Le choix de la meilleure alternative de transport pour la solution du probleme de traffic a İstanbul

Abstract

ÖZET Bu çalışmada «İstanbul Boğaz Geçişi' nde en iyi ulaşım alternatifinin seçimi»problemi ele alınmıştır. İstanbul Asya ve Avrupa kıtalarını arasında yer alırken aradaki bağlantı, birinci Boğaz köprüsü, Fatih Sultan Mehmet köprüsü ve deniz yolu ulaşımıyla sağlanmaktadır. Bunların arasında karayolu ulaşımı trafik tıkanıklığına, dolayısıyla da ulaşımın aksamasına sebep olmaktadır. Ulaşım kısaca iki nokta arasındaki insan ve hizmet aktarımıdır. Buradaki ulaşım sorunu ise sadece Boğaz Geçişi'ni kapsamaktadır. Ele aldığımız konu birçok bilimdalıyla ilgili olmakla beraber en başta ulaştırma bilim dalının bir konusudur. Bunun dışında çeşitli mühendislik, ekonomi, çevre bilimleri, sosyoloji, ekonometri bilimdallanmn da kapsamına girmektedir. Çok Özellikli Karar Verme tekniği (MADM - Multiple Attribute Decision Making) alternatifleri değerlendirmek ve aralarından seçim yapmak için kullanılan, karar vermeye yardımcı bir tekniktir [1]. MADM kapsamına giren, pek çok teknik bulunmakla beraber tezimde üç tanesi incelenmiş ve aralarından bir tanesi seçilerek bu metodla problem çözülmüştür. İncelenen metodlar sırasıyla: AHP (Analytic Hierarchy Process), ELECTRE (Elimination et Choix en Traduisant la Realite) ve TOPSIS (Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution)'dir. AHP temel olarak, bir problemin alt problemlerini ayrıştırıp, daha sonra bu alt problemlerin çözümlerini tek bir çözümde toplama yöntemidir. Kriter ağırlıkları ikili karşılaştırmalar (Pairwise Comparison) yapılarak bulunmaktadır. ELECTRE'de de AHP'de olduğu gibi ikili karşılaştırma yapılmaktadır. TOPSIS ise diğer ikisinden farklı olarak ikili karşılaştırma yapmamaktadır. Seçilecek alternatifin ideal çözüme en yakın, ve negatif ideal çözümden en uzak olması gerektiği ilkesinden yola çıkmaktadır [7]. Buüç yöntem arasından yaptığımız seçime geçmeden önce, «İstanbul Boğaz Geçişinde en iyi ulaşım alternatifi problemi» 'ni oluşturan amacımıza yönelik çözüm alternatiflerini ve kriterleri incelememiz gerekmektedir. Amacımız, «İstanbul Boğaz Geçişinde en iyi ulaşım alternatifi» belirlemektir. Bunun için de üç alternatif ele almaktayız. Bunlar: 3. bir boğaz köprüsü, raylı tüp tünel geçişi ve mevcut deniz yolu sisteminin iyileştirilmesidir. 3. Boğaz köprüsü, şu anda mevcut olan 1. Boğaz köprüsü ve Fatih Sultan Mehmet Köprüsü arasında yer alacaktır. Yapım maliyeti yaklaşık olarak 300 milyon dolardır. Raylı Tüp Tünel geçişi, MARMARAY projesi kapsamında yer almaktadır. Maliyeti 3 milyar dolardır [10]. Diğer iki alternatiften farklı olarak, üçüncü ulaştırma sistemi varolan bir ulaştırma sistemidir. Önerilen bu alternatif mevcut denizyolu sisteminin iyileştirilmesim kapsamaktadır. Bugün, deniz ulaşımının 70%'i Şehir Hatları İşletmesi (ŞHİ), 10%'u İstanbul Deniz Otobüsleri (İDO) ve 20%' si diğer deniz araçlarıyla yapılmaktadır [14]. İncelediğimiz çalışmalarda deniz ulaştırması etütlerinde sadece ŞHİ ve İDO'nın verileri kullanılmıştır. Biz de çalışmamızda bu verileri kullandık. Yapılması önerilen iyileştirme çalışması, ÎUAP (İstanbul Ulaşım Ana Planı) çerçevesinde yeni hatlar açılmasını öngörmektedir [12]. 1990-1995 yıllan arasındaki dönem ve 2002 yılını incelendiğimizde, doluluk oranlarının 50%'inin altında olduğu görmekteyiz [17]. Bu durum yeni gemi alımı gibi yatırımlar yerine mevcut deniz yolu ulaşımının iyileştirilmesi yoluna gidilmesi gerektiğini göstermektedir. 3. alternatif için yapılacak böyle bir iyileştirmenin maliyeti de 66,910,000 dolardır. 3. Boğaz Köprüsü, Raylı Tüp Tünel ve mevcut deniz yolu sisteminin iyileştirilmesi alternatifleri arasından seçim yapabilmemiz için 5 ana kriterimiz bulunmaktadır. Bunlar: ekonomik, çevresel, sosyal ve kültürel, ulaştırma politikasıyla ilintili ve ulaştırma sistemi kriterleridir. Her bir ana kriterin de kendi alt kriterleri bulunmaktadır. Toplam 17 tane olan alt kriterler şunlardır: Ekonomik kriter için: İlk yatırım maliyeti, işletme ve bakım maliyeti, bölgenin ve ülkenin gelişmesine etki, yeni iş olanakları yaratarak istihdam artışı sağlamadaki etki; Çevresel Kriter için: Görsel Kirlenme, yapım sırasında ekosisteme etki, işletme sırasında ekosisteme etki; Sosyal ve Kültürel Kriterler için: Geçişin bölgeye olan nüfus hareketleri üzerine etkisi, geçişin kullanıcılara xısağladığı rahatlık, işletim sırsında ölüm ya da yaralanma riski, ulaşım alternatifine ulaşılabilirlik; Ulaştırma Politikasıyla İlintili Kriterler. Ulaşım Ana Planına Uygunluk, seçeneğin yapımında yurtdışına bağımlılık ve son ana kriter olan Ulaştırma Sistemi Kriterleri için. Yolculuk Fiyatı, zamansal programlanabilirlik, yaratılan kapasite ve taşıt trafiğidir. Amacımıza yönelik alternatifleri ve kriterleri belirledikten sonra sıra çözümü yapacağımız metodu saptamaya gelmiştir. Kriterlerin hepsinin kesin değerlerini bulmamız mümkün değildir. Bu durumda kesin olmayan verileri elde etmek için uzman kişilerin görüşlerine başvurmak gerekmektedir. Anket yoluyla elde edilen veriler problemde kullanılmıştır. Elimizde 17 alt kriter bulunmaktadır. Belirttiğimiz gibi, AHP ve ELECTRE ikili karşılaştırmalar (Pairwise Comparison) yaparak çözümü bulmaktadır. Buna göre, ikili karşılaştırma yapma durumunda, ilk aşamada; kriterlerin önem derecelerini belirlemek için: C(W;2) = ^^ C(20;2) = 17(1? X) = U6soru Alternatiflerin alt kriterlere göre aldıkları değerleri bulmak için ise: 17*3=51 soru sormak gerekmektedir. AHP ve ELECTRE kullanılması durumunda, anketi cevaplayacak uzman kişilere 136+51=187 soru sormayı gerekmektedir. TOPSIS'de ise kriterlerin önem derecelerini belirlemek için 22 soru ve alternatiflerin alt kriterlere göre aldıkları değerleri bulmak için ise 51 soru sormak gerekmektedir. Kısaca, toplam olarak, TOPSIS'de 73 soru sorulmaktadır. xııKonu ile ilgisi olan 29 uzman kişiyi belirlediğimizde iki ana grup oluşmuştur: Akademisyenler ve söz konusu projelerde halen veya bir süre öncesine kadar ilgili kurumlarda üst düzey kademelerde çalışmış olan kişiler. Akademisyenler, İstanbul Üniversitesi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Yıldız Teknik Üniversitesi'nde ve diğer grup ise, Ulaştırma bakanlığı, Karayolları Genel Müdürlüğü- KGM, Demiryollar, Limanlar ve Hava Meydanları İnşaatı Genel Müdürlüğü-DLH, Devlet Planlama Teşkilatı- DPT, Türkiye Denizcilik İşletmeleri ve İstanbul Deniz Otobüsleri 'nde görev yapmaktadır. AHP ve ELECTRE ile yapılacak bir anket çok fazla sayıda soru sormayı gerektirecektir. Daha önceden yapılmış benzer çalışmalardan da görüldüğü gibi anketi cevaplamak için uzman kişilerin ayırmaları gereken süre ne kadar kısa olursa cevaplar da o kadar etkin olmaktadır. TOPSIS bu soruna çözüm bulmakta ve soru sayısını en optimum sayıda tutmaktadır. Bu nedenle de yapmış olduğumuz çalışmada TOPSIS metodunu seçtik. Hwang ve Yoon tarafından 1981 yılında geliştirilen TOPSIS, seçilecek alternatifin pozitif ideal çözüme en yakın, ve negatif ideal çözümden en uzakta olması gerektiği kavramı üzerine kurulmuştur [7]. Bu metodun adımlan ise aşağıda gösterildiği gibidir: i. Veri normalizasyonu: Vektör normalizasyonuyla verilerin ry olarak normalize edilmesi. Burada Xij, i. alternatifin j. kritere bağlı olarak performansını göstermektedir. Xy rtj=. i = l,2,...,m;j = l,2,...,n ii. Ağırlıklandırılmış normalize veri: Ağırlıklandınlmış normalize veri olan vy'nin hesaplanması. Burada, Wj,j kriterin ağırlığını göstermektedir. v.. =Wjrv, i = l,2,...,m;j = l,2,...,n X111iii. İdeal ve Anti-tdeal Çözümlerin Belirlenmesi: İdeal çözüm (A*) ve anti-ideal çözüm (A`) ağırlıklandmlmış normalize değerler olarak aşağıdaki gibi tanımlanmıştır. Burada J kazanç kriterlerini ve Jf maliyet kriterlerim göstermektedir. A* = J (max vtJ /j e J), (min vtj /j e J'), i = 1,2,...mi = {vj*,j = /2,...,n} A' =/ (min v9 /j e J),(max vp. /j e J% i = 1,2,...mi = {v}_J = l,2,...,n} iv. Uzaklık Ölçülerinin Hesaplanması: Alternatifler arasındaki uzaklık n-boyutlu öklid uzaklığıyla ölçülebilir, ideal çözümden her bir alternatifin uzaklığı: v2, A =J2Z(vİJ-Vj*y,/=l,2,...,w Benzer olarak, anti-ideal çözümden uzaklık:,2 A =JT(vij-vj_r,i=l, 2,...,/w ile hesaplamr. v. ideal çözüme yakınlığın hesaplanması: Burada Q, i.alternatifin ideal çözüme yakınlığım göstermektedir. Ci=-~, i = l,2,...,m A + A' XIVvi. Tercih sırasının Belirlenmesi: Alternatiflerin Ct nin azalış sırasına gore sıralanması. Yukarıda belirtilen adımlardan önce modelde kullanılacak veriler bir tablo üzerinde gösterilmiştir. 17 alt kriterden 4 tanesi kesin verilerden diğerleri ise anket sonuçlarından oluşmaktadır. Kesin veriler, ilk yatırım maliyeti, işletme ve bakım maliyeti,yolculuk fiyatı ve yaratılan kapasitedir. Anket sonuçlarından elde edilen veriler sözel olduklarından bunlar l'den 5'e kadar değişen bir ölçekte sayısal verilere dönüştülmüşlerdir. Her veri farklı bir ölçütten geldiği için bunlar arasında bir karşılaştırma yapabilmek için TOPSIS adımında yer aldığı gibi veri normalizasyonu yapılmıştır. Daha sonra her kriterin bulduğumuz ağırlığıyla normalizasyon değeri çarpılarak ağırlıklı veri normalizasyon değerleri bulunmuştur. Üçüncü adımda, ideal (A*) ve anti ideal çözümler (A`) hesaplanmıştır. Dördüncü adımda ise alternatiflerin ideal ve anti-ideal çözümlerden uzaklıkları hesaplanmış ve son olarak da her bir alternatifin ideal çözüme yakınlığı hesaplanmıştır. TOPSIS metoduna göre, alternatifler arasından ideal çözüme en yakın olan alternatif problemimizde en iyi ulaşım alternatifini vermektedir. Sonuç olarak, ideal çözüme en yakın sırada, deniz yolu sisteminin iyileştirilmesi gelmiştir. İkinci sırada, üçüncü boğaz köprüsü' nün yapılması ve son sırada da tüp tünel geçişinin yapılması gelmiştir. Yapmış olduğumuz çalışmanın bir benzeri Füsun Ülengin tarafından 1994 yılın'da yapılmıştır [8]. Aynı problem AHP yöntemi kullanılarak ele alınmıştır. Çalışmamızda kullandığımız üç alternatif yerine beş alternatif ele alınmıştır. Bunlar: Birinci ve Fatih Sultan Mehmet köprülerinin onarımı, üçüncü boğaz köprüsü yapımı, birinci boğaz köprüsü ve Fatih Sultan Mehmet köprüsü bağlantı yollarının yapılması, Tüp tünel yapılması ve deniz yolu sisteminin iyileştirilmesidir. Üç ana kriter ve bunların oluşturduğu dokuz alt kriter kullanılmış ve sonuçta bizim çalışmamızda olduğu gibi denizyolu sisteminin iyileştirilmesi, en iyi alternatif olarak çıkmıştır. XVBu örnekte de görüldüğü gibi, «İstanbul Boğaz Geçişi'nde en iyi ulaşım alternatifinin seçimi» problemi farklı yöntemler ve bakış açılarıyla çözülebilecek güncel bir sorundur. Biz çalışmamızda konuya MADM tekniklerinden TOPSIS yöntemini kullanarak yaklaştık ve deniz yolu sisteminin iyileştirilmesini en iyi sonuç olarak bulduk. XVI

RESUME Istanbul se situe sur les cotes asiatiques et europeens du Bosphore. La traversee est assuree par les Ponts du Bosphore et du Fatih Sultan Mehmet et le transport maritime. La traversee routiere du Bosphore est sujette la plupart du temps aux embouteillages. Notre but est de proposer une solution â ce probleme. On considere et evalue trois alternatives principales : la construction d'un troisieme pont du Bosphore, la construction d'un Tunnel Ferroviaire et Pamelioration de systeme de transport maritime. Le sujet, sans doute, a un rapport avec les sciences de l'ingenierie, la gestion, la sociologie, l'economie, 1'environnement et principalement la science de transport. Mais, nous proposons la technique de TOPSIS pour le choix entre les alternatives de transport concernant la traversee du Bosphore. TOPSIS developpee par Hwang et Yoon (1981) est une technique de la decision multiattributs (MADM-Multiple Attribute Decision Making) definie comme une technique d'aide a la decision dans le cas ou il faudrait evaluer et choisir parmi des alternatives caracterisees par plusieurs criteres. Le principe de TOPSIS exige que; la solution doit avoir une distance minimale a la solution ideale et une distance maximale â solution ideale negative. Notre probleme concerne trois alternatives : La premiere alternative est la construction d'un 3eme Pont de Bosphore qui sera entre les deux ponts: le Pont de Bosphore et le Pont de Fatih Sultan Mehmet, la deuxieme alternative est un Tunnel Ferroviaire et la troisieme est F amelioration du transport maritime. Nous avons determine 5 criteresprincipaux et 17 sous-eriteres pour comparer ces trois alternatives. Ayant donne la raison du choix de TOPSIS entre les autres methodes multicriteres : AHP (Analytic hierarchy process) et ELECTRE (Elimination et Choix traduisant la Realite), nous avons determine les donnees necessaires pour la resolution du probleme avec la methode de TOPSIS. Les donnees sont de deux types : Les donnees reelles pour les 4 sous- criteres et les donnees obtenues des enquetes qui ont ete realisees aupres des experts, pour les 13 sous- criteres. Les reponses des experts sont en forme des donnees qualitatives. Nous avons represents ces donnees qualitatives par une echelle (1 â 5) afin de les utiliser dans le modele de TOPSIS. Ayant determine la methode qu'on utilisera et trouve les donnees necessaires, il nous a reste d'appliquer les etapes de TOPSIS pour resoudre nötre probleme. Premierement, nous avons arrange les donnees sur un seul tableau et puis nous les avons normalisees a I 'aide de la normalisation vectorielle. A la deuxieme etape nous avons trouve les valeurs normalisees ponderees avec les poids dejâ trouves. Au troisieme et quatrieme etape, nous avons calcule respectivement, les solutions ideales (A*) et anti-ideales(A') et puis les distances des alternatives de ces solutions. Enfin, â la derniere etape, nous avons calcule la proximite de chaque alternative â la solution ideale. L' alternative ayant la proximite la plus courte â la solution ideale est la meilleure alternative. Apres avoir applique la technique de TOPSIS au probleme, nous avons obtenu les resultats suivants : la meilleure alternative pour le choix de la traversee de Bosphore est I 'amelioration du transport maritime. La deuxieme alternative moins bien que F amelioration du transport maritime est la construction d'un 3eme Pont de Bosphore entre les deux ponts de Bosphore existants, la construction du Tunnel Ferroviaire se trouve dans le 3 eme rang. IX