حرکت به سمت سامانه های حمل و نقل هوشمند: از کالسکه تا ITS

معضل ترافیک از دهه 1950 با تولید انبوه اتومبیل‌ها آغاز شد. اتومبیل‌ها جایگزین درشکه و کالسکه شدند و به‌تدریج در بسیاری از کشورها، مشکلات حمل‌ونقل و ترافیک به یکی از چالش‌های مهم اجتماعی و ملی تبدیل شد و سهم قابل توجهی از سرمایه‌های ملی را به‌خود جذب کرد و در این فرآیند دست‌یابی به حمل و نقل ایمن ، ارزان و کارا به یکی از آرزوها و اهداف اصلی و ثابت سیاست‌های توسعه کشورها تبدیل شد.

به‌منظور تحقق این اهداف و کاهش معضلات ترافیک، از دهه 60 میلادی ساخت هرچه بیشتر خیابان و جاده و بزرگراه در دستور کار تصمیم‌گیرندگان قرار گرفت ولی مشکلات به‌طور کامل محو نشد و به‌تدریج برنامه‌ریزان حمل‌ونقل به تجربه آموختند که به‌خصوص در مناطق شهری مقوله جابه‌جایی مسافر را به‌جای جابه‌جایی اتومبیل مورد توجه قرار داده و بدین‌سان ایجاد شبکه‌های عظیم حمل‌ونقل عمومی نظیر مترو و اتوبوس‌رانی آغاز شد. به‌تدریج راه‌حل‌های دیگری نظیر توجه به کاربری زمین و نیز مدیریت تقاضای حمل‌ونقل و فراهم آوردن امکانات و تسهیلات در مناطق مختلف نظیر خدمات دولتی و مدارس جهت کاهش سفرها مورد توجه قرار گرفت.

از دهه 90 میلادی متخصصان متوجه شدند که ظرفیت‌ها و امکانات جدید در مدت کوتاهی توسط مصرف‌کنندگان بلعیده شده و در اثر مسابقه ایجاد شده بین “ساخت راه و جاده” با “تولید اتومبیل‌های راحت و ارزان”، تلاش‌های عمرانی کم‌اثر شده و ایمنی راه‌ها نیز مرتبا درحال کاهش است. از طرف دیگر پیشرفت فناوری‌های روز شرایط مناسبی را برای ایجاد ارتباط بی‌وقفه (On-line) بین تصمیم‌گیرندگان، مراکز مدیریت ترافیک، خودروها و نیز وضعیت ترافیکی جاده از طریق سنسورها و دستگاه‌های الکترونیکی فراهم و در نتیجه امکان ایجاد یک مدیریت هوشمندانه، هدفمند و هماهنگ به‌منظور ارتقای بهره‌وری و افزایش کارایی شبکه محقق و بدین‌گونه بود که در ابتدای دهه 90 میلادی سیستم‌های حمل‌ونقل هوشمند (ITS) به مفهوم امروزی آن متولد شد. البته قبل از دهه 90 یعنی طی سال‌های دهه 70، پروژه‌هایی نظیر نصب دوربین در تقاطع‌های شهری و نیز کنترل هوشمند زمان‌بندی چراغ‌های راهنمایی متناسب با حجم ترافیک (Actuated Traffic control systems) در بسیاری از کشورها آغاز شده بود اما لفظ سیستم‌های حمل‌ونقل هوشمند (ITS) مشخصا از سال 1990 برای اولین بار در آمریکا رایج شد و کلیه پروژه‌ها و فناوری‌های مرتبط با موضوع و به‌خصوص روابط تعاملی (Transactions) بین آن‌ها در یک ساختار کلان و به‌هم مرتبط (Integrate) دربر گرفت. ویژگی‌های اخیر در واقع وجه تمایز مجموعه ITS را با پروژه‌های جزیره‌ای و پراکنده که قبل از آن انجام می‌شد روشن کرد. با این دیدگاه، ویژگی اصلی ITS، ایجاد ارتباط و هماهنگی بین پروژه‌ها و کاربردهای مختلف فناوری روز حمل‌ونقل است. این نکته‌ای است که متاسفانه در کاربردهای رایج ITS در کشور ما کمتر بدان توجه شده است.

ITS که نام اختصاری عبارت Intelligent Transportation systems است، دربردارنده کلیه فناوری‌های اطلاعات، مخابرات، کنترل، مهندسی سیستم و نیز استراتژی‌ها، تصمیم‌گیری‌های مدیریتی و سازوکارهای هماهنگ‌کننده‌ای است که در نتیجه به‌کارگیری آن‌ها، بهبود پارامترهای حمل‌ونقل و ترافیک نظیر کاهش زمان سفر، مصرف سوخت و افزایش ایمنی حاصل شود. تعاریف متفاوتی از ITS شده است که مفهوم مشترک تعاریف مذکور، عمدتا بر کاربرد هدفمند و هماهنگ فناوری اطلاعات و ارتباطات و استراتژی‌های مدیریت به‌شرط ارتقای بهره وری و کارایی و ایمنی سیستم حمل‌ونقل تاکید دارند.

متاسفانه طی سال‌های اخیر طرفداران نوپای ITS با ارایه تعاریف غلط از موضوع و نیز عملکردهای سطحی که تاکید بیشتری بر به‌کارگیری صرف تجهیزات و فناوری‌ها می‌کند، باعث شده‌اند برخی پیشکسوتان سنت‌گرا منکر هرگونه اثربخشی ITS شوند.

ITS از دیدگاه موضوع و فناوری‌ها در دو طبقه اصلی زیرساخت‌های هوشمند (ITS Infrastructure) و نیز خودروهای هوشمند (Intelligent Vehicles) تقسیم‌بندی می‌شود.

زیرساخت‌های هوشمند عمدتا دربردارنده پروژه‌هایی است که در معابر درون‌شهری و برون‌شهری توسط شهرداری‌ها در شهرها و یا توسط وزارت راه در جاده‌ها و آزادراه‌های برون‌شهری، به‌عنوان پروژه‌های زیربنایی قابل اجراست. نظیر نصب سیستم‌های کنترل هوشمند در تقاطع‌ها یا نصب تابلوهای متغیر ترافیکی که در سطح خیابان و جاده نصب می‌شوند. بخش خودروهای هوشمند نیز دربردارنده فناوری‌های جدید داخل خودرو نظیر سیستم‌های اعلام جلوگیری از تصادف، سیستم‌های دید در شب و نیز سیستم‌های هدایت مسیر و دیگر پروژه‌هایی است که اجرای آن عمدتا برعهده کارخانجات خودروسازی است.

این تقسیم‌بندی ما را به این نتیجه فوری می‌رساند که پیاده‌سازی موفق ITS در سطح ملی مستلزم انجام هماهنگی‌های کلان بین وزارت صنایع، وزارت راه و شهرداری‌ها در مرحله نخست است. لازم به ذکر است طرح‌ریزی ITS در ژاپن با هماهنگی و مشارکت پنج وزارتخانه پایه‌ریزی شده است.

در کشور ما ITS در ابتدا با نگرش شهری در ابتدای دهه 70 در تهران دنبال شد و هم‌اکنون نیز در سطح وسیعی مورد اقبال دست‌اندرکاران و مسؤولان حمل‌ونقل شهری، جاده‌ای و ریلی قرار گرفته و هر یک از پروژه‌ها به‌طور جداگانه درحال طراحی و اجراست. این اقبال اگرچه رویکردی مثبت و در نوع خود حرکتی رو به‌پیش است اما در آینده فقدان طرح استراتژیک ITS در سطح ملی باعث آسیب‌پذیری در روند پیشرفت پروژه‌ها و عدم حصول نتیجه لازم خواهد شد. از آن‌جا که به‌کارگیری صحیح ITS مستلزم دانش و شناخت هم‌زمان تخصص حمل‌ونقل و ترافیک و نیز فناوری اطلاعات و ارتباطات و توجه به استراتژی‌ها و برنامه‌ریزی‌های مدیریتی و سازمانی است، لذا ضروری است طرح و اجرای پروژه‌ها برعهده ترکیب مناسبی از متخصصان رشته‌های مرتبط قرار گیرد.

با عنایت به طرح موضوع در نشریه بزرگراه فناوری باید اشاره داشت که بسیاری از خدمات ITS از طریق زیرساخت‌های مخابراتی شامل ارتباطات ثابت و سیار تحقق می‌یابد. نیازمندی‌های مخابراتی ITS شامل ارتباطات ذیل است: 1- بین دو نقطه ثابت (تجهیزات کنار جاده نظیر دوربین تا مرکز کنترل)، 2- بین یک نقطه ثابت و یک نقطه درحال حرکت (نظیر AVL و نیز اخذ الکترونیکی عوارض) 3- بین نقاط درحال حرکت (ارتباط اتومبیل‌ها) است. این بدان معناست که تامین بستر مخابراتی برای راه‌اندازی پروژه‌های ITS طیف وسیعی از فناوری‌ها و ارتباطات مخابراتی و به‌خصوص فیبرنوری، بی‌سیم و سیستم‌های کابلی را دربر می‌گیرد.

بحث تامین نیازمندی‌های مخابراتی ITS از پرچالش‌ترین مباحث ITS و درحال حاضر از موانع اساسی توسعه ITS در ایران است. بار مضاعف مالی در راه‌اندازی بسیاری از پروژه‌های ITS معلول فقدان بستر مخابراتی مورد نیاز پروژه است. به همین دلیل است که شرکت کنترل ترافیک شهرداری تهران بخش عظیم بودجه خود را صرف ایجاد بستر مخابراتی اختصاصی فیبرنوری کرده که اگرچه از دیدگاه صاحبان پروژه امری اجتناب‌ناپذیر است اما روشن است که در مقیاس ملی و کلان، ایجاد زیرساخت‌های اختصاصی به مفهوم اتلاف و یا حداقل عدم استفاده بهینه از منابع و نشان‌دهنده گوشه‌ای از زیان‌های پنهان انحصار بخش دولتی و عدم توانایی در ارایه خدمات به‌موقع و مورد نیاز به متقاضیان است.

ITS مرکب از سیستم‌های مختلفی است که اجزای آن به‌طور پیچیده‌ای در هم آمیخته‌اند. اگرچه تجمیع و یک‌پارچه‌سازی این سیستم‌ها از مزیت‌های ذاتی و منحصر به‌فرد ITS و از پیش‌نیازهای لازم برای اثربخشی آن تلقی می‌شود، اما همین ویژگی به‌دلیل لزوم هماهنگی و همکاری ارگان‌ها و اجزای مختلف، می‌تواند به یکی از موانع رشد و توسعه ITS در کشور ما تبدیل شود. تجمیع و یک‌پارچگی سیستم‌ها نیازمند فعالیتی است که تحت عنوان معماری (Architecture) سیستم تعریف می‌شود. مطالعات معماری سیستم نشان می‌دهد چگونه اجزای سیستم بر یکدیگر اثر گذاشته و به‌طور واحد عمل می‌کنند. معماري سيستم از ضروریات توسعه ITS است که بدون تجویز فناوری‌های خاص، به طراحان سيستم آزادي عمل می‌دهد تا واسطه‌هاي (Interface) سيستم‌ها را به‌نحو قابل تعریف و استاندارد طراحی کنند كه مزايايی نظير افزايش رقابت، كاهش خطرات و کاهش هزينه را دربر گیرد. نقطه قوت اصلي معماري سيستم تامين چارچوب و مبنای استراتژيك است كه از آن طريق فعاليت‌هاي دست‌اندركاران متفاوت تجميع مي‌شود.

یکی از مزیت‌هایی که در مقالات و گزارش‌های مختلف بدان تاکید فراوان شده است ویژگی هم‌افزایی (Synergic) سیستم‌های حمل‌ونقل هوشمند است. ویژگی هم‌افزایی به ما می‌آموزد که به‌کارگیری هم‌زمان مجموعه پروژه‌های ITS مزیت‌های بیشتری نسبت به کاربرد جداگانه و مجزای یکایک آن‌ها به همراه دارد. به‌عنوان مثال از اطلاعات سیستم اخذ الکترونیکی عوارض (ETC) می‌توان برای مدیریت ترافیک استفاده کرد. از اطلاعات سیستم مدیریت ناوگان اتوبوسرانی می‌توان برای سنجش زمان سفر در مسیرهای مختلف و نیز هدایت ‌رانندگان به مسیرهای مناسب‌تر استفاده کرد. این مسئله ما را متوجه می‌سازد که انتخاب صحیح پروژه‌ها و نیز تدوین برنامه‌ریزی پروژه‌ها تا چه حد می‌تواند سودمند و اثربخش باشد.

این تصور اشتباهی است که ITS را صرفا مکانیزه‌ کردن عملیات سنتی حمل‌ونقل بدانیم. این تعریف، مفهوم ITS را در به‌کارگیری تجهیزات و سخت‌افزارها خلاصه می‌کند درحالی ‌که در همه منابع، بر خدمت‌گرایانه (Service Oriented) بودن عملیات ITS تاکید فراوان شده است. به‌عبارت دیگر اولویت‌دهی و انتخاب پروژه‌های ITS باید بر مبنای میزان تاثیرگذاری مفید آن‌ها در بهبود شاخص‌های ترافیک و رفع مشکلات و نیازهای شبکه حمل‌ونقل صورت پذیرد. با این رویکرد نصب تجهیزات حتی با به‌کارگیری پیشرفته‌ترین آن‌ها لزوما به مفهوم انجام کار صحیح و مناسب نبوده و به‌طور یقین، به‌دلیل بار مالی ناشی از کاربرد فناوری‌های جدید و عدم مشاهده تاثیرات آن می‌تواند باعث بدبینی تصمیم‌گیرندگان حمل‌ونقل نسبت به پروژه‌های ITS شود.

نکته پایانی که باید به آن اشاره کرد تقدم زمانی طرح نام ITS نسبت به IT است. کلمه ITS از سال 1990 به‌نحو وسیع مورد استفاده واقع شد، اما کلمه IT به‌عنوان نماینده تلفیقی رشته‌های الکترونیک، مخابرات، نرم‌افزار و سخت‌افزار و دیگر فناوری‌های مرتبط از سال‌های 1995 به بعد رایج شد. به‌همین دلیل در کلیه منابع حمل‌ونقل به‌جای عنوانIT در حمل‌ونقل، از عنوان ITS استفاده می‌شود. بنابراین بهتر است از این به بعد به‌جای " IT در حمل‌ونقل " بگوییم ITS یا "سامانه‌های حمل‌ونقل هوشمند" !

نويسنده: محمود سیادت موسوی