Kentiçi toplu taşıma sistemlerinde sefer sıklığı optimizasyonu

Abstract

Gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerin başlıca sorunlarından biri haline gelen trafik sıkışıklığı, toplu taşıma sistemlerine olan bakışın değişmesine ve bu sistemlerin verimini arttırmaya yönelik çalışmaların hız kazanmasına neden olmuştur. Son yıllarda yapılan çalışmalarda, hem toplu taşıma sistemlerine olan talebi arttırmak hem de bu sistemlerin sürdürülebilirliğini sağlamak adına kullanıcı ve işletmeci faydalarının bir arada değerlendirildiği yaklaşımların üzerinde durulmaktadır. Bu çalışmada, kentiçi otobüs güzergahlarındaki sefer sıklıklarını ve otobüslerin güzergah başlangıçlarından kalkış zamanlarını eniyileyen iki seviyeli bir simülasyon/optimizasyon modeli geliştirilmektedir. Modelin üst seviyesinde meta sezgisel Armoni Araştırması (AA) optimizasyon tekniği ile kullanıcı ve işletmeci maliyetlerini temsil eden bir amaç fonksiyonu değerlendirilirken, alt seviyede toplu taşıma kullanıcılarının güzergahlara dağılımını temsil eden toplu taşıma ataması problemi çözülmektedir. Önerilen modelde toplu taşıma ataması problemi, VISUM ulaşım planlama yazılımının zaman çizelgesi tabanlı atama yaklaşımı kullanılarak çözülmüştür. Zaman çizelgesi tabanlı toplu taşıma ataması, kullanıcıların güzergah seçimindeki algılama hatalarının dikkate alınabildiği ve aktarma bekleme sürelerinin kesin olarak hesaplanabildiği bir yaklaşımdır. Geliştirilen modelin kalibrasyonu ve performans değerlendirmesi, literatürde toplu taşıma ağ tasarımı alanında yapılan çalışmalarda yaygın olarak kullanılan bir test ağı üzerinde gerçekleştirilmiştir. Son olarak, Çorlu (Tekirdağ) otobüs ağı üzerinde yapılan bir örnek uygulama ile modelin orta ölçekli bir kentiçi otobüs sistemi üzerindeki etkinliği ortaya konulmuştur. Sonuçlar, AA tabanlı modelin sefer sıklığı optimizasyonu probleminin çözümünde etkin olarak kullanılabileceğini ve probleme ilave edilen kalkış zamanı ötelemesi parametresi ile kullanıcı ve işletmeci faydalarının arttırılabileceğini göstermiştir.

The traffic congestion, which has become one of the major problems of developed and developing countries, has led to a shift in the way public transport systems are viewed and to accelerate efforts to increase the efficiency of these systems. In the recent studies, the approaches that both user and operator benefits are evaluated together in order to increase the demand for public transportation systems and to ensure the sustainability of these systems are emphasized. In this study, a bi-level simulation / optimization model is developed that optimizes the frequencies of bus routes and the departure times of buses from the first stop point of their routes. At the upper level of the model, an objective function representing user and operator costs are evaluated using the meta-heuristic Harmony Search (HS) optimization technique while the transit assignment problem, which represents the distribution of transit users over the routes, is solved at the lower level. In the proposed model, the transit assignment problem is solved based on the time-table assignment approach of VISUM transport planning software. The timetable based transit assignment is an approach in which the perception errors within the users’ route choice are taken into consideration and the transfer wait times can be precisely calculated. The calibration and performance evaluation of the developed model is carried out on a test network which is widely used in studies in the field of transit network design in the literature. Finally, with a case study of Çorlu (Tekirdağ) bus network, the effectiveness of the model on a medium-sized urban bus system has been demonstrated. The results show that the HS based model can be used effectively to solve the frequency optimization problem and the user and operator benefits can be increased with the initial departure offset parameter added to the problem.