Design and assessment of transportation systems with the sustainability perspective

Abstract

Son elli yılda, kentsel nüfusta görülen belirgin artışın olumsuz etkileri, sürdürülebilir gelişmeye olan ilginin önemli oranda artmasına neden olmuştur ve birçok araştırmacı ve karar vericiyi bu alanda çalışmaya yöneltmiştir. Sürdürülebilirlik hakkında çeşitli tanımlar önerilmiştir, fakat buradaki temel amaç, hem bugünkü ve gelecek nesiller için yaşanabilir bir çevreyi mümkün kılmak, hem de aynı zamanda kaynakları tüketmeden sınai ve teknolojik ilerlemeyi sağlamaktır.Bu tezde, ulaşım sistemlerinin sürdürülebilir biçimde tasarlanması ve sürdürülebilirliklerinin değerlendirilmesi, iki bakış açısından incelenmiştir: makro veya ülke ölçeğinde, ve mikro veya kentsel ölçekte. Makro bakış açısı kapsamında, bir ülkenin ulaşım sisteminin sürdürülebilirliğini değerlendirmek için uygun nicel göstergeler tanımlanmıştır ve bunlar sürdürülebilirliğin üç temel boyutu altında sınıflandırılmıştır: iktisadi, çevresel ve toplumsal. Mikro bakış açısı, kentsel ölçekte sürdürülebilirliği sağlamak için mevcut yolların düzenlenmesini ele almaktadır. Bu bağlamda, iki temel matematiksel model geliştirilmiştir. Her ikisi de, üst seviyede trafik düzenleyicisinin, alt seviyede ise trafik ağı kullanıcılarının kararlarını kapsayacak şekilde iki seviyeli programlama modeli olarak kurulmuştur. Bu çalışmada üst seviyede sadece geçiş ücretlendirmesi ve yol kapasite artırımı gibi akış yönetimi stratejileri ele alınmıştır. Ulaşım sistemleri kentsel yaşam için çok önemlidir fakat toplum ve çevre için bazı istenmeyen sonuçlara da neden olmaktadır. Elbette, tek başına yetersiz olsa da, taşıma ağlarının sürdürülebilir olması gelecek nesillerin sürdürülebilir gelişimine katkı sağlayacaktır. Bu tezde ortaya konan yaklaşımların, dünyanın gelecekte daha yaşanabilir olmasına katkıda bulunması beklenmektedir.

In the last few decades, the adverse effects of the considerable increase in the urban population have attracted a lot of attention to the concept of sustainable development and have led many researchers and policy-makers to work on this area. Various definitions are proposed for sustainability, but its main objective is to maintain industrial and technological development without exhausting resources while ensuring livable environments for human kind for today as well as future generations.In this thesis, the design and evaluation of sustainable transportation systems are investigated with two perspectives: macro or country wide scope and micro or urban wide scope. For the macro perspective, we define proper quantitative indicators to evaluate the sustainability of a country transport system and categorize them into three sustainability dimensions: economical, environmental and social. The micro perspective involves the modification of existing road networks so as to achieve sustainability at the urban level. In this context, mainly two different mathematical models are developed. Both models are bilevel programming models which involve traffic authority decisions at the upper level and network user decisions at the lower level. In this study, only flow management strategies such as toll pricing and capacity enhancement are considered at the upper level.Transportation networks are crucial to support urban living but they also produce some undesired results for the society and the environment. Obviously not sufficient alone but the sustainability of transport networks will eventually contribute to the sustainable development of future generations. It is expected that the approaches presented in this thesis will contribute to the livability of the world in the future.