پايگاه خبري ماهين نيوز

چكيده:

در اين مقاله سعي شده جديدترين كاربرد سيستم هاي حمل و نقل عمومي پيشرفته براي برنامه ريزي پويا سيستم اتوبوسراني به منظور زمانبندي حركت اتوبوسها، تشريح گردد. مبناي محاسباتي اين روش بر اساس الگوريتم كالمن استوار است واز داده هاي سيستم مكانيابي خودكار وسيله نقليه و شمارش خودكار مسافر در محاسبات خود استفاده مي نمايند. وجه تمايز اين روش با روشهاي مشابه قبلي در اين است كه زمان ماندن اتوبوس در ايستگاه و زمان حركت آن در خطوط را بطور جداگانه محاسبه مي نمايد لذا مي تواند اثر زود و يا دير رسيدن اتوبوس، بر زمان ماندن آن در ايستگاه و يا برعكس را مشخص نمايند. در خاتمه روش مورد نظر با روشهاي شبكه عصبي، رگرسيون خطي و روش تاريخچه داده هاي قبلي مقايسه شده است.

كليد واژه: برنامه ريزي و زمانبندي اتوبوسراني، برنامه پويا، حمل و نقل عمومي پيشرفته شمارش خودكار وسليه نقليه، مكانيابي خودكار وسيله نقليه.

• مقدمه

در شهرهائي كه از سيتم هاي حمل و نقل عمومي پيشرفته بهره نمي برند، برنامه ريزي و زمانبندي سيستم اتوبوسراني، از پيش تعيين شده و به صورت ثابت اعمال مي گردد. مبناي محاسباتي روشهاي زمانبندي مذكور اغلب مبتني بر استراتژي بهينه مي باشد كه بر اساس ويژگي هاي خاص و عوامل موثر پروژه مورد نظر نظير: سرعت جريان ترافيك، طول چرخه سرويس اتوبوسراني، زمان انتظار، زمان سفر با وسيله نقليه، تراكم ترافيك و … استوار است.

در اينگونه روشهاي زمانبندي؛ كه در اين مقاله به عنوان روشهاي قديمي معرفي مي‌شوند؛ چنانچه بواسطه برخي از حوادث پيش بيني نشده نظير: تصادفات، خرابي وسايل نقليه در مسير و غيره تغييري در سرعت جريان ترافيك، چگالي آن و… رخ دهد، رفتار سيستم قابل پيش بيني نبوده و منجر به بروز تأخير مي گردد. وليكن در روشهاي جديد ويا همان روشهاي پوياي زمانبندي حركت اتوبوسها، تغييرات ايجاد شده در جريان ترافيك در برنامه ريزي بهنگام مي گردد.

براي نشان دادن اهميت مطالعه برنامه ريزي و زمانبندي حركت اتوبوسها، از آمار و ارقام سال 1383 در شهر تهران استفاده مي گردد. به طور موتوسط در هر روز هفته 2477270 مسافر توسط سيستم حمل و نقل اتوبوسراني در شهر تهران جابجا مي‌شود. حال چنانچه با زمانبندي و مديريت صحيح حركت اتوبوسها، تأخير هر مسافر را فقط به ميزان 2 دقيقه بتوان كاهش داد. در يك روز به طور متوسط از 82575 ساعت، اتلاف وقت مسافران جلوگيري مي شود و با فرض هر روز كاري 8 ساعت مي توان روزانه 3/28 نفر – سال در وقت شهروندان تهراني صرفه جويي كرد.

تاكنون روشهاي مختلفي براي پيش بيني زمانبندي سيستم اتوبوسراني توسعه يافته است. كه در اين مقاله جديد ترين مدل پيش بيني زمان اعزام و رسيدن اتوبوسها در سيستم حمل و نقل عمومي اتوبوسراني؛ با استفاده از اطلاعات سيستم هاي حمل و نقل عمومي پيشرفته؛ بيان مي شود.

• مروري بر سيستم هاي پيشرفته حمل ونقل عمومي

سيستم هاي پيشرفتة حمل و نقل عمومي جزئي از سيستم هاي هوشمند حمل و نقل مي باشند كه در حمل و نقل عمومي و به منظور بهبود عملكردها شامل: افزايش ايمني، افزايش صرفه اقتصادي، بهبود كيفيت خدمات و … ، استفاده شوند. از كاربرد هاي سيستم هاي پيشرفتة حمل و نقل عمومي؛ ايجاد پتانسيل خدمات بيشتر براي كاربران در كنترل فعاليت هاي ناوگان اتوبوس و بهبود سرعت، ايمني و راحتي سفر مي باشد. ارتقاء تكنولوژي حمل و نقل عمومي نظير سيستم هاي خودكار مكانيابي وسيله نقليه (AVL) ، سيستم هاي خودكار شمارنده مسافرين (APC) اثرات زيادي بر عملكرد سيستم اتوبوسراني دارد. سيستم هاي پيشرفته حمل و نقل عمومي داراي قدمت كمي مي باشند. نمونه هاي اوليه اين سيستم در عمل به دهه 60 اوايل دهه 70 بر مي گردد. اغلب اين تكنولوژي ها بر اساس نشانگرهاي ثابتي بودند، كه مي بايست در مسير اتوبوس نصب مي شدند. اين نشانگرها مجهز به مبدل الترونيكي هستند و زماني كه اتوبوس ها از كنار آنها عبور مي‌كنند، سيستم گيرنده تعيين وقت داخل وسيله، كد شناسائي را دريافت كرده، زمان و تاريخ عبور اتوبوس از كنار نشانگر مورد نظر را ثبت مي نمايند. اجرا و نگهداري سيستم هاي پيشرفتة حمل و نقل عمومي اوليه نظير نشانگر هاي ثابت، داراي هزينه هاي زيادي بودند. كه از آن به بعد، تكنولوژي هاي جديدي مثل سيستم موقعيت يابي جهاني (GPS) ارائه گرديد كه باعث كاهش هزينه ها شد. اداره حمل و نقل فدرال سيستم هاي پيشرفته حمل و نقل عمومي را به صورت زير تقسيم بندي كرده است.

• مديريت ناوگان

شكل 1: نمامي كلي سيستم خودكار مكانيكي وسيله نقليه ]3[

• اطلاعات مسافرين


• پرداخت الكترونيكي كرايه


• مديريت تقاضا

در اينجا؛ با توجه ارتباط موضوع؛ مديريت ناوگان مورد توجه قرار مي گيرد.

2-1 مديريت ناوگان

استراتژي هاي مديريت ناوگان بر بهبود برنامه ريزي و زمانبندي يك ناوگان متمركز است. انگيزه هاي تكنولوژي هاي مديريت ناوگان عبارت از افزايش قابليت اطمينان به سرويس ها، افزايش ايمني، بهبود عملكرد سرويس ها است. به طور كلي سيستم هاي نوين مديريت ناوگان، اطلاعات اتوبوسراني قرار مي‌دهد كه از آنها براي كنترل و يا برنامه ريزي و زمانبندي ناوگان حمل و نقل عمومي استفاده مي نمايند. اداره حمل و نقل فدرال سيستم مديريت ناوگان را به شش دسته زير تقسيم كرده است:

• سيستم هاي ارتباطي


• سيستم هاي اطلاعات جغرافيايي


• سيستم هاي خودكار مكانيابي وسيله نقليه


• سيستم هاي خودكار شمارنده مسافرين


• نرم افزار هاي عملكرد حمل و نقل عمومي


• اولويت در چراغ هاي راهنمائي

كه در اينجا با توجه به ارتباط موضوع به برخي مفاهيم و تعاريف اشاره مي شود.

2-1-1- مكان يابي خودكار وسيله نقليه

سيستم هاي خودكار مكانيابي وسيله نقليه (AVL)  شامل يك سري تجهيزات و سيستم هاي كامپيوتري هستند كه موقعيت وسايل نقليه را تعيين مي نمايند. موقعيت و محل واقعي وسيله نقليه تعيين شده و اطلاعات آن به مركز كنترل منتقل مي گردد. اطلاعات راجع به موقعيت وسيله به صورت چند ثانيه و يا چند دقيقه باقي مي ماند. اطلاعات موقعيتي را مي توان به صورت داده هاي خام يا پردازش شده به مركز كنترل انتقال داد. نماي كلي سيستم خودكار مكانيابي وسيله نقليه در شكل 1 نمايش داده است.

2-1-2- شمارش خودكار مسافر

يكي از مهمترين اطلاعات در مديريت و برنامه ريزي سيستم حمل و نقل عمومي تخمين و يا شمارش تعداد مسافران مي باشد. براي شمارش مسافران در سيستم اتوبوسراني از روشهاي مختلف استفاده مي شود، كه شامل روشهاي ساده نظير شمارش دستي و روشهائي با پيشرفتة شمارش تعداد مسافران نظير جمع آوري الكترونيكي كرايه و شمارشگرهاي خودكار و… مي باشد. يكي از سيستم هاي APC يا شمارش خودكار مسافر مي باشد كه مسافرين را كه در ايستگاه، هنگام سوار يا پياده شدن شمارش مي نمايد. تكنولوژي هاي بكار برده شده در سيستم شمارش خودكار مسافر متفاوت مي باشد. در برخي از آنها با پا گذاردن مسافرين روي مادون قرمز، هنگام عبور از امواج و شكستن آن در محل درب اتوبوس مسافر شمارش مي گردد. در اين سيستم ها علاوه بر تعداد مسافرين معمولاً محل ايستگاه، زمان و تاريخ ورود اتوبوس به ايستگاه، زمان باز و بسته شدن درها، تعداد مسافرين داخل وسيله و تعداد مسافرين خارج وسيله را ثبت مي نمايد. اين اطلاعات در مورد مسيرها و اتوبوسهاي مشخص ثبت و ذخيره مي شوند. و توسط سيستمهاي ارتباطي به مراكز كنترل و … منتقل مي گردند.

• پيش بيني زمان اعزام و رسيدن اتوبوس به ايستگاه با استفاده از اطلاعات AVL , APC

اين روش مبتني بر اطلاعات مديريت ناوگان؛ شامل شمارش خودكار مسافرين (APC) و مكانيابي خودكار وسايل نقليه (AVL) بوده و در محاسبات خود از الگوريتم كالمن استفاده مي‌كند.

شكل 2-مسير حركت اتوبوس با چند ايستگاه ]5[

مطالعات زياد در خصوص استفاده از APC , AVL در پيش بيني زمانبندي حركت اتوبوسها انجام شده است، نظير: مطالعات كالاپوتاپو و ديمت اسكي؛ لاين و زينگ؛ وال و ديلي؛ و …

وليكن آنچه مهم است اينكه تمام اين روشها، مجموع زمان ماندن اتوبوس در ايستگاه با زمان حركت آن در خطوط را يكجا مي دهند. چنين مدلهائي صراحتاً نمي توانند اثر زود يا دير اتوبوس، بر زمان ماندن آن در ايستگاه و يا بر عكس را مشخص نمايند. ناديده گرفتن چنين ارتباطي مدل را نسبت به اثرات تغيير رفتار در ايستگاه هاي بالا دست، غير حساس مي‌كند.

Shalaby & Farhabn . A از دانشگاه تورنتو در سال 2004 روشي را ابداء كردند كه چنين پيامدهائي را پاسخگو باشد. دراين روش زمان حركت اتوبوس در طول  خط و زمان توقف در ايستگاه بطور جداگانه در يك چارچوب