ارائه مدل عرضه - تقاضاي هوشمند براي ناوگان حمل ونقل عمومي ترکيبي (مترو و اتوبوس شهر تبريز)

چکيده :
طي چند دهه اخير سيستم هاي نوين حمل ونقل شهري نظير قطارهاي سبک شـهري ، ترامـوا، مترو و اتوبوسهاي سريع باعث دگرگوني در حمل ونقل شهري شده اند. برنامه ريزان مـسائل شـهري با استفاده از اين پيشرفت هـاي تکنولـوژيکي مـي تواننـد راهکارهـاي متفـاوتي در خـصوص نحـوه برنامه ريزي حمل ونقل شهري ارائه نمايند.
هدف اين تحقيق ارائه مدل عرضه -تقاضاي هوشمند براي ناوگان حمل ونقل ترکيبي عمـومي مشتمل بر قطار سبک شهري و اتوبوسراني شهر تبريز با رويکرد کاهش زمان انتظار مسافرين قطـار سبک شهري و زمانبندي سرفاصـله زمـاني ناوگـان بـوده اسـت . بـا توجـه بـه ويژگيهـاي سيـستم حمل ونقل عمومي و چگونگي انجام سفر استفاده کنندگان آن بخش از سيستم حمل ونقل شـهري از مبدأ تا مقصد سفر، زمان سفر بيشتر از هر عامل ديگـري در ميـزان مطلوبيـت سيـستم حمـل ونقـل عمومي و ميزان استفاده از اين سيستم مؤثر است . به نحويکه با کاهش زمان سفر مسافرين ، سيـستم حمل ونقل عمومي به عنوان کم هزينه ترين ، ايمن تـرين و در نهايـت مطلـوب تـرين بخـش سيـستم حمل ونقل شهري از سوي استفاده کنندگان انتخاب مي گردد. زمان سفر با سيستم حمل ونقل عمومي مشتمل بر سه بخش زمان پياده روي از ايستگاه ، زمان انتظار در ايستگاه ، زمان درون وسيله است کـه در اين مطالعه کاهش زمان انتظار در ايستگاه ، تابع هدف بهينه سازي ترکيـب ناوگـان اتوبـوس رانـي قرار گرفته است . چرا که زمان انتظار در ايستگاه تابعي از تواتر حرکت اتوبوسها و نيز تعداد ناوگـان خطوط اتوبوسراني است . از اين رو در اين مطالعه مـدلي پويـا بـراي تعيـين ترکيـب بهينـه ناوگـان حمل ونقل عمومي ارائه شده است که در آن با نشانه گذاري ايستگاههاي مشترک ميان خطوط قطـار سبک شهري و خطوط اتوبوسراني و همچنين تعيين خطوط اتوبوسراني منتخب براي تغيير ناوگـان آنها، و سپس تحليل ترافيکي شبکه حمل ونقل شهري تحت هـر يـک از سياسـتهاي تغييـر ناوگـان ، سياست بهينه و در نتيجه ترکيب بهينه ناوگان معرفي مي گردد.
نتايج حاصل از مدل هوشمند نمايـانگر آن اسـت کـه بـا توجـه بـه تـداخل شـبکه خطـوط
اتوبوسراني و شخصي ، افزايش ناوگان خطوط اتوبوسراني موجب ايجاد شلوغي در برخي مسيرهاي شبکه (از مبدأ تا مقصد) و در نتيجه نوسان زمان صرف شده و مسافت طي شده در شبکه مي گردد.
که اين امر چيزي نيست جز تغيير هزينه وارده بـر اسـتفاده کننـدگان از شـبکه . بنـابراين ترکيبـي از ناوگان ، بهينه است که منجر به وارد شدن کمترين هزينه به استفاده کنندگان از شبکه گردد.

فهرست مطالب
۱ فصل اول : کليات ١
۱-۱ مقدمه ................................................................................................................٢
۲-۱ اهميت موضوع ..................................................................................................٢
۳-۱ تاريخچه سيستم هاي حمل ونقل عمومي ............................................................٤
۴-۱ فرآيند برنامه ريزي و نمونه اي از مطالعات حمل ونقل شهرهاي جهان ............. ١٠
۱-۴-۱ حمل ونقل سريع ناحيه خليج سانفرانسيسکو ........................................١٢
۲-۴-۱ واشينگتن دي سي ................................................................................١٣
۳-۴-۱ فرانکفورت ........................................................................................١٤
۴-۴-۱ استراسبورگ .......................................................................................١٥
۵-۴-۱ اوتاوا .................................................................................................١٦
۶-۴-۱ سنگاپور.............................................................................................١٦
1-5 مشکلات و مسائل .......................................................................................... ١٨
۶-۱ راه حل ها......................................................................................................... ٢٠
۷-۱ ساختار مطالعاتي ............................................................................................ ٢١
۲ فصل دوم : اصول مباني کاربردي ٢٣
۱-۲ مقدمه ............................................................................................................. ٢٤
2-2 تعاريف و طبقه بندي حمل ونقل انبوه .............................................................. ٢٤
۱-۲-۲ روشهاي حمل ونقل عمومي منظم ........................................................٢٥
۲-۲-۲ سيستمهاي حمل ونقل عمومي اتوبوس ................................................٢٧
۳-۲-۲ سيستم هاي ريلي سبک .......................................................................٢٨
۴-۲-۲ سيستم هاي ريلي سريع .......................................................................٢٩
۳-۲ اجزاي اساسي عملکرد سيستم حمل ونقل ....................................................... ٣٠
۱-۳-۲ خط ، شبکه ، توقف گاه و ايستگاه ..........................................................٣٠
۴-۲ وسايل نقليه ، واحدهاي حمل ونقل ، اندازه ناوگان حمل ونقل .......................... ٣٣
۵-۲ سطح استفاده از سرويس : جريان و حجم مسافر............................................. ٣٤
۶-۲ فاصله بين دو وسيله نقليه و تواتر ................................................................... ٣٨
ج

۷-۲ ظرفيت و عملکرد........................................................................................... ٤٠
۱-۷-۲ ظرفيت وسيله نقليه .............................................................................٤٠
۲-۷-۲ ظرفيت خط .......................................................................................٤٢
۸-۲ زمان سفر........................................................................................................ ٤٣
۱-۸-۲ زمان سفر روي خط ............................................................................٤٤
۲-۸-۲ زمان هاي سفر مسافر...........................................................................٤٦
۳ فصل سوم : فرآيند تحقيق ٤٨
۱-۳ مقدمه ............................................................................................................. ٤٩
۲-۳ مفهوم استراتژي بهينه ..................................................................................... ٥٠
۳-۳ فرمولاسيون مدل استراتژي بهينه .................................................................... ٥٥
۴-۳ الگوريتم حل استراتژي بهينه .......................................................................... ٦٠
۵-۳ اصول تخصيص متعادل سفر شخصي ............................................................. ٦٢
۱-۵-۳ روش تخمين خطي ............................................................................٦٣
۲-۵-۳ مدل تخصيص سفر شخصي تقاضاي ثابت ..........................................٦٤
۶-۳ ارتباط ميان تخصيص تقاضاي سفر شخصي و عمومي ................................... ٦٦
3-7 ساختار مدل هوشمند براي انتخاب ترکيب بهينه ناوگان اتوبوسراني ............... ٦٧
۴ فصل چهارم : آمار و اطلاعات ٧٤
۱-۴ مقدمه ............................................................................................................. ٧٥
۲-۴ داده هاي مورد نياز.......................................................................................... ٧٥
۳-۴ محل جمع آوري داده ها................................................................................... ٧٧
۴-۴ نحوه جمع آوري داده ها .................................................................................. ٧٧
۵-۴ طبقه بندي داده ها............................................................................................. ٧٧
۶-۴ مدلهاي تقاضا براي شهر تبريز ........................................................................ ٧٩
۱-۶-۴ مطالعات مبدا - مقصد ........................................................................٧٩
۲-۶-۴ مدلهاي تقاضا.....................................................................................٨٢
۷-۴ سيستم هاي عرضه براي شهر تبريز ................................................................. ٨٥
۱-۷-۴ شبکه خصوصي ..................................................................................٨٥
د

۲-۷-۴ شبکه حمل ونقل اتوبوسي ...................................................................٨٧
۳-۷-۴ شبکه کريدورهاي قطار شهري ............................................................٨٨
۵ فصل پنجم : تجزيه و تحليل ٩٠
۱-۵ مقدمه ............................................................................................................. ٩١
۲-۵ ساختار نرم افزاري و پياده سازي سيستم حمل ونقل عمومي ............................ ٩١
5-3 شناسائي ايستگاههاي مشترک ميان خطوط اتوبوسراني و قطار سبک شهري
در مدل ٩٣
۴-۵ تعيين خطوط اتوبوسراني مورد سياستگذاري در مدل ..................................... ٩٥
۵-۵ سياستگذاري در مدل هوشمند ....................................................................... ٩٩
۶-۵ تحليل ترافيکي .............................................................................................١٠٣
۱-۶-۵ تقاضا ...............................................................................................١٠٣
۲-۶-۵ تفکيک سفر .....................................................................................١٠٥
۳-۶-۵ عرضه ..............................................................................................١٠٧
۴-۶-۵ توابع زمان سفر ................................................................................١٠٨
۵-۶-۵ تخصيص ترافيک در مطالعات جامع حمل ونقل تبريز.........................١١٠
۷-۵ نتايج تخصيص و اطلاعات عملکرد سيستم حمل ونقل .................................١١٣
۱-۷-۵ محاسبه زمان انتظار مسافرين در هر يک از ايستگاههاي مشترک .........١١٣
۲-۷-۵ اطلاعات عملکردي سيستم حمل ونقل ...............................................١١٨
۸-۵ تعيين ترکيب بهينه ناوگان اتوبوسراني ..........................................................١٢٥
۹-۵ تعيين سرفاصلة زماني بهينه خطوط اتوبوسراني ............................................١٢٧
۱۰-۵ نتيجه گيري ...................................................................................................١٢٨
۶ فصل ششم : نتيجه گيري و پيشنهادات ١٣٠
۱-۶ نتيجه گيري ...................................................................................................١٣١
۲-۶ پيشنهادات ....................................................................................................١٣٢
۷ منابع و مراجع ١٣٣

ه


فهرست اشکال
شکل ١-١ گامهاي کلي برنامه ريزي جامع حمل ونقل شهري ١٠
شکل ١-٢ فرآيند فني برنامه ريزي حمل ونقل شهري بلند مدت ١٢
شکل ٢-١ اجزاي ايستگاه ، شبکه ، خط حمل ونقل ٣١
شکل ٢-٢ مسافر سوار شده ، پياده شده و حجم مسافر در امتداد يک مسير حمل ونقل ٣٦
شکل ٢-٣ دياگرام حجم مسافر شوار شده ، پياده شده براي يک خط حمل ونقل ٣٧
شکل ٢-٤ دياگرام زمان سفر-جابجايي ٤٧
شکل ٣-١ مثال براي شبکه حمل ونقل ٥٢
شکل ٣-٢ استراتژي بهينه ٥٤
شکل ٣-٣ بهترين مسير براي گره B ٥٤
شکل ٣-٤ بهترين توالي انتقال ٥٤
شکل ٣-٥ نمايش دوباره مسير براي شبکه حمل ونقل مثال ٥٦
شکل ٣-٦ ساده سازي نمايش دوباره مسير براي شبکه حمل ونقل مثال ٥٧
شکل ٣-٧ شماتيک ساختار مدل هوشمند براي انتخاب ترکيب بهينه ناوگان ٦٩
شکل ٣-٨ الگوريتم مورد استفاده در مدل هوشمند ٧٣
شکل ٤-١ نواحي و کلان مناطق ترافيکي شهر تبريز ٧٩
شکل ٤-٢ درصد سفرهاي موتوري انجام شده به تفکيک نوع وسيله نقليه ٨٢
شکل ٤-٣ توزيع سفرها در ناحيه هاي ترافيکي تبريز ٨٥
شکل ٤-٤ شبکه معابر شهر تبريز ٨٦
شکل ٤-٥ خطوط اتوبوسراني شهر تبريز ٨٨
شکل ٤-٦ کريدورهاي قطار سبک شهري تبريز ٨٩
شکل ٥-١ تعداد ايستگاههاي مشترک ميان خطوط اتوبوسراني و LRT. ٩٧
شکل ٥-٢ محدوده مطالعاتي شهر تبريز ١٠٤
شکل ٥-٣ ناحيه بندي ترافيکي شهر تبريز ١٠٤
شکل ٥-٤ حوزه نفوذ شهر تبريز ١٠٥
شکل ٥-٥ مسافت طي شده همسنگ سواري ١٢٠
و


شکل ٥-٦ زمان مصرف شده همسنگ سواري ١٢٠
شکل ٥-٧ زمان انتظار در تمام ايستگاههاي شبکه اتوبوسراني ١٢٣
شکل ٥-٨ زمان انتظار در ايستگاههاي منتخب (مسافر ساعت ) ١٢٤
شکل ٥-٩ زمان انتظار در ايستگاههاي منتخب (دقيقه ) ١٢٤
شکل ٥-١٠ متوسط ضريب استفاده از ظرفيت وسيله . ١٢٥
شکل ٥-١١ تعداد ناوگان خطوط اتوبوسراني در سياست عدم انجام کار و سياست برتر ١٢٩
شکل ٥-١٢ مجموع سرفاصله هاي زماني در حالت عدم انجام کار و سياست برتر ١٢٩

ز


فهرست جداول
جدول ٣-١ مجموعه مسيرهاي ممکن خطوط جذبي ٥٣
جدول ٥-١ ايستگاههاي مشترک و غيرمشترک اتوبوسراني و قطار سبک شهري (LRT) ٩٤
جدول ٥-٢ فهرست خطوط اتوبوسراني درگير با خطوط قطارسبک شهري ٩٦
جدول ٥-٣ تعداد ايستگاههاي مشترک ميان خطوط اتوبوسراني و LRT ٩٨
جدول ٥-٤ فهرست سياستهاي افزايش ناوگان خطوط مورد سياستگذاري ١٠٠
جدول ٥-٥ تعداد ناوگان اوليه خطوط اتوبوسراني شهر تبريز در سال افق طرح ١٤٠٠ ١٠١
جدول ٥-٦ سرفاصله زماني اوليه خطوط اتوبوسراني شهر تبريز در سال افق طرح ١٠٢
جدول ٥-٧ سناريوهاي اصلي مطالعات جامع حمل ونقل تبريز ١٠٨
جدول ٥-٨ زمان انتظار در ايستگاه (برحسب دقيقه ) ١١٥
جدول ٥-٩ تعداد مسافرين سوارشده به قطار سبک شهري در ايستگاه در ساعت اوج ١١٦
جدول ٥-١٠ زمان انتظار در ايستگاه (برحسب نفر-ساعت ) ١١٧
جدول ٥-١١ اطلاعات ميزان عملکرد وسايل نقليه مختلف در يک ساعت اوج صبح ١١٩ جدول ٥-١٢ اطلاعات استفاده کنندگان و عملکرد شبکه حمل ونقل در يک ساعت اوج ١٢٣ جدول ٥-١٣ عنوان ترکيب بهينه ناوگان اتوبوسراني به تفکيک شمارة خط اتوبوسراني ١٢٦
جدول ٥-١٤ سرفاصله زماني حرکت اتوبوسها از تخصيص تقاضاي سفر همگاني ١٢٧