وقد أصبح الازدحام الحضري واحدا من أكثر التحديات إلحاحا بالنسبة للمدن في جميع أنحاء العالم، فمع تزايد أعداد السكان وارتفاع عدد المركبات، كثيرا ما تصبح شبكات الطرق مستنسخة، مما يؤدي إلى فترات أطول من الزمن، وزيادة تلوث الهواء، والخسائر الاقتصادية الكبيرة، ووفقا لمعهد تكساس للنقل بالعلامات، فإن الزيادة في تكلفة النقل إلى الولايات المتحدة تقدر بمبلغ 87 بليون دولار في عام 2018، بينما يخسر متوسط عدد المسافرين نحو 54 ساعة في السنة للتأخير.

ويعد نظام الأفضليات المعمم أسلوباً ذكياً لإدارة حركة المرور يعطي الحافلات وتراخيص القدرة على طلب ضوء خضراء أو مرحلة خضراء ممتدة عندما تقترب من تقاطع، ويحافظ نظام النقل البري على تنقلات النقل العام، ويجعله خياراً أكثر جاذبية بالنسبة للرحلات، وعندما يختار المزيد من الناس العبور على القيادة، ويزداد عدد المركبات على الطرق، ويزداد تدفق حركة المرور، ويصبح تنفيذ المدن أكثر نظافة.

ما هي أولوية الإشارة العابرة؟

وتتمثل أولوية الإشارة العابرة في استراتيجية لمراقبة إشارات المرور التي تغير مؤقتا توقيت الإشارة العادي عند تقاطع لتيسير مرور مركبة العبور - وهي عادة حافلة أو عربة شارع - خلافا لاستباق المركبات في حالات الطوارئ، التي تُجبر على التحركات الخضراء الفورية وتُخلي جميع التحركات الأخرى من أجل السلامة، تقوم الخطة الاستراتيجية الانتقالية بإجراء تعديل أدق ] ] إلى دورة حركة المرور لمساعدة المركبات العابرة على البقاء في مواعيدها دون إحداث اضطراب رئيسي.

وهناك نوعان رئيسيان من الخطة الاستراتيجية:

  • ]Active TSP - ترسل مركبة العبور )أو نظام على متنها( طلبا إلى متحكم إشارات المرور عندما تقترب، ثم يمدد المراقب المرحلة الخضراء )إذا كانت الإشارة على وشك التحول إلى الأحمر( أو يجتاز المرحلة الحمراء )إذا كان الضوء أحمرا حاليا( للتقليل إلى أدنى حد من التأخير في مركبة المرور العابر.
  • ]Passive TSP - The signal timing is pre-adjusted based on known transit schedules or historical patterns. No real-time communication is used; the system simply gives transit vehicles an inherent advantage by having longer greens or shorter reds on the routes they use most.

وفي إطار الخطة الاستراتيجية الفعالة، يمكن أن تكون النظم تقليدية (تشكل الأولوية فقط للمركبات المتأخرة في التشغيل) أو غير تقليدية ] (تمنح الأولوية لكل مركبة عبور تقترب) وتمنع الأولوية المشروطة الحافلات التي سبقت بالفعل مرورها بالجدول الزمني من الحصول على مزايا غير ضرورية، مما قد يؤدي إلى تأخير غير عادل.

وقد تطورت التكنولوجيا الكامنة وراء نظام TSP تطورا كبيرا، حيث استخدمت النظم المبكرة حلقات تعريفية مدمجة في إشارات الطريق أو الإشارات ذات الحمراء، واليوم، تتبع الموقع القائم على نظام تحديد المواقع، والاتصالات القصيرة المدى المكرّسة، والشبكات الخلوية، مما يتيح تقديم طلبات ذات أولوية عالية الدقة والموثوقة، ويحتفظ برنامج نظم النقل الذكية التابعة لإدارة النقل بالولايات المتحدة بمعايير شاملة لتنفيذ نظام النقل، بما يكفل مراقبة الإشارات بين مختلف المصنوعات.

How TSP Reduces City Congestion

والآلية الرئيسية التي يخفض بها نظام الأفضليات المعمم احتياج المدن هي جعل المرور العام أسرع وأكثر موثوقية، مما يتحول إلى تقاسم المواسطة بعيدا عن السيارات الخاصة، ناهيك عن استكشاف كل من الفوائد الرئيسية بالتفصيل.

تخفيض التأخيرات في النقل العام

ومن أكثر الجوانب إحباطاً في ركوب الحافلة عدم إمكانية التنبؤ بالوقت الذي يستغرقه تشغيل الحافلة التي تلتقط أضواء حمراء متعددة قد تتخلف كثيراً عن الجدول الزمني، مما يتسبب في إنتظار الركاب لفترة أطول ويقلل من تواتر الخدمة، وتعالج هذه المسألة مباشرة بخفض عدد إشارات المرور التي توقف لقاءات الحافلات، وتظهر الدراسات التي تجرى في برنامج البحوث التعاونية في مجال النقل أن نظام النقل العابر يمكن أن يقلل من فترات السفر عبر الحدود بنسبة تتراوح بين 5 و 15 في المائة.

وعندما يصبح العبور أكثر موثوقية، يشعر الراكبون بمزيد من الثقة باستخدامه، ويؤدي هذا الركب المتزايد إلى إنشاء دورة مضنية: فزيادة عدد الركاب تعني زيادة الإيرادات للوكالات، التي يمكن أن تستثمر بعد ذلك في خدمة أفضل، وبما أن مدينة بورتلاند وجدت بنظامها الخاص بسيارات الشوارع، فقد ساهمت الخطة في تحسين أداء الشارع بنسبة 75 في المائة، مما يجعل عربة الشوارع بديلا شعبيا لقيادة وسط المدينة.

انخفاض عدد حالات الازدحام في حركة المرور

ويمكن لكل حافلة أو صالة تعمل بسرعة وكفاءة أن تقطع عشرات السيارات عن الطريق، ويمكن للحافلة التي تشغل بالكامل أن تنقل ما بين 40 و 60 مسافرا، بينما يمكن لسيارة الشارع أن تحمل 150 أو أكثر، وبخفض عدد المركبات التي تتنافس على حيز محدود للطرق، يساعد نظام TSP على خفض الكثافة العامة لحركة المرور، مما يؤدي إلى سرعة السفر بالنسبة للجميع - بما في ذلك السائقين، وهذا معروف ب " تأثير الدراسة الاستقصائية " .

ومن المهم أن نظام الأفضليات المعمم لا يخلق أولوية في فراغ؛ بل يهدف إلى التقليل إلى أدنى حد من تأثيره على المركبات الأخرى، وتشمل معظم نظم نظام الأفضليات المعاصر الحديثة قيودا تحد من مدى الأولوية التي يمكن منحها، وإلى أي مدى يمكن أن تتأكد من أن الشبكة العامة تعمل بكفاءة، وعلى سبيل المثال، يستخدم برنامج نظام TSP التابع لإدارة نيويورك للنقل على مسارات M15 " استرداد " الفترات بين الطلبات ذات الأولوية لإعادة توقيت الإشارة العادي إلى آخر ومنع التأخير المفرط في استخدام طرق النقل.

انخفاض الانبعاثات والتلوث الجوي

إن حركة التوقف والتوقف هي أحد المساهمين الرئيسيين في تلوث الهواء الحضري، وعندما تشتعل المركبات في الأضواء الحمراء، فإنها تحرق الوقود دون الانتقال، وتثير ثاني أكسيد الكربون، وأكسيد النيتروجين، ومسألة الجسيمات، والحافلات التي كثيرا ما تكون لديها محركات الديزل، تكون ملوثات ثقيلة بصفة خاصة عند توقفها، وتخفض من عدد المرات التي يجب أن تتوقف فيها الحافلات وتستريح فيها، وتخفض في المائة من الدراسة غير الضرورية للحافلات.

وبالإضافة إلى ذلك، عندما يحل محل السيارات الخاصة برحلات العبور، فإن الانخفاض الصافي في الانبعاثات أكبر، وقدرت المفوضية الأوروبية أن تحويل 5 في المائة فقط من رحلات السيارات إلى النقل العام يمكن أن يقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون عموما بنسبة 10 في المائة في المناطق الحضرية، وبجعل النقل العام أكثر جاذبية، تدعم الخطة الاستراتيجية بصورة غير مباشرة الأهداف المناخية والسياسات الجوية النظيفة.

تحسين التنقل الحضري والإنصاف

ولا يملك الجميع سيارة أو يمكن أن يقودها، فالأشخاص ذوو الإعاقة والأسر المعيشية ذات الدخل المنخفض والشباب يعتمدون على المرور العابر العام لاحتياجاتهم اليومية، وعندما تتأخر الحافلات، فإن هذه الفئات الضعيفة تعاني أكثر من غيرها: فقد تفتقد التعيينات الطبية، وتفقد فرص العمل، وتضطر إلى قضاء ساعات في المواصلات، ويحسن نظام الأفضلية TSP نوعية الحياة للسكان الذين يعتمدون على المرور العابر وذلك بجعل أوقات السفر أقصر وأكثر قابلية للتنبؤ.

كما أن تحسين التنقل يعود بالفائدة على الأعمال التجارية، إذ يساعد على سرعة، ويعزز من موثوقية النقل العابر، العمال الذين لديهم وظائف ومستهلكين من الخدمات، وفي لوس أنجلوس، استخدم الخط البرتقالي المترو مع منح حافلات مخصصة لإنتاج أوقات سفر تنافسية مع قيادة السيارات، وحفز التنمية التجارية على طول الممر، ويؤكد تقرير الرابطة الوطنية لموظفي النقل في المدن لعام 2022 أن نظام الأفضليات المعينة أداة فعالة من حيث التكلفة لتعزيز الإنصاف في النقل عند نشرها على الطريق.

دراسات الحالة: برنامج دعم البرامج في العالم الحقيقي

وقد نفذت عدة مدن برنامج دعم البرامج بنجاح ملحوظ، حيث إن دراسة تجاربها توفر أفكاراً عملية بالنسبة للمناطق الحضرية الأخرى التي تنظر في هذه التكنولوجيا.

سياتل، واشنطن - رابيدريد ومترو مقاطعة كينغ

() إن شركة سياتل رائدة في نشر نظام الأفضليات المعمم، وقد بدأت شركة مترو مقاطعة الملك في تنفيذ نظام الأفضليات المعمم في التسعينات، ووسعت نطاقه إلى أكثر من 700 عملية تقاطع، ويستخدم النظام مزيجاً من النظام العالمي لتحديد المواقع والاتصالات اللاسلكية لطلب الأولوية للحافلات التي تأخرت عن الجدول الزمني، والدرس الرئيسي من شركة سياتل هو أهمية إدماج نظام النقل المتعدد الأطراف مع تدابير أخرى ذات أولوية في النقل العابر، مثل الممرات المحجوزة وغير المزودة بالب برسوم.

لندن، المملكة المتحدة - ايبواس، برنامج دعم المشاريع

وتعتمد شبكة الحافلات الواسعة في لندن على نظام iBus الذي يوفر بيانات عن المواقع في الوقت الحقيقي ويتيح للشركة الفرعية المؤقتة في آلاف الأوامر الزجرية، وتشير تقارير النقل إلى لندن إلى أن نظام النقل الخاص بلندن قد قلل من أوقات رحلات الحافلات بنسبة 10 في المائة في المتوسط، وحسّن التوقيت بنسبة 12 في المائة، كما يغذي النظام البيانات في مركز إدارة حركة المرور في المدينة، مما يتيح للمشغلين رصد الازدحامين العامين وتكييف نظم تحديد التوقيت ذات الأولوية.

بورتلاند، أوريغون - ستريتكار وبوز الأولوية

وكان نظام سيارات بورتلاند من أوائل الولايات المتحدة استخدام نظام " TSP " المشروط، ولا يمنح النظام الأولوية إلا لسيارات الشوارع التي خلفت الجدول الزمني، مما يحول دون حصول المركبات التي كانت تنتظر الوصول إلى ميزة غير عادلة، وقد ظل هذا النهج يؤخر حركة المرور عبر الحدود إلى أقل من ثانية واحدة لكل مركبة في كل تقاطع، بينما يقطع فترات سفر السيارات بنسبة ١٥ في المائة، كما أن بورتلاند قد وسعت نطاق نظام النقل إلى طرق النقل المتعددة الأطراف التي تسهم في تنفيذ النقل على الإنترنت.

التحديات والنظر في المسألة

وفي حين أن نظام الأفضليات المعمم يقدم فوائد واضحة، فإنه ليس رصاصة فضية، ويجب على المدن أن تخطط وتنفذ النظام بعناية لتجنب الآثار السلبية غير المقصودة.

التأثير على حركة المرور عبر الحدود

وإذا ما مُنح نظام الأفضليات المعينة في حالات كثيرة جدا، فإن المركبات في الشارع المتقاطع قد تواجه أضواء حمراء أطول، مما يؤدي إلى الانسكاب والازدحام على الطرق المتاخمة، وهذا أمر يثير إشكالية خاصة عندما تتجمع طرق عبور متعددة على نفس التقاطع، وتشمل استراتيجيات التخفيف الحد من تواتر الطلبات ذات الأولوية، باستخدام الأولوية المشروطة (فقط بالنسبة للحافلات المتأخرة)، وتنسيق نظام الاتصالات السلكية واللاسلكية مع خوارزميات التكي التي توازن الأداء العام للشبكة.

التكلفة الأولية والهياكل الأساسية

ويتطلب تركيب نظام TSP معدات على متن المركبات (أجهزة استقبال الشبكة العالمية لسواتل الملاحة، أو أجهزة مرسلة مستجيبة، أو أجهزة خلوية) وتحسين أجهزة مراقبة إشارات المرور، أما بالنسبة للوكالات الصغيرة ذات الميزانيات المحدودة، فإن هذه التكاليف يمكن أن تشكل حاجزاً، غير أن العديد من المدن وجدت أن عائد الاستثمار من انخفاض استهلاك الوقود، وتحسين الأداء في الوقت المناسب، وزيادة تكاليف الترميز تفوق تكاليف التجهيزات المتاحة.

قابلية التشغيل البيني والمعايير

ويستخدم مختلف مصنّعي أجهزة مراقبة إشارات المرور بروتوكولات مختلفة للاتصالات، مما يجعل من الصعب نشر نظام المعلومات الاستراتيجية عبر منطقة ذات معدات متنوعة، ويوفر بروتوكول النقل الوطني لنظم النقل الدولي لغة مشتركة لنظم المراقبة، ولكن لا تكون جميع الأجهزة ممتثلة تماما، ويجب على المدن إجراء اختبارات توافق شاملة قبل بدء التشغيل وقد تحتاج إلى ميزانية لتحسينات أجهزة التحكم.

الشواغل المتعلقة بالمساواة

ويدفع الحراس أحيانا بأن نظام الأفضليات المعينة يعطي الأولوية للمرور العابر على المشاة أو السيركات أو غير ذلك من الوسائل، ومن الضروري تصميم نظام TSP بطريقة لا تزيد بلا مبرر من فترات الانتظار للمشاة أو تخلق ظروف عبور غير آمنة، ومن بين النظم الحديثة الكثيرة منطق " إزالة الأساطيل " الذي يكفل عدم القبض على مستخدمي الطرق الضعفاء في وسط تقاطع عندما تمنح الأولوية.

TSP in the Context of Smart City and Future Mobility

ومع استثمار المدن في نظم النقل الذكية، يصبح نظام الأفضليات المعمم عنصرا أساسيا في نظام إيكولوجي رقمي أكبر، ويضاعف إدماج نظام TSP مع تكنولوجيات المدن الذكية الأخرى من فوائده.

التكامل مع مراقبة الإشارة

(ج) نظم مراقبة الإشارات التصحيحية، مثل نظام SCATS أو RHODES، تكيف باستمرار توقيتات الإشارة استناداً إلى أحجام حركة المرور في الوقت الحقيقي، ويمكن لهذه النظم، إذا ما اقترنت بنظام TSP، أن تلبي الطلبات ذات الأولوية مع تحسين تدفق حركة المرور عموماً، مثلاً، قد يمنح النظام الأولوية للحافلة، ولكن في نفس الوقت يقلص الأخضر في الشارع المقابل بالحد الأدنى اللازم لتجنب بناء الاستفسارات.

المركبات المجهزة بالأجهزة ذات الصلة والمركبات المستقلة

وسيؤدي ارتفاع تكنولوجيا المركبات ذات الصلة (C-V2X) إلى زيادة قوة نظام TSP، إذ يمكن للمركبات المجهزة بـ V2X أن تتصل لا بإشارة المرور فحسب، بل أيضا بالمركبات الأخرى، وأن تتقاسم موقعها وحركاتها المستقلة، مما يتيح الأولوية المتوقعة - يمكن للإشارة أن تستعد للحافلات قبل الأوان، ويمكن للسيارات المحيطة أن تتلقى تنبيهات لتجنب الإزعاج المفاجئ، وفي المستقبل، ستعتمد الحافلات المستقلة على نظام TSP للحفاظ على الكفاءة الضيقة.

عمليات النقل العابر التي تتم بواسطة قاعدة البيانات

وتولد نظم نظام الاتصالات السلكية واللاسلكية الحديثة ثروة من البيانات: موقع الحافلات، وفترات السفر، والتغيرات في الدولة، وطلب النتائج، ويمكن لوكالات المرور العابر أن تستخدم هذه البيانات في وضع جداول دقيقة، وتحديد الاختناقات، وتقييم فعالية الممرات ذات الأولوية، وتقوم بعض الوكالات بالفعل باستخدام التعلم الآلي للتنبؤ بمهلة وصول الحافلات وتعديل استراتيجيات نظام المعلومات عن طريق الاتصال بصورة دينامية، ويعرض الموقع الشبكي لحيازات المدن الصغيرة بانتظام دراسات حالة للمدن التي تستخدم نظماً ذات أولوية في استخدام البيانات.

خاتمة

وتتمثل أولوية الإشارة في المرور العابر في أداة ثبتت فعاليتها من حيث التكلفة للحد من الازدحام الحضري، وتحسين نوعية الهواء، وجعل النقل العام أكثر جاذبية، إذ إن نظام الأفضليات المعمم من خلال التقاطعات، يخفض فترات السفر لملايين من المسافرين، ويشجع على الانتقال من السيارات الخاصة، ويدعم أهداف الاستدامة الأوسع نطاقا، حيث أن دراسات الحالات من سياتل ولندن وبورتلاند تدل على وجود آثار إيجابية في التكلفة، مع إيلاء اهتمام دقيق إلى جانب تحقيق مكاسب كبيرة.

ومع استمرار نمو المدن ومواجهة التحديات المزدوجة المتمثلة في الازدحام وتغير المناخ، سيصبح نظام النقل البري جزءا متزايد الأهمية من مجموعة أدوات المدن الذكية، وعندما يقترن ذلك بمراقبة الإشارات التكييفية، وتكنولوجيا المركبات ذات الصلة، والعمليات القائمة على البيانات، يمكن أن يساعد نظام النقل المتعدد الأطراف على إنشاء شبكات للنقل الحضري تتسم بالكفاءة والإنصاف والقدرة على التكيف، وينبغي لمخططي المدن ووكالات العبور وصانعي السياسات أن يعتبروا نظام النقل التقني غير مهيأ، بل هو عنصر أساسي من عناصر التنقل الحضري.