EN Multiple-criterion Decision Aiding in Urban Transportation Management

polski

PL Niniejsza rozprawa doktorska dotyczy problematyki oceny projektów z zakresu transportu miejskiego, dotyczących różnych jego rodzajów, lokującej się w ramach szerszej problematyki zarządzania transportem miejskim. Autor niniejszej dysertacji postawił hipotezę, iż metodyka wielokryterialnego wspomagania decyzji może posłużyć do rozwiązania wielopoziomowego, wielokryterialnego problemu decyzyjnego z zakresu zarządzania transportem miejskim, związanego z ustaleniem kolejności realizacji projektów transportu miejskiego o różnym charakterze. Z uwagi na powyższe, nadrzędnym celem pracy jest opracowanie uniwersalnej, spójnej metodyki ustalania kolejności realizacji projektów transportowych, mających na celu doskonalenie, rozwój i usprawnienie systemu transportu miejskiego, z wykorzystaniem narzędzi wielokryterialnego wspomagania decyzji (WWD) i uwzględniającej zarówno cele (kryteria) merytoryczne, jak i cele (kryteria) miejskiej polityki transportowej oraz cele (kryteria) strategiczne miasta / aglomeracji miejskiej. W konsekwencji, cele podrzędne sformułowano, jako: wykazanie wielopoziomowego, wielokryterialnego charakteru problemów decyzyjnych występujących w zarządzaniu miastem, a w szczególności w sferze transportu miejskiego (różne grupy interesów, różne aspekty oceny – techniczne, ekonomiczne, społeczne, środowiskowe, bezpieczeństwa itd.), skonstruowanie hierarchii celów (kryteriów) w sferze zarządzania transportem miejskim na trzech jego poziomach oraz wykazanie związku pomiędzy realizacją owych celów (kryteriów) a realizacją celów strategicznych miasta. W toku pracy zrealizowano szereg zadań badawczych. Po pierwsze, dokonano wszechstronnego przeglądu literatury w zakresie zarządzania miastem i transportem miejskim, oceny transportu miejskiego oraz wielokryterialnego wspomagania decyzji. Następnie sformułowano problem badawczy, jako zadanie wielopoziomowego, wielokryterialnego szeregowania wariantów oraz przeprowadzono jego dogłębne studium i analizę. Rozważany problem decyzyjny zamodelowano matematycznie, definiując warianty, spójne rodziny kryteriów ich oceny na różnych poziomach analizy oraz modele preferencji decydenta i interesariuszy. Dokonano analizy i wyboru metod obliczeniowych, ze szczególnym uwzględnieniem wielokryterialnych metod szeregowania/rankingu wariantów. Kolejno, przeprowadzono serię eksperymentów obliczeniowych prowadzących do ostatecznego uszeregowania projektów transportu miejskiego z wykorzystaniem oryginalnej formuły agregacji wyników. Ostatecznie, dokonano wszechstronnej analizy uzyskanych rezultatów i wyboru rozwiązania kompromisowego wraz z rekomendacjami metodycznymi i utylitarnymi. Niniejsza rozprawa doktorska zawiera sześć niżej scharakteryzowanych rozdziałów. We wprowadzeniu zdefiniowano problematykę pracy oraz sformułowano hipotezę, cel i główne zadania badawcze. Odniesiono się do podstawowych pojęć i zjawisk związanych z funkcjonowaniem transportu miejskiego. Na podstawie wniosków z przeglądu literatury określono lukę badawczą i zakres pracy. W kolejnych dwóch rozdziałach teoretycznych (Rozdziały 2 i 3) dokonano przeglądu literatury z zakresu transportu miejskiego i wielokryterialnego wspomagania decyzji. W Rozdziale 2 scharakteryzowano pojęcia i zasady funkcjonowania transportu miejskiego oraz zjawiska z nim związane. Opisano politykę transportową w odniesieniu do miast, a także ulokowano zarządzanie transportem miejskim w sferze zarządzania miastem. Przedstawiono sposoby i metody oceny transportu miejskiego, a w szczególności oceny projektów transportowych. W Rozdziale 3 zaprezentowano istotę wielokryterialnego wspomagania decyzji oraz przeprowadzono przegląd i klasyfikację metod WWD. Szczegółowo scharakteryzowano wybrane wielokryterialne metody szeregowania wariantów. Odniesiono się również do relacji pomiędzy wielokryterialnym i grupowym podejmowaniem decyzji. Ostatecznie, przedstawiono aktualny stan zastosowań WWD w wielu dziedzinach, w tym w szczególności w transporcie. W Rozdziale 4 przedstawiono oryginalną metodykę wielopoziomowej, wielokryterialnej oceny projektów z zakresu transportu miejskiego. Rozdział ten stanowi twórczy wkład autora niniejszej dysertacji i zawiera szczegółowy opis zaproponowanej metodyki wraz z jej graficzną prezentacją. W najszerszym Rozdziale 5 dokonano praktycznej weryfikacji opracowanej metodyki. W tej części przedstawiono całą procedurę postępowania związaną z rozwiązywaniem problemu decyzyjnego na pięciu poziomach. Na poziomie I zaprezentowano rozwiązanie trzech odrębnych, specyficznych problemów decyzyjnych, tj.: problemu optymalizacji lokalizacji parkingów typu „Parkuj i Jedź”, problemu rankingu różnych rozwiązań transportowych dla wybranego odcinka sieci drogowej oraz problemu oceny i wyboru modelu tramwaju dla systemu transportu publicznego. Na tej podstawie, oraz w wyniku dodatkowych analiz, stworzono listę osiemnastu projektów transportowych poddanych ocenie i uszeregowaniu. Na poziomach II-IV przeprowadzono wszechstronną ocenę rozważanych projektów ze względu na kryteria merytoryczne (operacyjne), sektorowe (taktyczne) i ogólno-miejskie (strategiczne). Na poziomie V przeprowadzono oryginalną agregację wyników i uzyskano ranking końcowy projektów transportu miejskiego. Eksperymenty obliczeniowe uzupełniono o analizę wrażliwości i stabilności rankingu. W Rozdziale 6 wyprowadzono wnioski końcowe, w tym scharakteryzowano najważniejsze osiągniecia metodyczne i praktyczne oraz wskazano możliwe kierunki dalszych prac badawczych. W toku niniejszej rozprawy wykazano, iż zastosowanie metodyki wielopoziomowego, wielokryterialnego wspomagania decyzji pozwala na przeprowadzenie kompleksowej, wielopoziomowej, wielokryterialnej oceny projektów transportu miejskiego z uwzględnieniem celów (kryteriów) merytorycznych, celów (kryteriów) strategicznych, celów (kryteriów) polityki transportowej miasta, różnych aspektów oceny i interesów wielu podmiotów, a także na znalezienie rozwiązań kompromisowych będących wskazaniem/rekomendacją dla decydenta (władz miejskich).

EN The presented doctoral dissertation deals with the evaluation of urban transportation projects, involving various transportation modes. All considerations are carried out within a wider framework of urban transportation management. The author has formulated the hypothesis that the methodology of multiple-criteria decision aiding may be successfully used in the process of solving a multiple-level, multiple-criteria decision problem in the field of urban transportation management, concerning the determination of the sequence of executing diverse urban transportation projects. Thus, the major / principal objective of the presented thesis is the development of a universal, coherent methodology of establishing a sequence of implementing urban transportation projects, focused on enhancement, development and efficiency increase of an urban transportation system, with the application of multiple-criteria decision aiding (MCDA) methods / tools, and taking into consideration: technical / operational / project-specific objectives (criteria), the objectives (criteria) defined by the urban transportation policy as well as the city / metropolitan area strategic objectives (criteria). Consequently, the subordinate objectives have been formulated as follows: demonstrating a multiple-level and multiple-criteria character of the decision problems encountered in city management, and specifically in the area of urban transportation management (various interest groups, various evaluation aspects – technical, economic, social, environmental, safety-related etc.), constructing a hierarchy of objectives (criteria) in the area of urban transportation management on its three levels, as well as demonstrating the existing relationship between satisfying these objectives (criteria) and fulfilling / reaching the city’s strategic objectives. Several research tasks have been completed in the course of this project. Firstly, a comprehensive review of the literature in the fields of city administration / management, urban transportation management and evaluation of urban transportation as well as a multiple-criteria decision aiding has been carried out. Then, the research problem has been formulated as a multiple-level, multiple-criteria ranking problem and, subsequently, its in-depth study and analysis have been performed. The considered decision problem has been expressed in terms of a mathematical model. This included the definition of variants and consistent families of criteria for their evaluation at different levels of analysis. Also, the models of preferences of the decision-makers and stakeholders have been defined. The analysis and selection of computational methods have been performed, with a special emphasis on multiple-criteria ranking methods. Then, a series of computational experiments, resulting in the final ranking of urban transportation projects, generated with the application of an original formula of results’ aggregation has been carried out. Finally, an extensive analysis of the generated results has been performed and a compromise solution has been selected. The analysis has been accompanied by methodological and practical recommendations. The thesis is composed of six chapters outlined below. In the introduction the problems that the thesis deals with have been defined, and the main hypothesis, the objective and the main research tasks have been presented. The author has referred to the key terms and phenomena associated with the operation of urban transportation. Looking at the conclusions from the existing literature on the subject, the research gap and the scope of the presented thesis have been defined. In the next two theoretical chapters (Chapters 2 and 3) a review of the literature on urban transportation and on multiple-criteria decision aiding has been carried out. In Chapter 2 the terms and the principles of how urban transportation operates, as well as related with it phenomena have been characterized. A description of urban transportation policy has been offered, and urban transportation management has been located in the sphere of city administration / management. Ways and methods of evaluating urban transportation have been presented with special reference to the evaluation of transportation projects. In Chapter 3 the essence of multiple-criteria decision aiding has been presented together with a review and classification of the MCDA methods. Also, the selected multiple-criteria ranking methods have been characterized in a detailed way. There have also been made references to the relations between the multiple-criteria and group decision-making. Finally, the up-to-date state of MCDA application in diverse areas, especially in transportation, has been shown. In Chapter 4 the original methodology of the multiple-level, multiple-criteria evaluation of urban transportation projects has been presented. This chapter represents the author’s unique creative input and contains a detailed description of the proposed methodology, complete with a graphic presentation. In the widest Chapter 5 a practical verification of the developed methodology has been carried out. In this section the entire procedure of resolving a decision-making problem on five different levels has been described. At the first (I) level the solution of three separate, specific decision-making problems, namely the optimisation of locating “Park & Ride” car parks problem, the problem of ranking various transportation solutions for a selected section of a road network, and the problem of evaluating and selecting the most suitable tram model for the public transportation system have been presented. On this basis and as a result of additional analyses, a list of eighteen, then evaluated and ranked, transportation projects has been created. At levels II-IV a comprehensive evaluation of the considered projects bas been carried out with reference to the technical / operational / project-specific criteria, sectorial (tactical) and overall municipal (strategic) criteria. At level V an original aggregation of results has been carried out and the final ranking of urban transportation projects has been obtained. The computational experiments have been supplemented with the ranking sensitivity and stability analysis. In Chapter 6 the final conclusions have been presented, especially the most important methodological and practical achievements have been characterized, and then potential directions for further research have been identified. In the course of the presented thesis, it has been proved that the utilisation of a multiple-level, multiple-criteria decision aiding methodology enables to carry out a comprehensive, multiple-level, multiple-criteria evaluation of urban transportation projects, taking into consideration the technical / operational / project-specific objectives (criteria), the strategic objectives (criteria), the objectives (criteria) of the urban transportation policy, various aspects of evaluation and interests of a number of stakeholders, as well as to identify compromise solutions that may be an indication / recommendation for the decision-maker (municipal authorities).

241

inżynieria lądowa

transport

DrOIN 1640

to201580714

Pobierz plik

publiczny

Andrzej Rudnicki

Kraków, Polska

20.06.2014

polski

Pobierz plik

publiczny

Franciszek Tomaszewski

Poznań, Polska

23.06.2014

polski

Pobierz plik

publiczny

rozprawa doktorska

Poznań, Polska

22.09.2014

Rada Wydziału Maszyn Roboczych i Transportu Politechniki Poznańskiej

doktor nauk technicznych w dyscyplinie: transport, w specjalności: transport miejski