How to decrease straddle carrier traffic risk from a routing perspective?-Hoe kan straddle carrier verkeersrisico verlaagd worden vanuit een routeringsperspectief? (summary)

(1)

iii

Summary

Between 2009 and 2012, 30 collisions between straddle carriers have been observed at APM Terminals Rotterdam. Although none of these accidents were fatal, the urgency to decrease the rate of collisions, especially the risk of a potential fatality, is apparent. The measures to prevent these collisions currently in place are developed from an equipment or human perspective rather than a process perspective, which is the expertise of the author. This is reflected by the available and researched safety measures discussed in scientific and industry literature.

Collisions are directly related to the straddle carrier locations. Locations are related to a large extent to the route they take across the terminal. In order to investigate the straddle carrier collision problem from a process oriented perspective, the main research question is asked: “How to decrease straddle carrier traffic risk from a routing perspective?”

A model is developed to determine the routes that are currently taken by straddle carrier drivers given a set of container moves. Scenarios are scored on traffic risk and operational performance. By comparing the ‘as-is’ scenario to ‘to-be’ scenarios that aim to reduce the traffic risk, their relative performance can be determined. This comparison has been done with traffic situations from 30 labor shifts in 2013. The resulting figures will support a decision on whether to change the routing approach.

In order to assess traffic risk a model is developed that determines risk in situations of two straddle carriers interacting at intersections. The model can be used for interactions between vehicles at intersections of yard straits; locations similar to road intersections where most road traffic incidents happen. In this way the majority of vehicle interactions is taken into account to evaluate traffic risk. By multiplying the three factors – severity, occurrence and detectability - used by the Failure Modes and Effects Analysis (FMEA), the risk of an interaction between two vehicles is assessed. The severity is based on the kinetic energy the vehicles have which can potentially be converted into collision energy. The occurrence is a measure for the chance that two vehicles will collide in a certain intersection interaction situation. This is measured by the number of intersection move types. The detectability is a factor that indicates how well the potential collision can be detected before it actually happens.

As a secondary metric, the driven distance is measured in order to investigate the effect of a ‘to-be’ scenario on the operational performance.

In the ‘as-is’ scenario straddle carrier routes are not registered in detail. To determine the driven routes, drivers have been interviewed and a set of preferences for route choice has been established. Implementation of these rules into the model enables analysis of the driven distance and traffic risk.

(2)

iv

Three ‘to-be’ scenarios have been analyzed. The first ‘priority’ scenario changes the main traffic axis with the highest traffic priority from the quay towards the yard. This scenario directs traffic away from the quay, introducing more equally spread traffic, potentially resulting in a lower traffic risk. In this scenario the driven distance is equal to the 'as-is' scenario by definition. This scenario results in a varying score in terms of traffic risk. Almost half of the cases perform better while the other half perform worse in terms of traffic risk. The average decrease in risk number is only 0,31%.

The second ‘one-way’ scenario introduces unidirectional traffic in a certain configuration. The configuration requires i.a. that every location is accessible and straddle carriers are not to be forced to drive exorbitant distances. The aim is to eliminate certain intersection moves that induce the largest contributions to the traffic risk. The amount of driven meters will become higher because not every origin/destination pair can be reached by means of the shortest route anymore. This scenario performs on average more than 12,5% better on risk number and on average 13% worse on driven distance. The risk number decreases in 80% of the cases.

The last ‘avoid-left’ scenario introduces a big penalty to take a left turn and a preference to take a right turn. This is based on the fact that by turning right, the least amount of other traffic streams will be crossed. This scenario introduces a lot of extra meters because three right turns are made to prevent a left turn, resulting in a loop around a container block. The extra meters driven introduce more conflicting interactions situations and subsequently a large contribution to the risk number. This is more than what is decreased by demotivating left turns and driving straight ahead. On average the traffic risk number rises with almost 37% while the driven distance rises with almost 43%.

The detectability factor of the risk number is based on subjective scoring of the mutual detectability. This scoring introduces uncertainty. By performing a sensitivity analysis on differing the detectability factors results change slightly. These variations provide no basis to review conclusions.

Within the scope of this research the 'priority' scenario performs a little bit better, but shows varying results. Results do not convince to change to this scenario. The 'one-way' scenario shows promising results in terms of decrease in risk number, however, the driven distances are longer. The 'avoid-left' scenario performs worse on both metrics and should not be considered as an improvement.

Terminal management can trade off whether the decrease in traffic risk number is worth the extra driven meters in the 'one-way' scenario. However, because in the past no severe incidents have happened with routing or sight as a cause, it is not recommended to accept the extra driven meters to obtain the risk number decrease. The recommendation is to remain at the 'as-is' scenario.

The developed model to assess the traffic risk may not be complete and it is suggested to develop it further. Some values that determine the risk of an interaction situation have a subjectivity factor in them that can be improved by doing quantitative analyses to obtain an objective factor, or by validating the subjective factor with larger groups of experts. Lack of data on the current situation

(3)

v leads to taking assumptions that can be omitted in the future if more extensive registration may be started.

(4)

vii

Samenvatting (in Dutch)

Tussen 2009 en 2012 hebben zich 30 botsingen tussen straddle carriers voorgedaan bij APM Terminals Rotterdam. Hoewel geen van deze botsingen fatale gevolgen had blijft het noodzakelijk om het aantal botsingen, en in het speciaal het risico op persoonlijk leed, omlaag te brengen. De reeds beschikbare veiligheidsmaatregelen zijn ontwikkeld vanuit een werktuigelijk dan wel menselijk perspectief in plaats van uit een proces georiënteerd perspectief; het expertisegebied van de auteur. Dit is terug te zien in de beschikbare en onderzochte veiligheidsmaatregelen welke in wetenschappelijke en branche gerelateerde artikelen worden beschreven.

Botsingen zijn direct gerelateerd aan straddle carrier locaties, welke op hun beurt grotendeels gerelateerd zijn aan de route die de voertuigen over de terminal nemen. Om straddle carrier botsingen vanuit een procesperspectief te benaderen wordt de volgende onderzoeksvraag gesteld: “Hoe kan straddle carrier verkeersrisico verlaagd worden vanuit een routeringsperspectief?”

Om de routes die in de huidige situatie, gegeven een set containerbewegingen, door straddle carrier chauffeurs genomen worden te kunnen bepalen is een model ontwikkeld. Scenario’s worden geëvalueerd op verkeersrisico en operationele prestaties. Door het huidige scenario met risico verlagende toekomstige scenario’s te vergelijken kan de relatieve prestatie bepaald worden. Deze vergelijking is uitgevoerd voor 30 shifts in 2013. De resultaten kunnen een beslissing om de routering aan te passen ondersteunen.

Om het verkeersrisico te bepalen is er een model ontwikkeld dat het risico bepaalt in situaties waarin twee straddle carriers interacteren op een kruispunt. Het model is geschikt voor interacties tussen straddle carriers op kruispunten tussen doorrijstraten. Deze locaties hebben gelijkenissen met kruipunten op de openbare weg waar de meeste en ergste incidenten plaatsvinden. Op deze manier wordt de meerderheid van voertuiginteracties meegenomen in het model.

Door drie factoren afkomstig uit Failure Modes and Effects Analysis (FMEA) – gevolg, frequentie en detecteerbaarheid – met elkaar te vermenigvuldigen, kan het risico geassocieerd met twee interacterende voertuigen bepaald worden. De factor gevolg is gebaseerd op de kinetische energie van beide voertuigen welke potentieel in botsingsenergie omgezet kan worden. De frequentie is een maat voor de kans dat twee voertuigen botsen in een interactie situatie. Dit is te meten aan het aantal types kruispuntpassages. De detecteerbaarheid is een factor die aangeeft hoe goed een aankomende botsing van tevoren herkend kan worden.

Als een secundaire meetwaarde wordt de afgelegde afstand genomen teneinde het effect van een toekomstig scenario op de operationele prestaties te bepalen.

(5)

viii

In het huidige scenario worden straddle carrier routes niet vastgelegd. Om deze routes te bepalen is aan de hand van interviews met straddle carrier chauffeurs een set routekeuze voorkeuren opgesteld. Implementatie van deze voorkeuren in het model maakt het mogelijk de routes en de afgelegde afstand te bepalen.

Er zijn drie toekomstige scenario’s bekeken. Het eerste ‘voorrang’ scenario verandert de as met de hoogste voorrangssituatie van de kade naar de yard. In dit scenario wordt verkeer weggeleid van de kade wat resulteert in een beter gespreid verkeer over de terminal. Dit heeft potentie om het risico te verlagen. De afgelegde afstand is in dit scenario per definitie gelijk aan het huidige scenario. Het scenario scoort wisselend op verkeersrisico. Bijna de helft van de gevallen presteert beter op het gebied van risico, de rest slechter. Gemiddeld neemt het risico met 0,31% af.

Het tweede ‘eenrichtingsverkeer’ scenario bekijkt één configuratie van eenrichtingsverkeer op de terminal. Eisen aan het scenario zijn dat alle locaties bereikbaar zijn en dat er geen exorbitante afstanden afgelegd hoeven te worden. Het doel is om met dit scenario enkele types kruispuntpassages te elimineren die relatief veel bijdragen aan het verkeersrisico. De afgelegde afstand zal groter worden aangezien niet elke combinatie van oorsprong/bestemming meer via de kortst mogelijke route te bereiken is. Gemiddeld daalt het risicogetal met 12,5% terwijl de afgelegde afstand stijgt met 13%. In 80% van de gevallen daalt het risico.

Het laatste scenario ‘vermijd-links-afslaan’ introduceert een afkeer richting links afslaan. Rechtsaf slaan krijgt de voorkeur. Door rechtsaf te slaan doorkruis je de minste andere types kruispuntpassages. Er worden veel extra meters gereden omdat een bocht linksaf vermeden wordt door op het kruispunt rechtdoor te gaan en driemaal rechtsaf te slaan. Vervolgens wordt hetzelfde kruispunt opnieuw rechtdoor overgestoken. De extra gereden meters leveren meer conflicterende kruispuntsituaties op, welke bijdragen aan het risicogetal. Deze bijdrage is meer dan de vermindering van het risicogetal door het vermijden van de linkerbocht. Gemiddeld stijgt het risicogetal met 37% en de afgelegde afstand met 43%.

De detecteerbaarheid factor van het risicogetal is gebaseerd op subjectieve waardering van wederzijdse detecteerbaarheid. Deze waardering introduceert onzekerheid. Door een gevoeligheidsanalyse uit te voeren met deze waarden veranderen de resultaten licht. Het biedt geen aanleiding om de conclusies aan te passen.

Binnen het bereik van dit onderzoek presteert het ‘voorrang’ scenario licht beter, maar geeft wel wisselende resultaten. De resultaten overtuigen niet om naar dit scenario over te gaan. Het ‘eenrichtingsverkeer’ scenario belooft veel op het gebied van risicoverlaging maar de rijafstanden zijn langer. Het ‘vermijd-links-afslaan’ scenario presteert slechter op beide variabelen en wordt niet als verbetering beschouwd.

(6)

ix Terminalmanagement kan afwegen of de verlaging in verkeersrisico in het ‘eenrichtingsverkeer’ scenario de extra rijmeters verantwoordt. Omdat er in het verleden geen hele ernstige ongelukken plaatsgevonden hebben met routekeuze of slecht zicht als oorzaak wordt het niet aangeraden om op operationele prestaties in te leveren ten bate van een lager verkeersrisico. De aanbeveling is om de huidige situatie te handhaven.

Het ontwikkelde verkeersrisico model is niet compleet en in de toekomst zou dit verder ontwikkeld moeten worden. Sommige waardes die de risicogetallen bepalen hebben subjectiviteit in zich. Deze factor kan verbeterd worden door enerzijds kwantitatieve analyses te doen, anderzijds kan de groep experts die het kwalitatieve getal bepaalt vergroot worden om de nauwkeurigheid te verbeteren. Door gebrek aan data over het huidige scenario worden er aannames gedaan die geëlimineerd kunnen worden als er uitgebreidere registratie gaat plaatsvinden.