تجمیع حمل و نقل مسافر و بار در یک سیستم حمل و نقل شهری-روستایی

تجمیع حمل و نقل مسافر و بار در یک سیستم حمل و نقل شهری-روستایی

اتوبوس‌ها مهم‌ترین بخش سیستم‌های حمل و نقل شهری-روستایی هستند. با این حال، خدمات حمل و نقل اتوبوس در مناطق شهری-روستایی با یک بده بستان بین نیاز به خدمات بهتر و سودآوری پایین ناشی از تقاضای کم سفر مواجه هستند. در این مطالعه، ما نشان می‌دهیم که می‌توانیم با ادغام حمل و نقل بار با حمل و نقل مسافر، استفاده و سودآوری اتوبوس‌های شهری-روستایی را بهبود بخشیم. ما یک برنامه عدد صحیح مختلط برای مدل‌سازی و تجزیه و تحلیل هماهنگی بین حمل و نقل بار و مسافر در یک سیستم حمل و نقل شهری-روستایی توسعه دادیم. سپس یک مطالعه موردی برای ارزیابی اثربخشی رویکرد پیشنهادی انجام دادیم. نتایج عددی نشان می‌دهد که تجمیع حمل و نقل مسافر و بار به طور قابل توجهی هزینه عملیات شرکت‌های لجستیک را کاهش داده و سود شرکت‌های اتوبوس رانی را بهبود می‌بخشد. در نهایت، ما در مورد تأثیرات مثبت تجمیع بر شرکت‌های لجستیک، ارائه دهندگان خدمات اتوبوس و جامعه بحث خواهیم کرد.

مقدمه

اتوبوس‌ها به دلیل تقاضای کم برای سفر و موانع جغرافیایی بین مناطق شهری و روستایی، مهم‌ترین بخش سیستم‌های حمل و نقل شهری-روستایی هستند [1]. در مقایسه با قطارها، متروها و هواپیماها، اتوبوس‌ها از نظر انرژی کارآمدتر و ارزان‌تر هستند [2]، به خصوص برای سفرهای کوتاه [3]. با سیستم‌های حمل و نقل شهری-روستایی مبتنی بر اتوبوس‌های عمومی، ساکنان روستایی می‌توانند به راحتی به خدماتی مانند مشاوره پزشکی، درمان پزشکی [4]، آموزش، سرگرمی و فروشگاه‌های مواد غذایی دسترسی داشته باشند.

با این وجود، خدمات حمل و نقل اتوبوس در مناطق شهری-روستایی از بده بستان بین نیاز به خدمات بهتر (مثلاً تعداد بیشتر حرکت اتوبوس) و تقاضای کم برای سفرها رنج می‌برد. خدمات اتوبوس برای مناطق شهری-روستایی همچنین با مسافت‌های طولانی‌تر و زیرساخت‌های ناکافی‌تر نسبت به خدمات مشابه برای مناطق درون شهری مواجه است. این واقعیت‌ها ارائه خدمات اتوبوس شهری-روستایی را پرهزینه‌تر و کم‌سودتر می‌کند. چنین ناکارآمدی می‌تواند به سرعت یک سرویس حمل و نقل اتوبوس را به یک مارپیچ نزولی از تقاضای حتی کمتر و خدمات بدتر سوق دهد، که سیستم را ناپایدار می‌کند [4]. محققان تلاش کرده‌اند تا با ترکیب این سرویس با وسایل جدید حمل و نقل (مثلاً ماشین‌های پرنده [5]) و فناوری‌های نوظهور (مثلاً حمل و نقل پاسخگو به تقاضا [6]) این چرخه معیوب را بشکنند. در حالی که این روش‌ها در نهایت ممکن است مشکلات را حل کنند، اما هنوز از عدم بلوغ و هزینه‌های بالا رنج می‌برند. نکته قابل توجه این است که اتوبوس‌های کوچک ممکن است برای بهبود سطح خدمات اتوبوس‌های شهری-روستایی مناسب باشند، اما هزینه‌های عملیاتی اضافی ایجاد می‌کنند. هزینه‌های اضافی عمدتاً شامل هزینه به‌روزرسانی اتوبوس‌های جدید، استخدام رانندگان بیشتر و مدیریت است. استفاده از اتوبوس‌های کوچک به اندازه رویکرد تجمیع مورد بررسی در این مطالعه برای جامعه مفید نیست، زیرا مصرف انرژی در اتوبوس‌های کوچک به ازای هر مسافر بیشتر از اتوبوس‌های بزرگ است.

این مطالعه امکان حل این معضل را با تجمیع منابع حمل و نقل موجود بررسی می‌کند. به طور خاص، ما نشان می‌دهیم که می‌توانیم با ادغام حمل و نقل بار با حمل و نقل مسافر (به عنوان مثال، حمل بسته‌ها با استفاده از فضای موجود اتوبوس‌ها)، استفاده از اتوبوس‌های شهری-روستایی را بهبود بخشیم. به طور شهودی، چنین پیکربندی مزایای متعددی دارد: (۱) نه به نوآوری تکنولوژیکی و نه به سرمایه‌گذاری‌های سنگین نیاز دارد، بلکه فقط به هماهنگی بین ارائه دهندگان خدمات اتوبوس (شرکت‌های اتوبوسرانی و اتوبوسرانی) و شرکت‌های حمل و نقل (شرکت‌های لجستیک) نیاز دارد. (۲) با استفاده از خطوط اتوبوس برنامه‌ریزی شده بین مناطق شهری و روستایی، مسافت سفر و هزینه‌های حمل و نقل کامیون‌های حمل و نقل را کاهش می‌دهد. (۳) با حمل کالا و بسته‌ها بین مناطق شهری و روستایی، فضاهای خالی اتوبوس‌ها را به درآمد تبدیل می‌کند. (۴) سودآوری ارائه دهندگان اتوبوس را بهبود می‌بخشد که می‌تواند فرصت‌های بیشتری برای ارائه خدمات بهتر به آنها بدهد. این مزایا، رویکرد تجمیع را به جایگزینی جذاب برای وسایل حمل و نقل موجود تبدیل می‌کند.

شایان ذکر است که استفاده از خدمات اتوبوس برای تحویل بار در سوئد و برخی از کشورهای توسعه‌یافته در دهه‌های 1960 یا 1970 میلادی اتخاذ شد. با این حال، این شیوه تحویل بار متعاقباً ناپدید شد. عوامل متعددی ممکن است در این امر نقش داشته باشند: (۱) با افزایش هزینه‌های کارکنان و کاهش نرخ بار، درآمد شرکت‌ها از حمل و نقل بار برای پوشش هزینه‌های اضافی جابجایی بسته‌ها کافی نبود. (۲) راننده اتوبوس در طول سفر، بسته‌ها را در امتداد خط بارگیری و تخلیه می‌کرد. این امر باعث افزایش زمان سفر برای مسافران شد و با افزایش ارزش زمان سفر و رقابت با سایر شیوه‌ها، کاهش زمان سفر اهمیت فزاینده‌ای پیدا کرد. (۳) خدمات اتوبوس به یک مسئولیت عمومی تبدیل شد و یارانه‌ای شد. به دلایل قانونی، شرکت‌های اتوبوسرانی از ارائه خدمات حمل و نقل بار منع شدند، زیرا خدمات یارانه‌ای آنها با خدمات لجستیک تجاری رقابت می‌کرد. پس از مدل‌سازی و تجزیه و تحلیل ادغام حمل و نقل مسافر و بار با عملیات و مدیریت به خوبی طراحی شده در این مطالعه، بخش ۵ به بحث در مورد این موضوع می‌پردازد که چرا روش ادغام پیشنهادی می‌تواند بر این سه مانع غلبه کند.

بهره‌برداری و برنامه‌ریزی اتوبوس‌های بین شهری: مطالعه ما مربوط به جریانی از تحقیقات است که تلاش برای بهبود خدمات اتوبوس‌های بین شهری را دنبال می‌کرد. محققان مدل‌هایی را برای کمک به ارائه دهندگان خدمات اتوبوس‌های بین شهری در برنامه‌ریزی مسیرها و برنامه‌های اتوبوس با در نظر گرفتن سهم بازار متغیر [7]، زمان سفر تصادفی [8]، تقاضای پویا [9] و برقی‌سازی اتوبوس‌ها [10]، [11] توسعه داده‌اند. به عنوان مثال، مرجع [7] از انتخاب حالت مسافران برای فرموله کردن سهم بازار اتوبوس‌های بین شهری استفاده کرد. آنها یک برنامه غیرخطی عدد صحیح مختلط برای توصیف مسئله برنامه‌ریزی اتوبوس با سهم بازار متغیر توسعه دادند. مرجع [8] چارچوبی را برای حل مسئله مسیریابی و برنامه‌ریزی اتوبوس با زمان سفر تصادفی، از جمله برنامه‌ریزی و تنظیم زمان‌بندی، پیشنهاد کرد. مطالعه آنها سفرهای اتوبوس چند ایستگاهی را در نظر نگرفت و برنامه‌های اتوبوس معمولاً ثابت بودند. محققان تقاضای پویای مسافران را در برنامه‌ریزی خطوط اتوبوس بین شهری ادغام کرده‌اند [9]. مکان‌های بالقوه ایستگاه‌ها و زمان‌های ایده‌آل سرویس از یک برنامه عدد صحیح مختلط حل شدند. الطویل و فاراگ [10] اتوبوس‌های برقی را در سرویس اتوبوس‌های بین شهری گنجاندند و برنامه اتوبوس‌های برقی را با در نظر گرفتن بدترین حالت، زمانی که میانگین مصرف انرژی ترافیک متراکم استفاده می‌شد، استخراج کردند. بنابراین، این مطالعه یک راه‌حل محافظه‌کارانه ارائه داد. اوسلو و کایا [11] یک مدل ریاضی جدید برای تعیین مکان‌ها و ظرفیت‌های ایستگاه‌های شارژ اتوبوس‌های برقی بین شهری توسعه دادند تا هزینه تأسیس، هزینه‌های بهره‌برداری از ایستگاه‌های شارژ و تعداد توقف‌های اتوبوس‌های برقی در مسیرها را به حداقل برسانند.

اگرچه اتوبوس‌های حمل و نقل شهری-روستایی مورد مطالعه در این مقاله را می‌توان به عنوان اتوبوس‌های حمل و نقل بین شهری با مسافت‌های کوتاه‌تر در نظر گرفت، اما تقاضا برای سفر شهری-روستایی معمولاً بسیار کمتر از سفر بین شهری است. مطالعات انجام شده در مورد بهره‌برداری و برنامه‌ریزی اتوبوس‌های بین شهری بر کاهش هزینه‌های بهره‌برداری، مصرف انرژی و ناراحتی مسافران متمرکز بوده است. با این حال، با گسترش تقاضای سفر در طول زمان و مکان، تقاضا برای هر خط اتوبوس خاص کم خواهد بود و این امر باعث می‌شود که بهره‌برداری از اتوبوس‌های حمل و نقل شهری-روستایی سودآور نباشد. بنابراین، ارائه خدمات با کیفیت بالا برای ارائه دهندگان اتوبوس‌های حمل و نقل شهری-روستایی دشوار است. سوال واقعی، در مورد ما، متفاوت از این است که خدمات ارائه شده چقدر باید خوب باشند، بلکه این است که چگونه می‌توان خدمات خوبی ارائه داد. این امر به ویژه مهم است زیرا روش‌های جایگزین بسیار کمی برای حمل و نقل عمومی بین مناطق شهری و روستایی وجود دارد.

ادغام حمل و نقل مسافر و بار با اتوبوس‌ها: همچنین از دهه گذشته تحقیقات فعالی وجود داشته است که ادغام حمل و نقل مسافر و بار را برای بهبود کارایی سیستم ترافیک در نظر گرفته است. مقالات قبلی [12]، [13]، [14] پتانسیل ادغام حمل و نقل مسافر و بار را بررسی کرده و اتوبوس‌های درون شهری را به عنوان ابزارهای امیدوارکننده برای تحقق این ادغام شناسایی کرده‌اند. مدل‌های بهینه‌سازی نیز برای مدل‌سازی مفهوم ادغام مسافر-بار توسعه داده شده‌اند. گیلاس و همکاران. [15،16] از خطوط اتوبوس برنامه‌ریزی‌شده برای حمل بسته‌ها از یک مرکز ایستگاه به مرکز دیگر استفاده کردند تا مسافت سفر کامیون‌ها را کاهش دهند. آنها از مسئله جمع‌آوری و تحویل با پنجره‌های زمانی و خطوط برنامه‌ریزی‌شده (PDPTW-SL) برای مدل‌سازی چنین سیستم ترافیکی استفاده کردند و یک الگوریتم شاخه و قیمت برای حل کارآمد این مسئله توسعه دادند. چنگ و همکاران. [17] همچنین مسئله تحویل بسته با اتوبوس‌های عمومی درون شهری را بررسی کردند. آنها مسئله تحویل را به عنوان یک مسئله جریان چند کالایی که توسط یک برنامه خطی عدد صحیح مختلط مدل‌سازی شده است، توصیف کردند. آنها نشان دادند که بیش از 60٪ بسته‌ها می‌توانند تا فاصله 500 متری ایستگاه‌های اتوبوس به مقاصد نهایی خود تحویل داده شوند. مراد و همکاران [18] ادغام خدمات تحویل خودکار را در یک سیستم حمل و نقل مسافر بر اساس مسئله PDPTW-SL با پنجره‌های زمانی و خطوط برنامه‌ریزی شده بررسی کردند. آنها مسئله PDPTW-SL را به عنوان یک مسئله تصادفی دو مرحله‌ای با تقاضای تصادفی مسافر مدل‌سازی کردند. آنها یک روش تقریب میانگین نمونه و یک الگوریتم جستجوی همسایگی بزرگ تطبیقی ​​برای حل این مسئله پیشنهاد کردند. پنگ و همکاران [19] از یک مدل دو مرحله‌ای برای ادغام حمل و نقل مسافر و بار در ایستگاه راه‌آهن توسط یک سرویس ادغام اتوبوس استفاده کردند. در مرحله اول، مسافران به طور منصفانه تطبیق داده شدند. در مرحله دوم، اتوبوس‌ها بسته‌ها را تحویل دادند. آنها تأثیر انصاف، زمان انتظار مسافران و مسافت پیاده‌روی دریافت‌کنندگان را بر نرخ تطبیق بین خطوط اتوبوس برنامه‌ریزی شده و بار تجزیه و تحلیل کردند.

در این مطالعه، ما ویژگی‌های خطوط اتوبوس شهری-روستایی را در ادغام حمل و نقل مسافر و بار گنجانده‌ایم. این امر مدل ما را از چندین جهت با مدل‌های موجود متفاوت می‌کند. به عنوان مثال، در حالی که عملکرد اتوبوس‌های بین شهری “نقطه به نقطه” است، خطوط اتوبوس شهری-روستایی معمولاً چندین توقف دارند. با این حال، در مقایسه با اتوبوس‌های درون شهری، خطوط اتوبوس شهری-روستایی معمولاً از دو یا چند مرکز حمل و نقل مسافر (TH) حرکت می‌کنند. فواصل حرکت خطوط اتوبوس شهری-روستایی نیز طولانی‌تر از اتوبوس‌های درون شهری است و به ما این امکان را می‌دهد که برنامه‌های زمانی کامیون‌های ممکن بین مراکز توزیع (DC) و THها را از قبل تعیین کنیم. هر کامیون می‌تواند برای تحویل بار از بیش از یک مرکز توزیع بازدید کند و بارهای هر اتوبوس می‌تواند توسط بیش از یک کامیون به مرکز توزیع تحویل داده شود. علاوه بر این، فواصل حرکت طولانی در مراکز توزیع، ذخیره سازی بار و مدیریت موجودی آنها را نیز ارزشمند می‌کند.

سهم این مطالعه دو جنبه دارد. اول، برای پشتیبانی از مفهوم فوق‌الذکر، ما یک برنامه عدد صحیح مختلط برای مدل‌سازی هماهنگی بین حمل و نقل بار و مسافر در یک سیستم حمل و نقل شهری-روستایی توسعه دادیم. تا آنجا که ما می‌دانیم، این اولین مدلی است که حمل و نقل مسافر و بار را در سیستم‌های حمل و نقل شهری-روستایی ادغام می‌کند. روش‌های تقریبی قابل کنترل و بسط‌های مدل نیز در این مقاله مورد بحث قرار گرفته‌اند. دوم، ما یک مطالعه موردی در هانگژو، چین، برای ارزیابی اثربخشی رویکرد پیشنهادی انجام دادیم. نتایج عددی نشان می‌دهد که ادغام حمل و نقل مسافر و بار به طور قابل توجهی هزینه‌های عملیاتی شرکت‌های لجستیک را کاهش داده و سود شرکت‌های اتوبوسرانی را بهبود می‌بخشد.(منبع)