تعیین بازه‌های زمانی در حمل و نقل بار شهری: رویکرد مشارکتی شهری

تعیین بازه‌های زمانی در حمل و نقل بار شهری: رویکرد مشارکتی شهری

بسیاری از شهرها، بازه‌های زمانی تحویل را پیاده‌سازی کرده‌اند که دسترسی به مرکز شهر را برای وسایل نقلیه باری محدود می‌کند. هر شهر، بازه‌های زمانی خود را به طور مستقل تعیین می‌کند. با این حال، محدودیت‌های بازه زمانی یک شهر، تحویل‌های فروشگاه در شهرهای همسایه را نیز تحت تأثیر قرار می‌دهد، زیرا خرده‌فروشان، تحویل‌ها به مشتریان در شهرهای مختلف را در یک سفر واحد ترکیب می‌کنند. ما یک رویکرد مبتنی بر نظریه بازی مشارکتی را برای یافتن بازه‌های زمانی بهتر از آنچه در حال حاضر استفاده می‌شود، توسعه می‌دهیم. مطالعه‌ای بر روی سه شهر و سه زنجیره خرده‌فروشی، این رویکرد را نشان می‌دهد. در مقایسه با وضعیت فعلی، ما بازه‌های زمانی را پیدا می‌کنیم که رضایت همه شهرها را بهبود می‌بخشند، در حالی که به سختی بر کارایی خرده‌فروشان تأثیر می‌گذارند.

مقدمه

با توجه به افزایش جمعیت و رشد اقتصادی در مناطق شهری، سطح تقاضا برای فعالیت‌های حمل و نقل بار شهری (UFT) در حال افزایش است (Cherrett و همکاران، ۲۰۱۲). اگرچه حمل و نقل بار شهری با فراهم کردن دسترسی به کالاها و خدمات برای عملکرد منطقه شهری بسیار مهم است، اما UFT اثرات ناپایدار مختلفی دارد که زیست‌پذیری و دسترسی در مناطق شهری را تهدید می‌کند. وسایل نقلیه باری آلاینده‌های محلی و جهانی منتشر می‌کنند و مشکلات زیست‌محیطی قابل توجهی ایجاد می‌کنند. بخش حمل و نقل مسئول حدود یک چهارم انتشار گازهای گلخانه‌ای است (کمیسیون اروپا، ۲۰۱۵). طبق گفته آلیس، ERTRAC (۲۰۱۵)، حمل و نقل بار شهری به تنهایی ۲۵٪ از انتشار CO2 و ۳۰٪ تا ۵۰٪ از سایر آلاینده‌های مرتبط با حمل و نقل را تشکیل می‌دهد. علاوه بر این، حمل و نقل بار ایمنی ترافیک را کاهش می‌دهد و باعث مشکلات دیگری مانند ازدحام جاده‌ها، اختلال صوتی و موانع فیزیکی می‌شود.

اقدامات مختلفی در کشورهای مختلف به منظور کاهش اثرات منفی اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی حمل و نقل عمومی بدون محدودیت زمانی (UFT) و ایجاد عملیات UFT کارآمدتر، اجرا شده است. روسو و کومی (2011) این اقدامات حمل و نقل شهری را به چهار دسته طبقه‌بندی می‌کنند: (الف) اقدامات زیرساختی مادی که با انجام اقداماتی برای بهینه‌سازی حمل و نقل بار (مانند مناطق بارگیری و تخلیه و توسعه یک زیرشبکه حمل و نقل شهری) با هدف افزایش پایداری انجام می‌شوند (ب) اقدامات زیرساختی غیرمادی که از مسیریابی و برنامه‌ریزی وسایل نقلیه پشتیبانی می‌کنند و شامل سیاست‌هایی هستند که تبادل اطلاعات بین ذینفعان را ممکن می‌سازند (مانند تله‌ماتیک در سیستم‌های حمل و نقل هوشمند (ITS))، (ج) اقدامات تجهیزاتی که مربوط به توسعه دستگاه‌های سازگار با پایداری هستند که برداشت و تحویل را بهبود می‌بخشند (مانند وسایل نقلیه جدید با انتشار کم، موتورهای الکتریکی) (د) اقدامات حاکمیتی که شامل مقررات حمل و نقل وضع شده توسط دولت‌های ملی یا محلی است (مانند محدودیت‌های پنجره زمانی، اعمال حداقل ضریب بار، قیمت‌گذاری جاده و مالیات). استاتوپولوس و همکاران. (۲۰۱۲) علاوه بر این، (ه) اقدامات مدیریتی را که در آن همکاری بین ارائه دهندگان لجستیک از طریق ابتکاراتی مانند مشارکت در کیفیت حمل و نقل تشویق می‌شود، متمایز می‌کنند. کواک و دی کاستر (۲۰۱۴) چنین ابتکارات پایداری UFT را با توجه به محرک‌های ابتکار و میزان موفقیت طبقه‌بندی کرده‌اند.

شهرداری‌ها در اروپای غربی و برخی از کشورهای آسیایی معمولاً سعی می‌کنند با اجرای اقداماتی مانند محدود کردن دسترسی به پنجره‌های زمانی تحویل برای کامیون‌ها، محدودیت‌های اندازه و وزن خودرو، مقررات سر و صدا و مناطق زیست‌محیطی، مشکلات حمل و نقل شهری را حل کنند. اقدامات پنجره زمانی احتمالاً بیشترین کاربرد را دارند (کواک، ۲۰۰۸). آنها راه‌حل‌های پایدار زیست‌محیطی را برای مشکلات حمل و نقل شهری بار فراهم می‌کنند (لیندهولم و بلینگ، ۲۰۱۴). پنجره‌های زمانی، دوره‌هایی را که وسایل نقلیه باری مجاز به ورود به مراکز شهر هستند (معمولاً خارج از ساعات خرید) محدود می‌کنند. هدف اصلی کاهش ناراحتی برای ساکنان و عموم مردم برای خرید با افزایش دسترسی به فروشگاه‌ها در ساعات خرید و در نتیجه جذاب‌تر کردن شهر برای عموم مردم است (کواک و دی کاستر، ۲۰۰۷).

همانطور که توسط OECD (2003) بیان شده است، در بیشتر کشورها، UFT به عنوان یک مشکل محلی در نظر گرفته می‌شود و مقامات محلی مسئول ایجاد مقررات حمل و نقل از جمله پنجره‌های زمانی هستند. از آنجایی که مقامات محلی محدودیت‌های پنجره زمانی را بدون در نظر گرفتن اهداف سایر شهرها تعیین می‌کنند، محدودیت‌های پنجره زمانی در یک کشور ممکن است از شهری به شهر دیگر و حتی در یک شهر از منطقه‌ای به منطقه دیگر متفاوت باشد. Nuzzolo و همکاران (2016) ویژگی‌های UFT را در رم، بارسلونا و سانتاندر مقایسه می‌کنند و خاطرنشان می‌کنند که هر شهر بدون در نظر گرفتن بازیگران مناطق همسایه، اقداماتی را اجرا می‌کند. آنها بر اهمیت دستیابی به یکنواختی در اجرای اقدامات در مقیاس محلی و بزرگتر تأکید می‌کنند. Dablanc و Frémont (2012) همچنین به عدم یکنواختی در دسترسی به کامیون و مقررات تحویل در منطقه پاریس اشاره می‌کنند و اظهار می‌دارند که از آنجا که قوانین محلی منطقه‌ای ناهماهنگ هستند، رعایت همه آنها برای شرکت‌های کامیون دشوار می‌شود.

با افزایش فشار بازه زمانی، تعداد تحویل‌های فروشگاهی که می‌توانند در یک رفت و برگشت ترکیب شوند، کاهش می‌یابد، یعنی زنجیره خرده‌فروشی (که کالاها را ذخیره و می‌فروشد) مجبور می‌شود از کامیون‌های اضافی استفاده کند و مسافت‌های طولانی‌تری را برای انجام تحویل‌های فروشگاه طی کند که منجر به افزایش هزینه خرده‌فروش می‌شود. علاوه بر این، پنجره‌های زمانی با گذشت زمان تغییر می‌کنند و برای یک خرده‌فروش، تطبیق با همه این تغییرات دشوار و پرهزینه است. به همین دلیل، بسیاری از خرده‌فروشان سیاست‌های پنجره زمانی را یکی از مشکلات اصلی در UFT می‌دانند (کواک، ۲۰۰۸).

در عمل، خرده‌فروشان از محدودیت‌های اعمال‌شده پیروی می‌کنند. با این حال، در برخی از شهرهای اروپا مانند آمستردام، خرده‌فروشانی که از کامیون‌های کم‌صدا یا با آلودگی کمتر استفاده می‌کنند، می‌توانند معافیت‌هایی دریافت کنند، به طوری که اجازه ورود به مناطق مرکزی شهر را در یک دوره زمانی طولانی‌تر دارند، یا باید جریمه کمی برای نقض محدودیت‌های زمانی بپردازند (Qureshi et al., 2009). در بسیاری از شهرها، مانند اوترخت، لاهه یا آمستردام، ساعات کاری از طریق میله‌های متحرکی که در زیر زمین قرار گرفته‌اند، اعمال می‌شود که با شروع ساعات کاری پایین می‌آیند و با پایان ساعات کاری بالا می‌روند. با استفاده از کارت تراشه‌دار (به عنوان مثال در برلین) و از طریق تشخیص پلاک (به عنوان مثال در انسخده)، خرده‌فروشانی که دارای معافیت هستند، می‌توانند برای ساعات کاری طولانی‌تر مجاز، خارج از ساعات کاری به مراکز شهر وارد و خارج شوند (BESTUFS, 2006).

با توجه به معافیت‌های احتمالی که به خرده‌فروشان داده می‌شود، در این مقاله دو حالت مختلف را در نظر می‌گیریم: حالت ۱) خرده‌فروشان محدودیت‌ها را رعایت می‌کنند و حالت ۲) خرده‌فروشان توافقی دارند که به آنها اجازه می‌دهد با پرداخت جریمه‌ای اندک، پنجره‌های زمانی را نقض کنند. برای هر یک از این دو حالت، هدف ما یافتن بهترین پنجره‌های زمانی با در نظر گرفتن هدف مشترک شهرداری‌ها و خرده‌فروشان است.

در تعیین پنجره‌های زمانی، از یک رویکرد مشارکتی مبتنی بر نظریه بازی‌ها استفاده می‌کنیم که در آن ائتلافی از شهرها برای تعیین مشترک پنجره‌های زمانی خود همکاری می‌کنند. این نوع همکاری بین شهرداری‌ها را می‌توان به عنوان نمونه‌ای از همکاری افقی در نظر گرفت. همکاری بین شهرها می‌تواند مزایایی را برای هر دو شهر و همچنین برای خرده‌فروشان به همراه داشته باشد. در نتیجه، هر خرده‌فروش ممکن است بتواند سفرهایی را که از بیش از یک شهر بازدید می‌کنند، راحت‌تر ترکیب کند که هزینه آن را کاهش می‌دهد. علاوه بر این، ممکن است منجر به نقض کمتر محدودیت‌های پنجره زمانی و در نتیجه، رضایت بالقوه بالاتر برای شهرها شود.

کرویسن و همکاران (2007a) همکاری افقی را به عنوان شناسایی و بهره‌برداری از موقعیت‌های برد-برد بین شرکت‌هایی در سطح یکسان زنجیره تأمین به منظور بهبود عملکرد تعریف می‌کنند. در این مطالعه، ما همکاری افقی بین مقامات شهری را که به طور مشترک پنجره‌های زمانی خود را تعیین می‌کنند، به معنای نظریه بازی، در نظر می‌گیریم. چنین رویکردی هنوز در سیاست‌گذاری شهری اعمال نشده است. ما چارچوبی را برای نشان دادن رضایت شهر که به پنجره‌های زمانی سایر شهرها از طریق انتخاب لحظه تحویل توسط خرده‌فروشان بستگی دارد، توسعه می‌دهیم. تصمیم‌گیرندگان مقامات محلی می‌توانند از چارچوب پیشنهادی برای سازماندهی پنجره‌های زمانی خود در همکاری با سایر شهرها یا برای ایجاد ارزش افزوده چنین همکاری استفاده کنند.

در کنار خرده‌فروشان و تصمیم‌گیرندگان در مورد بازه زمانی شهرداری، بسیاری از ذینفعان دیگر در UFT دخیل هستند. تیلور (2005) بازیگران اصلی را در بین شرکت‌های حمل و نقل، ساکنان، شرکت‌های حمل بار، برنامه‌ریزان و تنظیم‌کنندگان طبقه‌بندی می‌کند. هولگین-وراس و همکاران (2015) تولیدکنندگان/سازندگان، شرکت‌های حمل و نقل، شرکت‌های حمل و نقل بار، ارائه‌دهندگان لجستیک شخص ثالث، اپراتورهای انبار، شرکت‌های حمل و نقل و گیرندگان را از هم متمایز می‌کنند. همه آنها علایق متفاوتی در رابطه با UFT دارند که ارزش تجزیه و تحلیل دارند. مارکوچی و همکاران (2012) ترجیحات این ذینفعان را در رابطه با سیاست‌های حمل و نقل شهری با استفاده از یک ابزار نظرسنجی بررسی می‌کنند. این ذینفعان در پاسخ‌های خود به عنوان مثال به پنجره‌های زمانی با یکدیگر تعامل دارند، که منجر به رویکردهای مدل‌سازی مختلفی برای نشان دادن تنوع نقش‌ها و عملکردهای بازیگران در سیستم حمل و نقل شده است (به عنوان مثال، روردا و همکاران، 2010، آناند و همکاران، 2016، مارکوچی و همکاران، 2017). ما تصمیم‌گیرندگان بازه زمانی شهرداری را به عنوان نمایندگان کلیدی شهرها (برنامه‌ریزان، تنظیم‌کنندگان) و زنجیره‌های خرده‌فروشی را به عنوان نمایندگان شرکت‌های حمل‌ونقل انتخاب می‌کنیم. زنجیره‌های خرده‌فروشی که ما انتخاب کردیم، کنترل کامل تحویل‌های فروشگاه خود را در دست دارند. سایر ذینفعان، مانند ساکنان و شرکت‌های حمل‌ونقل، فقط به طور ضمنی، از طریق تابع رضایت شهر (ساکنان) و مسیرهای تحویل خرده‌فروشی با حداقل هزینه (شرکت‌های حمل‌ونقل) گنجانده شده‌اند. با این حال، ما معتقدیم که بازیگران گنجانده شده، ذینفعان اصلی در تعیین بازه‌های زمانی و تأثیرات آنها هستند: شهرداری‌ها تعیین می‌کنند و خرده‌فروشان پاسخ می‌دهند. اقدامات آنها بر سایر ذینفعان (مانند ارائه‌دهندگان حمل‌ونقل، شرکت‌های حمل‌ونقل) تأثیر می‌گذارد که ممکن است فقط تأثیر غیرمستقیم بر فرآیند تصمیم‌گیری داشته باشند.

یک مطالعه موردی شامل سه شهر و سه سازمان خرده‌فروشی مد هلندی برای نشان دادن رویکرد و نتایج ارائه شده است. ما یک مدل رگرسیون برای تخمین امتیاز رضایت شهر توسعه می‌دهیم که پنجره‌های زمانی شهر و شهرهای همسایه آن و پاسخ خرده‌فروشان را در نظر می‌گیرد. ما از تحلیل سناریو برای تولید داده‌هایی که برای مدل‌های رگرسیون استفاده می‌شوند، استفاده می‌کنیم. برای هر سناریوی پنجره زمانی، مسیرهای وسایل نقلیه هر سازمان خرده‌فروشی را برای یک روز متوسط ​​هفته بهینه می‌کنیم که منجر به یک الگوی بازدید برای هر شهر درگیر و یک امتیاز رضایت برای هر شهر می‌شود. در هر ائتلاف، فرض می‌کنیم که شهرهای مختلف برای تعیین پنجره‌های زمانی خود با هم همکاری می‌کنند و از حل مدل‌های ریاضی توسعه‌یافته برای هر ائتلاف، پنجره‌های زمانی مشترکی را به دست می‌آوریم که امتیازات رضایت شهر را به حداکثر می‌رسانند.

اگرچه در سال‌های اخیر تحقیقات زیادی در مورد حمل و نقل بار مشارکتی انجام شده است، اما تحقیقات در مورد تأثیر همکاری بر اقدامات سیاست شهری فراوان نیست. تأثیر (بر رضایت مشترک و هزینه) همکاری مقامات شهری در تعیین معیارهای پنجره زمانی هنوز مورد بررسی قرار نگرفته است. سهم این مقاله، توسعه چارچوب و مدلی برای به دست آوردن پنجره‌های زمانی دسترسی مشترک به شهر برای چندین شهر همکار است، به گونه‌ای که رضایت شهر و هزینه‌های خرده‌فروش متعادل شود.

بقیه مقاله به شرح زیر سازماندهی شده است: بخش 2 مروری بر ادبیات مربوطه ارائه می‌دهد. بخش 3 چارچوب تحقیق شامل مسیر وسیله نقلیه و محاسبات هزینه را ارائه می‌دهد. جزئیات اندازه‌گیری رضایت شهر، مدل‌های رگرسیون توسعه‌یافته و مدل‌های مشارکتی نیز در این بخش توضیح داده شده است. بخش 4 مطالعه موردی را شرح می‌دهد. آزمایش‌های عددی و نتایج آنها در بخش 5 ارائه شده است. در نهایت، در بخش 6، نتیجه‌گیری‌ها، محدودیت‌های مطالعه و مسیرهایی برای تحقیقات بیشتر ارائه می‌دهیم.(منبع).