Προσδιορισμός προφίλ οικολογικής οδήγησης με χρήση δεδομένων πραγματικής οδήγησης και κατανάλωσης καυσίμου

Αθανασοπούλου, Ναταλία; Athanasopoulou, Natalia

dc.contributor.author	Αθανασοπούλου, Ναταλία	el
dc.contributor.author	Athanasopoulou, Natalia	en
dc.date.accessioned	2024-04-24T09:09:11Z
dc.date.available	2024-04-24T09:09:11Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/59269
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.26965
dc.rights	Default License
dc.subject	Κατανάλωση Καυσίμου	el
dc.subject	Οικολογική Οδήγηση	el
dc.subject	Ομαδοποίηση K-means	el
dc.subject	Προφίλ Οδηγού	el
dc.subject	Συμπεριφορά Οδήγησης	el
dc.subject	Eco-Driving	en
dc.subject	Fuel Consumption	en
dc.subject	K-Means Clustering	en
dc.subject	Driver Profile	en
dc.subject	Driving Behaviour	en
dc.title	Προσδιορισμός προφίλ οικολογικής οδήγησης με χρήση δεδομένων πραγματικής οδήγησης και κατανάλωσης καυσίμου	el
dc.title	Identification of Eco-Driving Profiles Using Real-World Driving Data and Fuel Consumption	en
dc.contributor.department	Τομέας Μεταφορών και Συγκοινωνιακής Υποδομής	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Οικολογική Οδήγηση	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-11-01
heal.abstract	Η οικολογική οδήγηση είναι μια σημαντική πρακτική που στοχεύει στη μείωση των αρνητικών επιπτώσεων των οδικών μεταφορών στο περιβάλλον και στη μείωση των εκπομπών CO2 και άλλων ρύπων. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω της ομαλής, τεχνικά υποστηριζόμενης οδήγησης που οδηγεί σε μείωση της κατανάλωσης καυσίμου και εκπομπών. Εκτός από τα περιβαλλοντικά οφέλη, η οικολογική οδήγηση έχει θετικές επιπτώσεις στην οικονομία και μπορεί να βελτιώσει την οδική ασφάλεια. Η οικολογική οδήγηση αναπτύσσεται σε τρεις βασικές κατηγορίες αποφάσεων: στρατηγικές, τακτικές και επιχειρησιακές. Κάθε κατηγορία επηρεάζει διαφορετικούς παράγοντες, όπως την κατανάλωση καυσίμου, τις εκπομπές ρύπων και την εξοικονόμηση ενέργειας. Οι αποφάσεις του οδηγού, όπως η ομαλή οδήγηση και η επιλογή οικολογικών διαδρομών, μπορούν να συμβάλουν σημαντικά στην προστασία του περιβάλλοντος. Η υπάρχουσα έρευνα επιβεβαιώνει αυτά τα αποτελέσματα, δείχνοντας ποσοστά μείωσης της κατανάλωσης καυσίμου από 1% έως 20%. Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι τα εκπαιδευτικά προγράμματα για την οικολογική οδήγηση αποτελούν αποτελεσματικό μέσο για την προώθηση βιώσιμης οδήγησης. Στο πλαίσιο της εκπόνησης της διπλωματικής εργασίας λαμβάνει χώρα το παρακάτω πείραμα. Ένα πλήθος δεδομένων συλλέγεται από τα έξυπνα κινητά 25 μοναδικών οδηγών από τον Απρίλιο του 2022 έως τον Ιούνιο του 2022 με πλήθος διαφορετικών συνθηκών, όπως ώρα, ημέρα, τύπος οδού και άλλα. Η ενέργεια αυτή γίνεται χάρη σε μία αναπτυγμένη εφαρμογή του λειτουργικού συστήματος του έξυπνου κινητού και τη μονάδα OBD που είναι εγκατεστημένη στο αυτοκίνητο κάθε οδηγού για τους σκοπούς του πειράματος. Για τη συγκεκριμένη έρευνα, τα δεδομένα αποθηκεύονται σε μία βάση δεδομένων, η οποία είναι σε μορφή ηλεκτρονικού υπολογιστικού φύλλου, το οποίο διαθέτει 1509 εγγραφές. Μετρήσεις καταγράφονται για 145 μεταβλητές, για κάθε ταξίδι αντίστοιχα. Για να αναλυθεί η συμπεριφορά οδήγησης, χρησιμοποιείται ο αλγόριθμος K-means για τον χαρακτηρισμό των ταξιδιών, διαιρώντας τα δεδομένα σε συστάδες. Ο αλγόριθμος επιλέγει αυτόματα τον αριθμό των ομάδων και επαναλαμβάνει τη διαδικασία μέχρι να σταθεροποιηθούν τα κέντρα των ομάδων ή να επιτευχθεί ένα όριο επαναλήψεων. Αυτό επιτρέπει την ομαδοποίηση των δεδομένων και την εξαγωγή ποιοτικών πληροφοριών σχετικά με τη συμπεριφορά οδήγησης. Για την ανάλυση των δεδομένων και των αποτελεσμάτων αναπτύσσεται κώδικας που περιλαμβάνει βήματα, όπως φόρτωση βιβλιοθηκών, ανάγνωση βάσης δεδομένων, επιλογή μεταβλητών για την ομαδοποίηση, και προβολή στατιστικών χαρακτηριστικών. Το κύριο αποτέλεσμα είναι η επιλογή των μεταβλητών για τη δημιουργία προφίλ συμπεριφορών οδήγησης, περιλαμβάνοντας τα στατιστικά χαρακτηριστικά των επιλεγμένων μεταβλητών. Στην ανάλυση δεδομένων χρηστών, χρησιμοποιείται ο αλγόριθμος K-means για την ομαδοποίηση, με την επιλογή του αριθμού των ομάδων και την αξιολόγηση μέσω του διαγράμματος σιλουέτας. Ο αλγόριθμος εκτελείται πολλές φορές, και τα αποτελέσματα παρουσιάζονται με διαγράμματα για καλύτερη κατανόηση. Ως βέλτιστος αριθμός ομάδων θεωρήθηκε ο αριθμός τρία. Οι μεταβλητές που επιλέγονται είναι: ο μέσος αριθμός φορών που ο οδηγός επιταχύνει απότομα το όχημα ανά λεπτό, η μέση επιτάχυνση στο εκάστοτε ταξίδι, το 90% του ποσοστού της συνολικής μέσης επιτάχυνσης στο εκάστοτε ταξίδι, ο μέσος αριθμός φορών που ο οδηγός επιβραδύνει απότομα το όχημα ανά λεπτό, η μέση επιβράδυνση στο εκάστοτε ταξίδι, το 90% του ποσοστού της συνολικής μέσης επιβράδυνσης στο εκάστοτε ταξίδι, η μέγιστη επιτάχυνση στο εκάστοτε ταξίδι, η μέγιστη επιβράδυνση στο εκάστοτε ταξίδι, το μέτρο οικολογικής οδήγησης που ισούται με την κινητική ενέργεια στη συνολική απόσταση και τέλος η κατανάλωση καυσίμου στο εκάστοτε ταξίδι. Οι ομάδες χαρακτηρίζονται ως οικολογική "eco," ενδιάμεση "moderate," και μη οικολογική "non-eco," βάσει των χαρακτηριστικών τους. Ο δείκτης σιλουέτας, ο οποίος χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση της ποιότητας της ομαδοποίησης, είναι 0,49, υποδεικνύοντας καλό διαχωρισμό των ομάδων. Η ανάλυση των προφίλ οδήγησης με βάση τις μεταβλητές αποκαλύπτει σημαντικές διαφορές μεταξύ του οικολογικού, μη οικολογικού και ενδιάμεσου προφίλ. Στο οικολογικό προφίλ, παρατηρούνται χαμηλότερες τιμές σε πολλές μεταβλητές που σχετίζονται με τη συμπεριφορά οδήγησης, όπως η μέση επιτάχυνση και επιβράδυνση, το ποσοστό της συνολικής μέσης επιτάχυνσης και επιβράδυνσης, η κινητική ενέργεια στο ταξίδι καθώς και η μέγιστη επιτάχυνση και επιβράδυνση. Αυτό υποδεικνύει μια στρατηγική οδήγησης που επιδιώκει την οικονομία καυσίμων και τη μείωση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος. Αντίθετα, το μη οικολογικό προφίλ χαρακτηρίζεται από υψηλότερες τιμές στις περισσότερες από τις ίδιες μεταβλητές, υποδεικνύοντας μια πιο αυθόρμητη συμπεριφορά οδήγησης με απότομες επιταχύνσεις και επιβραδύνσεις. Το ενδιάμεσο προφίλ βρίσκεται ανάμεσα σε αυτές τις δύο ακραίες στρατηγικές. Η κατανάλωση καυσίμου είναι χαμηλότερη στο οικολογικό προφίλ, προσφέροντας οικονομικά οφέλη. Τέλος, η χρήση μετρήσεων της κινητικής ενέργειας προς τη διάρκεια του ταξιδιού ως μέτρο οικολογικής οδήγησηςμπορεί να προσδιορίσει ακόμα περισσότερο τις πτυχές της οικολογικής οδήγησης που χαρακτηρίζουν τα διάφορα προφίλ. Συμπεραίνεται ότι ορισμένα χαρακτηριστικά ή μεταβλητές επηρεάζουν την ομαδοποίηση των δεδομένων περισσότερο από άλλα. Οι μεταβλητές οι οποίες σχετίζονται με την απότομη επιτάχυνση και επιβράδυνση επηρεάζουν περισσότερο τα προφίλ και συμβάλουν στον διαχωρισμό τους με σαφήνεια. Οι μεταβλητές οι οποίες σχετίζονται με την ταχύτητα φαίνεται να παίζουν ρόλο αλλά πιο δευτερεύων στο διαχωρισμό των προφίλ συμπεριφοράς οδήγησης ενώ η μεταβλητή της κατανάλωσης καυσίμου παίζει ακόμη έναν σημαντικό ρόλο στην εκτίμηση του οικολογικής οδήγησης. Κατά τη διεξαγωγή της παρούσας εργασίας, δημιουργούνται προβληματισμοί οι οποίοι οδηγούν στην ανάγκη για περαιτέρω έρευνα. Η πειραματική δοκιμή προτείνεται να διεξαχθεί μελλοντικά σε πραγματικές συνθήκες, λαμβάνοντας υπόψη διάφορους τύπους δρόμων και διαφορετικές καιρικές ή κυκλοφοριακές συνθήκες. Επιπλέον, οι μελλοντικές μελέτες θα πρέπει να επικεντρωθούν στην ανάπτυξη κριτηρίων προφίλ για διαφορετικά μεγέθη και είδη πόλεων, καθώς και για διάφορες συνθήκες κυκλοφορίας. Θα ήταν επίσης χρήσιμο να εξεταστεί η αποτελεσματικότητα της οικολογικής οδήγησης σε διάφορες κοινωνικές και ηλικιακές ομάδες και διαφορετικά φύλα. Σε ενδεχόμενη νέα πειραματική δοκιμή, θα μπορούσαν επίσης να εξεταστούν επιπλέον τύποι οχημάτων, όπως οι μοτοσυκλέτες. Η ανατροφοδότηση των χρηστών σχετικά με τα κριτήρια δημιουργίας προφίλ θα μπορούσε επίσης να αποτελέσει σημαντική προσθήκη στο υφιστάμενο επιστημονικό υλικό. Τέλος, η ανάλυση της συσχέτισης των δεδομένων οδήγησης στο πεδίο της οικολογικής οδήγησης με την Τεχνητή Νοημοσύνη θα ήταν ιδιαιτέρως ενδιαφέρουσα.	el
heal.advisorName	Βλαχογιάννη, Ελένη	el
heal.committeeMemberName	Βλαχογιάννη, Ελένη	el
heal.committeeMemberName	Γιαννής, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Γκιοτσαλίτης, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Μεταφορών και Συγκοινωνιακής Υποδομής	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.fullTextAvailability	false