Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την ανάπτυξη συστημάτων διαχείρισης κυκλοφορίας και αυτοματισμών υποστηρικτικών υποσυστημάτων στον αυτοκινητόδρομο Κόρινθος-Τρίπολη-Καλαμάτα. Αρχικά γίνεται μια ιστορική αναδρομή των αυτοκινητοδρόμων και των αλγορίθμων ανίχνευσης συμβάντων, ώστε να γίνει αντιληπτός ο σκοπός και οι απαιτήσεις που επιβάλλουν τη κατασκευή ενός τέτοιου έργου. Εν συνεχεία γίνεται αναφορά των γενικών στοιχείων του συγκεκριμένου αυτοκινητοδρόμου. Περιγράφεται αναλυτικά ο ηλεκτρονικός και μηχανολογικός εξοπλισμός που θα χρησιμοποιηθεί για το σύστημα διαχείρισης κυκλοφορίας (TMS) και το SCADA, ώστε να είναι δυνατή η καλύτερη εποπτεία-διαχείρηση του αυτοκινητοδρόμου. Επίσης, περιγράφεται ο εξοπλισμός PLC-λογισμικού που θα χρησιμοποιηθεί. Ακολουθεί παρουσίαση του συστήματος αερισμού των σηράγγων καθώς θεωρούνται το βασικότερο σημείο ελέγχου. Εν συνεχεία , αναλύονται οι αυτοματισμοί υποσυστημάτων (πυρασφάλεια, άρδευσης, φωτισμού σήραγγας και εξαερισμός σήραγγας) καθώς επίσης και το SCADA. Ένα ακόμη σημαντικό κομμάτι της παρούσας εργασίας είναι η ανάλυση του συστήματος διαχείρισης της κυκλοφορίας (TMS) και η συνύπαρξή του με το SCADA. Τέλος, περιγράφονται δύο αλγόριθμοι ανίχνευσης συμβάντων, που πρόκειται ωα χρησιμοποιηθούν στο έργο, ο California No7 και ο DES καθώς η υλοποίηση τους. / The present thesis discusses the development of traffic management systems and controls supporting subsystems which is going to be implemented on the highway Corinth-Tripoli-Kalamata. Firstly, the history of motorways and event detection algorithms is presented so that the purpose and the requirements imposing the construction of such a project to be understood. Furthermore, it refers to the general elements of the motorway. Moreover, the electronic and mechanical equipment are described in detail that will be used for traffic management system (TMS) and SCADA, in order to be managed the better monitoring- management of the highway. Also, it is depicted the equipment PLC-software which will be used. It is following the presentation of the ventilation system of tunnels as tunnels are considered the main checkpoint. Afterwards, automation subsystems (fire protection, irrigation, lighting and tunnel ventilation tunnel) are exposed as well as SCADA. Another important part of this study is the analysis of the traffic management system (TMS) and its coexistence with the SCADA. Finally, the two algorithms of event detection, which will be used in the project, the California No7 and DES and their implementation, are presented.

Αντικείμενο της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας είναι η διερεύνηση βελτιωμένων τεχνικών εφαρμογής του μοντέλου κυκλοφοριακού σχεδιασμού SATURN. Για το σκοπό αυτό επιλέγονται να μελετηθούν δύο διαφορετικές περιοχές στην υφιστάμενη και σε μία νέα κατάσταση. Συγκεκριμένα, η πρώτη περιοχή μελετάται ως ρυθμιστικό δίκτυο και οι αλλαγές στη νέα της κατάσταση αφορούν αλλαγή λειτουργίας κάποιων υφιστάμενων οδών όπως είναι αλλαγή κατεύθυνσης ροής οχημάτων και οι μονοδρομήσεις, και η δεύτερη ως προσομοίωσης και οι αλλαγές στη νέα της κατάστασης αφορούν την πεζοδρόμηση μίας οδού. Τα δίκτυα αυτά μελετώνται και ως ντετερμινιστικά και ως στοχαστικά με τη χρήση του αλγόριθμου Frank & Wolf και του Burrell αντίστοιχα, αλγόριθμους που διατίθενται μέσω του SATURN. Από την ανάλυση των αποτελεσμάτων παρατηρείται ότι οι αλλαγές που εφαρμόστηκαν στα δύο δίκτυα της παρούσας εργασίας φορτίζουν τα δίκτυο περισσότερο με αποτέλεσμα να επιβαρύνουν την κυκλοφοριακή κατάσταση. Επιπλέον διαπιστώθηκε ότι οσο πιο απλό είναι ένα δίκτυο τόσο πιο εύκολη είναι η επιλογή της συντομότερης διαδρομής από τους χρήστες, ενώ όσο πληθαίνουν οι εναλλακτικές διαδρομές παρατηρούνται διαφορές στην κατανομή των φόρτων σε αυτές και στην επίλυση του προβλήματος καταμερισμού, καθώς επίσης και ότι σε περιπτώσεις όπου οι εναλλακτικές διαδρομές καθίστανται ανταγωνιστικές παρατηρείται διασπορά των μετακινούμενων σε αυτές. Επιπροσθέτως ενδείκνυται το στοχαστικό μοντέλο ως καταλληλότερο και στις δύο εφαρμογές. Τέλος τo SATURN αποτελεί ένα χρήσιμο προγράμματα ανάλυσης δικτύων, προσομοίωσης και κατανομής της κυκλοφορίας. / The subject of this thesis is the investigation of improved application techniques of model transport planning SATURN. For this purpose, two different networks were chosen to study in two situations, one in an existing and one in a new situation . Specifically , the first area is being studied as a buffer network. The changes in the new situation are changes as the flow direction of vehicles and one-way. The second area is being studies as simulation network. In the new situation one street become way for pedestrian. These networks are studied as deterministic and stochastic using the algorithm Frank & Wolf and Burrell respectively, these algorithms are available through the SATURN. After the analysis of the results, it is observed that changes implemented in both networks affect in a worse way the traffic situation. In addition it was found that the simpler is a network the easier is to select the shortest route from the users. Opposed to this, increasing the alternative routes observed differences in the distribution of flows in them and in the assignment problem’s solution. Moreover in cases where alternative routes become competitive, dispersion of traveling is observed in them. Additionally stochastic model is showed to be appropriate in both applications . Finally to SATURN is a useful network analysis programs of simulation and assignment of traffic to urban road networks.

Ο ρόλος των Ευφυών Συστημάτων Μεταφορών είναι η βελτίωση της οδικής ασφάλειας, μέσω της έγκαιρης ανίχνευσης συμβάντων και της αποτελεσματικής διαχείρισης της κυκλοφορίας. Στο πλαίσιο αυτό, η έρευνα αυτή εστιάζει στην ανάλυση της σχέσης μεταξύ ενός καθημερινού σοβαρού φαινομένου της κυκλοφορίας, όπως το κυκλοφοριακό πλήγμα (shockwave) και τα οχήματα που κινούνται σε σχηματισμό cluster, μέσω του κυκλοφοριακού πλήγματος. Για να σχηματιστεί ένα cluster απαιτείται δύο ή περισσότερα οχήματα να περιλαμβάνονται στην ακολουθία οχημάτων είτε λόγω της εγγύτητάς τους είτε λόγω της σχετικής τους απόστασής από άλλα οχήματα. Ξεκινώντας με βίντεο κυκλοφοριακής στον αυτοκινητόδρομο I-94, Minnesota, USA, οι τροχιές των οχημάτων εξήχθησαν. Τα αποτελέσματα χρησιμοποιήθηκαν στη συνέχεια προκειμένου να καθοριστούν μεταβλητές όπως χρονοαπόσταση, ταχύτητα, επιτάχυνση για τρεις ομάδες οχημάτων, το Cluster, η ομάδα Πριν το Cluster και η ομάδα Μετά το Cluster. Η σχέση μεταξύ αυτών των ομάδων μελετήθηκε και αποτυπώθηκε σε γραμμικές συναρτήσεις με πολλαπλές ανεξάρτητες μεταβλητές. / The role of Intellignet Transportation Systems is to enhance traffic safety, through timely detection of incidents and effective traffic management. In this framework, this research focuses into analyzing the relationship between a daily severe traffic phenomenon such as shockwave and vehicles which move in cluster formation through the shockwave. For a cluster to be formed it is required for two or more vehicles to be included either because of their closeness or because of their relative distance from other vehicles on the link. Starting with video recordings of traffic flow on I-94, Minnesota, USA, vehicles trajectories were extracted. The results were then used in order to define variables such as vehicles space and time headway, velocity, acceleration for three groups of vehicles; the Cluster, the Before Cluster group and the After Cluster group. The relationship between these groups was studied and was modeled in linear functions with multiple variables.

Τα αυτοκινητιστικά δυστυχήματα αποτελούν μια από τις κυριότερες αιτίες θανάτου παγκοσμίως. Ο αυξανόμενος αριθμός τους οδήγησε στην συνειδητοποίηση ότι η χρήση προηγμένης τεχνολογίας για την κατασκευή ασφαλέστερων οχημάτων είναι απαραίτητη για την μείωση των ατυχημάτων και κατά συνέπεια των θανάτων που οφείλονται σε αυτά. Από τη στιγμή που οι τεχνολογικές εξελίξεις επέτρεψαν την ενσωμάτωση φθηνών, χαμηλής κατανάλωσης συστημάτων με μεγάλη επεξεργαστική ταχύτητα σε οχήματα, κατέστη προφανές ότι περίπλοκες τεχνικές υπολογιστικής όρασης μπορούσαν πλέον να χρησιμοποιηθούν για την υποβοήθηση της οδήγησης. Σε αυτή την κατεύθυνση, η παρούσα διατριβή εστιάζει στην ανάπτυξη καινοτόμων λύσεων για διαφορετικά κομμάτια που εμπλέκονται στα προηγμένα συστήματα υποβοήθησης του οδηγού. Πιο συγκεκριμένα, σε αυτή την διατριβή προτείνονται καινοτόμα υποσυστήματα για την αναγνώριση σημάτων οδικής κυκλοφορίας, την αναγνώριση φωτεινών σηματοδοτών, τον εντοπισμό προπορευόμενου οχήματος και τον εντοπισμό δρόμου. Οι τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν για την ανάπτυξη των προτεινόμενων λύσεων βασίζονται στην χρωματική επεξεργασία εικόνας με έμφαση στην ανεξαρτησία από την φωτεινότητα της σκηνής, στην χρήση πληροφορίας συμμετρίας για τον εντοπισμό χαρακτηριστικών αντικειμένων (όπως σήματα οδικής κυκλοφορίας, φωτεινοί σηματοδότες και οχήματα), στην χώρο-χρονική παρακολούθηση των εντοπισμένων αντικειμένων και στην αυτόματη κατάτμηση εικόνας για τον εντοπισμό δρόμου. Τα προτεινόμενα συστήματα αναπτύχθηκαν με στόχο την ανθεκτικότητα σε αλλαγές της φωτεινότητας ή τις καιρικές συνθήκες, καθώς και στην οδήγηση σε απαιτητικά περιβάλλοντα. Επίσης, έχει δοθεί ιδιαίτερη έμφαση στην προοπτική υλοποίησης συστημάτων πραγματικού χρόνου. Τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται σε αυτή την διατριβή αποδεικνύουν την ανωτερότητα των προτεινόμενων μεθόδων έναντι αντίστοιχων της σχετικής βιβλιογραφίας, ειδικά στις περιπτώσεις του εντοπισμού προπορευόμενου οχήματος και του εντοπισμού δρόμου. Ελπίζουμε ότι μέρη της έρευνας αυτής θα εμπνεύσουν νέες προσεγγίσεις για τις μελλοντικές υλοποιήσεις αντίστοιχων συστημάτων. / Traffic accidents are one of the main reasons for the loss of human lives worldwide. Their increasing number has led to the realization that the use of advanced technology for manufacturing safer vehicles is imperative for limiting casualties. Since technological breakthroughs allowed the incorporation of cheap, low consumption systems with high processing speeds in vehicles, it became apparent that complex computer vision techniques could be used to assist drivers in navigating their vehicles. In this direction, this thesis focuses on providing novel solutions for different tasks involved in advanced driver assistance systems. More specifically, this thesis proposes novel sub-systems for traffic sign recognition, traffic light recognition, preceding vehicle detection and road detection. The techniques used for developing the proposed solutions are based on color image processing with a focus on illumination invariance, using symmetry information for man-made objects (like traffic signs, traffic lights and vehicles) detection, spatiotemporal tracking of detected results and automated image segmentation for road detection. The proposed systems were implemented with a goal of robustness to changes of illumination and weather conditions, as well as to diverse driving environments. A special focus on the prospect for real-time implementation has also been given. The results presented in this thesis indicate the superiority of the proposed methods to their counterparts found in relevant literature in both normal and challenging conditions, especially in the cases of preceding vehicle detection and road detection. Hopefully, parts of this research will provide new insights for future developments in the field of intelligent transportation.