Μεθοδολογία και μαθηματικά «εργαλεία» για τον έλεγχο εφικτότητας υλοποίησης μιας τροχιοδρομικής γραμμής

Abstract

The integration of an urban railway infrastructure poses significant design, constructional and operational problems to the designers. These problems are due, among other reasons, to the lack of available space, to the presence of the other superficial modes of transport, to the high level of service to be guaranteed to the users and to the greatest need for environmental protection. Moreover the construction of a new, urban railway system is technically difficult and expensive. In this frame, it is necessary for competent bodies to be aware of the feasibility and the implementation cost of the new transport mean, before proceeding with costly studies and even more expensive construction. This PhD dissertation, without altering the categories and the sequence of the studies required for the implementation of a tramway system, integrates in the whole process, the “technical and operational verification applicability". The verification applicability of a tramway system formulates the alternative alignments, that have been identified and preselected at the stage of the strategic planning study, so that they can be evaluated in their final form at the stage of the project’s feasibility study. At the same time, it produces the constructional, operational and financial data of the system, which are essential for the preliminary and final studies. It compromises of six individual verifications: track alignment and geometric integration, impacts on other transport modes, environmental impacts, operational efficiency of the system, construction and operation of depot’s facilities and implementation cost. For each of the above individual verifications this thesis provides: their logical diagram, a methodological approach for the overall verification, the necessary data and an algorithm for the performance of the applicability verification. Moreover, a novel software has been developed, which is able to perform the aforementioned verification automatically. The software retrieves the necessary data from a database and enables designers to perform the applicability verification simply, and fast. The necessary data, which comprise the database and are inserted in the software, may come from either the results of simple measurements conducted by the designers on site, or may be based on the results of simplified calculations performed by the designers. It enables designers to make changes to the data and allows them to study the influence of different project’s parameters on the results of individual verifications. Finally, it performs the applicability verification of a track alignment in any city, in an objective, fast and easy way.

Η ένταξη σιδηροδρομικής αστικής υποδομής θέτει προς επίλυση στους μελετητές, σημαντικά σχεδιαστικά, κατασκευαστικά και λειτουργικά ζητήματα. Τα προβλήματα αυτά οφείλονται μεταξύ άλλων στη μη ύπαρξη διαθέσιμου χώρου, στην παρουσία και άλλων επιφανειακών μέσων μεταφοράς, στο υψηλό επίπεδο εξυπηρέτησης που πρέπει να παρέχεται στους χρήστες και στην εντονότερη ανάγκη για προστασία του περιβάλλοντος. Επιπλέον η κατασκευή ενός νέου αστικού σιδηροδρομικού συστήματος είναι τεχνικά δύσκολη και δαπανηρή. Επομένως κρίνεται αναγκαίο να γνωρίζουν οι αρμόδιοι φορείς, το βαθμό εφικτότητας και το κόστος κατασκευής του νέου μέσου, προτού προχωρήσουν σε δαπανηρές μελέτες και σε ακόμη δαπανηρότερες κατασκευές. Η παρούσα διδακτορική διατριβή, χωρίς να αλλάζει τις κατηγορίες και την αλληλουχία των μελετών που απαιτούνται για την υλοποίηση ενός τροχιοδρομικού συστήματος, εντάσσει στην όλη διαδικασία, τον «έλεγχο τεχνικής και λειτουργικής εφικτότητας». Ο έλεγχος εφικτότητας ελέγχει και διαμορφώνει περαιτέρω τις εναλλακτικές λύσεις όδευσης που έχουν προεπιλεγεί στο επίπεδο της μελέτης στρατηγικού σχεδιασμού, έτσι ώστε να αξιολογηθούν στο στάδιο της μελέτης σκοπιμότητας του έργου, στην τελική τους πλέον μορφή. Παράλληλα παράγει κατασκευαστικά, λειτουργικά και οικονομικά στοιχεία του έργου που είναι απαραίτητα στη συνέχεια για τις προμελέτες και τις οριστικές μελέτες. Περιλαμβάνει έξι επί μέρους ελέγχους: έλεγχο εφικτότητας χάραξης και γεωμετρικής ένταξης, έλεγχο των επιπτώσεων στην κυκλοφορία των υπόλοιπων συστημάτων μεταφοράς, στις μετακινήσεις των πεζών, στη στάθμευση και στις χρήσεις γης, έλεγχο των περιβαλλοντικών επιπτώσεων, έλεγχο της λειτουργικότητας του συστήματος, έλεγχο της κατασκευής και της λειτουργίας του αμαξοστασίου, έλεγχο του κόστους υλοποίησης. Για κάθε έναν από τους παραπάνω επί μέρους ελέγχους εφικτότητας: ολοκληρώθηκε η μεθοδολογική τους προσέγγιση, διαμορφώθηκε το λογικό τους διάγραμμα, καθορίστηκαν τα απαιτούμενα δεδομένα και αναπτύχθηκε ο αλγόριθμος για τη διενέργεια τους. Επιπλέον, στα πλαίσια της παρούσας διατριβής αναπτύχθηκε ένα λογισμικό, το οποίο διενεργεί αυτόματα τους επί μέρους ελέγχους εφικτότητας. Αντλεί τα απαιτούμενα δεδομένα από μία βάση δεδομένων και δίνει τη δυνατότητα στους μελετητές να διενεργούν τον έλεγχο εφικτότητας απλά και γρήγορα. Τα απαιτούμενα δεδομένα, τα οποία συνθέτουν τη βάση των δεδομένων και τα οποία εισάγονται στο λογισμικό, είναι είτε αποτέλεσμα απλών μετρήσεων που διεξάγονται από τους μελετητές στα πλαίσια επιτόπου αυτοψιών είτε αποτέλεσμα υπολογισμών, οι οποίοι εκτελούνται από τους μελετητές. Επίσης, το λογισμικό δίνει τη δυνατότητα στους χρήστες να πραγματοποιούν αλλαγές στα δεδομένα, καθώς και να μελετούν την επιρροή των διαφόρων παραμέτρων του έργου στα αποτελέσματα των ελέγχων εφικτότητας. Τέλος, επιτρέπει τον έλεγχο της εφικτότητας μιας χάραξης γραμμής τραμ σε οποιαδήποτε πόλη, με τρόπο αντικειμενικό, γρήγορο και εύκολο.