چکیده
اغلب شهرهای پیشرفته دنیا، توسعه فناوری اطلاعات و ارتباطات را از طریق برنامه های جامع درقالب شهرهای هوشمند دنبال می نمایند. در شهر هوشمند با توجه به توسعه شهرها و افزایش جمعیت و محدویتهای منابع انرژی و اقتصادی، بکارگیری سیستمهای قدیمی که کارآمدی کمی دارند، رویکرد صحیحی به شمار نمیرود؛ بهمین علت در حوزه حمل ونقل، که یکی از شاخص های توسعه یافتگی و پیشرفته بودن شهرها محسوب میشود، نیز نمیتوان شبکه های حمل ونقل را به روش های سنتی کنترل و مدیریت نمود. از طرف دیگر یکی از مولفه های اصلی در شهر هوشمند، استفاده از سامانه های هوشمند در حمل و نقل است. سیستم های حمل و نقل هوشمند (ITS) با بکارگیری تکنولوژیهای نوین ازقبیل الکترونیک، ارتباطات و سیستم های کنترل رایانه ای وتلفیق با علوم مهندسی ترافیک و برنامه ریزی، ابزارهای لازم برای کنترل ومدیریت را فراهم ساخته اند. دراین مقاله به مفهوم شهر هوشمند و ساختار و مزایای آن پرداخته و سپس به لزوم به کارگیری سیستمهای هوشمند در شهر هوشمند اشاره میگردد. همچنین سعی برآنست که پس از معرفی ماهیت سیستم حمل ونقل هوشمند به بررسی مزایا ومنافع این سیستم پرداخته شود و همچنین کاربردهای آن در زمینههای گوناگون کنترل ترافیک بررسی شود و با مروری بر دستاوردهای ITS و معرفی پروژههای ارائه شده درسراسردنیا، مختصری از راهکارهای توسعه ITS در ایران و بطور ویژه شهر قم نیز معرفی گردد.
واژه های کلیدی: شهر هوشمند، سیستم های حمل و نقل هوشمند، مدیریت ترافیک، ITS
مقدمه
امروزه فناوري اطلاعات و ارتباطات به‌عنوان عمده‌ترين محور تحول و توسعه در جهان منظور شده و دستاوردهاي ناشي از آن از قبيل تجارت الكترونيك، آموزش الكترونيك و … بطور قابل توجهی در جوامع بسط پیدا کردهاند. اما از آنجايي كه مطالعات مختلف در زمينه توسعه فناوري اطلاعات نشان مي‌دهد حركت‌هاي انفرادي و توسعه پراكنده در اين زمينه عموماً موفق نبوده است، به همين جهت اغلب كشورهاي پيشرفته، توسعه فناوري اطلاعات و ارتباطات را از طريق برنامه‌هاي جامع در قالب شهرهاي الكترونيكي و هوشمند دنبال مي‌نمايند [2]. از طرفی در جهان امروز حمل ونقل مقوله اي است كه تمام مردم بهنحوي با آن در ارتباط مستقيم هستند و به موازات رشد و توسعه شهرها نياز به خدمات و تسهيلات همگاني نيز افزايش يافته است و اين امر به نوبه خود، ابعاد جديدي به مسائل عمومي كلان شهرها به ويژه مسئله حمل ونقل آن خواهد داد[3]. دردهه 1950 میلادی تولید انبوه انواع خودروهای جدید وتسهیلات خرید اتومبیل، موجب گسترش روزافزون استفاده از وسایل نقلیه شخصی در شهرهای بزرگ جهان شد. در این شرایط فقدان زیرساخت های متناسب با افزایش جمعیت، ضعف موجود در سیستم حمل ونقل عمومی و عدم آموزش لازم درمورد نحوه رانندگی، باعث بروز مشکلات فراوان ترافیکی در بسیاری از شهرهای مختلف دنیا گردید. برای این مشکل دراوایل دهه 1990 میلادی با پیشرفت علم وفناوری به ویژه در زمینه ساخت حسگرها و دستگاه های الکترونیکی محققان درصدد برآمدند تا شرایط مناسبی را برای ارتباط مخابراتی همزمان مابین بخشهای مختلف سیستم حمل و نقل از جمله مسافرین، کالا، مراکز مدیریت ترافیک و خودروها درسطح شهری و برون شهری فراهم آورند. بدین ترتیب و پس از انجام آزمایشهای مختلف، امکان کنترل هوشمندانه، هدفمند و هماهنگ این بخش ها به منظور ارتقای بهرهوری و افزایش کارآیی شبکه های حمل و نقل محقق شد و سیستمهای حمل و نقل هوشمند(ITS) در مدیریت ترافیک بکار گرفته شدند[4].
شهر هوشمند
تعاریف متعددی برای شهر هوشمند یا شهر الکترونیک وجود دارد. اُدنال (2003) تعریف خود را از شهر الکترونیک بدین گونه بیان نمود: «شهری که در آن بر روی فرصت های خلق شده توسط فنّاوری اطلاعات و ارتباطات ، به منظور افزایش موفقیت و اثر گذاری بیشتر سرمایه گذاری گردیده است.» بر اساس تعریف کُهن (2001)، شهر الکترونیک، شهری است دارای ارتباطات مخابراتی و شبکه ای که از طرف بخش فناوری اطلاعات برای انجام تبادل اطلاعات کنترل می شود. همچنین کوکلیس (2001) تعریف خود را از شهر دیجیتال چنین عنوان کرد: « ارتباط هماهنگ شبکه برای انجام وظایف معمولی ساکنین به روش الکترونیک که قبلاً در مدل شهر معمولی توسط خود اشخاص انجام می شد.»
از مزایای اقتصادی پیاده‌سازی طرح شهر الکترونیکی می‌توان به کاهش هزینه‌هاى تردد شهرى، افزایش سرمایه‌گذارى در نتیجه گسترش ارتباطات جهانى، صرفه جویى در مصرف سوخت‌هاى محدود، تسهیل انجام امور اقتصادى به خاطر ۲۴ ساعته بودن ارائه خدمات و… اشاره کرد.
بطور کلی در ساختار شهر هوشمند، به مولفه هایی چون دولت هوشمند، انرژی هوشمند، ساخت و ساز هوشمند، حمل و نقل هوشمند، زیرساخت هوشمند و شهروند هوشمند پرداخته می شود. علاوه بر اینکه حمل و نقل یکی از مولفه های اصلی شهر هوشمند محسوب می شود، این صنعت در شهرهاي بزرگ و روبه رشد جایگاه ویژهای داشته و همواره قسمت عمده اي از امکانات و منابع را بطور مستقیم یا غیر مستقیم به خود اختصاص داده است تا جائی که کیفیت سیستم حمل و نقل و ظرفیت آن تاثیر فراوانی بر روي اقتصاد یک منطقه دارد و داشتن سیستم هاي حمل و نقلی با کیفیت بالا بعنوان شاخصی براي کشور هاي پیشرفته صنعتی مطرح می باشد. همین مسئله حاکی از این واقعیت است که حمل و نقل یک عامل اساسی در پیشرفت اقتصادي بوده و توسعه پایدار و تحکیم موقعیت اقتصادي یک منطقه بدون توسعه و بهبود وضعیت حمل و نقل در آن امکانپذیر نمیباشد.
مسائل و معضلات سیستم هاي حمل و نقل شهري از قبیل: (1) افزایش زمانهاي تلف شده (2)آلودگیهاي زیست محیطی (3) افزایش مصرف منابع انرژي(4) کاهش رضایتمندي بهره برداران (5) مشکلات نظارت ومدیریت ترافیک(6) افزایش خسارتهاي مادي و معنوي ناشی از تصادفات به یک مشکل جدي تبدیل شده است. امروزه افزایش تسهیلات حمل و نقل به دلیل نیاز به سرمایه گذاري کلان و زمان زیاد جهت اجرا، همواره با محدودیت هاي گسترده اي روبرو است و دیگر نمیتوان به روشهاي سخت افزاري وگسترش و توسعه شبکه معابر بین عرضه و تقاضا تعادل ایجاد نمود بطوریکه پس از چند سال مجددا با کمبود ظرفیت مواجه شده و تکرار آن امري محال و غیرمنطقی خواهد بود. ازاین رو استفاده از سیستم های هوشمندیا ITS مناسب ترین روش برای حل این گونه مسائل ومشکلات می باشد[1] .
سیستم های حمل و نقل هوشمند و مزایای آن
سیستم های حمل و نقل هوشمند (ITS)، بکارگیری فناوری اطلاعات برای بهبود عملکرد سیستم حمل ونقل است. کلمه ITS به مجموعه ای از ابزارها امکانات و تخصص ها از قبیل مفاهیم مهندسی ترافیک، تکنولوژیهای نرم افزاری، سخت افزاری و مخابراتی اطلاق می شود که به صورت هماهنگ و مجتمع در شبکه حمل و نقل به کار گرفته می شود [18].
همان طور که در شکل 1 مشاهده می شود سیستم های حمل ونقل هوشمند دارای زیر بخش های مختلفی است که در زمینه های مجزا از جمله مدیریت ترافیک، کنترل تخلفات، ارائه اطلاعات به رانندگان نقلیه از طریق تابلوهای متغیر، مدیریت جابجایی مسافروکالا، ردیابی وجمع آوری اطلاعات سفرهای درون شهری و برون شهری، کنترل تقاطع های هم سطح، مدیریت تصادفات وسوانح جاده ای، ارسال پیام ها از طریق تلفن همراه، اعمال قانون برای خودروهای متخلف، تعیین موقعیت تصادفات و تسریع در عملیات نجات وامدادرسانی کاربرد دارد.
جريان اطلاعات در تكنولوژي مذكور شامل مراحلي از قبيل جمع آوري و دريافت داده ها، انتقال داده ها و پردازش داده ها و همچنين توزيع و بهره برداري از اطلاعات پردازش شده مي باشد كه جهت عملكرد صحيح و مناسب سيستم لازم است زنجيره ارتباطي مناسبي بين آنها تعريف و ايجاد گردد. همانطوركه درشكل 2 ديده مي شود در يك سيستمITS با بكارگيري فناوري هاي اطلاعات و كنترل زنجيره اطلاعاتي لازم جهت ارائه خدمات بين سيستم حمل ونقل و كاربرانITS فراهم مي گردد.
روشها و کاربردهایITS
برای یک شهر ، ITS بخشی از برنامه کلی حمل و نقل و یا بصورت یک بسته اجرایی مشخص است. هیچ یک از خدمات ITS به تنهایی نمی تواند راه حل کاملی باشد. جدول 1 روشهای متعدد ITS (که در دسترس است) را نشان می دهد. در این صورت به چارچوبی اجرایی حاوی نحوه رسیدن به نتیجه مطلوب و مراحل اصلی و همچنین موانع سد راه (مشکلات زیر ساخت وموضع گیری بهره برداران و…) نیازاست. این چارچوب باید طرح ها و عملکردهای موجود حمل و نقل را در نظر گیرد و مروری کلی بر اوضاع جاری حمل و نقل داشته باشد و شالوده را بر اساس استراتژی ITS درآن شهرموردنظرطرح ریزی کند.
| موضوع | روشها و کاربردهای ITS | |
| مدیریت ترافیک | کنترل ترافیک شهری
کنترل تقاطع مدیریت راه کنترل ورودی به بزرگراه تنظیم سرعت بصورت پویا کنترل دسترسی |
مدیریت پارکینگ
مدیریت حادثه تسهیلات برای کاربران آسیب پذیر راه مدیریت نظارتی اعمال مقررات ترافیک مدیریت زیست محیطی ترافیک |
| سامانه های پرداخت یکپارچه | پرداخت هزینه حمل و نقل عمومی
پرداخت هزینه پارکینگ |
عوارض شهری
قیمت گذاری راههای شهری
|
| مدیریت حمل و نقل همگانی | مدیریت منابع و ناوگان
اولویت دادن به حمل و نقل عمومی
|
هم پیمایی/مدیریت اشتراکی
مدیریت تاکسی/تقاضا حمل و نقل واکنشی |
| اطلاعات سفر و ترافیک | اطلاعات حمل و نقل عمومی
اطلاعات ترافیکی |
برنامه ریزی سفر ازقبل
راهنمای مسیر و ناوبری |
| مدیریت شرایط اضطراری و امنیتی | مدیریت خدمات امدادی و حادثه
خدمات اضطراری و متوقف شدن خودروها در اثر خرابی |
امنیت حمل و نقل عمومی |
حمل و نقل هوشمند در ایران
در ایران عمده کاربرد سیستم های حمل و نقل هوشمند در شهرهای پیشرو بصورت زیر است:
سیستم های كنترل تطبیقی یا هوشمند چراغ های راهنمایی تقاطع ها: سيستم هاي كنترل چراغ هاي راهنمايي تقاطع ها بايستي به گونه اي عمل كنند كه حداقل تاخيرها و توقف ها و حداكثر گذردهي و ايمني را در تقاطعها حاصل نمايد.
سیستم های هماهنگ یا مركزی كنترل ترافیک: با ايجاد ارتباط و هماهنگي بين عملكرد چراغ هاي راهنمايي تقاطعهاي مجاور و توليد موج سبز كمترين تاخير در شبكه ترافيك شهري حاصل مي شود. همچنين با ايجاد مركز كنترل ترافيك شهري، نظارت بر عملكرد كليه چراغ هاي راهنمايي و وضعيت ترافيك در سطح شهر امكان پذير مي گردد.
سیستم های كنترل و هدایت ناوگان های عمومی: به منظور افزايش بهره وري و نيز نظارت بهتر بر عملكرد رانندگان ناوگان هايي چون اتوبوسراني، تاكسيراني، اورژانس، آتش نشاني و گشت پليس از سيستم هاي مديريت ناوگان استفاده ميشود. در اين سيستم ها اطلاعات لحظه اي مربوط به موقعيت مكاني و وضعيت تك تك اعضاي ناوگان در يك مركز كنترل جمع آوري مي شود. اين اطلاعات به كمك نرم افزارهاي مناسب پردازش شده و با برنامه ريزي بهتر براي ناوگان هدايت رانندگان و اطلاع رساني به مسافران و كاربران حداكثر بهره برداري از ظرفيت ناوگان عملي مي شود.
سیستم هدایت و مدیریت پاركینگ: جمع آوري اطلاعات لحظه اي مربوط به ظرفيت پاركينگ ها و هدايت رانندگان به سمت پاركينگ هاي داراي ظرفيت خالي و نيز اعمال نرخ هاي متفاوت براي پاركينگ هاي حاشيه اي در طول شبانه روز از ابزارهايي هستند كه به بهره برداري بهينه از ظرفيت پاركينگ هاي موجود كمك ميكنند.
سیستم كنترل و مدیریت تراكم در بزرگراه ها: با نصب شناسگرهاي ترافيكي در فواصل مناسب در مسير بزرگراهها اطلاعات لحظه اي مربوط به وضعيت ترافيك شبكه بزرگراهي جمع آوري شده و با كنترل دسترسي ها، اطلاع رساني به رانندگان، رسيدگي سريعتر به وقايع و تصادفات، كنترل محدوده سرعت مجاز و … تراكم ترافيك در شبكه بزرگراهي كاهش داده شده و همچنين تراكم در شبكه حتي الامكان يكنواخت مي گردد.
حمل و نقل هوشمند در قم
در شهر قم نیز اخیرا برخی از سامانه های هوشمند اجرا شده اند و این سامانه ها در محل مرکز مدیریت هوشمند ترافیک شهرداری قم متمرکز شده اند. این سامانه ها که با هدف مدیریت شبکه حمل و نقل قم پیاده سازی شده اند، نیازمند توسعه بیشتری در آینده است. تعدادی از این سامانه ها به شرح زیر است:
کنترل مکانیزه محدوده طرح ترافیک: در این سامانه دروازه های ورودی و خروجی محدوده طرح ترافیک هسته مرکزی شهر مجهز به دوربین های هوشمند پلاک خوان شده اند. با توجه به پلاک های ثبت شده علاوه بر کنترل مجاز بودن وسیله نقلیه برای ورود به محدوده، میزان حضور وسیله نقلیه در محدوده و مبدا و مقصد هر یک از خودروها تعیین می گردد. با توجه به تجهیز دروازه های خروجی می توان مجوزهای روزانه و حتی ساعتی برای ورود وسایل نقلیه درنظر گرفت.
تجهیز اتوبوس ها به سامانه موقعیت یاب: با نصب GPS بر روی تمامی اتوبوس های فعال در شبکه حمل و نقل قم، موقعیت و سرعت لحظهای کلیه اتوبوسها رصد می شود. یکی از کاربردهای این سامانه نظم دهی بیشتر به برنامه زمان بندی تردد اتوبوسها است.
نقشه هوشمند حمل و نقل و ترافیک شهر قم: این نقشه در دونسخه تلفن همراه و وب تولید شده که قابلیتهای جستجو، مسیریابی با حمل و نقل عمومی و خودروی شخصی، انتخاب لایههای اماکن خاص و … است.
ثبت سرعت وسایل نقلیه: معابر پرتردد و با سرعت بالا تجهیز به دوربین های هوشمند ثبت سرعت شده اند. این سامانه علاوه بر ثبت سرعت لحظه ای وسایل نقلیه، امکان ثبت سرعت متوسط را نیز دارد. نمونه اولیه این سامانه در بلوار غدیر قم راه اندازی شده است.
نتیجه گیری
به طورکلی اجرای یک شهر الکترونیک به این معناست که تمام خدمات از طریق شبکه های اطلاع رسانی تامین شود بدین ترتیب دیگر نیازی به حرکت فیزیکی شهروندان به منظور دستیابی به خدمات دولت و نهادهای خصوصی نیست.وتمامی سازمان ها خدمات خود را به صورت مجازی دراختیار مشترکین و مشتریان خود قرار می دهند. جهان کنونی با توسعه فناوری و ارتباطات وتاکیدبر ایجاد شهر الکترونیک مشاغل بسیاری را ایجاد کرده است و پاسخگوی نیازهای خود نیز می باشد.از سوی به کارگیری سیستم های هوشمند در حمل و نقل شهرالکترونیک امری ضروریست. با این که به کار گیری سیستم های هوشمند در کنترل حمل و نقل و ترافیک شهرهای بزرگ در ابتدا ممکن است برای دولت ها بسیار هزینه بر به نظر بیاید و به همین دلیل همواره جزء پروژه های عظیم به شمار بروند، اما فواید و سودهای بسیار زیادی که در زمینه ی کاهش مصرف سوخت و انرژی وهم چنین مزایای که در اموری همچون کاهش آلودگی محیط زیست و کاهش سفرهای غیر ضروری و افزایش ایمنی دارد سبب شده که در به کارگیری سیستم های حمل و نقل تردیدی وجود نداشته باشد.