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

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

مقدمه :

با توسعه شهرها و افزايش تقاضاي سفرهاي درون شهري ، نياز به جابجايي مردم و كالاها طي سالهاي اخير روزبه روز افزونتر گشته است . در اين ميان مهندسين حمل ونقل و برنامه ريزان شـهري ، تنها راه مديريت حمل ونقل و ترافيك شهرها را در افزايش سهم حمل ونقل انبوه و عمومي و توسعه مديريت سيستم هاي حمل ونقل شهري دانسته اند. چرا كـه بـا توسـعه سيـستم و افـزايش كـارايي و مطلوبيت آن ، با افزايش سهم سيستم هاي حمل ونقل عمومي از تقاضاي سـفرهاي شـهري ، نيـاز بـه استفاده از وسايل نقليـه شخـصي كـاهش مـي يابـد و ايـن امـر مـي توانـد تـاثير بـسيار مطلـوبي در شاخص هاي حمل ونقل و ترافيك ، نظير حجم ترافيك ، زمان سفر، ميزان تأخير و نيز شـاخص هـاي مديريتي مانند ميزان مصرف سوخت و آلايندگي هوا داشته باشد.

طي چند دهه اخير سيستم هاي نوين حمل ونقل شهري نظير قطارهاي سبك شـهري ، ترامـوا، مترو و اتوبوسهاي سريع باعث دگرگوني در حمل ونقل شهري شده اند. برنامه ريزان مـسائل شـهري با استفاده از اين پيشرفت هـاي تكنولـوژيكي مـي تواننـد راهكارهـاي متفـاوتي در خـصوص نحـوه برنامه ريزي حمل ونقل شهري ارائه نمايند. 

تاريخچه سيستم هاي حمل ونقل عمومي

با انقلاب صنعتي قرن نوزدهم ، شهرها شروع به بزرگ شدن كردند و جمعيت افزايش يافـت .

با اين افزايش نياز به سفر كردن در مسافتهاي طولاني تر پيش آمد، كه ايـن خـود موجـب افـزايش تقاضا براي توسعه شيوه هاي بهبود يافته حمل ونقل شد. بنابراين وسايل نقليه اي كه حيوانات آنهـا را مي كشيدند به عنوان شيوه حمل ونقل عمومي و خصوصي منسوخ شد. در نتيجـه ابعـاد جديـدي در حمل ونقل و شكل جديدي از راهبندان ترافيك به وجود آمد. 

استراسبورگ

شهر استراسبورگ در فرانسه ، نظير ساير شهرهاي هم طبقه خود به عنوان يك شهر با انـدازه متوسط ، با جمعيتي بالغ بر ٢٦٠ هزار نفر و همراه با مناطق حوزه نفوذ در مجموع ٤٦٠ هزار نفر، در برنامه ريزي حمل ونقل شهري ، به دنبال سيستم با عملكرد متوسط بود. واضح است كـه اتوبـوس در يك ترافيك مختلط درخيابانهاي شهر نمي تواند عملكرد مطلوبي داشته باشد. همچنين بـا توجـه بـه تاريخي بودن شهر استراسبورگ ، اتوبوسها اثرات نامطلوب زيـست محيطـي ايجـاد مـي نمودنـد كـه چندان نمي توانست رضايت عابرين پياده را فراهم آورد. مباحثه اصلي مـابين سـازگاري دو سيـستم حمل ونقل سبك ريلـي (LRT) و حمـل ونقـل بـا هـدايت خودكـار٢ مبتنـي بـر مكانيـابي خودكـار وسيله نقليه ٣ پديد آمده بود. به صورت اوليه سيستم تراموا . LRT در مقابل سيستم مكانياب خودكار وسيله نقليه رد شده بود. 

اوتاوا

شهر اوتاوا داراي كارمندان اداري فراواني است و بنابراين تقاضاي بسياري براي حمـل ونقـل با توجه به جمعيت خود دارد. با داشتن جمعيتي بالغ بر ١.١ ميليون نفر، اولين گزينه مورد نظر براي اين شهر، استفاده از يك مد با ظرفيت متوسط مي باشد. برنامه ريزي حمـل ونقـل ايـن شـهر متوجـه استفاده از قطار سبك شهري بود كه در كنار آن مي بايست سيستم اتوبوسراني شـهر نيـز ارتقـاء داده مي شد. نتايج تحليل اين نكته را نشان داد كه در صورت اجراي سيستم LRT با اينكه يك سيستم با سطح سرويس بالا حاصل خواهد شد اما هزينه هاي ساخت بـسيار زيـادي در مقايـسه بـا اتوبـوس ايجاد خواهد نمود. از طرفي ديگر وضعيت محلي به صورتي بود كـه اشـتياق بـسيار زيـادي بـراي ايجاد سيستم پيشرفته اتوبوس وجود داشت . خيابانهاي عريض در منطقه مركزي شهر اجازه ساخت و ايجاد خطوط ويژه اتوبوس را به بهره برداران مي داد همچنـين بزرگـراه هـاي بـسياري بـه صـورت شعاعي وجود داشتند كه در طراحي اتوبوس پيشرفته نقش مهمـي مـي توانـست داشـته باشـد. 

سيستم هاي ريلي سريع

سيستم هاي ريلي سريع كه معمولاً با اسامي متروهاي زيرزميني يا مجزا ناميده مـي شـوند، بـا حق حريم هاي اختصاصي و نسبتاً با سرعت بالا كار مي كنند و بنابراين بالاترين ظرفيت موجود خط را تامين مي كنند. مسيرهاي در ارتفاع و زيرزميني متداول هستند. كرايه هـاي يكـسان يـا بـر اسـاس منطقه و يا كرايه براساس مـسافت از طريـق سيـستمهاي اتوماتيـك يـا ديگـر سيـستمهاي موجـود جمع آوري مي شوند. قطارهاي ٤ تا ١٠ واگني غير معمول نيـستند. بـراي مثـال قطـاري بـا ٦ واگـن ممكن است ظرفيت حمل ١٥٠٠ مسافر نشسته و ايستاده را داشته باشد. بـا فاصـله عبـور زمـاني ٢ دقيقه اي و سرعت km.hr ١٠٠، ظرفيت خط مي تواند ٧٠٠٠٠ مسافر در هر ساعت بـراي هـر خـط باشد[١]. 

فهرست مطالب

 ۱  فصل اول : كليات                                                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 سانفرانسيسكو ........................................١٢

 ۲-۴-۱   واشينگتن دي سي ................................................................................١٣

 ۳-۴-۱   فرانكفورت ........................................................................................١٤

 ۴-۴-۱  استراسبورگ .......................................................................................١٥

 ۵-۴-۱   اوتاوا .................................................................................................١٦

 ۶-۴-۱  سنگاپور.............................................................................................١٦

 1-5  مشكلات و مسائل .......................................................................................... ١٨

 ۶-۱  راه حل ها......................................................................................................... ٢٠

 ۷-۱   ساختار مطالعاتي ............................................................................................ ٢١

 ۲  فصل دوم : اصول مباني كاربردي                        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 سبك .......................................................................٢٨

 ۴-۲-۲  سيستم هاي ريلي سريع .......................................................................٢٩

 ۳-۲  اجزاي اساسي عملكرد سيستم حمل ونقل ....................................................... ٣٠

 ۱-۳-۲ خط ، شبكه ، 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

 ۷-۲   ظرفيت و عملكرد........................................................................................... 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 تركيب 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   شبكه خصوصي ..................................................................................٨٥

 ۲-۷-۴   شبكه حمل ونقل اتوبوسي ...................................................................٨٧

 ۳-۷-۴   شبكه كريدورهاي 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 مشترك ميان خطوط اتوبوسراني و قطار سبك شهري در مدل          ٩٣

 ۴-۵   تعيين خطوط اتوبوسراني مورد سياستگذاري در مدل ..................................... ٩٥

 ۵-۵  سياستگذاري در مدل هوشمند ....................................................................... ٩٩

 ۶-۵  تحليل ترافيكي .............................................................................................١٠٣

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

 ۲-۶-۵  تفكيك سفر .....................................................................................١٠٥

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

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

 ۵-۶-۵  تخصيص ترافيك در مطالعات جامع حمل ونقل تبريز.........................١١٠

 ۷-۵  نتايج تخصيص و اطلاعات عملكرد سيستم حمل ونقل .................................١١٣

 ۱-۷-۵  محاسبه زمان انتظار مسافرين در هر يك از ايستگاههاي مشترك .........١١٣

 ۲-۷-۵  اطلاعات عملكردي سيستم حمل ونقل ...............................................١١٨

 ۸-۵  تعيين تركيب 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

فهرست اشكال

شكل ١-١ گامهاي كلي برنامه ريزي جامع حمل ونقل شهري                     ١٠

شكل ١-٢ فرآيند فني برنامه ريزي حمل ونقل شهري بلند مدت                   ١٢

شكل ٢-١ اجزاي ايستگاه ، شبكه ، خط حمل ونقل                                 ٣١

شكل ٢-٢ مسافر سوار شده ، پياده شده و حجم مسافر در امتداد يك مسير حمل ونقل       ٣٦

شكل ٢-٣ دياگرام حجم مسافر شوار شده ، پياده شده براي يك خط حمل ونقل  ٣٧

شكل ٢-٤ دياگرام زمان سفر-جابجايي                                               ٤٧

شكل ٣-١ مثال براي شبكه حمل ونقل                                               ٥٢

شكل ٣-٢ استراتژي بهينه                                                            ٥٤

شكل ٣-٣ بهترين مسير براي گره B                                                ٥٤

شكل ٣-٤ بهترين توالي انتقال                                                        ٥٤

شكل ٣-٥ نمايش دوباره مسير براي شبكه حمل ونقل مثال                        ٥٦

شكل ٣-٦ ساده سازي نمايش دوباره مسير براي شبكه حمل ونقل مثال          ٥٧

شكل ٣-٧ شماتيك ساختار مدل هوشمند براي انتخاب تركيب بهينه ناوگان      ٦٩

شكل ٣-٨ الگوريتم مورد استفاده در مدل هوشمند                                  ٧٣

شكل ٤-١ نواحي و كلان مناطق ترافيكي شهر تبريز                              ٧٩

شكل ٤-٢ درصد سفرهاي موتوري انجام شده به تفكيك نوع وسيله نقليه        ٨٢

شكل ٤-٣ توزيع سفرها در ناحيه هاي ترافيكي تبريز                             ٨٥

شكل ٤-٤ شبكه معابر شهر تبريز                                                   ٨٦

شكل ٤-٥ خطوط اتوبوسراني شهر تبريز                                           ٨٨

شكل ٤-٦ كريدورهاي قطار سبك شهري تبريز                                   ٨٩

شكل ٥-١ تعداد ايستگاههاي مشترك ميان خطوط اتوبوسراني و LRT.          ٩٧

شكل ٥-٢ محدوده مطالعاتي شهر تبريز                                            ١٠٤

شكل ٥-٣ ناحيه بندي ترافيكي شهر تبريز                                         ١٠٤

شكل ٥-٤ حوزه نفوذ شهر تبريز                                                    ١٠٥

شكل ٥-٥ مسافت طي شده همسنگ سواري                                       ١٢٠