بررسی تأثیرات فناوری خودروهای متصل بر جریان کامیون‌ها در شلوغ‌ترین گذرگاه‌های مرزی کانادا و ایالات متحده

گذرگاه‌های مرزی زمینی بین کانادا و ایالات متحده، جابجایی تقریباً ۵۹٪ از کالاهای مبادله‌شده بین دو کشور را تسهیل می‌کنند. در نتیجه، این تأسیسات مرزی روزانه شاهد ترافیک سنگین کامیون‌ها هستند. در حالی که فناوری خودروهای متصل در سال‌های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است، هیچ تلاشی برای ارزیابی تأثیرات آن بر عملکرد ترافیک کامیون‌ها در مرزهای زمینی بین‌المللی صورت نگرفته است. این مقاله با توسعه و به‌کارگیری یک مدل شبیه‌سازی ترافیک میکروسکوپی برای کامیون‌های متصل، به این موضوع می‌پردازد. سناریوهایی که حرکت کامیون‌ها بین کانادا و ایالات متحده را از طریق دو گذرگاه مرزی شلوغ (یعنی ویندزور و سارنیا) نشان می‌دهند، در حضور فناوری‌های V2V و V2I با کمک یک تخصیص ترافیک پویا شبیه‌سازی می‌شوند. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که ترافیک کامیون‌ها با حداکثر ۷٪ از کل کامیون‌ها که در سناریوی ۱۰۰٪ V2V به گذرگاه سارنیا تغییر مسیر می‌دهند، در صورت وجود حادثه تأخیر در کریدور منتهی به ویندزور، ساده‌تر می‌شود. همچنین، میانگین زمان تأخیر در گذرگاه ویندزور تحت شرایط تأخیر طولانی که در طول یک دوره ۸ ساعته در این گذرگاه رخ می‌دهد، با استفاده از فناوری V2I، ۳۰٪ کاهش می‌یابد (یعنی تأخیر از ۵ ساعت به ۳.۵ ساعت کاهش می‌یابد).

مقدمه

ترافیک کامیون‌ها نقش مهمی در تجارت بین کانادا و شرکای بین‌المللی آن، به ویژه ایالات متحده، ایفا می‌کند. ایالات متحده بزرگترین شریک تجاری کانادا است. گزارش شده است که تقریباً 59 درصد از تجارت بین کانادا و ایالات متحده (هر دو جهت) توسط کامیون‌های سنگین تجاری انجام می‌شود. در سال 2023، تقریباً 5.6 میلیون کامیون از طریق مرزهای زمینی از کانادا به ایالات متحده منتقل شدند (وزارت حمل و نقل ایالات متحده، 2023). بر اساس استان کانادا، انتاریو بالاترین سطح تعامل تجاری با ایالات متحده را از طریق گذرگاه‌های مرزی زمینی دارد. شرکت‌های حمل و نقل کامیونی در انتاریو تقریباً 42 درصد از سهم کل شرکت‌ها در کانادا را تشکیل می‌دهند. استان انتاریو از طریق پل سفیر در ویندزور، انتاریو و پل آبی آب در سارنیا، انتاریو، پیوندهای حیاتی با مقاصد اصلی ایالات متحده برقرار می‌کند. این دو گذرگاه به ترتیب 28 درصد و 13 درصد از کل ترافیک کامیون‌ها بین کانادا و ایالات متحده را پردازش می‌کنند (مائو و همکاران، 2016). درصد زیادی از کالاها از منطقه تورنتو، بزرگترین منطقه شهری کانادا، به تعدادی از بازارهای کلیدی ایالات متحده از جمله شیکاگو، کلمبوس، نشویل و غیره منتقل می‌شوند (Gingerich و همکاران، ۲۰۱۶، Maoh و همکاران، ۲۰۲۱).

در سال‌های اخیر، صنعت خودروسازی فناوری خودروهای متصل را معرفی کرده است که این خودروها را قادر می‌سازد از طریق حسگرهای داخلی و زیرساخت‌های کنار جاده‌ای با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. این فناوری متصل به انتقال پیام به رانندگان در مورد شرایط پایین‌دست کمک می‌کند تا آنها را از وقفه‌های احتمالی پیش رو آگاه کند. انتظار می‌رود که ادغام چنین فناوری، ایمنی و کارایی حرکت خودرو در تأسیسات جاده‌ای را بهبود بخشد. تا به امروز، تمرکز مطالعات موجود در ادبیات، تجزیه و تحلیل اثرات خودروهای متصل در محیط‌های شهری بوده است. به عنوان مثال، مانجوناتا و همکاران (2022) از فناوری خودروهای متصل در یک محیط شبیه‌سازی میکروسکوپی، یعنی VISSIM، برای بررسی تأثیر خودروهای متصل بر عملکرد ترافیک در یک تقاطع چراغ‌دار شهری استفاده کردند. به همین ترتیب، آلگومایا و لی (2021) استراتژی‌های ادغام دیرهنگام در منطقه کاری را با و بدون حضور خودروهای متصل در ترافیک بررسی کردند. در مقایسه، اطلاعات کمی در مورد اثرات چنین فناوری بر ترافیک مرزی و ترافیک کامیون‌های سنگین وجود دارد.

این مقاله با تمرکز بر حرکت کامیون‌های تجاری در مسیرهای طولانی در دو گذرگاه شلوغ کانادا و ایالات متحده، با پرداختن به سوالات تحقیقاتی زیر، به ادبیات موجود در حوزه حمل و نقل کمک می‌کند:

1. آیا فناوری ارتباط خودرو با خودرو (V2V) عملکرد ترافیک کامیون‌ها را در مرزهای زمینی بین‌المللی شلوغ بهبود می‌بخشد؟

2. آیا تعداد بیشتر کامیون‌های متصل در جریان ترافیک، در صورت وجود حوادث ترافیکی در مسیرهای مورد استفاده منتهی به مرز، بر انتخاب مرزهای زمینی تأثیر می‌گذارد؟

3. آیا فناوری ارتباط خودرو با زیرساخت (V2I) به بهبود عملکرد مرزهای زمینی در صورت وجود تأخیرهای طولانی در مرزها کمک می‌کند؟

سوالات فوق با توسعه یک مدل شبکه ترافیک منطقه‌ای عملیاتی برای شبیه‌سازی جریان کامیون‌های تجاری سنگین انفرادی بین انتاریو، کانادا و چندین بازار اصلی ایالات متحده از طریق گذرگاه‌های مرزی زمینی ویندزور و سارنیا و گنجاندن روال‌های وسایل نقلیه متصل در مدل برای بررسی میزان بهبود (در صورت وجود) در جریان ترافیک عبوری از مرز در حضور چنین فناوری نوظهور و تحول‌آفرینی، پاسخ داده می‌شوند. به طور خاص‌تر، این تحقیق از VISSIM 10.0، یک شبیه‌ساز ترافیک میکروسکوپی، و تخصیص ترافیک پویای آن، یک مدل انتخاب مسیر تعبیه‌شده، برای شبیه‌سازی شرایط انتخاب مسیر کامیون در حال انجام استفاده می‌کند. در مرحله بعد، رفتار انتخاب مسیر تحت سناریوهای مختلف V2V و V2I تجزیه و تحلیل خواهد شد تا تأثیرات چنین فناوری بر کارایی عملیات عبوری از مرز بررسی شود. تا آنجا که ما می‌دانیم، کار انجام شده بدیع است و هیچ مطالعه دیگری در گذشته کار مشابهی را برای تأسیسات مرز زمینی انجام نداده است. (منبع)