حمل و نقل هوشمند امروزه در بسیاری از کشورها پذیرفته شده و مورد استفاده قرار میگیرد. این استفاده فقط به کنترل تراکم ترافیک و اطلاعات محدود نمیشود؛ بلکه برای ایمنی جاده و استفاده کارآمد از زیرساخت نیز استفاده میشود.
به گزارش گرداب، آرزوی همگان این است که رفت و آمدشان به محل کار کمی سریعتر و بهتر بود. در واقع، ما میخواهیم سریعتر و راحتتر از هر زمان دیگری به هر جایی برسیم. نرخ ازدحام بالا به دلیل وجود وسایل نقلیهی بیشتر در جادهها، نیاز به یک سیستم حمل و نقل بهبودیافته را در خط مقدم ذهن ما قرار داده است.
با توجه به ارزش بازار جهانی سیستم حمل و نقل هوشمند بیش از ۲۵ میلیارد دلاری، آیندهی حمل و نقل چیست؟
هنر و علم حرکت از مکانی به مکان دیگر نه فقط امروز بلکه در طول تاریخ بخشی ذاتی از زندگی ما است. از ارابهها و اسبها گرفته تا واگنها، خودروها، قطارهای بخار و فضاپیماها، گویا در حرکت بودن با انسان بودن گره خورده است. تمدن از اسبسواری و شتر تا رسیدن از جایی به جای دیگر راه درازی پیموده است. با ظهور سیستمهای حمل و نقل هوشمند و اینترنت اشیا، جهان وارد مرحلهی جدید حرکت یعنی حمل و نقل هوشمند شده است.
تصویر شمارهی ۱: اجزای شبکه حمل و نقل هوشمند
حمل و نقل هوشمند چیست؟
در دنیایی با ۷.۶ میلیارد نفر و بیش از یک میلیارد وسیلهی نقلیه در جادهها، زیرساختهای شهری پشت سر هم در حال ضربه خوردن هستند. با افزایش تصادفات ترافیکی، ازدحام، آلودگی هوا، چالشهایی که همراه با افزایش سریع تقاضا برای حملونقل به وجود میآیند، روز به روز در حال افزایش هستند. از آنجایی که کاهش استفاده از وسایل نقلیه امکانپذیر نیست، شهرها در سال ۲۰۲۰ رویکرد متفاوتی را انتخاب کردند.
هدف حمل و نقل هوشمند بهینهسازی روش برخورد با مسالهی حرکت است. اینترنت، فناوری بیسیم و دستگاههای الکترونیکی را ترکیب میکند تا سفرهای شهری را پایدارتر و کارآمدتر کند. حمل و نقل هوشمند به کاربرد یکپارچهی فناوری مدرن و استراتژیهای مدیریت در سیستمهای حمل و نقل اشاره دارد.
کاربرد حمل و نقل هوشمند امروزه در بسیاری از کشورها پذیرفته شده و مورد استفاده قرار میگیرد. این استفاده فقط به کنترل تراکم ترافیک و اطلاعات محدود نمیشود؛ بلکه برای ایمنی جاده و استفاده کارآمد از زیرساخت نیز استفاده میشود. به دلیل امکانات بیپایان، این مورد اکنون به یک زمینهی کاری چند رشتهای تبدیل شده است و بنابراین بسیاری از سازمانها در سراسر جهان برای ارائهی برنامههای کاربردی هوشمند جهت رفع نیاز توسعه، راه حلهایی به دست دادهاند.
حمل و نقل هوشمند، طبق تعریف، رویکردی است که فناوریهای مدرن را در سیستمهای حمل و نقل گنجانده است. این فناوریها شامل محاسبات ابری، ارتباطات بیسیم، خدمات مبتنی بر مکان، بینایی کامپیوتر و سایر ابزارها برای افزایش تحرک است. با کنار گذاشتن دیدگاههای حملونقل به سبک علمیتخیلی، این تعریف را میتوان در مورد آنچه حمل و نقل هوشمند میسازد، به مفاهیم زیر ساده کرد: مدیریت، کارایی و ایمنی. به عبارت دیگر، حمل و نقل هوشمند از فناوریهای جدید و نوظهور استفاده میکند تا حرکت در شهر را راحتتر، مقرو نبهصرفهتر (هم برای شهر و هم برای فرد) و ایمنتر کند.
برای این که درک کنید چگونه دستگاههای هوشمند، حمل و نقل را تغییر دادند، نقش چراغهای راهنمایی را در جادهها در نظر بگیرید. سادهترین نسخهی این فناوری بر روی زمان کار میکند و به جلوگیری از برخورد اتومبیلها کمک میکند. به طور همزمان، چراغهای هوشمند مجهز به حسگرها و الگوریتمهای پردازش مناسب، مسافران اطراف را شناسایی میکنند و بر این اساس طوری چراغهای قرمز را زمانبندی میکنند که حمل و نقل، سریعتر و ایمنتر شود.
حمل و نقل هوشمند چگونه کار میکند؟
حمل و نقل هوشمند را میتوان به طور کلی به دو دستهی کلی زیرساختهای عمومی و صنعت خودرو تقسیم کرد. این دو بخش زمانی «هوشمند» میشوند که حسگرهای شبکهای در زیرساختها و وسایل نقلیه در تلاش برای دستیابی به اهداف مدیریت و کنترل از راه دور، ایمنی و کارایی ادغام شوند.
تقاطع شهری شلوغ را تصویر کنید. عابران پیاده سعی میکنند عبور کنند. چراغهای خیابان جریان ترافیک را تنظیم میکنند. رانندگان در وسایل نقلیه مشغول تلاش برای رسیدن به مقصد هستند. در سیستمهای حملونقل سنتی، چراغهای خیابان از طریق تایمر، صفحات فشار در زیر جاده یا دکمههای عابر پیادهروی حاشیه راهاندازی میشوند.
هم رانندگان و هم عابرین پیاده مسئول توجه به علائم راهنمایی و رانندگی و دنبال کردن آن هستند. با این حال، اگر هر یک از این گرهها از کار بیفتد، هم کارایی و هم ایمنی کاهش مییابد. یک راننده حواسش پرت چراغ قرمز است.
عابر پیاده نمیتواند دکمهی عابر پیاده را فشار دهد، بنابراین نوبت خود را از دست میدهد و باید بیشتر منتظر بماند. چراغ خیابان علیرغم این که فقط یک ماشین منتظر است و ترافیکی وجود ندارد، از تغییر امتناع میکند. ایدهی پشت سیستمهای حملونقل هوشمند، ایجاد شبکهای است که وسایل نقلیه، انسانها و زیرساختهای شهر را به هم متصل میکند.
اما در یک تقاطع هوشمند، همهی اینها تغییر میکند. یک وسیلهی نقلیه ممکن است برای تشخیص عابران پیاده از ترکیب بلوتوث و LIDAR (تشخیص نور و محدوده) استفاده کند و برای جلوگیری از تصادف به طور خودکار شروع به ایستادن کند. چراغهای خیابان میتوانند سیگنالهای منفرد ارسال شده از وسایل نقلیه را دریافت کنند تا تعیین کنند که چه تعداد خودرو و در کدام جهت در انتظار هستند و این کار را بسیار دقیقتر و کارآمدتر از صفحات فشار و تایمرها انجام دهد.
ماشینها و چراغهای خیابان حتی میتوانند برقراری ارتباط را تا آنجا پیش ببرند که وقتی چراغ سبز میشود (یا سیگنال «برو» را به رایانهی ماشین میفرستد)، ماشین به طور خودکار شروع به حرکت کند و وقتی قرمز میشود (یا سیگنال «ایست» ارسال میکند) ماشین کند شود و بایستد.
تصویر شمارهی ۲: نمونهای از طریقه کار حمل و نقل هوشمند در تقاطع
کدام فناوریهای نوظهور این فرصتهای جدید را تسهیل میکنند؟ در درجهی اول تکثیر دستگاههای اینترنت اشیا و فناوری ارتباطی ۵G اولی حسگرها و کنترلکنندههای ارزان قیمتی را ارائه میکند که میتوانند تقریبا در هر ماشین فیزیکی تعبیه شوند تا از راه دور کنترل و مدیریت شوند. دومی ارتباطات پرسرعت مورد نیاز برای مدیریت و کنترل سیستمهای حمل و نقل را در زمان واقعی با حداقل تاخیر فراهم میکند.
حمل و نقل هوشمند چه مواردی را شامل میشود؟
ناوبری خودرو:
از ناوبری ماهوارهای برای دریافت اطلاعات موقعیت مکان استفاده میکنند که سپس با موقعیت خودرو در جاده مرتبط میشود. هنگامی که جهتها مورد نیاز است، مسیرها را میتوان محاسبه کرد. سیستمهای جدیدتر کنترل ترافیک برای کار به روشی هوشمند اقتباس شدهاند. آنها برای پاسخ به محیط اطراف خود و تنظیم با شرایط ترافیکی توسعه یافتهاند. اگر در ساعت شلوغی رانندگی میکنید و در تمام مسیر را از محل کار تا خانه مسیر سبز میبینید، خوششانس هستید: سیگنالهای پویا برای حفظ جریان ترافیک، همهی چراغهای راهنمایی را سبز کردهاند.
تشخیص خودکار شماره پلاک:
این فناوری از تشخیص کاراکتر روی تصاویر برای شناسایی و خواندن پلاکهای ثبتی خودرو استفاده میکند. این فناوری دادههای مکان خودرو را به وجود میآورد که برای اجرای قانون، جمعآوری الکترونیکی عوارض و سیستمهای پرداخت به ازای هر جاده استفاده میشود.
دوربینهای سرعت:
با استفاده از آشکارسازهای تعبیه شده در جاده یا فناوری رادار، خودروهایی که سرعتی بالاتر از حد مجاز دارند، شناسایی میشوند. سپس عکس دیجیتال از آنها گرفته میشود و برای راننده ارسال میشود. این روش، یکی از روشهای پیشگیری است که برای تشویق رانندگی ایمنتراستفاده میشود. اما با ایجاد فناوریهای بیشتر، هر روز حمل و نقل هوشمند پیشرفتهتر میشود و هر روز شاهد برنامههای کاربردی بیشتری هستیم که دادههای زنده و بازخوردهای آن را با منابع متعدد ادغام میکنند.
با پتانسیل تکامل مداوم، شاهد پیشرفتهایی از قبیل استفاده از ناوبری برای یافتن بهترین مسیر ممکن در زمان واقعی، توانایی هشدار سریع به رانندگان از موقعیتهای بالقوه خطرناک، حمل و نقل عمومی راحتتر و قابل اطمینانتر، توانایی تنظیم محدودیتهای سرعت و سیگنالها در زمان واقعی بر اساس شرایط هستیم.
تصویر شمارهی ۳: شمای کلی اجزای راه هوشمند
راهکارهای حمل و نقل شهر هوشمند
سیستمهای حمل و نقل هوشمند باید به طور کلی برای دستیابی به بهترین نتایج کار کنند. با این حال، نقش هر یک از اجزای سازندهی هر شبکهی حمل و نقل هوشمند در موفقیت کلی آن حیاتی است و تأثیر زیادی بر شرایط جاده دارد. انواع این اجزا شامل موارد زیر میشود:
ماشینهای متصل:
خودروهای متصل واحد حیاتی هر شهر هوشمند هستند. این خودروها دادههای مربوط به ازدحام و سایر خودروها، حوادث جادهای و دستگاههای مختلف متصل را در نزدیکترین مجاورت، مانند حسگرهای پارک، به اشتراک میگذارند. به طور خلاصه، این فناوری به کار با جریان مداوم و پویای اطلاعات در جاده کمک میکند.
این خودروها دارای کانالهای ارتباطی برای رانندگان و سیستمهای هشدار برای هشدار عابران پیاده از نزدیک شدن خودروها هستند. خودروهای متصل بسیار امیدوارکننده هستند. کارشناسان پیشبینی میکنند تا پایان سال ۲۰۲۰ بیش از ۲۳۳ میلیون از آنها در سراسر جهان وجود داشته باشد.
تحرک به عنوان یک سرویس
راه حلهای MaaS حمل و نقل را به عنوان یک محصول در نظر میگیرند. آنها تلاش میکنند تا با جمعآوری عناصر حیاتی مختلف سفر افراد در یک رابط، خدمات حمل و نقل را راحتتر و در دسترستر کنند. این خدمات معمولا شامل خدمات رزرو، اشتراک سواری، پرداختهای فوری، اجارهی دوچرخه و ماشین و گزینههای مختلف مسیر میشود.
وسایل نقلیهی خودمختار:
خودروهای خودران هنوز تا مستقل شدن واقعی از رانندهی انسان فاصلهی زیادی دارند، اما پیشرفت در این زمینه سریع و امیدوارکننده است. وسایل نقلیهی بدون راننده پتانسیل کاهش قابل توجه ازدحام و تصادفات در جادهها را دارند. آنها همچنین حمل و نقل سریعتر و ارزانتری فراهم میکنند و مردم را تشویق میکنند تا از تاکسی و حمل و نقل عمومی به جای خودروهای شخصی استفاده کنند.
خدمات دیجیتال:
این خدمات شامل پرداخت بدون تماس در حمل و نقل عمومی، ناوبری پویا، خدمات ردیابی ترافیک در زمان واقعی و ... است.
تصویر شمارهی ۴: اجزای اصلی حمل و نقل هوشمند و اجزای فرعی آن
نمونههایی از شهر هوشمند:
نمونههایی از سیستمهای حمل و نقل هوشمند و انتقال به تحرک هوشمند در حال حاضر شرایط جاده را در چندین مکان در سراسر جهان بهبود میبخشد. به عنوان مثال، در سنگاپور، مسافران میتوانند از یک برنامهی تلفن همراه برای سفارش شاتل بدون راننده و رسیدن به ایستگاه قطار استفاده کنند و نیاز به استفاده از ماشین شخصی را از بین ببرند.
همین ایده در پشت شبکهی اتوبوس متعامد در بارسلونا وجود دارد که بر ارائهی اتصال و چندوجهی تمرکز دارد. همه چیز از خدمات برنامهریزی سفر گرفته تا نشانگرهای هوشمند نصب شده در پارکینگها و هدایت رانندگان به مکانهای خالی پارکینگ، با هدف هموارسازی روند حمل و نقل و به حداقل رساندن تاخیرهاست.
در سرتاسر جهان، پیشرفتهای فناوری، حمل و نقل هوشمند را در خط مقدم زندگی روزمرهی مردم قرار داده است.
در اینجا چند نمونه از شهرهایی که حمل ونقل هوشمند را به کار گرفتهاند، ذکر میکنیم:
سنسورهای سطح شهر در دوبلین، ایرلند:
دوبلین یک سیستم حسگر در سطح شهر پیادهسازی کرده است که به افرادی که در شهر زندگی میکنند این امکان را میدهد تا بسیار کارآمدتر حرکت کنند. این سیستم با دادههایی که از جدول زمانی اتوبوسها، آشکارسازهای ترافیک، دوربینهای مداربسته و بهروزرسانیهای GPS که هر ۲۰ ثانیه توسط اتوبوسهای شهری ارسال میشود، جمعآوری میشود. به این معنی که اپراتورها میتوانند ترافیک را در زمان واقعی نظارت و مدیریت کنند و میتوانند در یک نگاه کل شبکه را ببینند. بدین صورت مدیریت بهتر ترافیک و توانایی کاربری بهتر جاده برای آنها ممکن میشود.
کارت صدف لندن، کارت اختاپوس هنگکنگ و کارت عقیق سیدنی:
اگرچه این کارتها ممکن است در جیب بسیاری از مردم به امری عادی تبدیل شده باشند، ولی هنوز هم تا حدودی باید پیشرفت تلقی شوند. آنها با بارگیری وجوه کار میکنند و هربار که کاربر کارت را در تاریخ بلیط اسکن میکند، اعتبار کسر میشود. این کارتها کاملا نیاز به انتظار را در صف بلیط کاهش میدهند و کاربران را قادر میسازند تا به سرعت از طریق ایستگاه قطار شلوغ راه خود را طی کنند. اگر همیشه در سفر صبحگاهی خود تاخیر دارید، این کارت برای شما ایدهآل است! دربهای اتوماتیک جمعآوری کرایهی افراد را سریعتر و آسانتر میکند.
ایجاد احساس امنیت بیشتر در استفادهکنندگان حمل و نقل عمومی در آتلانتا، ایالات متحده:
یک برنامهی رایگان از پلیس آتلانتا معرفی شده است که طراحی شده است تا افراد فعالیت مشکوکی را که ممکن است در حمل و نقل عمومی شاهد یا درگیر آن باشند گزارش دهند. این برنامه به ویژه برای مناطقی طراحی شده است که سیگنال تلفن همراه ضعیفی دارند؛ مانند قطارهای زیرزمینی که معمولا در آنها برقراری تماس با افراد خارج از منطقه دشوار است. این برنامه همچنین درشرایط اضطراری امکان برقراری ارتباط دوطرفه را بین کاربر و پلیس به راحتی و به سرعت فراهم میکند.
حمل و نقل عمومی شگفتانگیز در سئول، کرهی جنوبی:
کیفیت حمل و نقل عمومی در سئول مطمئنا یک سر و گردن بالاتر از باقی کشورهاست. سیستمهای متروی آنها دارای سیستمهای پرداخت هوشمند، ۴G و Wi-Fi است. علاوه بر همهی اینها، متروهای سئول کنترل آب و هوا و گرمکنندهی صندلی دارند. ایستگاههای متروی آنها هم دارای پایانههای دیجیتال هستند تا مسافران بتوانند بهترین مسیر را برای سفر خود پیدا کنند. اینها تنها نمونهای از استفادهی عملی از فناوری و فضا داخل ایستگاههای آنهاست که باعث خوشحالی واقعی مردم میشود!
اما چیزی که واقعا سیستم حمل و نقل عمومی کرهی جنوبی را از سایر کشورها متمایز میکند این است که برخی از ایستگاهها حتی فروشگاههای خواروبارفروشی مجازی دارند! این ایستگاهها دارای دیوارهایی هستند که شبیه قفسههای فروشگاه هستند و تصاویر و قیمت محصولات رایج را نمایش میدهند. هر علامت شامل یک کد QR است، مصرفکنندگان با اسکن محصولات خرید میکنند و سفارشهایشان در طول روز به خانه یا محل کارشان تحویل داده میشود.
سیستم مدیریت ترافیک پیشرفته میامیداد
شهرستان میامیداد با جمعیتی بیش از ۲.۵ میلیون نفر، پرجمعیتترین شهرستان فلوریدا است. مدیریت جریان ترافیک در سراسر منطقهی شهری که میامی و مناطق اطراف آن را تشکیل میدهد، از جمله بهرهبرداری از بیش از ۲۷۰۰ تقاطع علامتگذاری شده، بر عهدهی شهرستان میامیداد است. بر اساس وبسایت مدیریت ترافیک، در واقع تعداد تقاطعهای علامتدار و گذرگاههای میان بلوک، هرساله بارها افزایش مییابد. سیستم مدیریت ترافیک پیشرفتهی ATMS که شامل مسیریابهای سلولی (به عنوان بخشی از زیرساختهای ارتباطی در کریدورهای ترافیکی در سطح شهرستان) است، برای کاهش ازدحام و تاخیر و بهبود تحرک در سطح شهرستان طراحی شده است.
سازمان حمل و نقل پنسیلوانیا جنوب شرقی
سازمان حمل و نقل پنسیلوانیا جنوب شرقی خدمات قطار شهری، مترو و اتوبوس را برای فیلادلفیا مدیریت میکند. با بیش از یک میلیون مسافر روزانه، این خدمات باید هربار که وسیله نقلیهای ایستگاه را ترک میکند برای مردم قابل اعتماد و ایمن باشد. به همین دلیل است که سپتا یک سیستم کنترل مثبت قطار برای سیگنال دادن به قطارها، جلوگیری از خروج از ریل و تصادفات، و نظارت بر سرعت و نقص سیگنال ساخته است.
سپتا این کار را با روتر دسترسی موبایل انجام میدهد.
هنگامی که این دستگاه در قطار یکپارچه میشود، امکان برقراری ارتباط از راه دور را با حسگرهای کنار راه از طریق پیوند رادیویی فراهم میکند. این دستگاه سیگنالهایی را با دادههای حرکت قطار ارسال میکند؛ در حالی که اطلاعات مربوط به بسته شدن و سایر عواملی را که نیاز به تغییر در برنامه دارند، دریافت میکند. این امر باعث میشود قطارها در موقعیتهای خطرناک به سمت جلو حرکت نکنند.
سیستم اعزام هوشمند در دیترویت
حمل و نقل عمومی در شهرهای هوشمند یک حوزهی کلیدی برای پیشرفت در فناوریهای متصل است. در دیترویت، سازمان تحرک حومهای برای ادارهی حمل و نقل سریع، بیش از ۳۰۰ اتوبوس را در سراسر شهر مدیریت و اعزام میکند. به عنوان بخشی جداییناپذیر از نحوهی رفت و آمد جمعیت، مهم است که این اتوبوسها به موقع، ایمن و بدون خرابی باشند. برای مدیریت اعزام و ردیابی مکان اتوبوسها، شهر از یک شبکهی رادیویی آنالوگ با سه برج رادیویی پراکنده در سطح شهر استفاده کرد.
هنگامی که زمان ارتقا رسید، آنها از روتر تلفن همراه استفاده کردند. این تغییر از آنالوگ به دیجیتال، امکان مدیریت و ردیابی بسیار بهتری فراهم کرد. فناوری جدید نه تنها به شهر این امکان را میدهد که مکان هر وسیله نقلیه را ببیند، بلکه میتواند سرعت آنها را نیز مشاهده کند و دادههای تعمیر و نگهداری هر اتوبوس را نظارت کند. این امر امکان اعزام بهتر اتوبوس را در صورت شروع به کار عقبتر از برنامه و همچنین تعمیر و نگهداری پیشگیرانه برای کاهش خرابیها و تعمیرات اساسی فراهم میآورد که در حدود ۷۰۰۰۰ دلار در سال صرفهجویی میشود.
آیندهی حمل و نقل هوشمند
بدون شک ما تازه در مراحل اولیهی حمل و نقل هوشمند هستیم. شهرهای هوشمند در حال حاضر در حال رشد هستند و قطعا تعداد بیشتری از آنها در افق فکری هستند. موسسهی سینگولاریتیهاب گزارش میدهد که ۱۰۰۰ شهر پایلوت برای شهر هوشمند در حال ساخت هستند یا در مراحل نهایی برنامهریزی خود در سراسر جهان به سر میبرند. شهرهای هوشمند به ما کمک میکنند تا سبزتر باشیم و صنایع بیشماری مانند املاک، انرژی، حمل و نقل و ... را به هم متصل خواهند کرد! زمانی که شهرهای هوشمند به اوج خود برسند، میتوانند خودگردان باشند و تکتک ما دادههای خود را به شهری که در آن زندگی میکنیم متصل میکنیم. تقاضا برای حمل و نقل هوشمند در طول سالها به طور پیوسته در حال رشد بوده است.
در سال ۲۰۲۰، مهاجرت جهانی به ابر و ظهور فناوری وسیلهی نقلیه به وسیلهی نقلیه در نهایت سیستمهای حمل و نقل هوشمند را زنده میکند.
بازار حمل و نقل هوشمند برای جامعه بسیار امیدوارکننده است. همانطور که استفاده از سیستمهای حملونقل هوشمند برای شهرهای هوشمند در سراسر جهان افزایش مییابد، افراد میتوانند از مزایای ایمنی، کارایی و هزینهای که با حمل و نقل عمومی مدرن حاصل میشود، بهره ببرند. فکر کردن در مورد اینکه چگونگی تعامل شهرهای جامعه با آخرین فناوریهایی که امروزه در دسترس قرار میگیرند، هیجانانگیز است.