlerin bataryaları uygun yöntemlerle şarj edildiğinde 5 yıla kadar kullanılabilmektedir. Batarya ömrünü artırmak için her yolculuk sonrası bataryanın %95 oranına kadar şarj edilmesi önerilmektedir. Evde sonlanacak yolculukta kişi bisikletini evinde şarj edebilecektir. Fakat bu durum bisikletin kamusal alanda sonlanan yolculuklarında da şarj edilmesi ihtiyacını ortaya çıkarmaktadır. Özel sektör ve kamu sektörü yatırımlarında tesis yerleşim problemi çokça çalışılan bir konudur. Tesis konumları uzun vadeli ve stratejik kararlar olup yerlerinin doğru seçilmesi son derece önemlidir. Elektrikli bisiklet şarj istasyonları bir çok dünya kentinde uygulansa da literatürde henüz bir tesis yerleşim problemi olarak ele alınmamıştır. İstanbul ölçeğinde elektrikli bisikletlerin sayısı Avrupa kentlerine oranla çok az olup arz talep dengesine göre ihtiyaç belirleyerek bir çalışma yapılması mümkün değildir. Üretilen bisikletlerin ortalama menzilleri 35 km (Morchin ve Oman, 2006a), elektirikli bisiklet ile ortalama erişim mesafesi ise 9-10 km'dir (ÇŞB, 2021). Bu durumda elektirkli bisikletler içim menzilin öncelikli bir kısıt olduğu söylenemez. Kamusal alanlarda konumlandırılacak şarj istasyonları için elektrikli bisiklet ile kentsel fonkisyonlar ve alt yapı elemanları arasında bir ilişki kurulmalıdır. Lokasyon seçiminde etki edecek ölçütler belirlenerek analitik bir yöntem benimsenmelidir. Elektrikli bisiklet şarj istasyonları için literatürde benzer bir çalışmaya rastlanmadığından çalışma kapsamında elektrikli taşıtlar için şarj istasyonu yer seçimine, paylaşımlı bisiklet istasyonları yer seçimine, bisiklet park yapıları yer seçimine etki eden ölçütler irdelenmiştir. Ayrıca yerel kanunlar ve yönetmelikler incelenerek kısıtlar ortaya konmuştur. Bu çalışmalardan yola çıkarak elektrikli bisiklet şarj istasyonlarının konumlarının belirlenmesinde etki edecek ölçütler belirlenmiştir. Çalışma kapsamında Çok Ölçütlü Karar Verme yöntemlerinden biri olan nitel ve nicel değerlendirme avantajına sahip Analitik Hiyerarşi Yöntemi kullanılmıştır. Analitik Hiyerarşi Yöntemi ile ölçütlerin ağırlıklarının belirlenmesi ve Coğrafi Bilgi Sistemlerinden yararlanarak en uygun konumların belirlenmesi amaçlanmıştır. İlçe ölçeğinde elektrikli bisiklet şarj istasyonu konumlarının belirlenmesinde etki eden ölçütlerin ağırlığını belirlemek için hazırlanan uzman anketine İstanbul Büyükşehir Belediyesi, akademi, sivil toplum kuruluşları, şirketler, Ulaştırma ve Altyapı Bakanlığı ve Marmara Belediyeler Birliği'nden toplam 75 uzman katılmıştır. Yapılan analizlerde öne çıkan kentsel fonksiyonlar ve altyapı elemanları raylı sistemler, mevcut ayrılmış bisiklet yolları, park alanları, metrobüs, park ve yeşil alanlar ve deniz ulaşımı olmuştur. Çalışma alanı olarak Kadıköy ilçesi seçilmiştir. Kadıköy'ün bisiklet kullanım oranının en fazla olduğu ilçe olması (EMBARQ Turkey, 2015) ve tarihsel süreçte bisikleti ilk kabullenen ve kullanmaya başlayanların Kadıköy'de yaşayanlar olması (Ceylan, 2020) Kadıköy ilçesinin çalışma alanı olarak seçilmesindeki etkenler arasındadır. Aynı zamanda Kadıköy Anadolu yakasındaki konumu ve ulaşım altyapı çeşitliliği nedeniyle hareketliliği fazla olan bir ilçedir. İlçede konut, ticaret, iş merkezi, üniversite gibi bir çok fonksiyon bulunması hem ilçe içinde hareketliliği artırmakta hem de ilçe dışından çok fazla nüfusu kendine çekmesine neden olmaktadır. Sahip olduğu yeşil alanlar, kültürel fonksiyonlar ve kafe/restoran çeşitliliği ile ilçe aynı zamanda bir çekim merkezi özelliğine sahiptir. Sahip olduğu fonksiyonların çeşitliliği, 25,20 km2 yüz ölçümü (Kadıköy Municipality, 2022) ve 481 983 kişilik nüfusu (TÜİK, 2022) ile orta ölçekli bir Avrupa kenti özelliği taşımaktadır. Kadıköy ilçesinde yapılacak bir çalışma aynı zamanda orta ölçekli kentler için de yön gösterici olabilecek niteliktedir. Çalışma kapsamında belirlenen ölçütlere göre Kadıköy ilçesinin verileri Coğrafi Bilgi Sistemleri yardımıyla oluşturulmuştur. Kadıköy ilçesi 1x1 km lik ızgaralar oluşturularak ölçütler ve ağırlıklarına göre irdelenmiştir. Yapılan analizlerde C2 ve C1 ızgaraları öncelikli uygulama alanı olarak belirlenmiştir. Bu alanların birden fazla toplu ulaşım türünü bünyesinde barındırması aynı zamanda fonksiyonları ile hem ilçe içinden hem de ilçe dışından ziyaretçi çekmesi ortak özellikleridir. En yüksek puana sahip olan C2 ve C1 ızgaraları çalışma kapsamında daha detaylı olarak analiz edilmiştir. Elektrikli bisiklet şarj istasyonlarına yürüyerek erişim mesafesi ile ilgili literatürde bir çalışmaya rastlanmadığından diğer bisiklet altyapı elemanları ile ilgili çalışmalar irdelenmiştir. Literatürde bisiklet park yapılarına erişim mesafesinin en çok 100 m olduğu fakat güvenliğinin artırılması ve farklı fonksiyonlar eklenmesi durumunda bu mesafenin artabileceği belirtilmiştir. Aynı zamanda paylaşımlı bisikletler için yürüme mesafesinin 300 m olduğu ve bir kişinin bisiklete erişmek için yürüme toleransının 300 m olduğu belirtilmiştir. Bu bilgiler kapsamında elektrikli bisiklet şarj istasyonları için birincil hizmet alanı olarak 100 m yarıçap, ikincil hizmet alanı olarak 200 m yarıçap, üçüncül hizmet alanı olarak da 300 m yarıçap belirlenmiştir. C2 ve C1 ızgaralarında yapılan analizde birincil hizmet alanında ağırlığı yüksek olan ölçütlerin yer alması hedeflenmiştir. Aynı zamanda maliyeti düşürmek ve uygulamayı kolaylaştırmak için kamu mülkiyetinde alanlar ve kentsel elektrik altyapı sistemine bağlantıyı kolaylaştırmak için kamu yapılarına yakınlık önemsenmiştir. Bu bağlamda C2 ızgarası için öncelikle raylı sistem, metrobüs, yeşil alan, otopark ve otobüs fonksiyonlarına hizmet eden bir konum belirlenmiştir. Belirlenen konumda istasyon raylı sistem ve metrobüsün elektrik sisteminden yararlanabilecektir ve arazi kamu mülkiyetindedir. C1 ızgarası için öncelikle raylı sistem, deniz ulaşımı, yeşil alan, otopark ve otobüs fonksiyonlarına hizmet eden bir konum belirlenmiştir. Belirlenen konumda istasyon kütüphanenin elektrik sisteminden yararlanabilecektir ve arazi kamu mülkiyetindedir. Aynı zamanda belirlenen konumların taşıt yoluyla ilişkisi olması ve görünür olması da önemsenmiştir. Çalışma bir bisiklet altyapı elemanı olan elektrikli bisiklet şarj istasyonlarının konumlarının belirlenmesi amacıyla yapılmıştır. Öne çıkan kentsel fonksiyonlar ve altyapı elemanları incelendiğinde bu konumların bisiklet paylaşım sistemi, bisiklet park yapıları, tamir istasyonları, bisiklet yolları gibi diğer bisiklet altyapı elemanları ile desteklenmesinin bisikletli ulaşımın payının artmasında önem arz ettiği söylenebilir. Çalışma kapsamında kamusal alanlarda elektrikli bisiklet şarj istasyonlarının konumlarının belirlenmesi hedeflenmiştir. Ayrıca konut otoparklarında, iş merkezlerinde, alışveriş merkezlerinde elektrikli bisikletler için şarj imkanı yaratılmalı ve güvenli parklanma alanları ile bisikletli ulaşım desteklenmelidir.
Özet (Çeviri)
With the Industrial Revolution in the 19th century, the population of cities increased rapidly and their physical areas expanded. In the last quarter of the 19th century, the invention of the automobile and the increase in its affordability with the developing technology led to an increase in automobile ownership in the 20th century. The rapidly increasing use of fossil fuels in production and transportation has created a world far from sustainable globally. In this context, environmental movements that found a common language in the 1960s started and the concept of sustainability was put forward by the Brundtland Commission in 1987. Cities are dominant living spaces. In order to achieve global sustainability goals, cities must be sustainable. For this reason, world cities have started to work toward being sustainable cities by developing policies and action plans since the Brundtland Commission.Today, the most up-to-date and valid sustainability efforts are the C40 union on a local scale and the Paris Agreement on a global scale. C40 cities aim to reach the carbon-zero city target by 2030, while the Paris Agreement aims to keep the global average temperature rise below 2°C compared to the pre-industrial period and to reach the carbon-zero European Continent target by 2050. According to studies in 2019, 27% of the total carbon emissions in Europe originate from the transportation sector (EEA, 2021a). In addition, 72% of transportation-related emissions originate from road transportation (EEA, 2021b). In this case, it is necessary to create a sustainable transportation system to achieve sustainability goals at the urban and global scale.According to studies in 2017, 16,1% of total carbon emissions in Turkey originate from transportation. Furthermore, 93% of transportation-related emissions originate from road transportation (ÇŞB, 2017). As one of the countries that signed the Paris Agreement, Turkey needs to update its policies and increase its efforts to allocate sustainable transportation. According to studies in 2015, 28% of total carbon emissions in Istanbul originate from transportation. Moreover, 98% of transportation-related emissions originate from road transport (IMM, 2015a). It is essential that Istanbul, one of the C40 cities and the most populous city in Turkey, allocates a sustainable urban transportation system. Sustainable transportation aims to meet the need for access without harming the human and ecological values of today and the future. One of the basic principles of sustainable transportation is meeting the mobility demand with public transit, pedestrian transportation, and micromobility units by reducing the private car share in transportation. Cycling is also among the sustainable modes of transportation, and it is a unique tool that contributes to the environment, economy, and health and allows social interaction. The bicycle, invented at the beginning of the 19th century, has been one of the main actors of transportation in the historical process, then lost its popularity with the automobile and became popular again with sustainable transportation targets. Electric bicycles (e-bikes) were invented at the end of the 19th century, and with the developing battery technology, they have increased their market share in the world, especially in the 21st century. E-bikes are expected to reach 130 million by 2025 and 800 million by 2100 (Morchin and Oman, 2006a; Hung and Lim, 2020). Another factor in the popularization of E-bikes is that it is an individual vehicle that combines the advantages of automobiles and bicycles. The batteries of e-bikes can be used for up to 5 years when charged with appropriate methods. Charging the battery up to 95% after each trip is recommended to increase battery life. During the journey that will end at home, people will be able to charge their e-bikes at home. However, this situation reveals the need to charge e-bikes during trips that end in public spaces. Facility location problem is a widely studied subject in private and public sector investments. Facility locations are long-term and strategic decisions, and choosing suitable locations is extremely important. Although e-bike charging stations (EBCS) are implemented in many cities worldwide, it has not yet been discussed as a facility layout problem in the literature. The number of e-bikes in Istanbul is deficient compared to European cities, and it is not possible to conduct a study by determining the need according to the supply-demand balance. The average range of the produced e-bikes is 35 km (Morchin and Oman, 2006a) and the average trip distance with electric bicycles is 9-10 km (ÇŞB, 2021). In this case, it cannot be said that range is a primary constraint for e-bikes. For charging stations to be located in public areas, a relationship between electric bicycles and urban functions and infrastructure elements should be established. An analytical method should be adopted by determining the criteria that will affect the location selection. Since no similar study has been found in the literature for EBCS, the criteria affecting the location selection for electric vehicle charging stations (EVCS), bicycle sharing system (BSS) stations, and bicycle parking structures are examined within the scope of the study. In addition, local laws and regulations are examined and constraints are revealed. Based on these studies, criteria that will affect the determination of the locations of EBCS are determined. Within the scope of the study, the Analytical Hierarchy Process (AHP), which has the advantage of qualitative and quantitative evaluation, which is one of the Multiple-Criteria Decision Making (MCDM) methods, is used. It is aimed to determine the weights of the criteria by AHP and determine the most suitable locations by Geographic Information Systems (GIS). A total of 75 experts from Istanbul Metropolitan Municipality (IMM), academia, non-governmental organizations (NGOs), companies, Ministry of Transport and Infrastructure, and Union of Municipalities of Marmara participated in the expert survey prepared to determine the weight of the criteria that affect the determination of EBCS locations at the district scale. The analysis's prominent urban functions and infrastructure elements are rail systems, existing protected bicycle roads, parking lots, bus rapid transit (BRT), parks and green areas, and water transportation. Kadıköy district is chosen as the study area. The fact that Kadıköy is the district with the highest rate of bicycle use (EMBARQ Turkey, 2015) and that those who first accepted and started riding bicycles in the historical process were those living in Kadıköy (Ceylan, 2020) are among the factors in the selection of Kadıköy as the case area. At the same time, Kadıköy is a district with high mobility due to its location on the Anatolian side and diversity of transportation infrastructure. The presence of many functions such as residential, commercial, business centers, and universities in the district both increases the mobility within the district and causes it to attract a lot of population from outside the district. The district is also a center of attraction with its green areas, cultural functions, and variety of cafes/restaurants. It has the characteristics of a medium-sized European city with its diversity of functions, an area of 25,20 km2 (Kadıköy Municipality, 2022), and a population of 481 983 people (TÜİK, 2022). A study to be carried out in Kadıköy will also be a guide for medium-sized cities. According to the criteria determined within the scope of the study, the data of Kadıköy are created with the help of GIS. Kadıköy is examined according to criteria and weights by creating 1x1 km grids. In the analysis, C2 and C1 grids are determined as the priority application area. The common features of these areas are that they contain more than one type of public transportation and attract visitors both from within and outside the district with their functions. C2 and C1 grids with the highest scores are analyzed in more detail within the scope of the study. Since there is no study in the literature on the walking distance to EBCS, studies on other bicycle infrastructures are examined. In the literature, it has been stated that the maximum walking distance to bicycle parking structures is 100 m, but this distance can be increased if safety is increased and different functions are added. It is also stated that the walking distance for shared bikes is 300 m and a person's walking tolerance is 300 m to access bike. Within the scope of this information, a radius of 100 m as the primary service area, a radius of 200 m as a secondary service area, and a radius of 300 m as a tertiary service area are determined for EBCS. The analysis of C2 and C1 grids aims to include the high-weight criteria in the primary service area. At the same time, proximity to public buildings is taken into account to make easier the connection to the urban electricity infrastructure system. Public property areas are chosen to reduce costs and make implementation easier. In this context, a location that primarily serves the rail system, BRT, green area, parking lot, and bus functions are determined for the C2 grid. At the designated location, the station will benefit from the electrical system of the rail system and BRT, and the land is in public ownership. For the C1 grid, a location primarily serves the rail system, water transportation, green space, parking lot, and bus functions are determined. At the designated location, the station will be able to use the library's electrical system and the land is in public ownership. At the same time, it is important that the determined locations are related to the road and are visible. The study is carried out to determine the locations of EBCS, which are a bicycle infrastructure element. When the main urban functions and infrastructures are examined, it can be said that supporting these locations with other bicycle infrastructures such as bicycle sharing systems, bicycle parking structures, repair stations, and bicycle roads is essential in increasing the share of bicycle transportation. Within the scope of the study, it is aimed to determine the locations of EBCS in public spaces. In addition, EBCS should be implemented in residential parking lots, business centers, and shopping centers. Moreover, bicycle transportation should be supported with parking structures.
Benzer Tezler
- Elektrikli mikro-mobilite araçları için yenilikçi bir solar şarj istasyonu tasarımı ve optimum konum belirlemesi
Innovative solar charging station design and determination of the optimal location for electric micro-mobility vehicles
EMRE TOPCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN HÜSEYİN ÇEVİK
- İstanbul'da mikro hareketlilik: Paylaşımlı e-skuter kullanıcı özellikleri ve karşılaşılan zorluklar
Micro mobility in Istanbul: Shared e-scooter user characteristics and challenges
YİĞİT CAN YAVUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Ulaşımİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN ONUR TEZCAN
- Yeni bir kentiçi ulaşım türü e-bisiklet: Eskişehir örneği
Modern mode of urban transportation, e-bike : Eskişehir sample
ÖZGÜN ŞİMŞEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
UlaşımGazi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA KÜRŞAT ÇUBUK
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEDA HATİPOĞLU
- Elektrikli bisikletler için gömülü mıknatıslı senkron motorun tasarımı ve dinamik simülasyonu
Design and dynamic simulation of interior permanent magnet synchronous motor for electric bicycles
SELMAN GARİP
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET FENERCİOĞLU
- Obez ve sağlıklı Türk çocuklarında fiziksel aktivite, uyku düzeni ve ekran önü geçirilen süre alışkanlıkları ve bunların antropometrik ölçümlere etkisi
Physical activity, sleep duration and screen time behaviors in obese and healthy Turkish children, and their effect on anthropometric measurements
BURCU KOCAMIŞ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2017
Çocuk Sağlığı ve HastalıklarıSağlık Bilimleri ÜniversitesiÇocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
DR. FEYZA MEDİHA YILDIZ
DR. BAHAR ÖZCABI