הנהג ימתין או יאט: המחקר שעשוי למנוע משלושה אוטובוסים להגיע יחד

ההמתנה לאוטובוס אינה נמדדת רק בדקות. היא נמדדת גם בחוסר הוודאות: האם האוטובוס יגיע במועד, האם הנוסע יספיק להחלפה, האם כלי הרכב שיגיע לאחר המתנה ממושכת יהיה עמוס עד אפס מקום - ומדוע, אחרי שלא נראה אוטובוס במשך זמן רב, מופיעים לפתע שניים או שלושה בזה אחר זה.

השאלות האלה ליוו במשך שנים את אסף גרנות, דוקטורנט להנדסת תחבורה בטכניון ונוסע ותיק בתחבורה הציבורית. כעת הן עומדות במרכזו של מחקר שערך בהנחיית הפרופסור ג'אק חדאד. החוקרים פיתחו מערכת שמבקשת לשנות את דרך ניהול קווי האוטובוס: לא להסתפק בפרסום לוח זמנים ובמעקב אחר האיחורים, אלא להתערב במהלך הנסיעה ולנהל את האוטובוסים בזמן אמת.

המערכת מחשבת בכל תחנה אם על האוטובוס להמתין זמן קצר לפני שימשיך בדרכו ומהי המהירות המתאימה במקטע הבא. מטרתה לשמור על מרווחים אחידים ככל האפשר בין האוטובוסים, להפחית את זמני ההמתנה של הנוסעים ולמנוע מצב שבו אוטובוס אחד עמוס מאוד ואילו זה שנוסע מיד אחריו כמעט ריק.

במקביל מבקשת המערכת להפחית את צריכת האנרגיה של צי האוטובוסים ואת פליטת המזהמים. תוצאות ההדמיה מצביעות על אפשרות לצמצם את צריכת האנרגיה בשיעור של עד 15%, לצד שיפור משמעותי ביציבות השירות.

מדוע אוטובוסים נצמדים זה לזה

תופעת היצמדות האוטובוסים, המוכרת בעולם התחבורה כ"התקבצות אוטובוסים", נוצרת לעיתים בעקבות עיכוב קטן שהולך ומזין את עצמו. אוטובוס שמתעכב מעט מגיע לתחנה שבה כבר הצטברו נוסעים רבים יותר. העלייה והירידה נמשכות זמן רב יותר, האיחור גדל ובתחנה הבאה ממתינים לו נוסעים נוספים.

באותו זמן, האוטובוס שמאחוריו פוגש תחנות ריקות יותר. פחות נוסעים עולים אליו, זמני העצירה שלו מתקצרים והוא מתחיל לצמצם את המרחק מן האוטובוס שלפניו. לבסוף שני כלי הרכב מגיעים כמעט יחד, אף שהיו אמורים לנוע במרווח קבוע.

הנזק אינו מסתכם במראה המתסכל של שני אוטובוסים הצמודים זה לזה. האוטובוס הראשון נוטה להיות צפוף יותר, זמני הנסיעה שלו מתארכים והנוסעים בתחנות הבאות נאלצים להמתין זמן רב. האוטובוס השני, לעומת זאת, עשוי לנוע בתפוסה נמוכה ולבזבז קיבולת, אנרגיה ושעות נהג.

הבעיה חריפה במיוחד בקווים תדירים, שבהם הנוסעים אינם מתכננים את נסיעתם לפי שעה מדויקת אלא מצפים שאוטובוס יגיע אחת לכמה דקות. בקווים כאלה חשיבותו של המרווח בין כלי הרכב עשויה להיות גדולה יותר מן העמידה בלוח הזמנים המקורי.

הוראה פשוטה בכל תחנה

לצורך ייצוב הקווים שילבו החוקרים שתי פעולות המוכרות בעולם התחבורה הציבורית. הראשונה היא המתנה מבוקרת בתחנות נבחרות. כאשר אוטובוס מתקרב יתר על המידה לזה שלפניו, המערכת יכולה להורות לנהג להישאר בתחנה עוד כמה שניות כדי להגדיל מחדש את המרווח.

הפעולה השנייה היא התאמת מהירות הנסיעה. במקום להאיץ כדי להגיע מהר ככל האפשר לתחנה הבאה, המערכת עשויה להורות על נסיעה מתונה יותר. בדרך זו היא מונעת מן האוטובוס להיצמד לזה שלפניו, ובמקביל מצמצמת האצות, בלימות ונסיעה שאינה יעילה מבחינה אנרגטית.

לדברי גרנות, המערכת תוכננה כך שההוראות שיועברו לנהגים יהיו פשוטות יחסית ליישום. הנהג אינו נדרש לעקוב אחר חישובים מורכבים או לקבל רצף בלתי פוסק של הנחיות. בכל תחנה מתקבלת החלטה חדשה: כמה זמן להמתין, אם בכלל, ומהי מהירות הנסיעה המומלצת בהמשך.

המבנה הזה נועד לצמצם את העומס על הנהג ולהגדיל את הסיכוי שהמערכת תוכל להשתלב בתפעול הקיים. במקום שינוי גורף של מסלול הקו או לוח הזמנים, מדובר בהתאמות קצרות ורצופות הנעשות במהלך הנסיעה.

חמישה קווים עמוסים בגוש-דן

החוקרים בחנו את המערכת באמצעות הדמיה של חמישה קווים תדירים ובעלי ביקוש רב במטרופולין תל אביב: קווים 4, 8, 61, 82 וקו 1, בתקופה שקדמה לדילול תדירותו. ההדמיה התמקדה בשעת שיא הבוקר, שבה העומסים בכבישים והביקוש לנסיעות מגבירים את הסיכון להיווצרות פערים והתקבצויות.

המערכת כוילה ברמת מקטעי הדרך השונים באמצעות נתוני תנועה היסטוריים של התחבורה הציבורית בפורמט SIRI - התקן המשמש להעברת מידע בזמן אמת על מיקום כלי רכב, זמני הגעה ונסיעות. לצד נתוני התנועה הוזנו למערכת גם נתוני הביקוש הידועים בכל תחנה.

המשמעות היא שההדמיה לא התבססה על קו תאורטי או על תנאי דרך אחידים. היא ניסתה להביא בחשבון את ההבדלים בין רחובות, עומסי תנועה משתנים, זמני עצירה בתחנות ומספר הנוסעים העולים ויורדים לאורך הקו.

עם זאת, אין מדובר עדיין בניסוי שנערך באוטובוסים פעילים. החוקרים עצמם מדגישים כי גם הדמיה מפורטת אינה יכולה לשחזר באופן מלא תאונות, חסימות פתאומיות, נוסעים המעכבים את היציאה, תקלות, התנהגות נהגים ושאר אירועים בלתי צפויים המאפיינים מערכת תחבורה אמיתית.

שיפור בסדירות וחיסכון באנרגיה

תוצאות ההדמיה הצביעו על שיפור ניכר בסטיות מן התדירות המתוכננת. לדברי גרנות, מדדי הסדירות השתפרו פי 1.5 עד פי שניים, ובחלק מהמקרים אף יותר. במונחים מעשיים, המשמעות היא פחות פערים ארוכים בין אוטובוסים ופחות מקרים שבהם כמה כלי רכב מגיעים לתחנה כמעט יחד.

במקביל נרשם חיסכון של עד 15% בצריכת האנרגיה. החיסכון נבע, בין היתר, מהפחתת נסיעה במהירויות שאינן נדרשות, מצמצום האצות חדות ומניהול יעיל יותר של תנועת האוטובוסים לאורך המסלול.

המערכת אינה מבטיחה שכל נסיעה תהיה קצרה יותר. במקרים מסוימים היא עשויה להאריך מעט את שהייתו של נוסע בתוך האוטובוס, למשל כאשר הנהג מתבקש להמתין בתחנה. אלא שהרעיון הוא להחליף אי-ודאות גדולה ועומסים קיצוניים בשירות סדיר וצפוי יותר.

מבחינת הנוסע, המתנה קצרה ומבוקרת במהלך הנסיעה עשויה להיות עדיפה על המתנה ממושכת ובלתי צפויה בתחנה. היא עשויה גם להפחית את הסיכון להחמצת אוטובוס מקשר ולהקל על תכנון נסיעה הכוללת כמה קווים.

לא רק שיפור לנוסעים

לניהול פעיל של הקווים עשויה להיות משמעות כלכלית ותפעולית גם עבור מפעילי התחבורה הציבורית. כאשר זמני הסבב של האוטובוסים משתנים במידה רבה, המפעיל נדרש להחזיק עתודות גדולות יותר של כלי רכב ונהגים כדי להתמודד עם איחורים ולמנוע ביטול נסיעות.

מערכת שמייצבת את זמן הסבב עשויה לאפשר למפעיל לדעת בדיוק רב יותר מתי האוטובוס יסיים את המסלול ויהיה מוכן לנסיעה הבאה. בטווח הארוך, ודאות כזו עשויה לצמצם את מספר כלי הרכב הנדרש להפעלת קו באותה תדירות - או לחלופין לאפשר להפעיל שירות תדיר יותר באמצעות אותו צי.

פיזור אחיד יותר של הנוסעים עשוי גם למנוע מצב שבו אוטובוס ראשון נאלץ לדלג על תחנות משום שהתמלא לחלוטין, בעוד האוטובוס שמאחוריו נוסע עם מושבים פנויים. ניצול טוב יותר של הקיבולת עשוי לצמצם את הצורך בתגבור נקודתי ולשפר את השירות גם ללא תוספת תקציבית גדולה.

החיסכון באנרגיה מקבל חשיבות נוספת עם הרחבת השימוש באוטובוסים חשמליים. הפחתת הצריכה עשויה להאריך את טווח הנסיעה בין טעינות, לצמצם את הלחץ על מתקני הטעינה ולהקל על תכנון פעילות הצי במהלך היום.

הפער שבין הדמיה לכביש

למרות התוצאות המבטיחות, יש כמה מכשולים בדרך ליישום. המערכת תלויה במידע אמין ועדכני על מיקום האוטובוסים, זמני הנסיעה והביקוש בתחנות. שיבוש בהעברת הנתונים או פער בין המיקום המדווח למיקום בפועל עלולים לפגוע באיכות ההחלטות.

שאלה נוספת היא מידת הציות של הנהגים. נהג עשוי להתקשות להמתין בתחנה כאשר הנוסעים לוחצים עליו לצאת, או לנסוע במהירות נמוכה מן המותר כאשר הוא חושש מאיחור. יישום המערכת יחייב אפוא לא רק פיתוח טכנולוגי, אלא גם התאמת נהלים, הכשרת נהגים ושיתוף פעולה מצד המפעילים.

גם לנוסעים יהיה צורך להסביר מדוע אוטובוס ממתין בתחנה אף שהדרך לפניו פנויה. ללא הסבר, המתנה מכוונת עלולה להתפרש כעיכוב מיותר או ככשל של הנהג, אף שמטרתה לשפר את השירות לכלל הנוסעים בהמשך הקו.

גרנות מכיר במגבלות. לדבריו, סביבת הדמיה אינה יכולה לייצג באופן מוחלט את המציאות, ולא ניתן להניח שכל הנהגים יצייתו תמיד להנחיות. עם זאת, הוא סבור שגם השגת שליש או מחצית מן השיפור שנמצא במחקר תצדיק מעבר מניהול סביל של קווי האוטובוס לניהול פעיל בזמן אמת.

השלב הבא - ניסוי בשטח

המחקר צפוי להיות מוצג באוקטובר בכנס hEART בפריז. השלב הבא שאליו שואפים החוקרים הוא ניסוי שטח, שבמסגרתו תופעל המערכת בקו אמיתי ותיבחן מול נהגים, נוסעים, עומסי תנועה ותקלות שאינן ניתנות לחיזוי מראש.

ניסוי כזה יוכל לבדוק לא רק את השיפור המתמטי במרווחים, אלא גם שאלות מעשיות: האם הנהגים מבינים את ההנחיות, האם הנוסעים מקבלים את ההמתנות בתחנות, כיצד המערכת מתפקדת כאשר אוטובוס מבטל נסיעה והאם החיסכון באנרגיה נשמר גם בתנאי כביש משתנים.

החלום, לדברי גרנות, הוא לראות את המערכת מיושמת בפועל. מאחורי השאיפה המחקרית עומדת חוויה יומיומית המוכרת למיליוני נוסעים: הרצון לדעת שהאוטובוס יגיע, שלא שלושה אוטובוסים יופיעו יחד לאחר המתנה ארוכה ושאפשר יהיה לסמוך על התחבורה הציבורית גם כאשר הנסיעה אינה מתנהלת בדיוק לפי לוח הזמנים.

האם נתיבי תחבורה ציבורית תמיד מועילים

במקביל עובד גרנות על מחקר נוסף הבוחן את השפעתם של נתיבי תחבורה ציבורית על אמינות השירות. ההנחה הרווחת היא שנתיב ייעודי משפר כמעט בהכרח את פעילות האוטובוסים, משום שהוא מעלה את מהירות הנסיעה ומפחית את תלותם בעומסי התנועה.

אלא שלדבריו, הממצאים הראשוניים מורכבים יותר. בתנאים מסוימים נתיבי תחבורה ציבורית אינם משפרים את אמינות השירות, ואף עלולים לפגוע בה. המחקר בוחן מקרי מבחן בישראל ומבקש לפתח כלי תכנון שלא ימדדו רק את קיצור זמן הנסיעה, אלא גם את השפעת הנתיב על יציבות המרווחים בין האוטובוסים.

המחקר צפוי להיות מוצג בספטמבר בכנס MFTS בנאפולי. המסקנה העולה משני המחקרים דומה: מהירות לבדה אינה מספיקה. מערכת תחבורה ציבורית טובה אינה נבחנת רק במספר הדקות שנחסכו לאוטובוס, אלא גם ביכולתו להגיע בתדירות יציבה, לפזר את הנוסעים בצורה מאוזנת ולאפשר לציבור לתכנן את זמנו בביטחון.