طراحی سامانه های حمل و نقل از زیر شاخه های رشته طراحی صنعتی

[علی خانی]

پردیس فناوری کیشـطرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت- گروه حسابداری و مالی
ترابری، ترابرد یا حمل و نقل (به انگلیسی: Transport) 
به جابجایی یا انتقال انسان، حیوان یا کالا، از جایی به جای دیگر گفته می‌شود.شیوه ترابری می‌تواند هوایی، زمینی (ریلی یا جاده ای)،دریایی،کابلی،خط لوله ای و فضایی باشد. این رشته را می‌توان به سه بخش زیر ساخت، وسایل نقلیه، و بهره‌برداری تقسیم نمود. ترابری، تجارت بین انسان‌ها را فراهم می‌کند که در شکل‌گیری تمدن‌ها نقش اساسی داشته‌است. رشد اقتصادی همواره به ظرفیت سامانه‌های ترابری و معقولیت آن‌ها ارتباط داشته‌است.زیرساخت‌ها و بهره‌برداری از سامانه‌های ترابری تأثیرات بسیار درکاربری زمین ها داشته و ترابری بزرگترین بخش مصرف‌کننده انرژي است و همین امر به موضوع ترابری پایدار اهمیت بسیار داده‌است. ترابری و سامانه‌های ترابری در موضوع گردشگری نقشی مهم دارد.

یک کشتی فله بر، که از آن برای حمل کالاهای بسته‌بندی نشده مانند غلات، زغال‌سنگ و سیمان استفاده می‌شود.
واژه شناسی

واژهٔ ترابری از پیشوند پارسی ترا- به معنی فراسو و آن‌سو، و واژهٔ بری از فعل بردن ساخته شده‌است. پیشوند ترا- از پیشوندهای کهن زبان پارسی است که در پارسی باستان نیز همین‌گونه کاربرد را داشته‌است و هم‌معنی و هم‌ریشه با Trans در انگلیسی است. ترابری از دید واژگانی به معنی بردن به آن‌سوی دیگر است.

جنبه‌های ترابری

قطار اینترسیتی اکسپرس، یک قطار پرسرعت آلمانی
زیرساخت

خطوط انتقال نفت خام در آلاسکا
زیرساخت‌ها، سازه‌های ثابتی هستند که به وسایل نقلیه اجازه تردد می‌دهند. زیرساخت‌ها می‌توانند شامل شبکه‌های حمل و نقل مانند: جاده ها، خطوط راه آهن، راه‌های هوایی، راه‌های آبی، خطوط لولهٔ حمل مواد، و غیره باشند.
پایانه ها مانند: فرودگاه ها، ایستگاه های راه آهن، ایستگاه های اتوبوس، و بندر ها، محل‌هایی هستند که مسافرین و محموله‌ها می‌توانند از یک وسیله نقلیه به وسیله نقلیه دیگر انتقال داده شوند.
تأمین مالی ساخت زیرساخت‌ها می‌تواند از منابع خصوصی یا منابع دولتی انجام گیرد. شرکت‌های ترابری معمولاً شرکت های انحصار طبیعی هستند و برای استفاده عموم یک ضرورت به حساب می‌آیند. در بسیاری از کشورها، تأمین مالی جاده‌ها، خطوط ریلی و فرودگاه‌ها از طریق سامانه  مالیات انجام می‌شود. ساخت پروژه‌های زیرساختی جدید می‌تواند نیاز به بودجه‌های هنگفت داشته باشد که معمولاً از طریق قرض گیری انجام می‌شود. در نتیجه بسیاری از صاحبان زیرساخت‌ها، برای استفاده از زیرساخت هزینه دریافت می‌کنند، برای مثال در فرودگاه‌ها  عوارض فرود و در جاده‌ها عوارض عبور دریافت می‌شود. مستقل از این هزینه‌ها، ممکن است نهادهای مختلف برای خرید خودرو یا وسیله نقلیه، مالیات وضع کنند. معمولاً به دلیل پیش‌بینی نادرست میزان مسافران و تخمین بیش از حد آن، سود بدست آمده از ساخت زیرساخت کمتر از میزان پیش‌بینی شده بدست می‌آید.

وسایل نقلیه
وسایل نقلیه مانند: خودروها؛ قطارها و هواپیماها عموماً در شبکه‌ها حرکت می‌کنند.

بهره‌برداری
بهره‌برداری، دربرگیرندهٔ فعالیت‌هایی است که کنترل سامانه را انجام می‌دهند (مانند چراغ های راهنمایی و شیب سنج ها، خط گردان های راه آهن، کنترل شدآمد هوایی، و جز اینها)، و همچنین سیاست‌هایی مانند چگونگی ادارهٔ  امور مالی ترابری (مانند استفاده از عوارض جاده ای یا مالیت سوخت در ترابری بزرگراهی).
در حالت کلی، طراحی شبکه در حوزهٔ برنامه ریزی شهری و مهندسی عمران طراحی وسایل نقلیه در حوزهٔ مهندسی مکانیک و گرایش‌های تخصصی آن، مانند مهندسی دریا و مهندسی هوا فضا، و بهره‌برداری‌ها نیز معمولاً تخصصی شده‌اند؛ هرچند که ممکن است متعلق به پژوهش بهره‌برداری یا مهندسی سامانه ها باشند.

ترابری و ارتباطات

ترافیک خودروها در آزاد راه هاربور، در مرکز شهر لس آنجلس، معمولاً در ساعات شلوغی بسیار می‌باشد.

متروی پکن در ساعت شلوغی صبح

ترابری و ارتباطات جایگزین و مکمل یکدیگرند. با اینکه ممکن است ارتباطات کاملاً پیشرفته بتواند جایگزین ترابری شود و شخص به جای دیدن کسی از نزدیک، به او تلگراف، تلفن، دور نگار بزند، ثابت شده‌است که این شیوه‌های ارتباطی در واقع در کل ارتباطات دو طرفه بهتری را ایجاد می‌کنند. پیشرفت در ترابری بدون ارتباطات غیرممکن است. ارتباطات برای سامانه های ترابری پیشرفته حیاتی و ضروری است، از خطوط راه آهن دارای یک خط که می‌خواهند در هر دو جهت از آنها قطار عبور کند تا کنترل خطوط هوایی که همواره باید از محل هواپیما در آسمان اطلاع داشته باشد؛ بنابراین، مشاهده شده‌است که افزایش و پیشرفت یکی، به توسعهٔ بیشتر دیگری می‌انجامد. برای پیاده‌سازی ارتباطات در ترابری شیوه‌های وسیله نقلی به زیرساخت و وسیله نقلیه-به-وسیله نقلیه وجود دارد. در صورت استاندارد بودن زیرساخت های لرتباطی باید مد نظر قرار گیرد.

ترابری، فعالیت‌ها، و کاربری زمین
یک رابطه و ارتباط مشهور بین تراکم توسعه و انواع ترابری وجود دارد. تراکم عبارت است از نسبت مساحت فضای ساخته شده به مساحت زمین. طبق یک قانون کلی، تراکم‌های یک‌ونیم یا کمتر برای خودرو ها مناسب هستند، و تراکم‌های شش و بیشتر برای قطار ها. محدودهٔ تراکم‌های بین حدود دو تا چهار از قواعد قراردادهای ترابری خصوصی خیلی پیروی نمی‌کنند. بسیاری از شهرها دارای این میزان تراکم بوده و از مشکلات ترافیکی رنج می‌برند. جابه جایی سریع شخصی ممکن است این خلاء را پر کند.
کاربری زمین از فعالیت‌ها پشتیبانی می‌کند. این فعالیت‌ها از لحاظ فضایی از هم فاصله دارند. مردم احتیاج دارند از نقطه‌ای به نقطه‌ای دیگر بروند (به عنوان مثال از خانه به محل کار یا خرید، و بازگشت به خانه).
ترابری یک خواسته برآمده است که وجودش برای فعالیت‌هایی که در انتهای سفرها انجام می‌شوند لازم است. بهره‌گیری  بهینه از کاربری زمین فاصلهٔ بین فعالیت‌های عادی و روزمره (مانند خانه و خرید آذوقه) را کاهش می‌دهد، و مکان‌های توسعه یافتهٔ دارای تراکم بیشتر را نزدیک خطوط ترابری و مراکز فعالیت قرار می‌دهد. کاربری زمین نامناسب باعث تمرکز فعالیت‌ها (مانند مشاغل) در محل به دور از سایر مقصدها (مانند خانه و فروشگاه‌ها) می‌شود.
راه‌هایی برای صرفه‌جویی در تراکم وجود دارد. بسیاری از زمین‌ها می‌توانند کاربری‌های بهتری از کاربری ترابریی داشته باشند. تسهیلات ترابریی به زمین نیاز دارند و در شهرها سطوح آسفالت و سنگفرش شده (شامل خیابان‌ها و پارکینگ‌ها) به راحتی تا بیش از بیست درصد کل کاربری زمین‌ها را دربرمی‌گیرند. یک سامانه ترابری کارا می‌تواند از هدر رفتن زمین جلوگیری نماید.

ترابری؛ انرژی، و محیط زیست
ترابری یکی از بخش‌های عمده و اصلی مصرف‌کنندهٔ انرژی است. بیشتر ترابر ها از سوخت های هیدرو کربنی استفاده می‌کنند. اگر این سوخت ها ناقص بسوزند، تولید آلودگی می‌کنند. با وجود اینکه وسایل نقلیه در ایالات متحده نسبت به گذشته به علت مقررات زیست بومیآلودگی کمتری ایجاد می‌کنند، اما در عمل این امر به دلیل افزایش تعداد وسایل نقلیه و میزان استفاده‌ای که از هر یک از آنها می‌شود، بی‌اثر شده‌است. سوخت‌های با آلایندگی کم می‌توانند آلودگی را کاهش دهند. گاز مایع به عنوان یکی از سوخت‌های با آلایندگی کم شناخته شده‌است. میزان آلایندگی هیدروژن از گاز مایع نیز کمتر است.
یک روش دیگر بالا بردن کارایی وسایل نقلیه‌است، که کاهش آلودگی و اتلاف را به‌وسیلهٔ ایجاد کاهش در مصرف انرژی به همراه دارد. اگر امکان بهره‌گیری از نیروی الکتریسیته در وسایل نقلیه وجود داشته باشد، موتور های الکتریکی  بهترین و کاراترین گزینه هستند. راه دیگر تولید انرژی با استفاده از یاخته های سوختی است که کارایی‌شان دو تا پنج برابر موتور های گرمایشی مرسومی است که در وسایل نقلیه وجود دارند. یک روش ترکیبی و بسیار مؤثر طراحی وسایل ترابری زمینی به شکلی است که مقاومت هوا در مقابل آن‌ها کم شود، زیرا این وسایل ۷۵ درصد از انرژی خود را صرف غلبه بر مقاومت هوا می‌کنند. روش دیگر بازیافت انرژی است که در اثر ترمز از دست می‌رود؛ به‌کارگیری این روش نیازمند یک وسیله نقلیه پیچیده تر  است.

رده بندی ترابری
۱.غیرانسانی: جابه جایی با نیروی حیوانات
۲.هوانوردی ات

۳.ترابری کابلی
۴.ترابری انتقالی
۵. ترابری با نیروی انسانی
۶.ترابری پیوندی