Stel je voor dat je een bus zou boeken net zoals je een rit via de taxi-app Uber kan bestellen. Dan moeten duizenden passagiers in honderden bussen gepland worden in minder dan 1 seconde. En zodra berekend, begint alles opnieuw omdat er nieuwe ritaanvragen zijn binnengekomen. Een complex algoritme dat dit kan, bestond nog niet. Nu wel.
Iedereen is het erover eens: we nemen niet graag de bus. Lange reis- en wachttijden, overvolle bussen, meerdere overstappen,... Om het met een boutade te zeggen: bussen brengen passagiers van waar ze niet zijn, naar waar ze niet moeten zijn. Mensen nemen liever de auto, wat resulteert in de fileproblematiek van vandaag, om nog maar te zwijgen over de milieu-impact, de hoge brandstofprijzen en de verspilling van middelen. Maar wat als iedereen een bus kon boeken met hetzelfde gemak als wanneer je een taxi inhuurt? Die je afzet waar je maar wilt en wanneer je dat wilt, zonder overstappen.
De belbus? Of Uber?
De belbus dus. Is die niet afgeschaft? En nog meer, daar bellen we liever niet naar. Neen, het idee is dat iedereen binnen een stedelijk gebied een rit kan aanvragen via een smartphone applicatie, via een website of via een terminal op straat. In tegenstelling tot de belbus, die vooral in landelijke gebieden rijdt, zal de vraag naar dit soort vervoer dus veel groter zijn. Je geeft in waar je wilt vertrekken, waarnaar je wilt reizen, en ook wanneer je graag aankomt of vertrekt. Vervolgens stuurt een centraal planningsalgoritme op basis van alle ritaanvragen een vloot bussen aan, die zo vlot mogelijk alle reizigers naar hun bestemming brengen. Dit planningsalgoritme is eigenlijk een reeks instructies geprogrammeerd in een aantal computers om de routes van deze bussen in real-time te bepalen.
Een gebruiker bestelt een busrit via een smartphone applicatie. De app antwoordt met een ritvoorstel. © Lissa Melis
Uber dan? Ook niet. Het systeem zal goedkoper zijn omdat in een Uber slechts 2 tot 4 mensen worden samen gezet, terwijl in ons onderzoek 8 tot 10 passagiers gematcht worden in eenzelfde minibus. Door efficiënt passagiers samen te brengen in dezelfde voertuigen, kan de prijs sterk worden gereduceerd. Een tweede verschil met Uber is dat een bus om veiligheidsredenen best aan een bushalte kan stoppen. In eerste instantie lijkt het dus logisch om passagiers te laten kiezen aan welke bushaltes ze zouden willen op- en afstappen. Door middel van een vergelijkende studie, hebben wij echter aangetoond dat passagiers veel kortere reistijden ondervinden als we ons algoritme laten kiezen waar passagiers op- en afstappen. Passagiers worden zo meer samengebracht en de bus moet minder stoppen. Om het comfort van de passagiers niet in het gedrang te brengen, houden we rekening met een maximale wandelafstand naar de halte, die door de passagiers zelf ingesteld kan worden. Stel, een passagier die vlak naast een bushalte woont, doet een ritaanvraag. Dan kan het algoritme ervoor kiezen de passagier alvast de straat te laten oversteken om de bus meteen in de richting van de bestemming te nemen. Zo kan een enorme omweg vermeden worden. Er wordt dus niet ingeboet op de kwaliteit van de dienst. Een algoritme dat snel werkt op grote schaal én haltes toewijst aan passagiers, bestond nog niet, maar onderzoekers aan de Universiteit Antwerpen zijn erin geslaagd dit te creëren.
Een nieuw, krachtig algoritme
Om de planning van de stadsbussen af te stemmen op de vervoersvraag van passagiers hebben we een zeer krachtig en complex algoritme ontwikkeld. Het systeem moet namelijk honderden bussen aansturen en duizenden passagiers tegelijkertijd inplannen. Het algoritme moet ook snel kunnen reageren op nieuwe ritaanvragen. Een passagier die een ritaanvraag doet, wil namelijk geen minuten wachten vooraleer de app een antwoord geeft.
Enkele passagiers in een zelfrijdende minibus. Personeelskosten worden vermeden, wat de prijs van het vervoer verlaagt.
Tot nu toe wordt busvervoer vaak gepland vanuit een kostendrukkend perspectief. Een bus kost namelijk veel geld per gereden kilometer. De chauffeur moet betaald worden en de bus verbruikt veel brandstof. Als we daarentegen gebruik zouden maken van de trend van het elektrificeren - en zelfs automatiseren - van voertuigen, vallen grote delen van deze kost weg. Hierdoor kan het algoritme focussen op wat echt telt: het verkorten van de reistijd van passagiers.
De routes van bussen kunnen last minute veranderen, maar niemand wordt te laat afgezet
Omdat er constant nieuwe ritaanvragen het systeem binnenkomen, veranderen de routes van bussen last minute, maar geen enkele passagier mag te laat aankomen. Iedere passagier krijgt na de ritaanvraag info over het uiterste aankomstuur en dus de maximale duur van de rit, maar men weet niet op voorhand hoe lang de rit exact zal duren. Als operator van een dergelijk systeem, is het daarom belangrijk de reistijden goed in te schatten, om deze schattingen tijdig door te kunnen geven aan de passagiers. Deze schattingen zijn makkelijker te maken als een groot deel van de passagiers hun ritaanvragen zo vroeg mogelijk doorgeven. Dit kan aangemoedigd worden door bijvoorbeeld een lagere prijs aan te bieden. Als er reeds enkele ritaanvragen op voorhand gekend zijn, zijn er minder onzekerheden en kan het algoritme beter plannen. Daarenboven heeft ons onderzoek aangetoond dat passagiers die op voorhand hun ritaanvraag doen, kortere reistijden ondervinden dan passagiers die hun ritaanvraag last minute opsturen. In het geval dat de ritaanvraag niet op voorhand verstuurd kan worden, is het nog steeds een slim idee om passagiers aan te moedigen hun aanvraag een vijftal minuten voor het gewenste vertrek door te geven. Zo moet men minder lang wachten vooraleer een bus hen zal oppikken.
Het scenario van busvervoer via ritaanvragen staat in schril contrast met de busdiensten van vandaag, die volgens vaste routes en met vaste dienstregelingen rijden. Kan het openbaar busvervoer in een wereld met Ubers, Lyfts, Scooty’s en Poppy’s nog achterblijven? De huidige busdiensten houden geen rekening met wat de gebruikers écht willen. Door bussen te laten rijden op vraag van passagiers, wordt busvervoer naast goedkoop en duurzaam, ook snél. Zou jij je auto laten staan?
Lissa Melis dingt mee naar de Vlaamse PhD Cup 2022. Ontdek meer over dit onderzoek op www.phdcup.be.
