![[09127409082]](https://barast.com/wp-content/uploads/2021/01/newlogo.png){kind=small}
تحویل بار شهری در آخرین مایل: سیستمی جدید مبتنی بر دستههای وسایل نقلیه خودکار
در این مقاله، یک سیستم حمل و نقل جدید برای لجستیک شهری، مبتنی بر وسایل نقلیه خودکار، ارائه شده است. هدف این سیستم، پرداختن به مشکل محلیسازی UDC است. تحویلها توسط دستههایی از وسایل نقلیه الکتریکی و خودکار انجام میشود که در آن، وسیله نقلیه پیشرو، رانده میشود در حالی که بقیه بدون راننده حرکت میکنند. هر دسته از مرکز توزیع شهری (UDC) به مکانی خاص در مرز مرکز شهر، به نام محل تقسیمشده (SUL)، سفر میکند که در آن دسته تقسیم میشود. سپس هر وسیله نقلیه، به جز وسیله نقلیه پیشرو، تحویلهای آخرین مایل را به صورت خودکار انجام میدهد. در این مدت، راننده میتواند در صورت نیاز جابجا شود. پس از اتمام تحویلها، وسایل نقلیه به همان SUL برمیگردند و در یک دسته دوباره مونتاژ میشوند، سپس دسته به UDC برمیگردد. طراحی سیستم به عنوان یک مسئله مسیریابی وسیله نقلیه دو سطحی با ماهوارهها بررسی شده است، که در آن SULها نقش ماهوارهها و UDC نقش انبار را ایفا میکنند. با توجه به اینکه SULها موقعیت ثابتی دارند و در موقعیتهای استراتژیک منطقه شهری قرار دارند، میتوان این مسئله را سادهسازی کرد و آن را به دو زیرمسئله تقسیم کرد: یک مسئله حداقل مسیر از UDC به SULها، و یک CVRP چند ایستگاهی (مسائل مسیریابی وسایل نقلیه با ظرفیت) از SULها به گیرندهها، که در آن SULها نقش ایستگاهها را ایفا میکنند. یک شبیهساز فعالیتهای هر دسته، هر وسیله نقلیه و هر راننده را مدلسازی میکند و امکان ارزیابی پویا تعداد وسایل نقلیه مورد نیاز برای بهرهبرداری از سیستم و جدول زمانی فعالیتهای راننده را فراهم میکند. سیستم حمل و نقل پیشنهادی، صرفهجویی قابل توجهی را از نظر مصرف انرژی، انتشار CO2 و PM10 و هزینهها فراهم میکند. این صرفهجوییها همچنین به دلیل استفاده از UDC است که به لطف سازماندهی مجدد بستهها به منظور افزایش ضریب بار وسیله نقلیه، امکان کاهش شدید تعداد سفرهای تحویل را فراهم میکند. با این حال، UDCها هنوز هم استفاده کمی را ثبت میکنند: در نتیجه، سیاستهای ادارات دولتی باید در جهت بهبود استفاده از UDC باشد.
مقدمه
در این مقاله، یک سیستم جدید حمل و نقل بار در آخرین مایل، مبتنی بر دستههای وسایل نقلیه الکتریکی خودکار، ارائه شده است. این سیستم به مشکل محلیسازی UDC (مرکز توزیع شهری) میپردازد که یک مسئله کلیدی در برنامهریزی و سیاستگذاری حمل و نقل بار شهری است. در واقع، به گفته چندین نویسنده، ایجاد UDCها یک راه حل مؤثر برای اثرات جانبی لجستیک شهری است (لین و همکاران، ۲۰۱۶؛ براون و همکاران، ۲۰۰۵)، زیرا این امر امکان سازماندهی کارآمد تحویلهای آخرین مایل، به خردهفروشان و شهروندان خصوصی را فراهم میکند. در واقع، در UDC، بار از کامیونهای بزرگ به ونهای کوچک و سازگار با محیط زیست که توزیع آخرین مایل را انجام میدهند، منتقل میشود: بار در وسایل نقلیه تجمیع میشود تا ضریب بار وسایل نقلیه به حداکثر برسد و مدت زمان سفر تحویل از طریق حمل و نقل بستهها با همان وسیله نقلیه که به گیرندههای نزدیک به یکدیگر ارسال میشوند، کاهش یابد. همه اینها بدون استفاده از UDC غیرممکن است: تحویل بار سازماندهی نشده است، وسایل نقلیه بزرگ در مراکز شهر تردد میکنند، علاوه بر این، گیرندگان بار حمل شده توسط همان وسیله نقلیه اغلب از یکدیگر دور هستند، در نتیجه ضریب بار وسایل نقلیه کم و سفرهای تحویل طولانی میشود.
با این حال، محلیسازی UDC مشکلساز است. اگر UDC در نزدیکی مرکز شهر تأسیس شود، کامیونهای سنگین در مناطق بسیار شهری تردد میکنند. اگر UDC دور از مرکز شهر تأسیس شود، وسایل نقلیه کوچک به دلیل تعداد زیاد رانندگان مورد نیاز، باید مسافتهای طولانی را با هزینه بالا طی کنند.
مشکل محلیسازی UDC توسط چندین مطالعه مورد بررسی قرار گرفته است. راهحلی که در سالهای اخیر به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است، شامل سیستم توزیع بار شهری دو سطحی با بارانداز متقاطع است (Gonzalez-Feliu, 2012). در این سیستم، بار در UDC در واحدهای بار تجمیع میشود که پس از بارگیری در کامیونهای متوسط، قطارها یا قایقها، آنها را به مرز مراکز شهر منتقل میکنند و در آنجا به وسایل نقلیه کوچکی که توزیع آخرین مایل را انجام میدهند، منتقل میشوند. با این حال، این سیستم یک اشکال قابل توجه را نشان میدهد که مربوط به انتقال دوم در یک نقطه بارانداز متقاطع است که اگرچه تقریباً به طور خودکار انجام میشود، اما در هر صورت نیاز به زمان و هزینه دارد.
بار از خارج از منطقه شهری به UDC با استفاده از کامیون (یا قطار) منتقل میشود، سپس در UDC بر اساس موقعیت گیرندهها تجمیع میشود (نقطه ۱). سپس توزیع آخرین مایل توسط دستههایی از وسایل نقلیه که وسیله نقلیه پیشرو آنها رانده میشود انجام میشود (نقطه ۲)؛ دستهها در یک محل تقسیم (SUL) تقسیم میشوند، سپس تحویل به گیرندهها توسط وسایل نقلیه بدون راننده انجام میشود (نقطه ۳) که پس از انجام تحویلها، دوباره در یک دسته در همان SUL شروع جمع میشوند. از آنجایی که وسایل نقلیه دسته در زمانهای مختلف میرسند، وسایل نقلیه که منتظر وسایل نقلیه دیگر برای ترکیب مجدد دسته هستند، در SUL پارک میشوند. هنگامی که دسته آماده حرکت است، وسیله نقلیه پیشرو (که قبلاً توسط راننده برای جابجایی استفاده شده است) رهبر دسته میشود.در نهایت، دستهها به UDC (نقطه ۴) برمیگردند، جایی که میتوان از همان وسایل نقلیه برای تشکیل دستههای دیگر و انجام سفرهای تحویل دیگر استفاده کرد. دسته جدید میتواند کالاهایی را به همان مقصد SUL قبلی یا به SUL دیگری از منطقه تحت پوشش حمل کند.
در ادامه مقاله، اصطلاح «سفر تحویل» به معنای چرخه عملیاتی یک وسیله نقلیه خواهد بود: بارگیری در UDC، سفر از UDC به یک SUL، سپس تحویل به گیرندگان، و بازگشت به SUL و سپس بازگشت به UDC. مسیر واحد وسیله نقلیه، از SUL به گیرندگان و بازگشت، که تنها بخشی از سفر تحویل است و به طور خودکار انجام میشود، در ادامه «مسیر خودکار» نامیده خواهد شد.
تمام وسایل نقلیه تشکیل دهنده دستهها یکسان هستند: آنها میتوانند هم راننده و هم کالا را حمل کنند و ظرفیت یکسانی دارند. علاوه بر این، هر وسیله نقلیه میتواند هم راننده داشته باشد و هم بدون راننده سفر کند. تصمیم گرفته شد از وسایل نقلیه یکسان استفاده شود زیرا وقتی تقاضای بار متفاوت است، تغییر تعداد دستهها یا تعداد وسایل نقلیه در حال سفر در هر دسته آسانتر است. وسیله نقلیه پیشرو دسته به صورت دستی هدایت میشود و کالا حمل نمیکند: پس از تقسیم دسته، برای جابجایی راننده استفاده میشود. سایر وسایل نقلیه تشکیل دهنده دسته به صورت بدون راننده اداره میشوند و بار حمل میکنند.
به طور کلی، ممکن است چندین SUL ممکن در یک منطقه شهری مشخص (جایی که فضای کافی وجود دارد) وجود داشته باشد و هر کدام به یک بخش مشخص از مرکز شهر مربوط میشوند. با این حال، هر دسته فقط یک SUL مقصد دارد که دسته در آن شکسته شده است.
مشتریان به صورت بلادرنگ از لحظه رسیدن وسیله نقلیه مطلع میشوند: به عنوان مثال، میتوانند برنامهای داشته باشند که از طریق آن موقعیت لحظهای وسیله نقلیه تحویل خود را دریافت کنند، یا به سادگی یک تماس تلفنی دریافت کنند تا به آنها اطلاع داده شود که وسیله نقلیه تازه رسیده یا در شرف رسیدن است. سپس آنها مستقیماً بسته خود را از وسیله نقلیه تحویل میگیرند، سپس به مدیر سیستم اطلاع میدهند که بار خود را تحویل گرفتهاند. در همین حال، وسایل نقلیه اتوماتیک سفر تحویل را تکمیل میکنند، راننده به هدایت وسیله نقلیه پیشرو گروه ادامه میدهد تا به SUL دیگری یا به UDC، جایی که به راننده نیاز است، منتقل شود. با این حال، باید توجه داشت که در برخی موارد، راننده از قبل در SUL یا در UDC جایی که به او نیاز است، قرار دارد: در این حالت، هیچ جابجایی انجام نمیشود.
یک سیستم حمل و نقل سنتی آخرین مایل که از UDC استفاده نمیکند، میتواند از نظر زمان تحویل بهتر از سیستم پیشنهادی به نظر برسد، اما افزایش تعداد تحویلها و در نتیجه افزایش ازدحام، این مزیت را کاملاً از بین میبرد. در جدول 6، بخش 6، مقایسه دقیقی بین «وضعیت فعلی» (سیستم سنتی آخرین مایل حمل و نقل) و سیستم حمل و نقل پیشنهادی برای مطالعه موردی کاربردی لوکا انجام شده است. سیستم پیشنهادی کاهش قابل توجهی را از نظر: تعداد سفرهای تحویل؛ میزان وسایل نقلیه در کیلومتر (تراکم)؛ مصرف انرژی؛ ردپای زیستمحیطی، به ویژه از نظر انتشار CO2 و ذرات معلق نشان میدهد. ردپای زیستمحیطی به دلیل استفاده از وسایل نقلیه الکتریکی کاهش مییابد و ضریب بار وسیله نقلیه و طول تحویل سفر بهینه میشوند.
سیستم حمل و نقل بار پیشنهادی در آخرین مایل، هزینههای کمتری نسبت به سیستم سادهی آخرین مایل مبتنی بر UDC دارد، زیرا امکان صرفهجویی قابل توجهی از نظر هزینههای کارکنان برای رانندگی وسایل نقلیه را فراهم میکند. علاوه بر این، همانطور که در هاس و فردریش (2017) اشاره شده است، سفر در دستهها همچنین امکان کاهش مصرف سوخت را در مقایسه با حالت تک وسیله نقلیه فراهم میکند. سیستم حمل و نقل پیشنهادی به مسئلهی مکانیابی بهینهی UDC میپردازد زیرا امکان مکانیابی UDC را در مرز منطقهی شهری فراهم میکند (کامیونهای سنگین در مناطق بسیار شهری سفر نمیکنند). در عین حال، وسایل نقلیه کوچک به دلیل تعداد زیاد رانندگان مورد نیاز، مجبور به سفر در مسافتهای طولانی با هزینهی بالا نیستند: آنها در دستهها تنها با یک راننده سفر میکنند. سیستم پیشنهادی میتواند در الگوی شهر هوشمند گنجانده شود (باچز، 2022؛ ملو و همکاران، 2017).
یک شهر هوشمند، به طور کلی، نیازمند یک برنامهریزی یکپارچه مبتنی بر فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICT)، حمل و نقل و انرژی است که با هدف دستیابی به موارد زیر انجام میشود: دستیابی به تغییر به سمت روشهای حمل و نقل پایدارتر؛ ارائه اطلاعات بلادرنگ به کاربران سیستم حمل و نقل، در نتیجه بهبود قابلیت اطمینان پایدارترین روشها (در مورد حمل و نقل مسافر: روشهای حمل و نقل عمومی).
در واقع، سیستم پیشنهادی برای هر زمینه عمومی قابل اجرا است: یعنی، لزوماً لازم نیست که شهر به سیستمهای خاص فناوری اطلاعات و ارتباطات مجهز باشد. وسایل نقلیه خودکار با استفاده از اسکنرهای لیزری و سایر سیستمها برای جلوگیری از برخورد کار میکنند. آنها میتوانند با استفاده از GPS یا هر سیستم ماهوارهای مشابه دیگری (به عنوان مثال گالیله) محلیسازی شوند، بنابراین نظارت بیشتر بر جادههای شهری، به عنوان مثال با استفاده از دوربینهای فیلمبرداری، کاملاً ضروری نیست. در هر صورت، سیستم حمل و نقل پیشنهادی میتواند در یک سیستم فناوری اطلاعات و ارتباطات تنظیم شود. در واقع، میتوان اطلاعات بلادرنگ را مستقیماً از وسایل نقلیه خودکار جمعآوری کرد و از طریق فناوری اطلاعات و ارتباطات، عملکرد سیستم پیشنهادی را در صورت بروز اختلال (به عنوان مثال، در صورتی که یک وسیله نقلیه خودکار تصادف کند) بهبود بخشید.
در بخش بعدی، مروری بر ادبیات موضوع در مورد روندهای فعلی در لجستیک شهری در آخرین مایل ارائه شده است: اقدامات اصلی برای کاهش اثرات جانبی لجستیک شهری؛ استفاده از وسایل نقلیه خودکار، و به ویژه استفاده از دستههای وسایل نقلیه خودکار در لجستیک شهری. مشکل طراحی سیستم حمل و نقل پیشنهادی در بخش 3 شرح داده شده است، در حالی که الگوریتمهای بهینهسازی و شبیهساز در بخش 4 شرح داده شدهاند. در بخش 5، کاربرد سیستم حمل و نقل باری پیشنهادی در آخرین مایل برای توزیع کالا در مرکز شهر تاریخی لوکا، ایتالیا، شرح داده شده است. نتایج کاربرد در بخش 6 گزارش شده است. نتیجهگیری در ادامه آمده است.(منبع).