کارفرما: شرکت واحد اتوبوسرانی تهران و حومه
هدف پروژه:
- طراحی شبکه خطوط اتوبوسرانی در شهر تهران با نگاهی ویژه به خطوط فیدر
- ارائه روشی برای طراحی شبکه اتوبوسرانی که قابلیت بکارگیری در کلان شهر تهران را داشته باشد.
- افزایش پوشش تقاضای اتوبوسرانی در شهر تهران با معرفی شبکه پیشنهادی
خروجی های پروژه:
- ارائه روشی برای حل مساله طراحی شبکه اتوبوسرانی در شبکه‌های بزرگ مقیاس مانند شهر تهران
- معرفی شبکه خطوط اتوبوس بهینه در شهر تهران با در نظر گرفتن خطوط مترو و BRT
- نقشه خطوط شبکه پیشنهادی و مشخص کردن مسیر خطوط شبکه با دیدگاه اجرایی بودن
- ارائه تعداد ناوگان و تواتر اولیه برای خطوط شبکه پیشنهادی
- محاسبه شاخص‌های ارزیابی شبکه پیشنهادی و مقایسه آن با شبکه وضع موجود
- پیشنهاد ایستگاه‌ها در مقیاس کلی و پیشنهاد روش اجرای شبکه بهینه خطوط
شرح پروژه:
- علیرغم مطالعات انجام گرفته تا به امروز، اجرایی بودن شبکه های خطوط اتوبوسرانی که حاصل بکارگیری روشهای موجود بوده است، تضمین شده نیست و لذا طراحی های جدید عمدتاً سعی بر در نظر گرفتن شرایط واقعی را دارند. در این مطالعه با توجه به این مسئله مهم، و هدف مطالعه که طراحی شبکه اتوبوسرانی در مقیاس بزرگ و برای شهر تهران بوده است، مدلسازی مساله متناسب با محدودیتهای شهر تهران انجام شده است و در ادامه روش حل مبتنی بر الگوریتم ژنتیک برای حل این مدل استفاده شده است. به منظور به کارگیری این روش حل و امکان تعمیم آن در سایر شهرهای ایران نرم‌افزاری در محیط C++ طراحی و توسعه یافت که امکان طراحی سریع شبکه های اتوبوسرانی را برای اهداف و محدودیتهای مختلف فراهم می‌آورد. این نرم‌افزار برای شهر مشهد نیز آزمایش شده است و لذا برای سایر شهرها نیز قابل استفاده است.
مهمترین مساله‌ای که باید همزمان با توسعه شهرها در نظر گرفته شود، طراحی شبکه خطوط حمل و نقل همگانی است که از مهمترین بخشهای آن، طراحی شبکه خطوط اتوبوسرانی است. با توسعه یک شهر، حجم تقاضا، الگوی تقاضا و وضعیت عرضه دچار تغییرات اساسی می‌شود. نمونه‌ای از این تغییرات، ایجاد خطوط حمل و نقل همگانی با عملکرد بالا مانند خطوط مترو و BRT در یک شهر است. در شهر تهران، ایجاد خطوط مترو در شبکه شهری، الگوی سفرها را رفته رفته تغییر داده و همچنین ایجاد خطوط BRT نیز باعث تغییرات اساسی در الگوی سفرهای شهری شده است. لذا پس از احداث خطوط مترو و BRT بدون شک نیاز به تغییراتی اساسی در شبکه خطوط اتوبوسرانی به عنوان مهمترین بخش شبکه حمل و نقل همگانی است. بنابراین بازطراحی و اصلاح شبکه خطوط اتوبوسرانی در شهر تهران، امری بسیار ضروری است. در این پروژه به طراحی شبکه خطوط اتوبوس شهری با نگاهی ویژه به خطوط فیدر، پرداخته شده است. فرآیند طراحی در این پروژه شامل چهار مرحله جمع آوری اطلاعات ورودی، تعیین اهداف طراحی شبکه، مدلسازی و حل مدل است.
اهداف طراحی شبکه اتوبوسرانی در این پروژه از سه دیدگاه مورد توجه قرار گرفت: دیدگاه اپراتور یا گردانندگان سیستم، دیدگاه کاربران و دیدگاه اجتماع. مهمترین اهدافی که از دیدگاه گردانندگان سیستم مورد توجه میباشند عبارتند از: کاهش هزینه‌های کل سیستم، کاهش حجم ناوگان، افزایش سود سیستم، کاهش مصرف انرژی، کاهش هزینه‌های احداث، کاهش صندلی خالی-ساعت. همچنین مهمترین اهدافی که از دیدگاه کاربران (مسافران) سیستم مورد توجه هستند عبارتند از: کاهش زمان سفر، کاهش تعداد تغییر خط، افزایش راحتی (وجود صندلی خالی)، افزایش پوشش خدمات، افزایش مستقیم بودن خطوط. اجتماع نیز به دنبال شاخص‌هایی نظیر اختلاف مسیر اتوبوس‌ها با کوتاهترین مسیر می‌باشد. در این مطالعه و به منظور طراحی شبکه اتوبوسرانی شهر تهران، ترکیبی از این اهداف مورد استفاده قرار گرفت. بر این اساس یک تابع هدف مناسب در مدل تعریف گردید.
با مشخص شدن تابع هدف و فرضیات مساله، مدل مفهومی مساله طراحی شبکه اتوبوسرانی برای شهر تهران ارائه شد. در این مرحله، پارامترهای مورد نیاز مدل تعیین شده و در صورت لزوم محاسبه خواهند شد. مدل طراحی شبکه اتوبوسرانی یک مسئله بسیار پیچیده است که مجموعه جواب بسیار بزرگی داشته و امکان حل دقیق آن در شبکه‌های واقعی غیر ممکن است. برای رفع این مشکل از روشهای فراابتکاری و ابتکاری در حل مدل استفاده می‌شود. در این مطالعه نیز از الگوریتم‌های فراابتکاری مانند الگوریتم ژنتیک و کلونی مورچگان برای حل مدل در شبکه شهر تهران استفاده شد.
در نهایت به حل و اجرای مدل ارائه شده برای شهر تهران پرداخته شد و مجموعه خطوط بهینه استخراج گردید. به منظور اجرای مدل طراحی شبکه اتوبوسرانی در شهر تهران، نیاز به پیاده‌سازی مدل در قالب یک زبان نرم افزاری می‌باشد. در این راستا، یک برنامه در محیط نرم افزار C++ برای مدل مورد نظر تهیه شد. پس از آماده سازی ورودی‌های نرم‌افزار (مجموعه مرجع، گراف شهر تهران و ماتریس تقاضا)، با استفاده از الگوریتم ژنتیک، روند انتخاب مسیر‌ها انجام شد و نرم‌افزار، شبکه اولیه را در خروجی نمایش داد. پس از استخراج این شبکه اولیه که پس از اجراهای متعدد و انجام تحلیل‌های گوناگون به دست آمد، خطوط به صورت تک‌تک مورد بررسی کارشناسی قرار گرفتند و برخی از آنها به دلیل عدم امکان اجرا، مسیر نامناسب و سایر موارد حذف شدند و برخی تثبیت شدند. پس از این مرحله خطوط تثبیت شده به همراه سایر خطوط ثابت مجدداً وارد فرآیند طراحی نرم‌افزار شدند و این کار چند مرحله ادامه یافت تا شبکه نهایی استخراج شد. این شبکه بهترین مقدار تابع هدف را در خروجی‌های نرم‌افزار به خود اختصاص داده و از دیدگاه اجرایی نیز مورد تایید قرار گرفته است. با مشخص شدن شبکه بهینه خطوط، محل ایستگاه‌ها نیز در صورت لزوم و در مقیاس کلی تعیین گردید. همچنین تواتر اولیه حرکت و ناوگان اولیه نیز برای فاز اجرا، پیشنهاد شده است.
محصولات علمی حاصل از پروژه
ارائه مقاله‌ای تحت عنوان ” طراحی شبکه اتوبوسرانی در شبکه‌های بزرگ مقیاس، مطالعه موردی: شهر تهران ” در دوازدهمین کنفرانس حمل‌و‌نقل و ترافیک، پذیرفته شده برای سخنرانی
