Advances on Smart Cities and Smart Buildings

Modern cities are facing the challenge of combining competitiveness at the global city scale and sustainable urban development to become smart cities. A smart city is a high-tech, intensive and advanced city that connects people, information, and city elements using new technologies in order to create a sustainable, greener city; competitive and innovative commerce; and an increased quality of life. This Special Issue collects the recent advancements in smart cities and covers different topics and aspects

Demand prediction of public bike sharing services using machine learning algorithms

Machine learning algorithms are used in the transportation field to successfully identify patterns and predict user?s behavior. This study aims to predict the demand of bike sharing services by means of this type of algorithms. The necessary input data and best parameters leading to optimal results will be identified, and a case study based in the bicing system in Barcelona, is going to be presented

Future Transportation

Greenhouse gas (GHG) emissions associated with transportation activities account for approximately 20 percent of all carbon dioxide (co2) emissions globally, making the transportation sector a major contributor to the current global warming. This book focuses on the latest advances in technologies aiming at the sustainable future transportation of people and goods. A reduction in burning fossil fuel and technological transitions are the main approaches toward sustainable future transportation. Particular attention is given to automobile technological transitions, bike sharing systems, supply chain digitalization, and transport performance monitoring and optimization, among others

Crowdsensing-driven route optimisation algorithms for smart urban mobility

Urban rörlighet anses ofta vara en av de främsta möjliggörarna för en hållbar statsutveckling. Idag skulle det dock kräva ett betydande skifte mot renare och effektivare stadstransporter vilket skulle stödja ökad social och ekonomisk koncentration av resurser i städerna. En viktig prioritet för städer runt om i världen är att stödja medborgarnas rörlighet inom stadsmiljöer medan samtidigt minska trafikstockningar, olyckor och föroreningar. Att utveckla en effektivare och grönare (eller med ett ord; smartare) stadsrörlighet är en av de svåraste problemen att bemöta för stora metropoler. I denna avhandling närmar vi oss problemet från det snabba utvecklingsperspektivet av ITlandskapet i städer vilket möjliggör byggandet av rörlighetslösningar utan stora stora investeringar eller sofistikerad sensortenkik. I synnerhet föreslår vi utnyttjandet av den mobila rörlighetsavkännings, eng. Mobile Crowdsensing (MCS), paradigmen i vilken befolkningen exploaterar sin mobilkommunikation och/eller mobilasensorer med syftet att frivilligt samla, distribuera, lokalt processera och analysera geospecifik information. Rörlighetavkänningssdata (t.ex. händelser, trafikintensitet, buller och luftföroreningar etc.) inhämtad från frivilliga i befolkningen kan ge värdefull information om aktuella rörelsesförhållanden i stad vilka, med adekvata databehandlingsalgoriter, kan användas för att planera människors rörelseflöden inom stadsmiljön. Såtillvida kombineras i denna avhandling två mycket lovande smarta rörlighetsmöjliggörare, eng. Smart Mobility Enablers, nämligen MCS och rese/ruttplanering. Vi kan därmed till viss utsträckning sammanföra forskningsutmaningar från dessa två delar. Vi väljer att separera våra forskningsmål i två delar, dvs forskningssteg: (1) arkitektoniska utmaningar vid design av MCS-system och (2) algoritmiska utmaningar för tillämpningar av MCS-driven ruttplanering. Vi ämnar att visa en logisk forskningsprogression över tiden, med avstamp i mänskligt dirigerade rörelseavkänningssystem som MCS och ett avslut i automatiserade ruttoptimeringsalgoritmer skräddarsydda för specifika MCS-applikationer. Även om vi förlitar oss på heuristiska lösningar och algoritmer för NP-svåra ruttproblem förlitar vi oss på äkta applikationer med syftet att visa på fördelarna med algoritm- och infrastrukturförslagen.La movilidad urbana es considerada una de las principales desencadenantes de un desarrollo urbano sostenible. Sin embargo, hoy en día se requiere una transición hacia un transporte urbano más limpio y más eficiente que soporte una concentración de recursos sociales y económicos cada vez mayor en las ciudades. Una de las principales prioridades para las ciudades de todo el mundo es facilitar la movilidad de los ciudadanos dentro de los entornos urbanos, al mismo tiempo que se reduce la congestión, los accidentes y la contaminación. Sin embargo, desarrollar una movilidad urbana más eficiente y más verde (o en una palabra, más inteligente) es uno de los temas más difíciles de afrontar para las grandes áreas metropolitanas. En esta tesis, abordamos este problema desde la perspectiva de un panorama TIC en rápida evolución que nos permite construir movilidad sin la necesidad de grandes inversiones ni sofisticadas tecnologías de sensores. En particular, proponemos aprovechar el paradigma Mobile Crowdsensing (MCS) en el que los ciudadanos utilizan sus teléfonos móviles y dispositivos, para nosotros recopilar, procesar y analizar localmente información georreferenciada, distribuida voluntariamente. Los datos de movilidad recopilados de ciudadanos que voluntariamente quieren compartirlos (por ejemplo, eventos, intensidad del tráfico, ruido y contaminación del aire, etc.) pueden proporcionar información valiosa sobre las condiciones de movilidad actuales en la ciudad, que con el algoritmo de procesamiento de datos adecuado, pueden utilizarse para enrutar y gestionar el flujo de gente en entornos urbanos. Por lo tanto, en esta tesis combinamos dos prometedoras fuentes de movilidad inteligente: MCS y la planificación de viajes/rutas, uniendo en cierta medida los distintos desafíos de investigación. Hemos dividido nuestros objetivos de investigación en dos etapas: (1) Desafíos arquitectónicos en el diseño de sistemas MCS y (2) Desafíos algorítmicos en la planificación de rutas aprovechando la información del MCS. Nuestro objetivo es demostrar una progresión lógica de la investigación a lo largo del tiempo, comenzando desde los fundamentos de los sistemas de detección centrados en personas, como el MCS, hasta los algoritmos de optimización de rutas diseñados específicamente para la aplicación de estos. Si bien nos centramos en algoritmos y heurísticas para resolver problemas de enrutamiento de clase NP-hard, utilizamos ejemplos de aplicaciones en el mundo real para mostrar las ventajas de los algoritmos e infraestructuras propuestas

Practice and Innovations in Sustainable Transport

The book continues with an experimental analysis conducted to obtain accurate and complete information about electric vehicles in different traffic situations and road conditions. For the experimental analysis in this study, three different electric vehicles from the Edinburgh College leasing program were equipped and tracked to obtain over 50 GPS and energy consumption data for short distance journeys in the Edinburgh area and long-range tests between Edinburgh and Bristol. In the following section, an adaptive and robust square root cubature Kalman filter based on variational Bayesian approximation and Huber’s M-estimation is proposed to accurately estimate state of charge (SOC), which is vital for safe operation and efficient management of lithium-ion batteries. A coupled-inductor DC-DC converter with a high voltage gain is proposed in the following section to match the voltage of a fuel cell stack to a DC link bus. Finally, the book presents a review of the different approaches that have been proposed by various authors to mitigate the impact of electric buses and electric taxis on the future smart grid

Prospects for Electric Mobility: Systemic, Economic and Environmental Issues

The transport sector, which is currently almost completely based on fossil fuels, is one of the major contributors to greenhouse gas emissions. Heading towards a more sustainable development of mobility could be possible with more energy efficient automotive technologies such as battery electric vehicles. The number of electric vehicles has been increasing over the last decade, but there are still many challenges that have to be solved in the future. This Special Issue “Prospects for Electric Mobility: Systemic, Economic and Environmental Issues” contributes to the better understanding of the current situation as well as the future prospects and impediments for electro mobility. The published papers range from historical development of electricity use in different transport modes and the recent challenges up to future perspectives