Using smart card data for mode shift estimation: Enhancing the efficiency of İzmir's transit system

Abstract

The burden of highly subsidized public transportation services necessitates careful planning of operations and resource management. Traditionally, planning involves utilizing costly and cumbersome methods to collect historical data on passenger behavior and travel demand. This study aims to contribute to the use of passive data in the public transportation planning processes by utilizing smart card data from a one-weekday to estimate the potential mode shifts from bus transits following the commencement of the extended metro line in Narlıdere, İzmir. For this purpose, first, the trip chaining algorithm, widely used in literature, is used to estimate the alighting location of passengers. Then, the competitive bus routes are determined, and this process is accompanied by other algorithms developed to create alternative scenarios where the passengers repeat their trips by utilizing the metro. Finally, the mode shift behavior of the passengers is estimated by employing travel time saving, which is calculated both deterministically and considering the passenger’s travel convenience. As a result, 39 bus routes are identified operating inside the service area of the metro extension. Sixteen of them are selected for further analysis based on their competitiveness, which is higher than 55%. The results showed that almost 30 to 55% of the passengers on the competitive bus routes favor the metro opening by lowering travel time and/or increasing travel convenience. Additionally, out of 30,779 passengers using competitive bus routes, it is either not possible or feasible for 5,517 of them to switch to the metro because 76% start and end their journeys outside the metro's service area. Furthermore, the results of the spatial analysis on travel time savings revealed that investments benefit not only those who live nearby but also those who live further away. This emphasizes the significance of enhancing public transportation services, which promotes convenience and accessibility in mobility. Lastly, it is essential to note that the outputs of this study are contingent on assumptions and that varying assumptions will alter the outcomes.Toplu taşıma sistemlerinin ihtiyaç duyduğu ağır sübvansiyon miktarları iyi bir planlama ve etkin kaynak yönetimi süreçlerini zorunlu kılmaktadır. Planlama süreçleri genellikle yolcu davranışı ve yolculuk talebini belirlemek için maliyetli ve zahmetli geleneksel veri toplama yöntemlerini kullanmayı gerektirir. Bu çalışma bir günlük akıllı kart verisini kullanarak, İzmir'in Narlıdere ilçesine uzatılacak olan metro hattının hizmete açılmasından sonra otobüs hatlarından metroya olası mod değişimini tahmin etmek ve böylece planlama süreçlerinde pasif veri kullanımına katkıda bulunmayı amaçlamaktadır. İlk olarak, literatürde yaygın olarak kullanılan seyahat zinciri algoritması, yolcuların iniş noktalarını tahmin etmek için kullanılmıştır. Ardından, rekabetçi otobüs hatları belirlenmiş ve bu hatlardaki yolcuların seyahatlerini metroyu kullanarak tekrarladıkları alternatif senaryolar oluşturulmuştur. Çalışmanın son adımında, yolcuların seyahat sürelerindeki tasarrufları deterministik olarak ve yolcuk elverişliliği dikkate alınarak iki farklı şekilde hesaplanmıştır. Sonuç olarak hali hazırda uzatılan metro hattının servis alanında çalışan 39 otobüs hattı tespit edilmiştir. Bunlardan 16 tanesi rekabetçilik yüzdelerini %55'ten fazla olduğu ve bu otobüs hatlarını kullanan yolcuların %30 ila %55' inin yolculuk sürelerini azalttığı ve/veya yolculuk elverişliliğini arttığı için metro hattına geçiş yapabilecekleri tahmin edilmiştir. Ayrıca, bu otobüs hatlarını kullanan yolculardan yaklaşık %18'inin uzatılan metroyu kullanmayı tercih etmelerinin makul olmayacağı tespit edilmiştir. Ayrıca, bu yolcuların büyük bir çoğunluğunun (%76) yolculuklarına metro servis alanı dışında başlayıp bitirdiği tespit edilmiştir. İlaveten, seyahat süresi kazanımlarının mekansal analizi, yatırımların yalnızca yakındaki değil, daha uzak bölgelerde yaşayan bireylere de hareketlilik elverişliliği/erişilebilirliğini iyileştirerek katkı sağladığını göstermektedir. Son olarak, farklı tahmin yaklaşımlarının sonuçları bu çalışmanın çıktılarının varsayımlara bağlı olduğunu ve farklı varsayımların sonuçları değiştireceğini göstermektedir.