طراحی مدل بهینه یابی و سیستم پشتیبان تصمیم تعیین ظرفیت تعداد انواع وسایل حمل و نقل عمومی خطوط اتوبوسرانی شهری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، گروه مدیریت، دانشکده علوم اداری و اقتصادی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

2 استادیار، پژوهشگاه هواشناسی و علوم جو، پژوهشکده اقلیم‌شناسی مشهد، ایران

3 دانشجوی دکتری، گروه مدیریت، دانشکده علوم اداری و اقتصادی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

4 دانش آموخته کارشناسی ارشد‌، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

5 دانش آموخته کارشناسی ارشد‌، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران، جنوب، تهران، ایران

10.22034/tri.2021.96249

چکیده

سامانه حمل و نقل اتوبوس یکی از مهمترین سامانه‌های حمل و نقل همگانی به شمار می رود. بهبود این سامانه تأثیر بهسزایی در عملکرد و افزایش کارایی سامانه حمل و نقل شهرها و به تبع آن رضایت بیشتر و جذب مسافران خواهد داشت. یکی از مسائل مهم در این حوزه تخصیص بهینه تعداد وسایل نقیله به خطوط است که تحت عنوان مساله جدول زمانی حمل و نقل شناخته می شود. به طور مشخص تخصیص تعداد بیش از نیاز هر کدام از این وسایل به هر خط باعث ایجاد ظرفیت مازاد برای آن خط و برعکس تخصیص کمتر از نیاز باعث نارضایتی مسافر به عنوان خدمت گیرنده می‌شود. از اینرو هدف اصلی تحقیق، برآورد دقیق و بهینه تعداد وسیله و تعداد حرکت وسایل به تفکیک هر خط، هر بازه و هر نوع روز می باشد. در این پژوهش از مدل‌های ریاضی بهینه‌یابی برای حل مساله مذکور استفاده می‌شود. مدل پیشنهادی، یک مدل برنامه‌ریزی عدد صحیح است. برای ساخت مدل از پیشینه تحقیق و مصاحبه با دست اندرکاران، کارشناسان و مدیران سازمان اتوبوسرانی و خبرگان حمل و نقل عمومی استفاده شد. برای ارزیابی مدل طراحی شده علاوه بر حل چند مثال کوچک اقدام به پیاده‌سازی آزمایشی روی مجموعه خطوط پایانه آزادی شبکه اتوبوسرانی مشهد شد. نتایج حاصل از حل مدل با مقادیر واقعی مقایسه شد. نتایج پاسخ‌های بدست آمده از مدل نشان داد با تعداد وسیله کمتر نسبت به تعداد واقعی اتوبوس‌ها در روزهای مورد بررسی، کلیه محدودیت های سیستم به ویژه تقاضا تامین می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Design of optimization model and Decision Support System to determine the capacity of a number of types of public transportation of urban bus lines

نویسندگان [English]

  • Alireza Pooya 1
  • Morteza Pakdaman 2
  • Somayeh Fadaei 3
  • Morteza Chaichi Motlagh 4
  • Soroush Sadraei 5
1 Professor, Management Department, Faculty of Economic and Administrative Sciences, Ferdowsi University of Mashhad (FUM), Mashhad, Iran.
2 Assistant Professor, Atmospheric Science and Meteorological Research Center (ASMERC), Climatological Research Institute (CRI), Mashhad, Iran.
3 Ph.D., Student, Management Department, Faculty of Economic and Administrative Sciences, Ferdowsi University of Mashhad (FUM), Mashhad, Iran.
4 M.Sc., Grad., Civil Engineering - Transportation Planning, Islamic Azad University, Science and Research Branch
5 M.Sc., Grad., Transportation Planning, South Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.
چکیده [English]

The bus transport system is one of the most important public transportation systems. Improvement of this system has a significant effect on performance and increase the efficiency of cities’ transportation systems and consequently it will have more satisfaction and attraction for passengers. One of the key issues in this field is the optimal allocation in number of vehicles, which is known as the transport timetable. Specifically, allocating each of these devices to each line more than needed will cause excess capacity for that line and conversely, allocation less than needed leads to passenger discontent as a service receiver. Therefore, the main purpose of the research is to estimate the precise and optimal number of vehicles and the number of bus commuting in each line, each time and any kind of day. In this research, mathematical optimization models are used to solve this problem. The proposed model is an integer programming model. Background of the research, interview with the practitioners, bus operating company directors and public transport experts were used for making the model. In order to evaluate the designed model, in addition to solving a few small examples, a pilot experiment was carried out on set of lines of the Azadi terminal of Mashhad Bus Network. The model results were compared with the actual values. The results of the responses obtained from the model showed that with the number of vehicles less than the actual number of buses in the days under investigation, all the constraints of the system, especially demand, are provided.

کلیدواژه‌ها [English]

  • capacity planning
  • Integer programming
  • Urban bus lines
  • Decision support system
-احدی، م.ر. و اعتمادزاده، س.ر.، (1391)، "تحلیل ظرفیت خطوط اتوبوسرانی، مطالعه موردی خط ویژه شماره 1 سامانه اتوبوسهای تندرو شهر تهران"، یازدهمین کنفرانس مهندسی حمل و نقل و ترافیک ایران، تهران، سازمان حمل و نقل و ترافیک تهران، معاونت حمل و نقل و ترافیک شهرداری تهران.
-افندی زاده، ش. و میرزایی قمی، س. ع. ق.، (1385)، "مدل عمومی برآورد تعداد ناوگان مورد نیاز سامانه حمل و نقل همگانی بر اساس شاخص تقاضا (مطالعه موردی: سامانه تاکسی رانی شهر تهران)"، هفتمین کنفرانس مهندسی حمل و نقل و ترافیک ایران، تهران، سازمان حمل و نقل و ترافیک تهران، معاونت حمل و نقل و ترافیک شهرداری تهران.
-ایزدفر، ا. صیدبیگی، ص. و ایزدفر، ن.، (1395)، "بررسی راهکار های توانمند سازی خطوط اتوبوس‌رانیBRT شهر اسفهان با استفاده از تحلیل SWOFT"، فصلنامه پژوهش های نوین علوم جغرافیایی معماری و شهر‌سازی؛ شماره دوم، ص. 115-156­.
-ترابی میرآبادی، م. و سالاری، م.، (1392)، "سرویس اتوبوس توقف محدود: راهکاری برای ارتقاء کارایی و سطح خدمت خطوط حملونقل عمومی با تقاضای بالا"، دهمین کنفرانس بین المللی مهندسی صنایع، تهران، انجمن مهندسی صنایع ایران، دانشگاه صنعتی امیر کبیر.
-چگینی، ف.، مصفارزاده، م.، (1391)، "امیرعلی زرین مهر و علی فغانی، طراحی شبکه اتوبوس رانی با هدف بیشینه سازی رضایت استفاده کنندگان"، دوازدهمین کنفرانس مهندسی حمل و نقل و ترافیک ایران، تهران، سازمان حمل و نقل و ترافیک تهران، معاونت حمل و نقل و ترافیک شهرداری تهران.
-شفاهی، ی. و خانی،ع. ر.، (1394)، "زمانبندی هماهنگ خطوط حمل و نقل"، هشتمین کنگره بین­المللی مهندسی عمران، شیراز، دانشگاه شیراز، دانشگاه صنعتی شریف.
-صفارزاده، م. و مظلوم، س. س.، (1394)، "ارایه یک پارچه اختصاص ناوگان‌ و زمانبندی شبکه حمل و نقل اتوبوسی تندرو"، مجله علمی-پژوهشی عمران مدرس، دوره پانزدهم، ص.97-105.
-فخرزاد، م.ب.، (1381)، "تحلیل و بهینه سازی سیستم حمل و نقل با استفاده از برنامه ریزی عدد صحیح و مدلهای
شبکه­ای برنامه­ریزی خطی"، دومین کنفرانس ملی مهندسی صنایع، یزد، انجمن مهندسی صنایع ایران، دانشگاه یزد.
-فینی، ا. و حبیبیان، م.، (1388)، "­ارایه محاسبه شاخص عرضه و تقاضا و تعادل سازی آن­ها در سیستم های حمل و نقل همگانی"، فصلنامه مطالعات مدیریت ترافیک، شماره 12،  ص.123-136.
-ناصری، ا. و برادران، و.، (1389)، "بررسی عوامل موثربرزمان توقف اتوبوسهاه در ایستگاه‌ها وپیش بینی آن درسیستم حمل و نقل اتوبوسرانی شهرتهران، پژوهش­نامه حمل و نقل، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی.
نواداد، و.، (1386)، "ارائه مدل عرضه- تقاضای هوشمند برای نو ناوگان حمل ‌و نقل عمومی ترکیبی (مترو و اتوبوس شهر تبریز)"، پایان­نامه کارشناسی ارشد دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب.
-Chen, Q., (2014), “Global optimization for bus line timetable setting problem”, Discrete Dynamics in Nature and Society.
-Chen q, Yao j., (2015), “Timetable setting of single bus line using dynamic programming,” Proc. Inst. Civ. Eng. Transp., Vol. 168, No. 4, pp. 370–381.
-Gintner, V., Kliewer, N., & Suhl, L., (2005), “Solving large multiple-depot multiple-vehicle-type bus scheduling problems in practice”, OR Spectrum, 27(4), pp.507-523.
-Gkiotsalitis, K., Wu., Z., & Cats, O., (2019), “A cost-minimization model for bus fleet allocation featuring the tactical generation of short-turning and interlining options. Transportation Research Part C: Emerging Technologies, 98, pp.14-36.
-Hora J., Dias T.G., Camanho A., (2016), “Improving the Service Level of Bus Transportation Systems: Evaluation and Optimization of Bus Schedules’ Robustness. In: Borangiu T., Dragoicea M., Nóvoa H. (eds) Exploring Services Science, IESS 2016. Lecture Notes in Business Information Processing, Vol. 247, Springer, Cham.
-Hernández-Landa L.G., Morales-Marroquín M.L., Nigenda R.S., Ríos-Solís Y.Á., (2015), “Linear Bus Holding Model for Real-Time Traffic Network Control”, In: Mujica Mota M., De La Mota I., Guimarans Serrano D. (eds) Applied Simulation and Optimization, Springer, Cham.
-Ming, W. E. I., Bo, S. U. N., & Wenzhou, J. I. N., (2013), “A bi-level programming model for uncertain regional bus scheduling problems”, Journal of Transportation Systems Engineering and Information Technology, 13(4), 106-112.
-Naumann, M., Suhl, L., & Kramkowski, S., (2011), “A stochastic programming approach for robust vehicle scheduling in public bus transport”, Procedia-Social and Behavioral Sciences, 20, pp.826-835.
-Sun, D. J., Xu, Y., & Peng, Z. R., (2015), “Timetable optimization for single bus line based on hybrid vehicle size model”, Journal of Traffic and Transportation Engineering (English Edition), 2(3), pp.179-186.
-Shui, X., Zuo, X., Chen, C., & Smith, A. E., (2015), “A clonal selection algorithm for urban bus vehicle scheduling”, Applied Soft Computing, 36, pp.36-44.
-Samuel A. Oluwadare, Iyanu P. Oguntuyi, John C. Nwaiwu., (2018), "Solving School Bus Routing Problem using Genetic Algorithm-based Model", International Journal of Intelligent Systems and Applications(IJISA), Vol.10, No.3, pp.50-58, 2018. DOI: 10.5815/ijisa.2018.03.06.
-Shi, R.J.; Mao, B.H.; Ding, Y. Bai, Y. Chen, Y., (2016), “Timetable optimization of rail transit loop line with transfer coordination”, Discret. Dyn. Nat. Soc.