پایان نامه ارائه مدل عرضه- تقاضای هوشمند برای ناوگان حمل ونقل عمومی ترکیبی (مترو و اتوبوس شهر تبریز)

پایان نامه ارائه مدل عرضه- تقاضای هوشمند برای ناوگان حمل ونقل عمومی ترکیبی (مترو و اتوبوس شهر تبریز) 

مقدمه :

با توسعه شهرها و افزایش تقاضای سفرهای درون شهری ، نیاز به جابجایی مردم و کالاها طی سالهای اخیر روزبه روز افزونتر گشته است . در این میان مهندسین حمل ونقل و برنامه ریزان شـهری ، تنها راه مدیریت حمل ونقل و ترافیک شهرها را در افزایش سهم حمل ونقل انبوه و عمومی و توسعه مدیریت سیستم های حمل ونقل شهری دانسته اند. چرا کـه بـا توسـعه سیـستم و افـزایش کـارایی و مطلوبیت آن ، با افزایش سهم سیستم های حمل ونقل عمومی از تقاضای سـفرهای شـهری ، نیـاز بـه استفاده از وسایل نقلیـه شخـصی کـاهش مـی یابـد و ایـن امـر مـی توانـد تـاثیر بـسیار مطلـوبی در شاخص های حمل ونقل و ترافیک ، نظیر حجم ترافیک ، زمان سفر، میزان تأخیر و نیز شـاخص هـای مدیریتی مانند میزان مصرف سوخت و آلایندگی هوا داشته باشد.

طی چند دهه اخیر سیستم های نوین حمل ونقل شهری نظیر قطارهای سبک شـهری ، ترامـوا، مترو و اتوبوسهای سریع باعث دگرگونی در حمل ونقل شهری شده اند. برنامه ریزان مـسائل شـهری با استفاده از این پیشرفت هـای تکنولـوژیکی مـی تواننـد راهکارهـای متفـاوتی در خـصوص نحـوه برنامه ریزی حمل ونقل شهری ارائه نمایند. 

تاریخچه سیستم های حمل ونقل عمومی

با انقلاب صنعتی قرن نوزدهم ، شهرها شروع به بزرگ شدن کردند و جمعیت افزایش یافـت .

با این افزایش نیاز به سفر کردن در مسافتهای طولانی تر پیش آمد، که ایـن خـود موجـب افـزایش تقاضا برای توسعه شیوه های بهبود یافته حمل ونقل شد. بنابراین وسایل نقلیه ای که حیوانات آنهـا را می کشیدند به عنوان شیوه حمل ونقل عمومی و خصوصی منسوخ شد. در نتیجـه ابعـاد جدیـدی در حمل ونقل و شکل جدیدی از راهبندان ترافیک به وجود آمد. 

استراسبورگ

شهر استراسبورگ در فرانسه ، نظیر سایر شهرهای هم طبقه خود به عنوان یک شهر با انـدازه متوسط ، با جمعیتی بالغ بر ٢٦٠ هزار نفر و همراه با مناطق حوزه نفوذ در مجموع ٤٦٠ هزار نفر، در برنامه ریزی حمل ونقل شهری ، به دنبال سیستم با عملکرد متوسط بود. واضح است کـه اتوبـوس در یک ترافیک مختلط درخیابانهای شهر نمی تواند عملکرد مطلوبی داشته باشد. همچنین بـا توجـه بـه تاریخی بودن شهر استراسبورگ ، اتوبوسها اثرات نامطلوب زیـست محیطـی ایجـاد مـی نمودنـد کـه چندان نمی توانست رضایت عابرین پیاده را فراهم آورد. مباحثه اصلی مـابین سـازگاری دو سیـستم حمل ونقل سبک ریلـی (LRT) و حمـل ونقـل بـا هـدایت خودکـار٢ مبتنـی بـر مکانیـابی خودکـار وسیله نقلیه ٣ پدید آمده بود. به صورت اولیه سیستم تراموا . LRT در مقابل سیستم مکانیاب خودکار وسیله نقلیه رد شده بود. 

اوتاوا

شهر اوتاوا دارای کارمندان اداری فراوانی است و بنابراین تقاضای بسیاری برای حمـل ونقـل با توجه به جمعیت خود دارد. با داشتن جمعیتی بالغ بر ١.١ میلیون نفر، اولین گزینه مورد نظر برای این شهر، استفاده از یک مد با ظرفیت متوسط می باشد. برنامه ریزی حمـل ونقـل ایـن شـهر متوجـه استفاده از قطار سبک شهری بود که در کنار آن می بایست سیستم اتوبوسرانی شـهر نیـز ارتقـاء داده می شد. نتایج تحلیل این نکته را نشان داد که در صورت اجرای سیستم LRT با اینکه یک سیستم با سطح سرویس بالا حاصل خواهد شد اما هزینه های ساخت بـسیار زیـادی در مقایـسه بـا اتوبـوس ایجاد خواهد نمود. از طرفی دیگر وضعیت محلی به صورتی بود کـه اشـتیاق بـسیار زیـادی بـرای ایجاد سیستم پیشرفته اتوبوس وجود داشت . خیابانهای عریض در منطقه مرکزی شهر اجازه ساخت و ایجاد خطوط ویژه اتوبوس را به بهره برداران می داد همچنـین بزرگـراه هـای بـسیاری بـه صـورت شعاعی وجود داشتند که در طراحی اتوبوس پیشرفته نقش مهمـی مـی توانـست داشـته باشـد. 

سیستم های ریلی سریع

سیستم های ریلی سریع که معمولاً با اسامی متروهای زیرزمینی یا مجزا نامیده مـی شـوند، بـا حق حریم های اختصاصی و نسبتاً با سرعت بالا کار می کنند و بنابراین بالاترین ظرفیت موجود خط را تامین می کنند. مسیرهای در ارتفاع و زیرزمینی متداول هستند. کرایه هـای یکـسان یـا بـر اسـاس منطقه و یا کرایه براساس مـسافت از طریـق سیـستمهای اتوماتیـک یـا دیگـر سیـستمهای موجـود جمع آوری می شوند. قطارهای ٤ تا ١٠ واگنی غیر معمول نیـستند. بـرای مثـال قطـاری بـا ٦ واگـن ممکن است ظرفیت حمل ١٥٠٠ مسافر نشسته و ایستاده را داشته باشد. بـا فاصـله عبـور زمـانی ٢ دقیقه ای و سرعت km.hr ١٠٠، ظرفیت خط می تواند ٧٠٠٠٠ مسافر در هر ساعت بـرای هـر خـط باشد[١]. 

فهرست مطالب

 ۱  فصل اول : کلیات                                                ١

 ۱-۱  مقدمه ................................................................................................................٢

 ۲-۱   اهمیت موضوع ..................................................................................................٢

 ۳-۱   تاریخچه سیستم های حمل ونقل عمومی ............................................................٤

 ۴-۱   فرآیند برنامه ریزی و نمونه ای از مطالعات حمل ونقل شهرهای جهان ............. ١٠

 ۱-۴-۱  حمل ونقل سریع ناحیه خلیج سانفرانسیسکو ........................................١٢

 ۲-۴-۱   واشینگتن دی سی ................................................................................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 مطالعاتی ............................................................................................ ٢١

 ۲  فصل دوم : اصول مبانی کاربردی                        ٢٣

 ۱-۲ مقدمه ............................................................................................................. ٢٤

 2-2  تعاریف و طبقه بندی حمل ونقل انبوه .............................................................. ٢٤

 ۱-۲-۲ روشهای حمل ونقل عمومی منظم ........................................................٢٥

 ۲-۲-۲ سیستمهای حمل ونقل عمومی اتوبوس ................................................٢٧

 ۳-۲-۲  سیستم های ریلی سبک .......................................................................٢٨

 ۴-۲-۲  سیستم های ریلی سریع .......................................................................٢٩

 ۳-۲  اجزای اساسی عملکرد سیستم حمل ونقل ....................................................... ٣٠

 ۱-۳-۲ خط ، شبکه ، توقف گاه و ایستگاه ..........................................................٣٠

 ۴-۲   وسایل نقلیه ، واحدهای حمل ونقل ، اندازه ناوگان حمل ونقل .......................... ٣٣

 ۵-۲  سطح استفاده از سرویس : جریان و حجم مسافر............................................. ٣٤

 ۶-۲  فاصله بین دو وسیله نقلیه و تواتر ................................................................... ٣٨

 ۷-۲   ظرفیت و عملکرد........................................................................................... ٤٠

 ۱-۷-۲  ظرفیت وسیله نقلیه .............................................................................٤٠

 ۲-۷-۲ ظرفیت خط .......................................................................................٤٢

 ۸-۲  زمان سفر........................................................................................................ ٤٣

 ۱-۸-۲ زمان سفر روی خط ............................................................................٤٤

 ۲-۸-۲  زمان های سفر مسافر...........................................................................٤٦

 ۳  فصل سوم : فرآیند تحقیق                                   ٤٨

 ۱-۳ مقدمه ............................................................................................................. ٤٩

 ۲-۳  مفهوم استراتژی بهینه ..................................................................................... ٥٠

 ۳-۳  فرمولاسیون مدل استراتژی بهینه .................................................................... ٥٥

 ۴-۳ الگوریتم حل استراتژی بهینه .......................................................................... ٦٠

 ۵-۳  اصول تخصیص متعادل سفر شخصی ............................................................. ٦٢

 ۱-۵-۳ روش تخمین خطی ............................................................................٦٣

 ۲-۵-۳ مدل تخصیص سفر شخصی تقاضای ثابت ..........................................٦٤

 ۶-۳  ارتباط میان تخصیص تقاضای سفر شخصی و عمومی ................................... ٦٦

 3-7  ساختار مدل هوشمند برای انتخاب ترکیب بهینه ناوگان اتوبوسرانی ............... ٦٧

 ۴  فصل چهارم : آمار و اطلاعات                             ٧٤

 ۱-۴  مقدمه ............................................................................................................. ٧٥

 ۲-۴  داده های مورد نیاز.......................................................................................... ٧٥

 ۳-۴  محل جمع آوری داده ها................................................................................... ٧٧

 ۴-۴  نحوه جمع آوری داده ها .................................................................................. ٧٧

 ۵-۴  طبقه بندی داده ها............................................................................................. ٧٧

 ۶-۴  مدلهای تقاضا برای شهر تبریز ........................................................................ ٧٩

 ۱-۶-۴  مطالعات مبدا - مقصد ........................................................................٧٩

 ۲-۶-۴  مدلهای تقاضا.....................................................................................٨٢

 ۷-۴   سیستم های عرضه برای شهر تبریز ................................................................. ٨٥

 ۱-۷-۴   شبکه خصوصی ..................................................................................٨٥

 ۲-۷-۴   شبکه حمل ونقل اتوبوسی ...................................................................٨٧

 ۳-۷-۴   شبکه کریدورهای قطار شهری ............................................................٨٨

 ۵  فصل پنجم : تجزیه و تحلیل                                 ٩٠

 ۱-۵  مقدمه ............................................................................................................. ٩١

 ۲-۵  ساختار نرم افزاری و پیاده سازی سیستم حمل ونقل عمومی ............................ ٩١

 5-3  شناسائی ایستگاههای مشترک میان خطوط اتوبوسرانی و قطار سبک شهری در مدل          ٩٣

 ۴-۵   تعیین خطوط اتوبوسرانی مورد سیاستگذاری در مدل ..................................... ٩٥

 ۵-۵  سیاستگذاری در مدل هوشمند ....................................................................... ٩٩

 ۶-۵  تحلیل ترافیکی .............................................................................................١٠٣

 ۱-۶-۵  تقاضا ...............................................................................................١٠٣

 ۲-۶-۵  تفکیک سفر .....................................................................................١٠٥

 ۳-۶-۵ عرضه ..............................................................................................١٠٧

 ۴-۶-۵  توابع زمان سفر ................................................................................١٠٨

 ۵-۶-۵  تخصیص ترافیک در مطالعات جامع حمل ونقل تبریز.........................١١٠

 ۷-۵  نتایج تخصیص و اطلاعات عملکرد سیستم حمل ونقل .................................١١٣

 ۱-۷-۵  محاسبه زمان انتظار مسافرین در هر یک از ایستگاههای مشترک .........١١٣

 ۲-۷-۵  اطلاعات عملکردی سیستم حمل ونقل ...............................................١١٨

 ۸-۵  تعیین ترکیب بهینه ناوگان اتوبوسرانی ..........................................................١٢٥

 ۹-۵  تعیین سرفاصلة زمانی بهینه خطوط اتوبوسرانی ............................................١٢٧

 ۱۰-۵  نتیجه گیری ...................................................................................................١٢٨

 ۶  فصل ششم : نتیجه گیری و پیشنهادات                ١٣٠

 ۱-۶  نتیجه گیری ...................................................................................................١٣١

 ۲-۶  پیشنهادات ....................................................................................................١٣٢

 ۷  منابع و مراجع                                                ١٣٣

فهرست اشکال

شکل ١-١ گامهای کلی برنامه ریزی جامع حمل ونقل شهری                     ١٠

شکل ١-٢ فرآیند فنی برنامه ریزی حمل ونقل شهری بلند مدت                   ١٢

شکل ٢-١ اجزای ایستگاه ، شبکه ، خط حمل ونقل                                 ٣١

شکل ٢-٢ مسافر سوار شده ، پیاده شده و حجم مسافر در امتداد یک مسیر حمل ونقل       ٣٦

شکل ٢-٣ دیاگرام حجم مسافر شوار شده ، پیاده شده برای یک خط حمل ونقل  ٣٧

شکل ٢-٤ دیاگرام زمان سفر-جابجایی                                               ٤٧

شکل ٣-١ مثال برای شبکه حمل ونقل                                               ٥٢

شکل ٣-٢ استراتژی بهینه                                                            ٥٤

شکل ٣-٣ بهترین مسیر برای گره B                                                ٥٤

شکل ٣-٤ بهترین توالی انتقال                                                        ٥٤

شکل ٣-٥ نمایش دوباره مسیر برای شبکه حمل ونقل مثال                        ٥٦

شکل ٣-٦ ساده سازی نمایش دوباره مسیر برای شبکه حمل ونقل مثال          ٥٧

شکل ٣-٧ شماتیک ساختار مدل هوشمند برای انتخاب ترکیب بهینه ناوگان      ٦٩

شکل ٣-٨ الگوریتم مورد استفاده در مدل هوشمند                                  ٧٣

شکل ٤-١ نواحی و کلان مناطق ترافیکی شهر تبریز                              ٧٩

شکل ٤-٢ درصد سفرهای موتوری انجام شده به تفکیک نوع وسیله نقلیه        ٨٢

شکل ٤-٣ توزیع سفرها در ناحیه های ترافیکی تبریز                             ٨٥

شکل ٤-٤ شبکه معابر شهر تبریز                                                   ٨٦

شکل ٤-٥ خطوط اتوبوسرانی شهر تبریز                                           ٨٨

شکل ٤-٦ کریدورهای قطار سبک شهری تبریز                                   ٨٩

شکل ٥-١ تعداد ایستگاههای مشترک میان خطوط اتوبوسرانی و LRT.          ٩٧

شکل ٥-٢ محدوده مطالعاتی شهر تبریز                                            ١٠٤

شکل ٥-٣ ناحیه بندی ترافیکی شهر تبریز                                         ١٠٤

شکل ٥-٤ حوزه نفوذ شهر تبریز                                                    ١٠٥

شکل ٥-٥ مسافت طی شده همسنگ سواری                                       ١٢٠