Βελτιστοποίηση διαδρομών σχολικών λεωφορείων με την χρήση Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών και εκτίμηση περιβαλλοντικού και οικονομικού αντικτύπου

Abstract

Η παρούσα μελέτη εξετάζει τον σχεδιασμό και την υλοποίηση μιας ολοκληρωμένης μεθοδολογίας βελτιστοποίησης των διαδρομών σχολικών λεωφορείων, με τη συνδρομή Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών (ΓΣΠ) και αλγορίθμων δρομολόγησης οχημάτων. Η έρευνα επικεντρώνεται στην περίπτωση ενός μεγάλου ιδιωτικού σχολείου στην Ανατολική Αττική, το οποίο διαθέτει πολυάριθμο στόλο λεωφορείων για την εξυπηρέτηση πάνω από χιλίων πεντακοσίων μαθητών καθημερινά. Κύριος σκοπός της μελέτης είναι η ελαχιστοποίηση του χρόνου μετακίνησης των μαθητών, η μείωση της συνολικής απόστασης που διανύουν τα λεωφορεία και, παράλληλα, η ελάττωση της κατανάλωσης καυσίμου και των σχετικών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Αυτές οι επιδιώξεις εντάσσονται στο ευρύτερο πλαίσιο αειφόρου ανάπτυξης και βιώσιμης διαχείρισης των μετακινήσεων, δεδομένου ότι οι σχολικές μεταφορές αντιπροσωπεύουν σημαντικό μέρος της κυκλοφοριακής επιβάρυνσης σε αστικές περιοχές.

Η μεθοδολογική προσέγγιση ξεκίνησε με τη συλλογή και προετοιμασία ποικίλων δεδομένων, όπως οι ακριβείς θέσεις στάθμευσης των οχημάτων, οι διευθύνσεις παραλαβής των μαθητών και τα χαρακτηριστικά του στόλου (χωρητικότητα, κατανάλωση, διαστάσεις). Ακολούθως, χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό ArcGIS Pro για τη δημιουργία ενός προσαρμοσμένου δικτύου δρόμων, αξιοποιώντας πρωτίστως τα δεδομένα του OpenStreetMap και εν συνεχεία τις υπηρεσίες της ESRI για πιο ακριβείς πληροφορίες κυκλοφορίας. Στο πλαίσιο αυτό, τέθηκαν οι χρονικοί περιορισμοί των ωρών λειτουργίας του σχολείου, ο εκτιμώμενος χρόνος επιβίβασης και αποβίβασης των μαθητών, καθώς και τα όρια χωρητικότητας για τα διάφορα μεγέθη λεωφορείων. Επιπλέον, αναπτύχθηκε ένα μοντέλο αυτοματοποίησης (Model Builder) προκειμένου να εξασφαλιστεί η επαναληψιμότητα των υπολογισμών και η ευχερής τροποποίηση σεναρίων, ώστε να απαντώνται πολλαπλές παραλλαγές του προβλήματος σε διαφορετικές ημέρες ή συνθήκες.

Με γνώμονα την εξεύρεση βέλτιστων διαδρομών, εφαρμόστηκαν δύο διαφορετικές προσεγγίσεις στον αλγόριθμο Vehicle Routing Problem (VRP). Η πρώτη επέφερε ανακατανομή στάσεων, με στόχο τη μείωση των περιττών χιλιομέτρων και την αποφυγή αλληλεπικαλύψεων στις ίδιες περιοχές, δίχως να τροποποιεί αισθητά το καθιερωμένο ωράριο εκκίνησης των δρομολογίων. Η δεύτερη εισήγαγε ένα χρονικό παράθυρο μεγαλύτερης ευελιξίας, προσφέροντας στα λεωφορεία τη δυνατότητα να ξεκινούν σε διαφορετικές ώρες ώστε να αποφεύγουν συγκεκριμένες ζώνες και χρονικά διαστήματα υψηλής κυκλοφοριακής συμφόρησης. Οι συγκρίσεις των δύο αυτών λύσεων με τις υφιστάμενες διαδρομές έδειξαν αισθητά οφέλη όσον αφορά την εξοικονόμηση καυσίμου και τη μείωση του χρόνου παραμονής των μαθητών στο λεωφορείο.

Η αναλυτική αξιολόγηση έλαβε υπόψη τον συνολικό αριθμό λεωφορείων που χρησιμοποιήθηκαν, τα χιλιόμετρα που διένυσαν και το κόστος καυσίμου, καθώς και τις υπολογιζόμενες εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα. Τα ευρήματα κατέδειξαν ότι οι βελτιστοποιημένες διαδρομές μπορούν να μειώσουν σημαντικά τη διανυόμενη απόσταση και να ενισχύσουν την αποτελεσματικότητα, ενώ παράλληλα η εύλογη προσαρμογή στα χρονικά παράθυρα αναχώρησης προσφέρει πρόσθετη ευελιξία και πιο ορθολογική κατανομή των διαδρομών.

Συμπερασματικά, η μελέτη αναδεικνύει τη σημασία υιοθέτησης μιας ολιστικής προσέγγισης για την επίλυση του προβλήματος δρομολόγησης σχολικών λεωφορείων, αξιοποιώντας πλήρως τις δυνατότητες των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών. Η τεχνολογική υποστήριξη, σε συνδυασμό με ρεαλιστικές παραμέτρους και δυναμικά σενάρια, οδηγεί σε σημαντική μείωση του λειτουργικού κόστους, του περιβαλλοντικού αποτυπώματος και του χρόνου μετακίνησης για τους μαθητές, θέτοντας τις βάσεις για μια πιο βιώσιμη, οικονομικά αποδοτική και ασφαλή σχολική μεταφορά.