چکیده
حمل و نقل عمومی نقش کلیدی در شکل دادن به ساختار حمل و نقل شهرهای بزرگ و با رشد سریع دارد. برای رویارویی با تراکم بالای جمعیت و اشتغال، چنین شهرهایی معمولاً به خدمات حمل و نقل چند وجهی مانند راه آهن، BRT و اتوبوس متوسل می شوند. این حالت ها به صورت استراتژیک به هم متصل می شوند تا یک شبکه حمل و نقل موثر را تشکیل دهند. در میان حالت های حمل و نقل، ایستگاه های اتوبوس باید به درستی مستقر شوند تا دسترسی پیاده روی قابل قبولی داشته باشند. این مقاله یک فرآیند سلسله مراتبی را برای بهینهسازی مکانهای ایستگاه اتوبوس در زمینه خدمات حمل و نقل چندوجهی در حال رشد سریع ارائه میکند. سه نوع ایستگاه اتوبوس به صورت سلسله مراتبی شناسایی می شوند که شامل ایستگاه های اتصال، ایستگاه های کلیدی و ایستگاه های معمولی است. ایستگاه های اتصال به صورت دستی برای اتصال با سایر امکانات حمل و نقل ایجاد می شوند. توقف های کلیدی و توقف های معمولی با مدل های پوششی بهینه شده اند که به ترتیب با معیار مرکزیت شبکه و تقاضای بالقوه وزن می شوند. یک مطالعه موردی در یک شهر چین نشان میدهد که رویکرد سلسله مراتبی ممکن است توزیع توقف مؤثرتری ایجاد کند.
کلید واژه ها:
ایستگاه اتوبوس ؛ مدل پوشش ; شبکه جاده ای ؛ سلسله مراتبی ; تقاضای ترانزیت
1. مقدمه
حمل و نقل عمومی برای تسهیل تحرک و کاهش اثرات زیست محیطی حمل و نقل در شهرهای بزرگ مورد حمایت قرار گرفته است. فاصله توقف حمل و نقل یک شاخص مهم در استقرار خدمات حمل و نقل عمومی است. شهرهای بزرگ معمولاً ساختار کاربری و تراکم توسعه پیچیده تری دارند و در بسیاری از موارد خدمات حمل و نقل چند وجهی مانند راه آهن، BRT و اتوبوس را ارائه می دهند. در شهرهایی که به سرعت در حال رشد هستند، سیستم حمل و نقل عمومی باید ساختاری پویا داشته باشد تا تقاضاهای حمل و نقل در حال تغییر را برآورده کند. از یک طرف، در مناطق جدید توسعه یافته، خدمات حمل و نقل باید برای اتصال به سیستم فعلی برنامه ریزی شود. از سوی دیگر، رشد اقتصادی تقاضای سفر جدید و فزاینده ای را در داخل شهرها ایجاد می کند که نیازمند ارائه سیستم های حمل و نقل سریع یکپارچه بیشتر و کارآمدتر است.
با این حال، توزیع غیرمنطقی ایستگاه های اتوبوس منجر به پایین بودن کیفیت خدمات اتوبوس عمومی می شود. به عنوان مثال، توزیع اضافی ایستگاه های اتوبوس در فواصل کوتاه در اکثر مناطق مرکزی باعث افزایش توقف غیر ضروری اتوبوس و زمان انتظار مسافر می شود [ 1 ]. علاوه بر این، ناکافی بودن ایستگاه اتوبوس اغلب در حومه شهری وجود دارد. چنین الگوی پراکنده ای منجر به دسترسی کم پیاده روی می شود، نیازهای کمتر حمل و نقل عمومی را برآورده می کند و همچنین باعث نابرابری اجتماعی می شود. عملکرد یک سیستم حمل و نقل می تواند به طور قابل توجهی بهبود یابد اگر فاصله ایستگاه های اتوبوس بهینه شود [ 2 ].
به طور معمول، مدلهای پوشش و انواع آنها برای بهینهسازی توزیع توقفهای حمل و نقل استفاده شدهاند. با این حال، این روشها بیشترین تاکید را بر توزیع فضایی دارند و در اولویتبندی توزیع توقفهای حملونقل کمتر به ساختار شبکه و تقاضای واقعی ترانزیت توجه میشود. مهمتر از آن، مطالعه بهینه سازی توقف در یک محیط حمل و نقل چند وجهی به طور جدی ناکافی است.
این مقاله یک فرآیند سلسله مراتبی را برای بهینهسازی توزیع ایستگاههای اتوبوس در زمینه توسعه حملونقل چندوجهی در شهرهای بزرگ ارائه میکند. در ابتدا، بررسیهایی در مورد فاصله توقف، بهینهسازی مکان توقف و اندازهگیری اهمیت گره در یک شبکه جادهای انجام میشود. در مرحله دوم، فرآیند سلسله مراتبی برای بهینه سازی ایستگاه اتوبوس معرفی شده است. سپس فرآیند با مطالعه موردی شهر ووهان در چین ارزیابی میشود. در نهایت، عوامل مرتبط با فرآیند بهینهسازی را مورد بحث قرار میدهیم و نتیجهگیری میکنیم.
2. Stop Spacing and Coverage Models
2.1. توقف فاصله
فاصله توقف ها برای مسیرهای تک اتوبوس مهم است. از آنجایی که هر بار توقف اتوبوس زمان می برد، برای یک مسیر اتوبوس با طول معین، توقف های بیشتر مستلزم زمان توقف طولانی تری در طول یک اتوبوس است. از سوی دیگر، توقف های کمتر در طول یک مسیر به معنای مسافت پیاده روی طولانی تر برای مسافران است که ممکن است منجر به حمایت کمتر اتوبوس شود. به منظور حفظ کارایی عملیاتی، باید تعادلی بین سرعت اتوبوس و فاصله توقف وجود داشته باشد. علاوه بر این، فاصله ایستگاههای اتوبوس ارتباط نزدیکی با توزیع تقاضای سفرهای حملونقل دارد. از طریق مدلهای ریاضی، فاصله توقفها در امتداد یک مسیر اتوبوس مشخص ممکن است بر اساس تقاضای حمل و نقل مختلف در طول مسیر بهینه شود [ 3 ]]. مطالعه موردی مسیری از پورتلند، اورگان، نشان داد که فاصله ایستگاه اتوبوس بهینه شده نظری به طور متوسط 250 فوت بیشتر از سیستم فعلی است [ 4 ]. بر اساس فاصله بهینه شده، صرفه جویی در هزینه عملیات حمل و نقل می تواند حاصل شود.
تقاضای بالقوه یک عامل کلیدی در استاپ استاپ است. علاوه بر وضعیت اجتماعی-اقتصادی ساکنان، استفاده از ترانزیت تحت تأثیر عوامل به اصطلاح کنار خیابان نیز قرار دارد، مانند فاصله بین ایستگاهها، فاصله تا نزدیکترین تقاطعها، وجود پیادهروها، کاربری زمین مجاور، دسترسی عابران پیاده و ایمنی. نگرانی ها [ 5 ]. یک مدل پوشش تعامل فضایی برای توضیح جذابیت یک توقف و همچنین اهمیت فروپاشی فاصله ایجاد شده است.
2.2. مدل پوشش برای بهینه سازی مکان های توقف
جدای از فاصله گذاری توقف ها در طول مسیرهای منفرد، ارزیابی پوشش توقف برای کل سیستم حمل و نقل شهری نیز مهم است. یک اندازه گیری ساده و موثر برای پوشش توقف، ایجاد مناطق حائل در اطراف ایستگاه های اتوبوس، و شمارش نسبت مساحت یا جمعیت در مناطق حائل است. فاصله بافر میزان سرویس یک توقف است. برای سیستم حمل و نقل چندوجهی، ایستگاه های حمل و نقل ممکن است گستره خدمات متفاوتی داشته باشند. یک مطالعه موردی در سیدنی، استرالیا، نشان داده است که مسافران مایلند مسافت بیشتری را تا قطار پیاده روی کنند تا اتوبوس [ 6 ]]. افزونگی در پوشش توقف زمانی وجود دارد که دو توقف خیلی نزدیک به هم باشند. استاندارد فاصله خدمات در یک منطقه مرکزی ممکن است متفاوت از سایر مناطق یک شهر باشد. ممکن است تعداد ایستگاه های اتوبوس با استفاده از روش شبیه سازی کامپیوتری بهینه شود [ 7 ].
مدل مسئله پوشش مجموعه (SCP) برای بهینه سازی مکان های توقف [ 8 ] استفاده شد. هدف به حداقل رساندن تعداد توقف ها در حالی که تمام گره های شبکه در یک فاصله از پیش تعریف شده پوشش داده شده اند، تنظیم شده است. توقفهای کاندید در گرهها و لبههای شبکه جادهای ایجاد شد که بیش از یک مسافت از پیش تعریفشده است. این رویکرد عمدتاً بر شبکههای جادهای متکی است، جایی که مکان و حجم تقاضا در نظر گرفته نمیشود. بعدها مدل هایی با فاکتورهای بیشتر توسعه یافتند. مسئله پوشش مجموعه مکان (LSCP) یک مدل ریاضی عدد صحیح برای بهینهسازی مکانهای امکانات، مانند امکانات خدمات اضطراری [ 9 ] ارائه میکند. با توجه به توانایی آن در اندازه گیری کارایی پوشش، LSCP معمولاً برای بهینه سازی مکان ایستگاه های اتوبوس تطبیق داده می شود [ 1 ]]. یک مشکل پوشش مجموعه ترکیبی (HSCP) برای پشتیبانی از تجزیه و تحلیل دسترسی ترانزیت و دسترسی در مناطق موجود و توسعه یافته پیشنهاد شده است [ 10 ، 11 ].
علاوه بر مدل LSCP، موری و همکاران. [ 12 ] دو نوع اساسی دیگر از مدلهای مکان پوشش قطعی را خلاصه کردهاند: مدل مشکل مکان پوشش حداکثر (MCLP) که امکان پوشش هرچه بیشتر تقاضا را با استفاده از تعداد محدودی از امکانات فراهم میکند و مدلهایی که احتمال در دسترس بودن تسهیلات را از طریق افزایش میدهند. ارائه پوشش پشتیبان توسط امکانات سطح پایین تر. همچنین مشکل پوشش مجموعه مکان چند سطحی (ML-LSCP) وجود دارد که در آن امکانات باید چندین بار نقاط تقاضا را پوشش دهند در حالی که تقاضا نیز در حال تغییر است [ 13 ].
3. روش شناسی
3.1. چارچوب کلی
شبکه جاده ای از قوس ها و گره ها ایجاد می شود. گره ها به عنوان ایستگاه های کاندید عمل می کنند، که از بین آنها ایستگاه های اتوبوس با مدل های بهینه سازی انتخاب می شوند. سه نوع ایستگاه اتوبوس به صورت سلسله مراتبی شناسایی می شوند، ایستگاه های اتصال، ایستگاه های کلیدی و ایستگاه های معمولی. این اتصال ترانزیت اتوبوس را به سایر روشهای حملونقل مانند ایستگاههای مسافربری راهآهن و حملونقل بینشهری جادهای، ایستگاههای مترو و مکانهای فعالیت اصلی متصل میکند. ایستگاه های کلیدی از نظر توپولوژیکی ایستگاه های مهمی هستند که ممکن است به عنوان مراکز انتقال سفرهای اتوبوس عمل کنند. توقف های معمولی در پایین ترین سطح، پوشش فضایی مناسب ایستگاه های اتوبوس را تضمین می کند.
یک فرآیند سلسله مراتبی برای بهینه سازی توزیع ایستگاه های اتوبوس در زمینه حمل و نقل چند وجهی در شهرهای بزرگ پیشنهاد شده است ( شکل 1 ). در مرحله اول، ایستگاه های اتصال با اشاره به هاب های حمل و نقل بین شهری، ایستگاه های مترو و سایر مکان های فعالیت مهم شناسایی می شوند. توقف های اتصال به عنوان ورودی مدل های پوشش در سطح دوم و سوم عمل می کنند. در مرحله دوم، بر اساس شبکه راه، اهمیت توپولوژیکی هر ایستگاه کاندید با مرکزیت درجه ارزیابی می شود. مقادیر توپولوژیکی به عنوان وزن در مدل پوشش برای توزیع توقف های کلیدی اعمال می شود. ثالثاً، تقاضای بالقوه هر توقف کاندید با تحمیل یک منطقه خدماتی بر روی توزیع جمعیت مبتنی بر شطرنجی برآورد میشود. مقادیر تقاضا برای بهینه سازی توقف معمولی ورودی مدل پوشش هستند.
شکل 1. چارچوبی برای بهینه سازی ایستگاه اتوبوس سلسله مراتبی.
در مدل های پوشش، توقف های سطح بالا به عنوان محدودیت برای توقف های سطح پایین عمل می کنند. ایستگاه های اتصال معمولاً در ارتباط با محورهای حمل و نقل بین شهری تعیین می شوند. بنابراین نیازی به بهینه سازی مکان های توقف اتصال نیست.
3.2. مدل پوشش برای بهینه سازی استاپ های کلیدی
مکانهای ایستگاههای کلیدی با مدل پوششی بهینه شدهاند که به وجود توقفهای اتصال احترام میگذارد و بر اهمیت توپولوژیکی نامزدها تکیه میکند. هدف از مدل پوشش برای تولید توقف کلید به عنوان یک مسئله رسانهای p تنظیم شده است، به عنوان مثال ، شناسایی تعداد معینی از توقفها، در حالی که فاصله وزنی کل از تمام گرهها تا ایستگاهها را به حداقل میرساند. این گزینه مستلزم تنظیم تعداد توقف های کلیدی است که باید از قبل ایجاد شود. وزن مدل، مقدار توپولوژیکی گره است، یعنی مقدار مرکزیت درجه در این مورد. همچنین، بر اساس فرآیند سلسله مراتبی، توقف های اتصال بررسی شده است و باید به عنوان معیار در مدل قرار داده شود.
شکل مدل پوشش به صورت زیر است:
که در آن N کل گره در شبکه است، C مجموعه ای از توقف های اتصال است که از قبل مشخص شده است، w i مقدار توپولوژیکی (مرکزیت درجه) گره i است، d ij فاصله بین گره i و نامزد j است. ، k تعداد توقف های کلیدی است که باید بهینه شوند.
اهمیت گره در یک شبکه را می توان با مرکزیت در نظریه گراف توصیف کرد. چهار معیار پرکاربرد مرکزیت عبارتند از: مرکزیت درجه، بین بودن، نزدیکی و مرکزیت بردار ویژه. مرکزیت درجه، تعداد کمان هایی را که بر روی یک گره وارد می شوند، می شمارد. برای شبکه جادهها، تقاطع متداولترین نوع تقاطع است که به معنای درجه مرکزیت 4 است. بین یک راس تعداد دفعاتی را نشان میدهد که یک راس در کوتاهترین مسیر هر جفت رئوس دیگر ظاهر میشود [ 14 ]. همچنین روشهای دیگری برای اندازهگیری اهمیت گره در شبکه وجود دارد، مانند نحو فضایی [ 15 ] و پیادهروی تصادفی [ 16 ]. این مطالعه ساده ترین درجه مرکزیت را به عنوان وزن برای مدل پوشش می گیرد.
3.3. مدل پوشش برای بهینه سازی توقف های معمولی
3.3.1. مدل پوشش
هدف از مدل بهینهسازی، به حداکثر رساندن پوشش مشتری، وزندهی به تقاضای سفر حملونقل مبتنی بر گره است. چنین هدفی مستلزم تعیین حداکثر فاصله برای هر توقف کاندید است. مدل پوشش برای بهینهسازی توقف معمولی به دادههای تقاضای سفر حمل و نقل بالقوه نیاز دارد. توقف های سطح بالایی، یعنی توقف های اتصال و توقف های کلید، ورودی ضروری مدل پوشش هستند.
مدل پوشش از سه جزء تشکیل شده است. بخش اول مطالبات تحت پوشش توقف های اتصال، بخش دوم مطالبات تحت پوشش توقف های کلیدی و بخش سوم مطالبات تحت پوشش توقف معمولی است که قرار است بهینه شوند. در طول بهینهسازی، زمانی که حداکثر فاصله پوششی توقفها تنظیم میشود، دو جزء اول ثابت میشوند.
که در آن ɑ تقاضای عبور در گرهها، X C تعداد توقفهای اتصال در مجموعه C ، X K تعداد توقفهای کلیدی در مجموعه K ، X O تعداد توقفهای معمولی، p تعداد کل توقفها است. بهینه شود، Φ C مجموعه ای از گره های تخصیص داده شده به ایستگاه های اتصال است، Φ K مجموعه ای از گره های تخصیص یافته به ایستگاه های کلیدی، Φ O مجموعه گره هایی است که به توقف های معمولی تخصیص داده شده اند، S حداکثر فاصله ارائه شده توسط توقف ها است.
از آنجایی که ایستگاه های اتصال، ایستگاه های حمل و نقل چند وجهی هستند، و ایستگاه های کلیدی مکان های کلیدی در شبکه هستند، هر دو این دو نوع ایستگاه ممکن است دارای سرویس S بزرگ باشند . علاوه بر پردازش سلسله مراتبی، یک رویکرد بهینه سازی مبتنی بر منطقه ممکن است اعمال شود. از آنجایی که منطقه مرکزی شهر معمولاً تراکم بالاتری دارد، فاصله سرویس توقف می تواند کمتر از منطقه خارج باشد. از این منظر، یک شهر ممکن است به چندین منطقه تقسیم شود که هر منطقه ممکن است فاصله سرویس دهی خاص خود را داشته باشد.
3.3.2. تقاضای سفر ترانزیت
تقاضای سفر ترانزیت یک عامل ورودی به مدل پوشش است. تقاضای سفر ترانزیت بالقوه یک گره در شبکه راه ها از دو بخش تولید و جذب تشکیل شده است. این مقادیر به عنوان مقادیر بالقوه نامیده می شوند زیرا گره ها ایستگاه های اتوبوس بالقوه هستند. مقادیر تولید با استفاده از مدل دسترسی محاسبه میشوند که در آن ساکنان نزدیک به ایستگاههای اتوبوس، احتمال بیشتری برای سفر با اتوبوس دارند. مدل دسترسی یک تابع لجستیک منفی بر اساس مفهوم فروپاشی فاصله است [ 17 ]. تابع لجستیک منفی به شکل p = e a – bd / (1 + e a – bd ) است که در آنp احتمال، a و b پارامترهای کالیبره شده، d فاصله است. برای شباهت به یک ایستگاه اتوبوس واقعی، حداکثر فاصله اطراف هر گره در مدل دسترسی 500 متر تنظیم شده است. هنگامی که مقادیر تولید برای همه گره ها محاسبه می شود، کل تولید سفر بالقوه برای کل شهر به دست می آید.
بخش جذاب تقاضای ترانزیت مربوط به مکان های شغلی و سایر انواع فعالیت های شهری است. در طبقه بندی کاربری اراضی شهری، ایستگاه های نهادی، تجاری، صنعتی و حمل و نقل فرصت های شغلی ایجاد می کنند. بزرگی جاذبه بستگی زیادی به محل فعالیت، نوع، تراکم و زمان استفاده دارد. مدلهای تعامل فضایی برای تعیین کمیت جذابیت این مکانها استفاده میشوند که معمولاً اندازهگیری دسترسی را در بر میگیرد [ 18 ]. مولفه های فضایی مدل دسترسی، مانند زوال فاصله، رقابت ها و تنوع شغلی، ممکن است تصاویر متفاوتی از جذابیت شغلی در مناطق شهری ایجاد کند [ 19 ].]. در برآورد جذابیت ترانزیت، اگر به دست آوردن تعداد شغل در واحدهای کاربری زمین مشکل باشد، معیار دسترسی ممکن است به عنوان تقاضای بالقوه برای مدل پوشش استفاده شود.
برای تسهیل برآورد تقاضا، داده های جمعیت و کاربری زمین به عنوان مجموعه داده های شطرنجی در GIS تفکیک می شوند. معمولاً داده های جمعیت از واحدهای آماری بزرگ در دسترس است، مانند موردی که در سیستم آماری چین وجود دارد. به منظور دستیابی به توزیع مکانی دقیق جمعیت، داده های آماری سرشماری با استفاده از روش شبیه سازی مونت کارلو، بر اساس ساختار کاربری اراضی [ 20 ] تفکیک می شوند. داده های جمعیت مبتنی بر شطرنجی ورودی موثری به مدل دسترسی برای برآورد تقاضای حمل و نقل است.
تقاضای سفر ترانزیت برای هر ایستگاه نامزد (به عنوان مثال ، گره) مجموع تولید و جاذبه برآورد شده آن است. هنگامی که گره های مجاور نزدیکتر از فاصله پوشش خدمات باشند، مناطق خدماتی همپوشانی ایجاد می کنند. معمولاً تقاضای ترانزیت در مناطق همپوشانی باید به ایستگاه های نزدیک اختصاص داده شود که در آن هر ایستگاه بر اساس مسافت بخشی از تقاضا را دریافت می کند. در این مرحله، از آنجایی که گرهها تنها ایستگاههای کاندید با تقاضای بالقوه هستند، این مسئله منطقه همپوشانی نادیده گرفته میشود. هر گره منطقه خدمات کامل خود را دارد، حتی اگر ناحیه با گره های اطراف همپوشانی داشته باشد.
4. مطالعه موردی
4.1. مورد ووهان
ووهان یک کلان شهر واقع در مرکز چین است. رودخانه یانگ تسه، بزرگترین رودخانه چین، با رودخانه کوچکتر هان در وسط شهر ملاقات می کند. دریاچه شرقی، بزرگترین دریاچه شهری چین، 33 کیلومتر مربع را اشغال می کند . در حالی که رودخانهها و دریاچههای بزرگ مورفولوژی مشخصی به شهر میبخشند، آنها همچنین مانع از سفر در سراسر شهر میشوند. تا سال 2013، پنج پل و یک تونل از رودخانه یانگ تسه ساخته شده است. با این حال، تنها دو پل به عنوان راهروهای اصلی حمل و نقل اتوبوسی عمل می کنند. بیش از 50 مسیر اتوبوس روی هر یک از دو پل متمرکز شده است. سیستم حمل و نقل عمومی در ووهان شامل اتوبوس، تاکسی، کشتی و حمل و نقل ریلی است. حمل و نقل اتوبوسی حالت اصلی حمل و نقل است، به عنوان مثال، اتوبوس ها 73٪ از تمام سفرهای حمل و نقل و بیش از 4 میلیون مسافر در روز را در سال 2011 پوشش دادند [ 21 ]]. این شهر از سال 2010 شروع به ساخت مسیرهای ریلی کرده است. تا سال 2020، هشت مسیر شبکه ریلی را در منطقه مرکزی شهر تشکیل می دهد که مشکل تنظیم مسیرهای اتوبوس و توقف ها را به همراه دارد.
منطقه مورد مطالعه منطقه اصلی شهری را پوشش می دهد که توسط جاده کمربندی سوم ووهان احاطه شده است ( شکل 2 ). مجموعه داده های اصلی برای مورد شهر ووهان شامل شبکه جاده، جمعیت، کاربری زمین، توقف نامزد، ایستگاه راه آهن، ایستگاه مترو برنامه ریزی شده، بندر کشتی و غیره است. ایستگاه های کاندید گره های شبکه راه هستند و در مجموع 1335 گره وجود دارد. در حال حاضر 733 ایستگاه اتوبوس و 238 خط در منطقه مورد مطالعه وجود دارد. جمعیت به سلول های شطرنجی 30 متر در 30 متر تقسیم می شود.
شکل 2. منطقه شهری اصلی ووهان، چین.
4.2. اجرای سه مرحله
در مرحله اول، ایستگاه های اتصال بر اساس توزیع امکانات حمل و نقل، یعنی ایستگاه راه آهن، ایستگاه مترو برنامه ریزی شده و بندر کشتی شناسایی می شوند. گره هایی که نزدیک ترین آنها به این امکانات هستند به صورت دستی به عنوان توقف اتصال تعیین می شوند. در مجموع 160 ایستگاه اتصال ایجاد شده است.
در مرحله دوم، مرکزیت درجه گره ابتدا در ArcGIS محاسبه می شود و به عنوان وزن به مدل پوشش برای توقف های کلیدی وارد می شود. این مرحله 40 توقف کلیدی ایجاد می کند که در مجموع 200 توقف را قبل از بهینه سازی در مرحله بعدی در دسترس قرار می دهد.
توقف های معمولی در مرحله سوم بر اساس مدل پوشش وزنی تقاضا بهینه می شوند. این مدل همچنین نیاز به تنظیم فاصله سرویس توقف ها دارد. هدف یافتن مجموعه ای از مکان است که در آن تقاضای کل به حداکثر برسد. در این مطالعه موردی 450 توقف معمولی بهینه خواهد شد و در مجموع 650 توقف با در نظر گرفتن توقف های اتصال و توقف های کلیدی حاصل می شود. فاصله پوشش برای مدل 400 متر تعیین شده است. تمام گرهها در فاصله یک استاپ کاندید به استاپ اختصاص داده میشوند و خواستههای این گرهها خلاصه میشوند.
وزن مدل پوشش، تقاضای بالقوه سفر حمل و نقل در توقفگاه های نامزد است. ارزش تقاضا از ارزش تولید و ارزش جذب تشکیل شده است که همه آنها از یک مدل دسترسی لجستیک منفی به دست آمده اند.
4.3. نتایج و تجزیه و تحلیل
این سناریوها با استفاده از ماژول مکان-تخصیص در ArcGIS پیادهسازی میشوند که هر دو مدل پوشش تقاضای p-median و وزنی را ارائه میدهد. توزیع توقف های موجود و بهینه شده در شکل 3 نشان داده شده است .
650 استاپ بهینه شده رقم بسیار کوچکتری نسبت به 733 توقف موجود است. افت توقف در ناحیه مرکزی و افزایش توقف در ناحیه بیرونی وجود دارد. در مقایسه با وضعیت موجود، اگرچه تعداد کل توقف ها کاهش یافته است، اما توقف های بهینه شده به طور یکنواخت در منطقه مورد مطالعه پخش می شوند. این نشان میدهد که ایستگاههای اتوبوس اضافی در مناطق مرکزی کاهش یافته و پوشش خدمات مناطق بیرونی بزرگتر شده است.
با استفاده از توابع تحلیل فضایی در GIS، مناطق بافری از توقفگاه ها با فواصل مختلف ایجاد می کنیم و جمعیت و پوشش مساحت زمین را محاسبه می کنیم ( شکل 4 ). مقادیر پوشش با درصد نرمال شده است. در مورد پوشش جمعیتی، مجموعه توقف موجود در 300 متر پوشش بالاتری دارد و بیش از 400 متر پوشش کمتری نسبت به مجموعه توقف بهینه شده دارد. منحنیهای رشد پوشش جمعیت بر اساس مسافت به طور قابلتوجهی متفاوت است، که نشان میدهد نتیجه بهینهسازی تنها در صورتی سودمند است که فاصله خدمات را بالای 400 متر در نظر بگیریم. برای پوشش سطح زمین، مجموعه توقف بهینه شده بر مجموعه توقف موجود از بافر 300 متری غالب است، که همچنین به کاهش توقف های اضافی از طریق بهینه سازی دلالت دارد.
شکل 3. توزیع ایستگاه های اتوبوس موجود و بهینه شده.
شکل 4. پوشش با فاصله بافر مختلف در اطراف ایستگاه ها.
اگرچه هم پوشش مساحت زمین و هم پوشش جمعیتی پس از بهینه سازی افزایش یافته است، اما افزایش پوشش منطقه چشمگیرتر است. ایستگاه های حمل و نقل به مکان های مسکونی و همچنین مکان های شغلی خدمت می کنند، بنابراین، علاوه بر پوشش جمعیت، پوشش شغلی نیز برای دستیابی به ارزیابی جامع تر، شایسته بررسی است.
فاصله بین توقف ها نیز ممکن است نشان دهنده اثر بهینه سازی باشد. نزدیکی بین ایستگاه های مجاور با فاصله در امتداد شبکه جاده ها در GIS اندازه گیری می شود. فاصله توقف با فاصله 100 متر طبقه بندی می شود و فرکانس در هر بازه برای هر دو مجموعه توقف موجود و بهینه شده محاسبه می شود. برای منطقی، 1000 مقدار فاصله اول در هر دو مجموعه توقف برای مقایسه گنجانده شده است. شکل 5 به وضوح تفاوت بین دو مجموعه توقف را توصیف می کند. در حالی که فواصل توقف موجود بین 300 تا 800 متر متمرکز است، اکثر فواصل بهینه شده بین 500 تا 900 متر قرار می گیرند.
شکل 5. توزیع فاصله بین ایستگاه ها.
5. نتیجه گیری ها
این مقاله یک فرآیند سلسله مراتبی برای بهینهسازی توزیع ایستگاههای اتوبوس در شهر ووهان در چین ارائه کرده است، جایی که یک سیستم حمل و نقل چند وجهی برنامهریزی شده و در دست توسعه است. سه سطح ایستگاه اتوبوس برای فرآیند بهینه سازی تعریف شده است. سطح اول برای ایستگاه های اتوبوس است که امکانات حمل و نقل مهم سایر حالت ها را به هم متصل می کند. سطح دوم برای ایستگاه های کلیدی اتوبوس است که هم موقعیت مکانی و هم اهمیت توپولوژیکی در شبکه جاده ها دارند. سطح سوم برای ایستگاه های اتوبوس معمولی است که به منظور به حداکثر رساندن پوشش حمل و نقل بهینه شده اند. در بین سه سطح، توقف های سطح بالاتر به عنوان پیش نیاز برای بهینه سازی توقف در سطوح پایین تر عمل می کنند.
نتیجه بهینه شده با وضعیت موجود مقایسه شده و بهبود خوبی را در پوشش خدمات و تعداد کل توقف های لازم نشان داده است. به طور کلی، توقف های اضافی در منطقه مرکزی شهر کاهش می یابد، در حالی که در منطقه بیرونی، توقف های بیشتری را می توان مستقر کرد. پوشش خدمات بهتر با استقرار ایستگاه های اتوبوس کمتر حاصل می شود که نشان دهنده اثربخشی رویکرد است. رویکرد سلسله مراتبی مبتنی بر ترکیبی از مدلهای دادههای شطرنجی و برداری در GIS است که به انعطافپذیرترین محاسبات و ارزیابیهای مؤثرتر در طول تحلیلها اجازه میدهد. به عنوان مثال، ممکن است به ترتیب در مرحله دوم و سوم تعداد ایستگاه های کلیدی و توقف های معمولی متفاوت باشد. همچنین حداکثر فاصله مجاز در مدل پوشش حداکثری ممکن است با مقادیر متفاوتی آزمایش شود.
چارچوب سلسله مراتبی پیشنهادی پتانسیل زیادی را برای بهینهسازی مکان ایستگاههای اتوبوس نشان داده است. یک ویژگی متمایز این است که مدلهای پوشش، توقفها را بر اساس منطقه ایجاد میکنند، نه در طول یک مسیر. توقف های بهینه به طور مساوی در سراسر منطقه مورد مطالعه پخش می شوند که پوشش حداکثری تقاضا را تضمین می کند. با این حال، چنین بهینه سازی عملی نخواهد بود مگر اینکه مسیرهای حمل و نقل به درستی برای اتصال ایستگاه ها مستقر شوند. بنابراین، در حالی که مدل پوشش را می توان با ترکیب سایر عوامل تقاضا بهبود بخشید، یک چارچوب گسترده تر برای یکپارچه سازی مسیرها و بهینه سازی توقف ضروری است.
منابع
- موری، AT تحلیل استراتژیک پوشش حمل و نقل عمومی. اجتماعی اقتصاد طرح. علمی 2001 ، 35 ، 175-188. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Chien، SI; Qin, Z. بهینه سازی مکان های ایستگاه اتوبوس برای بهبود دسترسی حمل و نقل. ترانسپ طرح. تکنولوژی 2004 ، 27 ، 211-227. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Wirasinghe, SC; Ghoneim، NS فاصله گذاری ایستگاه های اتوبوس برای بسیاری از تقاضای سفر. ترانسپ علمی 1981 ، 15 ، 210-221. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- لی، اچ. Bertini، RL ارزیابی مدلی برای فاصله بهینه ایستگاه اتوبوس با داده های بایگانی شده در سطح توقف با وضوح بالا. ترانسپ Res. رکورد 2009 ، 2 ، 24-32. [ Google Scholar ]
- دلمل، EM; لی، اس. موری، AT شناسایی افزونگی ایستگاه اتوبوس: یک رویکرد بهینه سازی فضایی مبتنی بر GIS. محاسبه کنید. محیط زیست سیستم شهری 2012 ، 36 ، 445-455. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- دانیلز، آر. Mulley, C. توضیح فاصله پیاده روی تا حمل و نقل عمومی: تسلط عرضه حمل و نقل عمومی. J. Transp. کاربری زمین 2013 ، 6 ، 5-20. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Alterkawi، MM تحلیل شبیه سازی کامپیوتری برای بهینه سازی فاصله ایستگاه های اتوبوس: مورد ریاض، عربستان سعودی. زیستگاه. بین المللی 2006 ، 30 ، 500-508. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- سدر، ا. پراشکر، ج. Stern، HI الگوریتمی برای ارزیابی توقف های حمل و نقل عمومی برای به حداقل رساندن مسافت پیاده روی مسافر. Appl. ریاضی. مدل. 1983 ، 7 ، 19-24. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- تورگاس، سی. سواین، آر. ریول، سی. برگمن، ال. محل تأسیسات خدمات اضطراری. اپراتور Res. 1971 ، 19 ، 1363-1373. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- موری، AT یک مدل پوشش برای بهبود دسترسی به سیستم حمل و نقل عمومی و گسترش دسترسی. ان اپراتور Res. 2003 ، 123 ، 143-156. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Matisziw، TC; موری، AT; کیم، سی. گسترش مسیر استراتژیک در شبکه های حمل و نقل. یورو جی. اوپر. Res. 2006 ، 171 ، 661-673. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- موری، AT; تانگ، دی. Kim, K. بهبود مدلهای مکان پوشش کلاسیک. بین المللی Reg. علمی Rev. 2010 , 33 , 115-133. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- کلیسا، RL; جرارد، RA مدل پوشش مجموعه مکان چند سطحی. Geogr. مقعدی 2003 ، 35 ، 277-289. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- شفاف سازی مفهومی فریمن، LC مرکزیت در شبکه های اجتماعی. Soc. شبکه 1978 ، 1 ، 215-239. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- جیانگ، بی. Claramunt، C. ادغام نحو فضا در GIS: دیدگاه های جدید برای ریخت شناسی شهری. ترانس. GIS 2002 ، 6 ، 295-309. [ Google Scholar ]
- پیرسون، ک. مسئله راه رفتن تصادفی. Nature 1905 , 72 . [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- کیمپل، تی جی؛ دوکر، کی جی. El-Geneidy، AM با استفاده از GIS برای اندازهگیری اثر همپوشانی مناطق خدماتی بر سوار شدن مسافران در ایستگاههای اتوبوس. URISA J. 2007 ، 19 ، 5-11. [ Google Scholar ]
- سانچز، TW; شن، Q. پنگ، Z.-R. تحرک حمل و نقل، دسترسی به مشاغل و مشارکت نیروی کار کم درآمد در مناطق شهری ایالات متحده. مطالعه شهری. 2004 ، 41 ، 1313-1331. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- چنگ، جی. برتولینی، L. اندازه گیری دسترسی به مشاغل شهری با زوال فاصله، رقابت و تنوع. J. Transp. Geogr. 2013 ، 30 ، 100-109. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- هوانگ، ز. Ottens، HFL; Masser، I. یک رویکرد دوگانه برای تفکیک داده های شهری در GIS – مطالعه موردی ووهان، چین. ترانس. GIS 2007 ، 11 ، 197-211. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- موسسه برنامه ریزی حمل و نقل ووهان گزارش سالانه حمل و نقل ووهان 2012 (کتاب آبی) ; موسسه برنامه ریزی حمل و نقل ووهان: ووهان، چین، 2012. (به زبان چینی) [ Google Scholar ]
© 2014 توسط نویسندگان; دارنده مجوز MDPI، بازل، سوئیس. این مقاله یک مقاله با دسترسی آزاد است که تحت شرایط و ضوابط مجوز Creative Commons Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/) توزیع شده است.
بدون نظر