برنامه‌ريزي حمل و نقل شهري

مقدمه
برنامه‌ريزي فعاليتي است كه توسط انسانها و براي آنها انجام مي‌شود. برنامه‌ريزي آينده‌گرا بوده و خوش‌بينانه است. برنامه‌ريزي شهري و منطقه‌اي شامل تنظيم الگوهاي قضايي در راستاي زمان است. آرايش فضاها برنامه‌ريزي نيست: بلكه هدف فرآيند ديگري است كه فرايند برنامه‌ريزي نام دارد. برنامه‌ريزي حمل و نقل قسمتي از اين فرايند است.

طي ۳۰ سال اخير حجم وسيعي از اطلاعات جمع‌آوري شده و كتابها و مقاله‌هاي زيادي درباره فرايند برنامه‌ريزي حمل و نقل نوشته شده است. چند نمونه از اين كتابها جزو مراجع آورده شده و به خوانندگان علاقه‌مند توصيه مي‌شود به آنها رجوع كنند. يكي از اين مراجع مقدمه‌اي بر پيش‌بيني تقاضاي حمل و نقل شهري (متن خودآموز) است كه بخشي از مطالب اين فصل با تغييرات از آن گرفته شده است (۱۹۷۷، FHWA).

برنامه‌ريزي حمل و نقل شهري فرايندي است كه به تصميم‌گيري درباره سياستها و برنامه‌هاي حمل و نقل منجر مي‌شود. هدف از فرآيند برنامه‌ريزي حمل و نقل، تهيه اطلاعات موردنياز براي تصميم‌گيري درباره زمان و مكان اصلاحاتي است كه بايد در سيستم حمل و نقل ايجاد شود تا سفر و الگوهاي توسعه زميني، هماهنگ با اهداف و مقاصد جامد ترفيع و بهبود يابند.
برنامة كاري هماهنگ دو نقش دارد. كليه اقدامات برنامه‌ريزي حمل و نقل شهري و وابسته به حمل و نقل را كه براي سال بعد يا دو سال بعد پيش‌بيني مي‌شود، مشخص مي‌كند و كارهايي را كه با ياري دولت مركزي بايد انجام شود تعيين مي‌كند.

طرح جامع حمل و نقل
در تدارك جامع حمل و نقل به منظور هدايت اصلاحات در سيستم حمل و نقل، دو بخش وجود دارد. بخش مديريت سيستمهاي حمل و نقل و بخش بلندمدت كه اين دو براي تعيين برنامة اصلاح حمل و نقل با يكديگر همكاري مي‌كنند.
۱- بخش مديريت سيستمهاي حمل و نقل
كلمه كليدي در اينجا مديريت است. بخش مديريت سيستمهاي حمل و نقل تا آنجا كه امكان دارد به مؤثرسازي سيستمهاي حمل و نقل موجود و به پيش‌بيني نيازهاي كوتاه مدت حمل و نقل مي‌پردازد. خودروها، تاكسي‌ها، كاميونها، پايان‌ها، حمل و نقل عمومي، عابران پياده و دوچرخه‌ها، همگي بخشهايي از سيستم حمل و نقل شهري هستند. چهار استراتژي اصلي براي افزايش كارايي سيستم عبارت از: اقدامهايي براي اطمينان از استفاده مؤثر از فضاي موجود جاده، اقدامهايي براي كاهش استفاده از وسيله نقليه در مناطق پر ازدحام، اقدامهايي براي افزايش خدمات حمل و نقل عمومي و اقدامهايي براي اصلاح كارايي مديريت داخلي.
ابزار برنامه‌ريزي براي استفاده برنامه‌ريزان حمل و نقل به منظور تجزيه و تحليل جزئيات راه‌حلها و ارائه توصيه‌هاي منطقي به تصميم‌گيرندگان توسعه يافته‌اند. به دليل اهميت اين بخش، فصلي جداگانه به اين عنوان اختصاص يافته است.
۲- بخش بلندمدت
به منظور تأمين نيازهاي بلندمدت حمل و نقل در منطقة شهري، بخش بلندمدت، تسهيلاتي را كه بايد ساخته شود و همچنين تغييرات اساسي در تسهيلات موجود و سياستهاي راهبردي بلندمدت را شناسايي مي‌كند. اين بخش از برنامه‌ريزي حمل و نقل براي مثال، ممكن است سياستهاي آيندة گسترش كاربري زمين را با اضافه كردن يك مسير بزرگراه با راه‌اندازي سيستم اتوبوس بررسي كند.

همچنين در بخش مديريت سيستم حمل ونقل، بيش از آنكه تصميمي اتخاذ شود بايد گزينه‌هاي بلندمدت متعددي مورد ارزيابي قرار گيرد. بنابراين ابزار برنامه‌ريزي براي تجزيه و تحليل گزينه‌هاي بلندمدت بايد پيشرفت كند. اين ابزار همچنين اطلاعاتي را ارائه مي‌دهد كه به تصميم‌گيرندگان كمك مي‌كند تا بهترين راه‌حلها را انتخاب كنند. به عبارت ديگر پيش‌بيني تقاضاي سفر نقش مهمي را به عنوان كمك‌كننده به ابزار برنامه‌ريزي مورد استفاده در ارزيابي راه‌حلها بازي مي‌كند.

اصلاح طرح
پس از آنكه بخشهاي طرح بلندمدت انتخاب شد، طرح مورد بررسي جزيي قرار مي‌گيرد. براي مثال، دالاني كه قرار است توسعه در آن صورت پذيرد، با جزئيات بيشتر و همراه با ساير انواع فناوي (مانند اتوبوس يا حمل و نقل عمومي سريع) و همچنين مطالعات مرحله‌بندي ساير پروژه‌ها بررسي مي‌شود. پيش‌بيني تقاضاي سفر در اينجا نقش مهمي را در بهبود برآوردهايي مانند ميزان مسافر، مناطق خريد و فروش، ازدحام و حركتهاي گردشي باز مي‌كند.

 

برنامة بهبود سيستم حمل و نقل
پس از انتخاب مديريت سيستمهاي حمل و نقل و بخشهاي بلندمدت و همچنين پس از اصلاح طرح، برنامه بهبود سيستم حمل و نقل ارائه مي‌شود. اين برنامه اطمينان مي‌دهد كه طرح حمل و نقل در وضعيتي بسامان و مؤثر تحقق پيدا خواهد كرد و وضعيت بهبود سيستم حمل و نقل را در چند سال آينده نشان مي‌دهد. اين برنامه دو بخش اصلي دارد: بخش مرحله‌بندي شدة چند ساله و بخش ساليانه.
بخش مرحله‌بندي شدة چند ساله، جنبه‌هاي اصلي برنامه را براي ۳ تا ۵ سال آينده مشخص مي‌كند. اين بخش در ميان پروژه‌هاي تعيين شده اولويتها را براي اجرا مشخص كرده، پروژه‌ها را بر طبق مرحله‌بندي مناسبي گروه‌بندي كرده و براوردهاي هزينه و درآمدها را براي دورة برنامه ارائه مي‌دهد.
بخش ساليانه جزئيات پروژه‌هايي را كه قرار است ظرف سال آينده اجرا شود، مشخص مي‌كند. براي هر پروژه‌اي، بخش ساليانه شامل موارد ذيل است:
۱- توضيح اساس
۲- هزينه موردنياز
۳- منابع درآمد
۴- سازمان محلي مسؤول اجراي برنامه
فرآيند استمرار
فرآيند استمرار شامل نظارت بر تغييراتي است كه اصلاح طرح حمل و نقل را ضروري مي‌كنند و بروز كردن اطلاعاتي كه پايه برنامه‌ريزي است و همچنين بروز كردن روشهاي مورد استفاده در طراحي حمل و نقل- شامل روشهاي پيش‌بيني سفر- و گزارش دادن اقدامها و يافته‌ها.

بررسيهاي مربوط به حمل و نقل در كليه مناطق با بيش از ۵۰۰۰۰ نفر جمعيت صورت گرفته است. برنامه‌ريزان فهرستي از ويژگيهايي را تهيه كرده‌اند كه سفر در مناطق شهري را تحت تأثير قرار مي‌دهد. اين فهرست كه پايگاه داده‌ها را تشكيل مي‌دهد، شامل موارد ذيل است:
۱- جمعيت
۲- كاربري زمين
۳- فعاليت اقتصادي
۴- سيستمهاي حمل و نقل
۵- سفر
۶- قوانين و مقررات
۷- منابع مالي
۸- ارزشهاي جامعه

در فرآيند استمرار، يكي از وظايف اصلي بروز كردن اين فهرستها براي اطمينان از كامل بودن و دقت پايگاه داده‌ها براي برنامه‌ريزي است. اين بروز كردن با استفاده از منابع ثانويه‌اي مانند آمار موجو د يا از طريق نمونه‌هاي كوچك آمارگيري انجام مي‌شود. آمارگيري در مقياس بزرگ به دليل هزينة بالا امكان‌پذير نيست. نظارت و كنترل تغييرات بسيار مهم است. براي مثال، تصميم براي ساخت مركز خريد اصلي يا استاديوم ورزشي در شهر يا نزديك آن، الگوهاي ترافيك و سرانجام طرح حمل و نقل

را تحت تأثير قرار مي‌دهد. در فرايند استمرار، سيستم حمل ونقل و عملكرد آن را كنترل مي‌كنيم: از طريق مطالعة دقيق رفتار سفر اشخاص و ارتباطات. براي پيش‌بيني تعداد سفرهايي كه مردم انجام خواهند داد، جايي كه خواهند رفت و روش حمل و نقلي و مسير انتخابي، روابط توسعه يافته است. اين روابط پاية پيش‌بيني تقاضاي سفر بوده و در صورتي كه لازم باشد، در چارچوب فرايند استمرار، بازنگري و ارزيابي مي‌شود.

فرايند استمرار تضمين مي‌كند كه طرح حمل و نقل به نيازهاي حمل و نقل منطقه پاسخ مي‌دهد (نيازهايي كه دائما در حال تغيير است). فعاليت و تلاش موردنياز در فرايند استمرار، به اندازه منطقه شهري و پيچيدگي مشكلات آن بستگي دارد.
مرور نيازهاي اطلاعاتي
پيش از آغاز فرآيند پيش‌بيني، تلاش قابل ملاحظه‌اي براي گردآوري اطلاعات موردنياز براي فرآيند پيش‌بيني ضروري است. اين نيازهاي اطلاعاتي شامل بخشهاي متنوعي است مانند تعيين

منطقه‌اي كه براي آن پيش‌بيني انجام مي‌شود و مو اردي مانند اطلاعات مشروح خيابانها و مسيرهاي اتوبوس. براي درك فرآيند پيش‌بيني سفر و اصطلاحات آن، توضيح مختصري از اطلاعات موردنياز ضروري است. با توجه به موضوع بالا، نيازهاي اطلاعاتي به چهار طبقة گسترده تقسيم شده است كه در ذيل مي‌آيد:
۱- ناحيه مطالعاتي
۲- فعاليتهاي شهري
۳- سيستم حمل و نقل
۴- مسافرت
با آگاهي از اين چهار طبقه اطلاعات، برنامه‌ريز حمل و نقل، اطلاعات موردنيزا را براي شروع فرآيند پيش‌بيني تقاضاي سفر در اختيار دارد.
محدوده مطالعه

تعريف مرزهاي محدودة مطالعه: روشن است كه پيش از پيش‌بيني سفر در يك ناحيه شهري، برنامه‌ريز بايد بدقت ناحيه مورد بررسي را تعيين كند. معمولا منطقه مطالعه شامل كل زمين توسعه يافته به اضافة زمين توسعه نيافته‌اي است كه منطقه شهري در ۲۰ تا ۳۰ سال آينده آن را در بر مي‌گيرد. محدودة ناحيه مطالعه با استفاده از خط كمربندي علامتگذاري مي‌شود. علاوه بر در نظر گرفتن رشد آينده، ترسيم خط كمربندي بايد مواردي مانند بخشهاي سياسي، مرزهاي مناطق آماري و محدوده‌هاي طبيعي را در نظر بگيرد. خط كمربندي بايد تعداد محدودي از جاده‌ها را قطع كند كه اين كار، موجب صرفه‌جويي در تعداد مصاحبه‌هاي اطلاعاتي موردنياز در مراحل بعدي مي‌شود.

تقسيم ناحيه براي پيش‌بيني محدوده مطالعه بايد به واحدهاي كوچكتري تقسيم شود تا برنامه‌ريز بتواند اطلاعات مربوط به فعاليتها، سفر و حمل و نقل را به محلهاي واقعي در محدوده تحت مطالعه پيوند دهد. واحدهاي تجزيه و تحليل حمل و نقل به عنوان مناطق شناخته مي‌شوند. مناطق از نظر اندازه، بسته به تراكم يا ماهيت گسترش شهري با يكديگر تفاوت دارند. در منطقه تجاري مركزي (CBD)، ممكن است مناطق به كوچكي يك ساختمان و در ناحية توسعه نيافته ممكن است به

بزرگي ۱۰ مايل مربع يا بيشتر باشند. ناحيه‌اي با جمعيت يك ميليون نفر ممكن است ۶۰۰ تا ۸۰۰ منطقه داشته باشد و ناحيه‌اي اب ۲۰۰،۰۰۰ نفر جمعيت ممكن است ۱۵۰ تا ۲۰۰ منطقه داشته باشد. سعي مي‌شود مناطق تا حد امكان فعاليتهاي مشابه شهري داشته باشند: براي مثال ممكن است منطقه‌اي بكلي مسكوني، تجاري، صنعتي و غيره باشد همچنين در تعيين مناطق بايد محدوده‌هاي طبيعي و آماري را در نظر گرفت.
عاملي مهم در تعيين مناطق، هماهنگي آنها با شبكة حمل و نقل مورد استفاده است. ب

ه عنوان قانوني كلي، شبكه بايد كلية محدوده‌هاي مناطق را پوشش دهد. معمولا مناطق به واحدهاي بزرگتري گروه‌بندي مي‌شوند كه به عنوان ناحيه‌ها شناخته مي‌شوند. ناحيه‌ها ممكن است شامل ۵ تا ۱۰ منطقه بوده و شهري يك ميليون نفري ممكن است ۱۰۰ ناحيه داشته باشد. ناحيه‌ها اغلب در امتداد دالانهاي سفر، بخشهاي سياسي و محدوده‌هاي طبيعي مانند رودخانه‌ها شكل مي‌گيرند.
محدوده مركزي شهر معمولا به عنوان يك ناحيه در نظر گرفته مي‌شود. گروهي از نواحي كه به طور شعاعي از منطقه مركزي شهر به طرف مرز محدوده تشكيل مي‌شوند – بخش شناخته مي‌شود. ناحيه‌ها در گروههاي دايره‌اي شكل به عنوان حلقه شناخته مي‌شوند. تقسيم كردن محدوده مطالعه به مناطق، ناحيه‌ها، بخشها و حلقه‌ها، كمك بزرگي براي برنامه‌ريز حمل‌ونقل، در جهت سازماندهي اطلاعات و تفسير كردن نتايج است.

فعاليتهاي شهري
وقتي محدوده مطالعه به واحدهاي تحليل مناسب (مناطق و ناحيه‌ها) تقسيم شد، اطلاعات فعاليتها در اين حوزه‌ها قابل جمع‌آوري است. در اين مرحله آگاهي از روش پيش‌بيني ضروري است زيرا فقط اطلاعات مربوط به درجه‌بندي و فرآيند پيش‌بيني نياز به جمع‌آ

وري دارد. گردآوري اطلاعاتي كه سرانجام از آنها استفاده نمي‌شود كاري اسراف‌گرايانه است.
نتيجه پيش‌بيني فعاليت شهري، منبع اطلاعات دربارة فعاليتهايي است كه ممكن است سفر در منطقه شهري را تحت تأثير قرار دهد. اين پيش‌بيني فعاليت بر اساس تقسيم‌بندي انجام مي‌شود. نتايج تجزيه و تحليل نمونه‌اي از فعاليتها براي برنامه‌ريز، حجم فعاليتهاي موجود در مناطق را تعيين مي‌كند كه به عنوان پايه‌اي براي پيش‌بيني سطوح فعاليتهاي آينده استفاده مي‌شود.

هندسة شبكه
سيستم حمل ونقل شامل شبكه‌هايي مي‌شود كه نمايندة روشهاي موجود (خودرو، اتوبوس و غيره) است. توصيف شبكه يعني برداشتي از آنچه واقعا روي زمين موجود است نه هر خيابان محلي يا خيابان جمع‌كننده‌اي كه ديده مي‌شود. توصيف شبكه براي وصف كردن مسافرت با خودرو و كاميون، همراه با توصيف جداگانه‌اي از حمل و نقل عمومي- در صورتي كه حمل و نقل عمومي مسأله‌اي مهم باشد- مورد استفاده قرار مي‌گيرد اين توصيفها مي‌تواند شامل شكل هندسي

سيستم حمل ونقل باشد. شكل هندسي شبكه ممكن است شامل شماره‌گذاري تقاطعها باشد (كه گره ناميده مي‌شود.) شماره‌گذاري گره‌ها به ما اجازه مي‌دهد كه اجزاي بين گره‌ها را شناسايي كنيم (كه مسير ناميده مي‌شوند). د رشبكه‌هاي حمل ونقل عمومي همچنين اجزاي بين آنها را تعيين مي‌كنيم (خطوط ناميده مي‌شوند.) اين توصيف هندسي شبكه حمل ونقل، كليه راههاي ممكن براي مسافرت بين نقاط را در منطقه نشان مي‌دهد.
در توصيف شبكه، مراكز منطقه (مراكز فعاليت) مشخص مي‌شود: آنها به وسيله مسيرهايي ذهني- كه متصل‌كننده‌هاي مركزي ناميده مي‌شوند- به يكديگر وصل مي‌شوند. از مراكز به عنوان نقاطي استفاده مي‌شود كه از آنها سفرها در شبكه توزيع مي‌شوند.
پيش‌بيني سفر

از پيش‌بيني تقاضاي سفر، حداقل در چهار بخش برنامه‌ريزي استفاده مي‌شود: مديريت سيستم حمل ونقل، برنامه‌ريزي بلندمدت، اصلاح طرح و بروز كردن. چند روش مختلف براي پيش‌بيني تقاضا وجود دارد كه بسته به شرايط تجزيه و تحليل، يكي از آنها انتخاب مي‌شود. اين روشها از نظر پيچيدگي، هزينه، سطح كار، كارآيي و دقت متفاوت هستند، اما هر يك از آنها جايگاه خاص خود را در پيش‌بيني سفر دارد. هر يك از آنها به اختصار در زير توضيح داده شده است. (۱۹۸۵، Khisti).
ابزارهاي برنامه‌ريزي مقدماتي:

برنامه‌ريزي مقدماتي، فرايند انتخاب مقدماتي شكلها يا مفاهيم ممكن است. اين نوع برنامه‌ريزي، براي مقايسة تعدادي از سياستهاي پيشنهادي با جزئيات كافي، براي كمك به تصميم‌گيريها به كار مي‌رود. اين روش براي طراحي منطقه‌اي كوتاه مدت و بلندمدت و تجزيه و تحليل مقدماتي دالانها مفيد است. برنامه‌ريزي مقدماتي با حداقل اطلاعات، برآورد هزينه‌اي عمده و عملياتي، ميزان سفر، جريانهاي ترافيك كريدورها، سطوح سرويس، ميزان مصرف انرژي و آلودگي هوا را نشان مي‌دهد. معمولا برنامه‌ريز از اين ابزار تا زماني استفاده مي‌كند كه نياز به بررسي انتخاب طرح راهبردي در سطحي جزيي‌تر به وجود نيامده است.

ابزارهاي سنتي: ابزارها قديمي نوعي از جزئ

يات مناسب براي طراحي فني را در نظر مي‌گيرند؛ آنها با جايگزينهاي كمتري نسبت به برنامه‌ريزي مقدماتي سروكار دارند، اما با جزئيات بيشتر، به عنوان مثال مي‌توان به تعيين مسير بزرگراه يا مسيرهاي سيستم حمل و نقل عمومي اشاره كرد. در اين سطح از تجزيه و تحليل، خروجي شامل برآوردهايي جزيي از اندازه ناوگان حمل ونقل عمومي و شرايط عملكردي براي بخشهاي سرويس ويژه، هزينه خالص و پيش‌بيني‌هاي مسافر و معيارهاي سطح سرويس براي نواحي ويژه جغرافيايي است. تغيير مكان خانواده‌ها، سرو صدا و عوامل زيباشناختي نيز قابل ارزيابي است.

هزينة بررسي گزينه‌ها با روش سنتي تقريبا ۱۰ تا ۲۰ برابر هزينة آن در برنامه‌ريزي مقدماتي است، اگر چه استفاده از مدلهايي كه نياز به داده‌هاي اوليه بسيار زيادي دارند براي بررسي اوليه ارزانتر است. روشن است كه طرحهاي آينده‌نگر، به تفصيل قابل تجزيه و تحليل است و مشكلات كشف شده در اين مرحله، ممكن است بازگشت به برنامه‌ريزي مقدماتي را براي جا دادن محدوديتهاي جديد پيشنهاد كند. اين فصل به بررسي نمونه‌هايي از روشهاي سنتي اختصاص دارد.
روشهاي تجزيه و تحليل جزيي:

اين روشها مفصل‌ترين روشهاي برنامه‌ريزي هستند. نمونه‌هايي در اين سطح از برنامه‌ريزي عبارت از: ارزيابي جزيي توسعه، زمانبندي يا قيمت‌گذاري سيستم اتوبوسراني موجود، تجزيه و تحليل جريان ترافيك از پايانه مسافري يا مركز خريد، يا مقايسه راهبردهاي مسيريابي يا انسداد مسير براي سيستم حمل و نقل بر مبناي تقاضا، تجزيه و تحليل كامل در اين مرحله، بسيار پرهزينه است مگر براي سيستمهاي فرعي كه اجراي آنها محتمل و اصلاح آنها موجب افزايش قابل توجه سرويس يا كاهش چشمگير هزينه است. مؤثرترين كاربرد اين روش در برنامه‌ريزي كوتاه‌مدت است زماني كه متغيرهاي خارجي زيادي بدقت قابل مشاهده يا برآورد است.

مرور فرايند پيش‌بيني سفر
به طور كلي، پيش‌بيني تقاضاي سفر، سعي در كمي كردن ميزان سفر در سيستم حمل و نقل دارد. تقاضا براي حمل ونقل به دليل جدايي فعاليتهاي شهري ايجاد مي‌شود. عرضه حمل و نقل، توسط ويژگيهاي سرويس‌دهي بزرگراه و شبكه‌هاي حمل و نقل عمومي توصيف مي‌شود.
فرايند سنتي چهار مرحله‌اي: دراين بخش مورد بررسي قرار خواهد گرفت. اين فرايند به مدت بيش از ۲۵ سال براي پيش‌بيني‌هاي سفرهاي مورد استفاده قرار گرفته است. در فرايند برنامه‌ريزي، اين بررسي، روي ابزار برنامه‌ريزي مربوط به بخش بلندمدت طرح حمل و نقل متمركز خواهد شد.
چهار مرحلة اصلي در فرايند پيش‌بيني تقاضاي سفر وجود دارد:

۱- توليد سفر : تعداد مسافرتهايي را كه انجام مي‌شود پيش‌بيني مي‌كند.
۲- توزيع سفر: جايي را كه سفرها به آن نقاط صورت مي‌گيرد، تعين مي‌كند.
۳- روش كاربرد: پيش‌بيني مي‌كند كه چگونه سفرها بين روشهاي موجود در سيستم حمل ونقل تقسيم مي‌شود.
۴- تخصيص سفر: مسيرهايي را پيش‌بيني مي‌كند كه در آنها مسافرتها صورت مي‌گيرد و منتج به پيش‌بيني ترافيك در سيستم بزرگراه و سيستم حمل و نقل عمومي مي‌شود.
شكل ۴-۴ نشان مي‌دهد كه اين مراحل چگونه در فرآيند پيش‌بيني با يكديگر هماهنگ مي‌شوند.
پيش‌بيني فعاليتهاي شهري، اطلاعاتي را دربارة موقعيت و فشردگي فعاليت آينده در منطقه شهري ارائه داده و وروديهاي اوليه متعلق به توليد سفر را پيش‌بيني مي‌كند. توضيح انواع بزرگراهها و

شبكه‌هاي حمل و نقل عمومي، اطلاعات موردنياز را براي تعيين عرضه حمل و نقل در منطقه تأمين كرده؛ و چهار مرحلة بالايي «تقاضاي سفر» را پيش‌بيني مي‌كنند. بازتاب فلشهاي بازخوردي نشان داده شده در شكل، بازبيني فرضيات قبلي را در خصوص زمان سفر نشان مي‌دهد و مشخص مي‌كند كه آيا اصلاحي براي فرضيات اوليه ضروري است يا خير.

شكل ۴-۴: جهار مدل اصلي مورد استفاده در برنامه‌ريزي حمل و نقل

پيش‌بيني‌هاي فعاليت شهري
پيش‌بيني فعاليتهاي شهري، جاهايي را كه مردم در آنجا زندگي خواهند كرد و همچنين جاهايي را كه در آينده مراكز كار خواهد بود برآورده مي‌كند. اين برآوردها همچنين شامل فشردگي فعاليت، مانند تعداد خانواده‌ها و تعداد كاركنان در مراكز كار است. آنها كمك بزرگي براي سازماندهي اطلاعات و پيش‌بيني‌ها است. فعاليت منطقه ممكن است بر حسب معيارهايي مانند جمعيت منطقه مسكوني ۱۴۰۰ نفر، ميانگين درآمد ۱۳۰۰۰ دلار، اشتغال ۷۵۲ (۳۰۲ كارمند، ۴۵۰ كارگر) و غيره باشد. چند عامل ديگر مانند مالكيت خودرو، تراكم منطقه مسكوني و مقدار زمين خالي نيز ممكن است به عنوان معيار فعاليت در نظر گرفته شود.

اين پيش‌بيني‌ها براي قطعه‌هاي كوچكي از زمين كه مناطق ناميده مي‌شود، صورت مي‌گيرد.
مناطق از نظر اندازه متفاوت هستند، كوچكترين اندازه تقريبا به اندازه يك ساختمان در ناحية مركزي است، در حالي كه بزرگترين در حاشية شهر ممكن است چند مايل مربع وسعت داشته باشند. ناحيه‌اي با يك ميليون نفر جمعيت مي‌تواند ۷۰۰ تا ۸۰۰ منطقه داشته باشد. پيش‌بيني‌هاي فعاليت شهري منطقه‌اي بر اساس موارد زير است:
۱- كل جمعيت منطقه شهري و ميزان اشتغال
۲- رفتار مردم منطقه در زمينه سكونت و مراكز كار

۳- خط مشي‌هاي محلي در خصوص توسعه زمين، حمل و نقل، منطقه‌بندي، فاضلابها و غيره.
زماني كه محدوده مطالعه به واحدهاي مناسب تجزيه و تحليل تقسيم شد، مانند مناطق و بخشها، اطلاعات راجع به فعاليتهاي اين مناطق قابل جمع‌آوري و گروه‌بندي است. نتايج تجزيه و تحليل، سطوح فعلي فعاليتها در مناطق، برنامه‌ريزي، براي پيش‌بيني سطوح فعاليت در آينده كمك خواهد كرد. پيش‌بيني فعاليتها به عنوان ورودي اوليه براي مرحلة بعدي فرايند، تجزيه و تحليل (توليد – سفر) مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

توليد سفر
توليد سفر فرايندي است كه از طريق آن، فعاليتهاي شهري به تعداد سفرها تبديل مي‌شوند. براي مثال، تعداد سفرهاي انجام شده به يك مركز خريد، كاملا با تعداد سفرهاي صورت گرفته به يك مجتمع صنعتي – كه تقريبا همان مقدار فضا را اشغال مي‌كند – متفاوت است. در توليد سفر، طراح سعي در كمي كردن ارتباط بين فعاليت شهري و مسافرت دارد.

فهرست اطلاعاتي كه پيشتر بررسي شد مشخصات لازم را براي تحليل‌گر، به منظور تجزيه و تحليل توليد سفر تأمين مي‌كند. گرفتن اطلاعات از مسافران در منطقه مطالعه، تعداد و نوع سفرهاي انجام شده را نشان مي‌دهد، با ربط دادن اين سفرها به الگوهاي كاربري زمين، تحليل‌گر قادر به پيش‌بيني تعداد سفرهاي آتي، با فرض در اختيار داشتن جمعيت و ساير فعاليتها در آينده خواهد بود. جمع‌آوري اطلاعات از شهري كوچك نشان مي‌دهد كه منطقة ۱۱ تعداد ۹۰۰ نفر شاغل دارد و ۴۵۱۱ سفر را جذب مي‌كند. با تقسيم كردن سفرها به كاركنان، متوجه مي‌شويم كه به ازاي هر شاغل ۵ سفر جذب مي‌شود. عدد به دست آمده براي پيش‌بيني جذب سفر براي سطوح اشتغال در آينده قابل استفاده است. نتيجة تحليل توليد سفر، جدولي از پايان سفرها- تعداد سفرهاي توليد شده و تعداد سفرهاي جذب شده است.

همان طور كه پيشتر ذكر شد، ابتدا محدوده مطالعاتي براي تجزيه و تحليل به مناطقي تقسيم‌بندي مي‌شود. پس از تجزيه و تحليل توليد سفر، برنامه‌ريز مي‌داند كه چند سفر در هر منطقه توليد شده و هر منطقه، چه تعداد سفر را جذب كرده است. بعلاوه برنامه‌ريز، اهداف سفر را مي‌داند. سفرها به چند دسته تقسيم‌بندي مي‌شود، مانند سفرهاي از خانه به محل كار، از خانه به فروشگاه و از خانه به مدرسه. اين طبقه‌بندي لازم است زيرا هدف سفر، رفتار مسافر را مشخص مي‌كند. براي مثال، سفرهاي مدرسه و سفرهاي كاري كاملا منظم است. در حالي كه سفرهاي خريد و تفريح چندان منظم نيست. به طور اساسي دو روش براي تجزيه و تحليل توليد سفر وجود دارد كه عبارت از روش طبقه‌بندي و روش برازش خطي چند متغيره. اين روشها در قسمتهاي بعدي توضيح داده مي‌شود.
روش برازش خطي چند متغيره
مطالعات حمل و نقلي نشان داده است كه مناطق مسكوني يكي از مراكز مهم توليد سفر است. همچنين مناطق غيرمسكوني در بسياري از مواد جذب‌كننده خوب سفرها است. معادله‌اي كلي براي تخمين سفرهاي توليد شده در منطقه‌اي مسكوني مي‌تواند به شكل زير باشد:
(۱)
كه در آن:
Y= سفر بر خانوار
= مالكيت ماشين
= درآمد خانوار
= اندازه خانواده (تعداد افراد)
= ضرايب تعيين شده براي تنظيم
پارامترها و متغيرهاي مدل مربوط به بررسي يك محدوده مطالعاتي، با محدوده‌هاي ديگر متفاوت بوده و با توجه به استفاده از اطلاعات سال مبنا تعيين مي‌شود. وقتي معادله‌ها تنظيم شد، به منظور برآورد ميزان سفر در سال هدف، مورد استفاده قرار مي‌گيرند. براي تشكيل معادلات برازش فرضيات زير در نظر گرفته شده است:

۱- متغيرهاي مستقل، مستقل از يكديگرند.
۲- متغيرهاي مستقل به صورت نرمال توزيع شده‌اند.
۳- متغيرهاي مستقل پيوسته‌اند.
براي برنامه‌ريز امكان ‌پذير نيست كه شرايط فوق را ارضاء و از اين مشخصات پيروي كند و به همين دليل، تجزيه و تحليل مبتني بر ارزش، مورد انتقاد شديدي قرار گرفته است. نمونه‌اي از معادلة برازش ممكن است به صورت زير باشد:
۱۲ + ۹۴۸۶/۰+ ۰۰۶۶/۰ + ۰۰۳۴/۰ – ۰۶۴۹/۰ = Y
كه در آن :
Y= كل سفرها بر خانوار
= اندازة خانواده
= تراكم منطقه مسكوني
= كل درآمد خانوار
= تعداد خودرو بر خانوار

به منظور به دست آوردن مقدار تقريبي Y براي سال آينده، مقادير تخميني مناسب ، ، و جايگزين و معادله حل مي‌شود.
ميزان تطبيق خط برازش با داده‌ها و اطلاعات برداشت شده، با ضريب همبستگي R نشان داده مي‌شود كه مقدار آن بين صفر و يك است. هر چه عدد R به يك نزديكتر باشد ارتباط خطي بين متغيرها بيشتر است. هنگامي كه تحقيقات اوليه دربارة سفر انجام شد، محاسبة ضرايب همبستگي بين ميزان سفر و هر يك از متغيرهاي مستقل مفيد است.

روش برازش چند متغيره براي تحليل‌گر حمل و نقل قابل قبول است، زيرا تعيين درجة ارتباط بين متغيرهاي وابسته و مستقل آسان است. همچنين مشخص كردن توانايي معادله براي پيش‌بيني دقيق امكان‌پذير است. علاوه بر ضريب همبستگي چند متغيره – كه پيشتر به آن اشاره شد

– معمولا خطاي استاندارد تخمين ( ) را كه اندازة انحراف سفرهاي مشاهده را با مقاديري كه توسط معادله پيش‌بيني شده است، را محاسبه مي‌كنند. به علاوه ضرايب همبستگي جزئي ( ) هر يك از متغيرهاي مستقل نيز محاسبه مي‌شود. اين ضريب ارتباط بين متغير وابسته (Y) و متغير مستقل مشخص ( ) مورد تحقيق را نشان مي‌دهد. از آزمون t نيز براي تشخيص اينكه آيا ضريب تخميني برازش قابل قبول است يا خير، استفاده مي‌شود.
به طور خلاصه، اگر:
(۲)
آنگاه جزيي برازش ناميده مي‌شوند و :
(۳)
(۴)
(۵)
(۶)
كه در آن:
= اندازه تخميني متغير وابسته
= ميانگين متغير وابسته
= ضريب تعيين چند متغيره
R= ضريب همبستگي چند متغيره
= خطاي استاندارد تخمين
= انحراف استاندارد متغير مستقل
= ضريب چند متغيره همبستگي بين و كل متغيرهاي مستقل ديگر
به كتابهاي مرجع ديگري (مانند ۱۹۸۲، Gutman, et al) درباره برازش خطي براي كار كردن با تجزيه و تحليل توليد – سفر بايد رجوع كنيد.

مثال۱
تحليل‌گري معادلات برازش زير و ماتريس ساده همبستگي مربوط به ۲۰ منطقه را در دست دارد.
۳۴ = t و
۲۹=t و
۲۲؛۶۰= t و
۵/۰؛۲؛۳؛= t و
Y= سفرهاي انجام شده
= كل جمعيت
= جمعيت كارمند
= دانش‌آموزان

Y
23/0 42/0 85/0 95/0 0/1 Y
22/0 53/0 92/0 00/1
09/0 35/0 00/1
12/0 00/1
00/1
مناسب بودن معادلات را براي استفاده در مطالعه حمل و نقل بررسي كنيد.

حل
معادله ۱ به نظر منطقي و رضايت‌بخش مي‌رسد و مقدار t در سطح ۱% اهميت قابل ملاحظه است.
۳۴ ۸۸/۲ = ۱۸ = df ، ، مقدار بسيار بالاست
معادله ۲ نيز منطقي و كاملا رضايت‌بخش است، اگر چه ۳۰۸ = A منطقي نيست.
در معادلة ۳، با دو متغير مستقل و ، تقريبا با همان خطاي استاندارد، اصلاح زيادي درباره معادله ۱ وجود ندارد. هر دو ضريب همبستگي جزيي از ديدگاه آماري مهم است (۱۷=df و ۸۹۸/۲=t). توجه كنيد كه اگر چه مقدار بسيار بالا است، اين معادله بهترين معادله نيست.

در معادله ۴، R2 بسيار بالا است، اما از دو جنبه به نظر غيرمنطقي مي‌رسد: اولا، ضريب منفي (۱۰۵-) منطقي نيست، همچنين ۹۲/۲=۰۱/ و ۱۶ = df بيشتر از ۲ و ۵/۰ براي و است. بررسي ماتريس نشان مي‌دهد كه و به مقدار زيادي به Y وابسته است. و و به آن اندازه وابسته نيست (۲۳/۰ و ۴۲/۰). اما به بسيار وابسته به يكديگر است و بنابراين را بسادگي مي‌توان حذف كرد.

در بين اين معادلات، معادله ۱ براي استفاده منطقي‌ترين است. در اينجا دو نكته قابل توجه است: (۱) اگر مقادير آزمون t كم و ضعيف باشد، مقدار بالا با اهميت نيست و (۲) داشتن فقط تعداد زيادي متغيرهاي مستقل چندان مناسب نيست. تعداد زياد متغيرها از ديدگاه جمع‌آوري اطلاعات پرهزينه است.
تجزيه و تحليل از طريق طبقه‌بندي
يكي از روشهايي كه به طور گسترده براي تعيين تعداد سفرهاي توليد شده استفاده مي‌شود تحليل طبقه‌بندي يا دسته‌بندي عرضي ناميده مي‌شود. اين روش بر اساس كنترل كل سفرهاي ختم شونده به خانه (مقصد- خانه) است. حجم مقدار سفر انجام شده (با مقصد ختم شونده به خانه) تابعي از تعداد خانوارها، ويژگيهاي خانوارها، سطح درآمد و مالكيت خودرو است. همچنين تراكم (تعداد نفر در خانوار) نيز قابل بررسي است.

براي سفرهاي با مقصد غيرخانه، يك شاخص توزيع بر اساس ويژگيهاي كاربري زمين مانند تعداد كارمندان براي هر نوع اشتغال، نوع كاربري زمين و تعداد ثبت نام شدگان مدرسه به دست مي‌آيد. تعدادي از مزاياي اين روش در ذيل مي‌آيد:
سهولت درك توسط تصميم‌گيرندگان و مردم.
استفاده كارآمد از اطلاعات، اگر اطلاعات مبدأ- مقصد متداول موجود نباشد، نمونه‌اي كوچك از آمار طبقه‌بندي شده كافي است.

براحتي كنترل و روزآمد مي‌شود.
اعتبار، اين فرايند براي پيش‌بيني و همچنين صحت بررسي آمار سال پايه معتبر است.
حساسيت، اين فرايند به انواع راهبردها و سياستگذاريها حساس است، براي مثال، تأثير تراكم جمعيت يا مالكيت سواري براي ارزيابي تغييرات موردنياز در يك ناحية منطقه مي‌تواند مورد استفاده قرار گيرد.
انعطاف‌پذيري. كاربرد آن در مط

العة سطوح مختلف امكان‌پذير است: ناحيه، منطقه‌اي، بخشي، دالاني وغيره.
انتقال‌پذيري آسان تجزيه و تحليي بين شهرها يا بخشهايي از نواحي تحت بررسي كه از نظر اندازه و شكل يكسان هستند.
استفاده گسترده از اطلاعات، اطلاعات سرشماري به طور گسترده‌اي در اين تجزيه و تحليلها قابل استفاده است، مخصوصا اطلاعات اقتصادي اجتماعي.

توزيع سفر
پس از مرحلة توليد سفر، تحليل‌گر تعداد توليد و جذب سفري را كه هر منطقه خواهد داشت مي‌داند كه در شكل ۴-۵ مشخص شده است. اما سفرهاي جذب شده از كجا مي‌آيند و توليدات سفر به كجا مي‌روند؟ حجمهاي سفر منطقه به منطقه چقدر است؟ روشهاي توزيع سفر مشخص مي‌كند كه سفرهاي ايجاد شده در هر منطقه به كجا مي‌روند و در محدوده تحت بررسي اين سفرهاع چگونه ميان ساير مناطق تقسيم مي‌شوند.

محصول نهايي مجموعه‌اي از جدولهايي است كه جريان سفر را بين هر دو منطقه نشان مي‌دهد. در شهري فرضي يا پنج منطقه، منطقه ۱ ممكن است ۲۰۰۰ سفر توليد كند و مناطق ۴،۳،۲،۱ و ۵ ممكن است به ترتيب ۳۰۰، ۶۰۰، ۲۰۰، ۸۰۰ و ۱۰۰ سفر را جذب كند.
تصميم‌گيري دربارة اينكه اين سفرها به كجا مي‌روند، از طريق مقايسة جذابيت نسبي و قابليت دسترسي كل مناطق در محدوده مورد مطالعه تعيين مي‌شود.

چندين روش براي تحليل توزيع سفر وجود د ارد: روش فراتر، مدل موقعيت و مدل جاذبه. مدل فراتر و مدل جاذبه به دليل كاربرد فراوان در اينجا بررسي مي‌شود.

روش فراتر:
حين كار كردن در كليولند در ناحية مركزي اهايو، فراتر از روش ساده‌اي براي توزيع سفر در منطقة تحت بررسي استفاده كرد. او فرضيات زير را به كار گرفت: (۱) توزيع سفرهاي آينده، از هر منطقة مبدأ مشخص، متناسب با توزيع سفر كنوني است و (۲) اين توزيع سفرهاي آينده، توسط عامل رشد منطقه‌اي- كه سفرها به آنجا انجام مي‌شود- اصلاح مي‌شود.
فرمول فراتر به صورت زير نوشته مي‌شود:
(۷)

كه در آن:
= سفرهاي مبدأ آينده و سال پايه از منطقه i
= سفرهاي مقصد آينده و سال پايه به منطقه j
= سفرهاي آينده و سال پايه از i به j
اين مدل به طور گسترده‌اي در چندين ناحية مركزي محدوده مطالعاتي كلان شهر بويژه براي برآورد سفرهاي خارجي كه از خارج از نواحي تحت بررسي به مناطقي واقع در ناحيه تحت بررسي مي‌آيند. مورد استفاده قرار گرفته است. مدل فراتر در جايي كه منطقة جديدي (مبدأ يا مقصد پس از تعيين حجم ساليانه به وجود مي‌آيد، قابل كاربرد نيست. همچنين مدل فراتر به هيچ روي، اثر موانع را در حركت ترافيك بين مناطق در نظر نمي‌گيرد.

مثال ۵
از منطقه مبدأ ساليانه به ترتيب ۴، ۶ و ۱۰ سفر به مناطق L,K,j مي‌روند، ميزان ۲ و ۳ و ۴و ۵ براي مناطق k,j,i و L در ۲۵ سال آينده در نظر گرفته مي‌شود. سفرهاي آينده از i به j، K و L را در سال آينده تعيين كنيد.
حل :
با توجه به شكل ۴-م ۵:
۵= l ؛ ۴=k ؛ ۳=j ؛ ۲= i؛ رشد، ۱۰ = ؛ ۶= ۴=
۴۰ = ۲ ۲۰ =
۱۲= ۳ ۴=
۲۲=۴ ۶=
۵۰=۵ ۱۰ =
۸۶ = ۵۰+ ۲۴+۱۲=

۴۰= جمع
توجه كنيد كه در اين مسأله، مبدأ آينده (۴۰= ۲ ۲۰) و مقصدهاي آينده ۸۶=](۵ ۱۰)+(۴+۶)+(۳ ۴)[ متوازن نيستند (۸۶>40). اگر چه سفرهاي آينده – كه توسط منطقة i ايجاد مي‌شود – شرط نسبت رشد ۲= ، را برآورده مي‌كند؛ اما براي ساير مناطق اين شرط برآورده نمي‌شود. مثال ۶ نشان مي‌دهد كه چگونه اين شرط از طريق تكرار قابل دستيابي است.

مثال ۶
جدول سفر ذيل نمايانگر تعداد ۲۵۰۰ سفر براي سال پايه بين مبادي و مقاصد است.
جمع ۳ ۲ ۱ مقصد
مبدأ
۷ ۲ ۴ ۱ ۱
۱۱ ۳ ۲ ۶ ۲
۷ ۲ ۱ ۴ ۳

۲۵ ۷ ۷ ۱۱ كل
جدول بعدي ضرايب رشد مبدأ و مقصد را بر اساس معيار ساليانه نشان مي‌دهد.
۳ ۲ ۱ منطقه
۴ ۳ ۲ ضريب مبدأ (توليد)
۲ ۲ ۳ ضريب مقصد (جذب)
از روش فراتر براي توزيع سفر در سال افق طراحي استفاده كنيد.

حل
در سال افق طرح، جدول مطلوب سفر بايد با ماتريس زير يكسان باشد، جايي كه كل رديف و ستون برابر مجموع كل سال پايه ضريب در ضرايب رشد مبدأ و مقصد است.

جمع ۳ ۲ ۱ مقصد
مبدأ
۱۴ x x ط ۱
۳۳ x x x 2
28 X x x 3

۷۵ ۱۴ ۲۸ ۳۳ كل
يافتن مقادير نامعلوم ( ) هدف اصلي روش فراتر است. قدم بعدي ضرب كردن ضرايب رشد مقصد در اعداد داخل ماتريس است كه در زير مي‌آيد.

ضرايب رديف جمع مطلوب جمع واقعي ۳ ۲ ۱ مقصد
مبدأ
۶۱/۰ ۰۰/۱۴ ۰۰/۲۳ ۰۰/۴ ۰۰/۱۶ ۰۰/۳ ۱
۰۳/۱ ۰۰/۳۳ ۰۰/۳۲ ۰۰/۶ ۰۰/۸ ۰۰/۱۸ ۲
۴۰/۱ ۰۰/۲۸ ۰۰/۲ ۰۰/۴ ۰۰/۴ ۰۰/۱۲ ۳
۰۰/۷۵ ۰۰/۱۴ ۰۰/۲۸ ۰۰/۳۳ كل
اما، جمع واقعي رديف و جمع دلخواه رديف يكسان نيستند و چند ضريب رديف براي تصحيح كردن آنها محاسبه مي‌شوند. اكنون ضرايب رديف را در ارقام خانه‌ها از ماتريس قبلي ضرب مي‌كنيم و اعدادي به دست مي‌آيد كه به ترتيب زير است:
جمع ۳ ۲ ۱ مقصد
مبدأ
۱۴ ۲ ۱۰ ۲ ۱
۳۳ ۶ ۸ ۱۹ ۲
۲۸ ۶ ۶ ۱۶ ۳
۷۵ ۱۴ ۲۴ ۳۸ جمع واقعي
۱۴ ۲۸ ۳۳ جمع مطلوب

۰۰/۱ ۱۷/۱ ۸۹/۰ ضرايب ستون
توجه كنيد كه در اينجا نيز جمعهاي ستون با جمعهاي ستون دلخواه هماهنگ نيستند، بنابراين تعدادي از ضرايب ستوني مشتق مي‌شوند كه احتمالا وضعيت را تصحيح مي‌كنند. ضرايب ستون كه در ارقام خانه‌هاي ماتريس ضرب مي‌شوند- ماتريس جديدي به ما مي‌دهند.