A computerised decision support system for the implementation of strategic logistics management optimisation principles in the planning and operation of integrated urban public transport
Date
2001-12
Authors
Duff-Riddell, W. R. (Wayne Russell)
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: Public and private transport system planning and operation have tended to be fragmented
functions. In particular, public transport is often planned and operated independently of the
"private" transport system. South African government policy now requires that comprehensive,
strategic transport plans be prepared by metropolitan transport authorities. These plans are
expected to conform to national strategic objectives as well as including local current and longterm
objectives. This planning is required in the environment of a multi-modal, multi-operator,
public-private partnership scenario that is new for most of the role players. The lack of
experience is accompanied by a lack of any existing model for dealing with this scenario. This
dissertation describes such a model. The model is based on the principles of strategic logistics
management commonly employed in commerce and industry, including service-oriented
industries. The modelling process is thus based on achieving a combination of customer service
and long-term objectives.
The model comprises a number of separate components and steps:
• A transport network model (Emme/2).
~ A multi-class, generalised-cost assignment of private and public transport demand onto a
network, modified to be modeless to the public transport users, is performed. This
assignment allows for the imposition of generalised-cost reflecting urban-planning
objectives in addition to more conventional costs such as travel cost. In this assignment,
the interaction of public and private transport is accounted for and results in an associated
modal choice.
~ A series of single-class generalised-cost assignments is then used to "focus" public
transport demand to create corridors of demand adequate to justify public transport
routes. This process can be enhanced to develop a design promoting switching from
private to public transport. It also allows for multi-period route design.
~ The results of this modelling process are output to a text file and then subject to the
processes described below. The results of these processes are then input into the network
model where a standard transit assignment is performed and used to modify the proposed
lines and update the network design data with respect to boardings and alightings at
nodes. This information is used to design fixed infrastructure. • A Microsoft Access database and route extraction program.
);> The network model data is drawn into the database where it is subject to a route
extraction program that converts the assignment results from the network model into a set
of mode specific potential public transport route definitions. These route definitions are
based on paths of maximum demand. The extraction process is controlled by parameters
specified by the planner, such as minimum route lengths and the demand level for various
categories of service.
);> After route extraction, vehicle allocation, and transit assignment, the database provides
details of the boardings and alightings and number and details of transit lines using each
node and link in the network. This data is used to design fixed infrastructure.
• A Microsoft Excel spreadsheet vehicle operating cost model.
);> For each vehicle type, the operating cost given the anticipated vehicle mileage and
operating speed is determined. This is used to guide the choice of vehicles for different
routes.
• A Lingo goal-programming model.
);> The potential routes and the available or potential fleet are subjected to a goalprogramme
in which the optimum choice of vehicle allocation is determined. The
allocation parameters can be controlled by the planner. These parameters may include
costs, energy, fuel consumption, and vehicle and route limitations amongst others. Multiperiod
design is included in the modelling process so that the optimum design may be for
the operating period, daily, or weekly cycle.
The modelling process provides two main outputs:
• A set of fully described and costed transit lines ill terms of both routing and vehicle
allocation. These transit line definitions can be output to the level of driver instructions if
necessary.
• Details of the type and location of infrastructure to be provided on the network.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Openbare en private vervoerstelsel-beplanning en -bedryf IS geneig om gefragmenteerde funksies te wees. Dit is veral waarneembaar in die openbare vervoerstelsels waarvan die beplanning en bedryf onafhanklik van die "private" vervoerstelsels plaasvind. Die beleid van die Suid-Afrikaanse regering vereis dat omvattende strategiese vervoerplanne deur die metropolitaanse vervoer owerhede voorberei word. Daar word van hierdie planne verwag om aan die nasionale strategiese doelwitte, asook die plaaslike bestaande en langtermyn doelwitte te voldoen. Hierdie beplanning word vereis deur 'n omgewing wat nuut is vir die meeste rolspelers en bestaan uit multi-modale, multi-operateur en openbare-private vennootskap scenario's. Die tekort aan ondervinding gaan gepaard met 'n tekort aan 'n bestaande model wat gebruik kan word om hierdie scenario's te hanteer. So 'n model word deur hierdie verhandeling beskryf. Die model is gebasseer op die beginsels van strategiese logistieke bestuur wat algemeen gebruik word in die handel en industrie, insluitende die diens-georïenteerde industrieë. Die modelleringsproses wil dus 'n kombinasie van diens aan kliënte en langtermyn doelwitte bereik. Die model bestaan uit onderskeie komponente en stappe: • 'n Vervoernetwerkmodel (Emmel2) }i;> 'n Multi-klas, veralgemeende-koste toedeling van private en openbare vervoeraanvraag op 'n netwerk, aangepas om modusloos te wees vir die openbare vervoergebruiker, word uitgevoer. Hierdie toedeling laat nie net die heffing van meer konvensionele kostes, soos reiskoste toe nie, maar ook veralgemeende kostes wat staatsbeplarmingsdoelwitte reflekteer. In hierdie opdrag word die interaksie van openbare- en private vervoer ondersoek waarvan die uiteinde 'n geassosieerde modale keuse is. }i;> 'n Reeks enkelklas veralgemeende koste toedelings word dan gebruik om op openbare vervoeraanvraag te fokus en daardeur korridors van aanvraag, wat gepas is om openbare vervoerroetes te regverdig, te skep. Hierdie proses kan verfyn word om 'n plan te ontwikkel wat die verskuiwing van private vervoer na openbare vervoer sal bevorder. Dit laat ook die ontwerp van multi-periode roetes toe. }i;> Die resultate van hierdie modelleringsproses word uitgevoer na 'n tekslêer en dan aan die prosesse, wat hier onder beskryf word, onderwerp. Die resultate van hierdie prosesse word dan ingevoer in die netwerkmodel waar 'n standaard publieke vervoertoedeling uitgevoer word. Dit word dan gebruik om die voorgestelde roetes te wysig en die netwerk data, met betrekking tot die aantal persone wat op en af klim by nodes, op te dateer. Hierdie inligting word gebruik vir die ontwerp van infrastrukture. • 'n Microsoft Access databasis en roete-ontrekkingsprogram );> Die netwerkmodel data word in die databasis ingetrek waar dit aan 'n roeteontrekkingsprogram onderwerp word. Hierdie program skakel die toedelingsresultate van die netwerkmodel om na 'n stel potensiële modus spesifieke openbare vervoerroete definisies. Hierdie roete definisies word gebasseer op paaie van maksimum aanvraag. Die ontrekkingsproses word deur parameters, soos minimum lengte van roetes en die vlak van aanvraag van verskeie kategorieë van diens, wat deur die beplanner gespesifiseer word, gekontroleer. );> Na die ontrekking van roetes, voertuigtoekenning en vervoertoedeling, voorsien die databasis besonderhede van die aantal persone wat op en af klim asook die aantal en details van vervoerroete wat elke node en skakel in die netwerk gebruik. Hierdie data word gebruik om infrastrukture te ontwerp. • 'n Microsoft Excel sigblad voertuig bedryfskoste model )i> Vir elke tipe voertuig word die bedryfskoste, volgens die verwagte afstand en spoed van die spesifieke voertuig, bepaal. Die resultate word gebruik om die keuse van voertuie vir verskillende roetes te bepaal. • 'n Lingo doelprogrameringsmodel );> Die potensiële roetes en die beskikbare of potensiële vloot word onderwerp aan 'n doelprogram waarin die optimum keuse van voertuigtoekenning bepaal word. Die toekenningsparameters kan deur die beplanner gekontroleer word. Die parameters kan onder andere kostes, energie, brandstofverbruik en voertuig- en roete beperkings, insluit. Multi-periode ontwerp is ingesluit in die modelleringsproses sodat die optimum ontwerp vir die bedryfsperiode, daaglikse of weeklikse siklusse, kan wees. Die modelleringsproses lewer twee hoofuitkomste: • 'n Stel volledig beskrywende en koste berekende vervoerroete wat, indien nodig, na die vlak van bestuurder instruksies, uitgevoer kan word. • Details van die tipe en plek van infrastruktuur wat benodig word deur die netwerk.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Openbare en private vervoerstelsel-beplanning en -bedryf IS geneig om gefragmenteerde funksies te wees. Dit is veral waarneembaar in die openbare vervoerstelsels waarvan die beplanning en bedryf onafhanklik van die "private" vervoerstelsels plaasvind. Die beleid van die Suid-Afrikaanse regering vereis dat omvattende strategiese vervoerplanne deur die metropolitaanse vervoer owerhede voorberei word. Daar word van hierdie planne verwag om aan die nasionale strategiese doelwitte, asook die plaaslike bestaande en langtermyn doelwitte te voldoen. Hierdie beplanning word vereis deur 'n omgewing wat nuut is vir die meeste rolspelers en bestaan uit multi-modale, multi-operateur en openbare-private vennootskap scenario's. Die tekort aan ondervinding gaan gepaard met 'n tekort aan 'n bestaande model wat gebruik kan word om hierdie scenario's te hanteer. So 'n model word deur hierdie verhandeling beskryf. Die model is gebasseer op die beginsels van strategiese logistieke bestuur wat algemeen gebruik word in die handel en industrie, insluitende die diens-georïenteerde industrieë. Die modelleringsproses wil dus 'n kombinasie van diens aan kliënte en langtermyn doelwitte bereik. Die model bestaan uit onderskeie komponente en stappe: • 'n Vervoernetwerkmodel (Emmel2) }i;> 'n Multi-klas, veralgemeende-koste toedeling van private en openbare vervoeraanvraag op 'n netwerk, aangepas om modusloos te wees vir die openbare vervoergebruiker, word uitgevoer. Hierdie toedeling laat nie net die heffing van meer konvensionele kostes, soos reiskoste toe nie, maar ook veralgemeende kostes wat staatsbeplarmingsdoelwitte reflekteer. In hierdie opdrag word die interaksie van openbare- en private vervoer ondersoek waarvan die uiteinde 'n geassosieerde modale keuse is. }i;> 'n Reeks enkelklas veralgemeende koste toedelings word dan gebruik om op openbare vervoeraanvraag te fokus en daardeur korridors van aanvraag, wat gepas is om openbare vervoerroetes te regverdig, te skep. Hierdie proses kan verfyn word om 'n plan te ontwikkel wat die verskuiwing van private vervoer na openbare vervoer sal bevorder. Dit laat ook die ontwerp van multi-periode roetes toe. }i;> Die resultate van hierdie modelleringsproses word uitgevoer na 'n tekslêer en dan aan die prosesse, wat hier onder beskryf word, onderwerp. Die resultate van hierdie prosesse word dan ingevoer in die netwerkmodel waar 'n standaard publieke vervoertoedeling uitgevoer word. Dit word dan gebruik om die voorgestelde roetes te wysig en die netwerk data, met betrekking tot die aantal persone wat op en af klim by nodes, op te dateer. Hierdie inligting word gebruik vir die ontwerp van infrastrukture. • 'n Microsoft Access databasis en roete-ontrekkingsprogram );> Die netwerkmodel data word in die databasis ingetrek waar dit aan 'n roeteontrekkingsprogram onderwerp word. Hierdie program skakel die toedelingsresultate van die netwerkmodel om na 'n stel potensiële modus spesifieke openbare vervoerroete definisies. Hierdie roete definisies word gebasseer op paaie van maksimum aanvraag. Die ontrekkingsproses word deur parameters, soos minimum lengte van roetes en die vlak van aanvraag van verskeie kategorieë van diens, wat deur die beplanner gespesifiseer word, gekontroleer. );> Na die ontrekking van roetes, voertuigtoekenning en vervoertoedeling, voorsien die databasis besonderhede van die aantal persone wat op en af klim asook die aantal en details van vervoerroete wat elke node en skakel in die netwerk gebruik. Hierdie data word gebruik om infrastrukture te ontwerp. • 'n Microsoft Excel sigblad voertuig bedryfskoste model )i> Vir elke tipe voertuig word die bedryfskoste, volgens die verwagte afstand en spoed van die spesifieke voertuig, bepaal. Die resultate word gebruik om die keuse van voertuie vir verskillende roetes te bepaal. • 'n Lingo doelprogrameringsmodel );> Die potensiële roetes en die beskikbare of potensiële vloot word onderwerp aan 'n doelprogram waarin die optimum keuse van voertuigtoekenning bepaal word. Die toekenningsparameters kan deur die beplanner gekontroleer word. Die parameters kan onder andere kostes, energie, brandstofverbruik en voertuig- en roete beperkings, insluit. Multi-periode ontwerp is ingesluit in die modelleringsproses sodat die optimum ontwerp vir die bedryfsperiode, daaglikse of weeklikse siklusse, kan wees. Die modelleringsproses lewer twee hoofuitkomste: • 'n Stel volledig beskrywende en koste berekende vervoerroete wat, indien nodig, na die vlak van bestuurder instruksies, uitgevoer kan word. • Details van die tipe en plek van infrastruktuur wat benodig word deur die netwerk.
Description
Thesis (PhD)--University of Stellenbosch, 2001.
Keywords
Urban transportation, Local transit -- Management, Transportation -- Management, Dissertations -- Civil engineering, Theses -- Civil engineering