در طول تاریخ، تغییرات متعدد و قابل توجهی در روش‌ها و فناوری‌های مورد استفاده برای جابجایی افراد و اشیا رخ داده است. نوآوری‌ها معمولاً نیازهای روزمره و اجتماعی زمان خود را دنبال می‌کنند، اما در برخی موارد آنها را به سمت بهبود هدایت کرده یا حداقل به تکامل اجتماعی و اقتصادی جوامع انسانی کمک می‌کنند. این نوشتار بر این فرض استوار است که نوآوری‌های سیستم حمل‌ونقل با سرعت‌های متفاوتی اتفاق می‌افتد و تاثیرات متفاوتی در لحظات مختلف تاریخی دارد. بنابراین، تغییرات را می‌توان به عنوان انقلاب یا به عنوان تحول طبقه‌بندی کرد، پیش از این بسته به شرایط جغرافیایی و آب و هوا، که در تغییر سیستم‌های اجتماعی، اقتصادی و یا سرزمینی در یک دوره زمانی نسبتاً کوتاه یا نه (به آنها کمک می‌کند) شاهد تحولات بوده‌ایم. در این نوشتار، با تجزیه و تحلیل تاریخ بشریت، شش انقلاب حمل و نقل و چندین تحول متعاقب آن در طول زمان شناسایی شده و ایده‌های مربوط به آن بسط و بازتعریف شده است رابررسی می‌کنیم. 

سیستم‌های حمل و نقل به دلیل اثرات ترکیبی سه محرک اصلی، هفتمین مرحله انقلابی در حوزه تحرک پایدار را پشت سر می‌گذارند. این‌ها نوآوری در منابع انرژی و انتقال آنها، توسعه وسایل نقلیه متصل و خودران برای همه حالت های حمل و نقل و خدمات جدید Smart mobility است. در مورد انقلاب‌های گذشته، پیش‌بینی میزان تغییری که در بازار حمل‌ونقل و جامعه به‌طور کلی ایجاد می‌کند، غیرممکن است. طبق «قانون پیامدهای ناخواسته» انقلاب‌های قبلی، اثرات ترکیبی این سه عامل، احتمالاً دامنه تغییرات احتمالی را بیشتر خواهد کرد. این تغییرات می تواند اثرات مثبت، خنثی یا منفی در کوتاه مدت تا میان مدت برای پایداری زیست محیطی، اجتماعی و اقتصادی حمل و نقل بار و مسافر داشته باشد. در اینجا، نوشتار با توصیف ترکیبی انقلاب‌های حمل و نقل قبلی، آغاز می شود. سپس عناصر اصلی انقلاب هفتم حمل و نقل همراه با برخی از تعاملات احتمالی بین دیگر عناصر مورد بحث قرار می‌گیرد. در نهایت این بررسی برخی از فرصت‌ها و ریسک‌های مرتبط با نوآوری در حال انجام را با توجه به پایداری اقتصادی محیطی و اجتماعی تحلیل می‌کند. درک زمان کنونی به عنوان یک مرحله انقلابی باید رویکرد محققان و دست اندرکاران حوزه گسترده تحلیل سیستم حمل و نقل را با توجه به دهه‌های تکاملی گذشته تغییر دهد. تحقیقات آتی در حوزه تحرک پایدار، علاوه بر تحولات خاص، باید بر روی استقرار کل‌نگر واقعی انقلاب هفتم تمرکز کند تا به طور مداوم اثرات ترکیبی آن را به روز کند و تا آنجا که ممکن است مسیر حرکت آن را پیش‌بینی کند تا در عین حال، موارد نامطلوب را کاهش دهد و نیز به موارد مطلوب ببالد. سیاست‌های حمل‌ونقل آینده، به‌ویژه در مناطق شهری، باید فرصت‌ها و خطرات ناشی از انقلاب حمل‌ و نقل جاری و همچنین سطح عدم قطعیت ناشی از آن را در نظر بگیرند.

تحرک پایدار و حرکت به سوی پایداری اجتماعی

در طول تاریخ تغییرات متعدد و قابل توجهی در فناوری‌ها و استفاده از آنها برای جابجایی افراد و اشیا رخ داده است. روش‌ها و فناوری‌ها از نیازهای روزمره و اقتصادهای زمان خود پیروی می‌کنند، اما اغلب به تکامل اجتماعی و اقتصادی جوامع انسانی کمک می‌کنند یا حداقل به حرکت رو به رشد آن کمک می‌کنند. در عصر ماقبل صنعتی، روش‌های حمل و نقل برای اقتصاد کشاورزی مبتنی بر تولید و مصرف محلی یا بازرگانی صادراتی کارکرد داشتند. پیشرفت در کشاورزی، صنعتی شدن و در نتیجه افزایش ترافیک در مسافت‌های متوسط و طولانی منجر به نیازمندی به روش‌های حمل و نقل سریع تر و ارزان‌تر احساس شد.

 تحلیل پیشنهادی در این بررسی بر این فرض استوار است که نوآوری‌ها در سیستم‌های حمل‌ونقل با سرعت‌های متفاوتی اتفاق می‌افتند و تاثیراتی با عمق متفاوت در لحظات مختلف تاریخی دارند، مشابه آنچه در نظریه «تعادل نقطه‌گذاری شده تکامل گونه‌ها» فرض می‌شود. یا نظریه انقلاب‌های علمی (کوهن، 1970). نوآوری‌ها در سیستم‌های حمل‌ونقل شامل تغییرات در منابع نیروی کششی و وسایل نقلیه، زیرساخت‌ها و سازماندهی خدمات است که همگی ممکن است تغییرات قابل‌توجهی در دسترسی به خدمات حمل‌ونقل در محیط و یا زمان،  و هزینه‌ها ایجاد کنند.

 تغییرات را می‌توان به عنوان انقلاب یا تکامل طبقه بندی کرد. با تعمیم تعریف ارائه شده در ادبیات (گیلبرت و پرل، 2010)، انقلاب حمل و نقل را می توان به عنوان نوآوری در سیستم‌های حمل و نقل تعریف کرد که تغییرات اجتماعی قابل توجهی را ایجاد و یا اجازه می‌دهد، در یک بازه زمانی مستعد تکاملی رخ دهد و منجر به تحولات بعدی در یک دوره زمانی طولانی شود. تغییرات اجتماعی می‌تواند نسبت به ابعاد و ساختار سکونت‌گاه‌های انسانی، کالاها و مسیرهای قابل مبادله، تولید و توزیع کالا، سبک زندگی فردی و اجتماعی و محیط فیزیکی باشد. نوآوری‌های فناوری، هر چند بزرگ، به تنهایی برای انقلاب کافی نیستند. برای واجد شرایط شدن به عنوان یک انقلاب، پذیرش فناوری جدید باید به طور قابل توجهی یک یا چند پارامتر اساسی حمل و نقل (مانند سرعت، هزینه، قدرت، در دسترس بودن و غیره) را به گونه‌ای تغییر دهد که به طور قابل توجهی ویژگی‌های کیفیت سفر و عملکرد را تغییر دهد.

در برخی تحقیقات، برخی از نویسندگان این احتمال را می‌دهند که نوآوری های جاری می‌تواند به طور قابل توجهی بر جامعه تأثیر بگذارد، در حالی که دیگران ماهیت تاریخی نوآوری های انقلابی را تشخیص می دهند، اما نوآوری در حال انجام را تنها ناشی از تغییر در بردارهای انرژی می دانند (گیلبرت و پرل، 2010).

با در نظر گرفتن تعاریف انقلاب و تکامل در بخش اول این بررسی، شش انقلاب حمل و نقل که در طول تاریخ بشر رخ داده اند و به دنبال آن مراحل تکاملی پیشنهاد شده است ، سهم اصلی این بخش،  اول در شناسایی شش نوآوری انقلابی حمل و نقل رخ داده در تاریخ و همچنین برخی از عناصر مشترک در مراحل "نوآوری انقلابی تحرک پایدار" است که می‌تواند برای درک آنچه ممکن است در آینده نزدیک اتفاق بیفتد مفید باشد. در بخش بعدی، سه نوآوری اصلی فناوری حمل و نقل که می توانند به انقلاب هفتم منجر شوند، مورد تجزیه و تحلیل قرار خواهند گرفت. کربن زدایی، انرژی کششی، هدایت خودکار وسایل نقلیه و خدمات حرکت هوشمند در حال حاضر همراه با برخی از تعاملات بین آنها در حال توسعه است. تغییرات سطح سیستمی که از انقلاب هفتم به دنبال خواهد داشت می‌تواند اثرات مثبت، خنثی یا منفی در کوتاه مدت تا میان مدت برای پایداری زیست محیطی، اجتماعی و اقتصادی حمل و نقل بار و مسافر داشته باشد. این اثرات، هر چند در درازمدت غیرقابل پیش‌بینی هستند، اما تا جایی که می‌توانیم پیش‌بینی را انجام می‌دهیم، که در بخش 4 مورد بحث قرار می‌گیرند، در حالی که بخش 5 برخی از نتایج را به دست می‌آورد و موضوعات تحقیقاتی بیشتری را پیشنهاد می‌کند.

شش انقلاب اول در حوزه تحرکت پایدار

گونه بشری، با نام علمی "هوموساپینس"، در حدود 250هزار سال پیش در آفریقا تکامل یافت و تا پایان آخرین یخبندان (حدود 10هزار سال پیش)، تنها با پای پیاده در گروه‌هایی متشکل از ده‌ها یا صدها شکارچی-گردآورنده حرکت کرد. برای مدت طولانی، با وجود تحولات فراوان در فناوری های تولید ابزار، سلاح و مصنوعات،هیچ چیز در رابطه با تحرک آنها تغییر نکرده است. انسان خردمند به معنای واقعی کلمه از آفریقا خارج شد و در طول چندین هزار سال به تمام خشکی‌های اصلی رسید. در آخرین دوره ائوسن، به اصطلاح انقلاب کشاورزی، ظاهراً در سه منطقه مختلف جهان رخ داد، و این امر باعث ایجاد تغییراتی در شیوه جابجایی انسان‌ها و کالاهایشان شد. این نوآوری‌های حمل‌ونقل را می‌توان به‌عنوان انقلاب‌ها یا تکامل‌هایی طبقه‌بندی کرد که در بخش اول تعریف شده است.

اولین انقلاب در حدود 8هزار سال قبل از میلاد آغاز شد. زمانی که حیوانات اهلی شدند و انتقال از نیروی انسان به نیروی حیوانی منتقل شد( نیروی کششی). افراد و کالاها با استفاده از حیوانات به عنوان منبع نیروی حمل و نقل جابجا می‌شدند. نیروی حیوانات باعث گسترش زمین‌های زیر کشت، حمل و نقل محصولات و اولین تجمعات شهری شد. 

انقلاب دوم تحرک پایدار را می‌توان از 4 هزار سال قبل از میلاد ثبت کرد. زمانی که اولین قایق‌های بادبانی پاپیروس مصری به عرصه حمل و نقل پا گذاشتند. این اولین نوآوری فناوری است که از نیروی کششی غیر از نیروی عضلانی استفاده می‌کند و امکان سفرهای طولانی‌تر و سریع تر را فراهم می کند. تکامل بادبان‌ها طی قرن‌ها انجام شد و عملکرد آنها را بهبود بخشید (مثلاً توانایی آنها در حرکت به سمت باد) تا نیمه دوم قرن نوزدهم که کشتی‌های بخار قدرت را در دست گرفتند و شروعی برای دریانوردی تجاری بود. کشتی‌های بادبانی امکان سفر در فواصل طولانی دریا و رودخانه را فراهم می‌ساختند و امکان تبادل افراد و کالاها و همچنین تولد تمدن‌های مدیترانه را فراهم می‌کردند. بادبان‌ها هنوز هم برای رشد در حال تکامل هستند چرا که برای کاهش انتشار CO2 احتمال بازگشتآن‌ها برای استفاده تجاری نیز روبرو هستند.

در 3500 قبل از میلاد در بین النهرین، سومریان انقلاب سوم را با اختراع چرخ آغاز کردند و بدین ترتیب نیروی کششی لازم برای جابجایی همان وزن در خشکی را به میزان قابل توجهی کاهش دادند. از آن زمان، چرخ ها به طور فزاینده‌ای متمایز شدند و امکان معرفی حالت‌های حمل و نقل جدید را فراهم کردند. واگن اولین روش حمل و نقل مبتنی بر چرخ بود . قبل از میلاد مسیح (دایره المعارف زانیچلیا، 1995). ترکیب واگن و حیوانات در طول هزاره‌ها تکامل یافته است و امکان حمل و نقل زمینی در فواصل طولانی را فراهم کرده و رشد شهرها و سایر سیاست‌های وابسته را آغاز می‌کند. در میان تحولات مربوط به چرخ، لازم به ذکر است که وسایل نقلیه دو چرخ با نیروی کشش انسانی در سال 1791 معرفی شد. جالب است بدانید که از طلوع تمدن تا اوایل قرن نوزدهم، بشر از تکامل های متوالی همان سه فناوری استفاده کرده است. برای حدود 5000 سال، در حالی که شهرها، قوانین اجتماعی، نوشتن، ریاضیات، فلسفه، فیزیک، ادبیات، چاپ، اسلحه و …، معرفی و توسعه یافتند، مردم به حرکت با واگن‌های حیوانات و قایق های بادبانی ادامه دادند. و کشتی‌هایی مانند اجداد خود از تمدن‌های اولیه بین النهرین را ادامه‌رو بوده‌اند.  

انقلاب چهارم حمل و نقل در دهه‌های اول قرن نوزدهم آغاز شد. موتور بخار برای افزایش بهره‌وری ماشین های بافندگی مکانیکی در طلوع اولین انقلاب صنعتی اختراع شد، به زودی از آن برای یدک کشیدن چرخ دستی‌های مواد استخراج شده از معادن زغال سنگ استفاده شد. در سال 1804 قطار لوکوموتیو مناسب برای حمل و نقل کالا و مسافران ظاهر شد (برتون، 2000). در سال 1807، اولین قایق بخار که توسط جیمز وات اختراع شد، در امتداد رودخانه هادسون حرکت کرد. موتور بخار انرژی شیمیایی حاصل از احتراق زغال سنگ را ارائه کرد که یک منبع انرژی جدید است.این تغییر در مقابل انرژی عضلانی و باد ، امر قدرت کشش و در نتیجه سرعت حمل و نقل زمینی و دریایی را بسیار افزایش داد و در نتیجه روابط بین شهرها، بنادر و کشورها را تحت تاثیر قرار داد. انقلاب موتور بخار یک سری تحولات را به همراه داشت، به عنوان مثال قطارهای موتور بخار از سرعت 3 کیلومتر در ساعت (با اولین لوکوموتیو بخار که توسط R. Trevithick انگلیسی در سال 1804 اختراع شد و قادر به حمل 70 نفر بود) حرکت کردند. حمل و نقل ریلی با سرعت 175 کیلومتر در ساعت (لوکوموتیو آلمانی، در سال 1936) (برگشتاینر، 2005). توسعه راه‌آهن‌های بخار و کشتی‌ها باعث گسترش شهرها، رشد صنعت، آغاز سفرهای شخصی بین اقیانوسی و مسیرهای تجاری قوی‌تر زمینی و دریایی شد. همه گیر شدن الکتریسیته مطمئناً بخش‌های بسیار مهمی از جامعه مانند ارتباطات (تلگراف، تلفن، رادیو و غیره) را متحول کرده است، اما کاربرد آن در کشش الکتریکی با تعریف انقلاب ارائه شده در این بررسی مطابقت ندارد. از نظر عملکردی، قطارهای الکتریکی عملکردهای متفاوتی را نسبت به قطارهای بخار ارائه نمی‌دهند و دو فناوری تولید انرژی کششی برای چندین دهه همزیستی داشتند و هنوز هم با کشش ریلی احتراق داخلی همزیستی دارند. یکی از مهمترین تحولات راه آهن برقی، توسعه راه آهن پرسرعت است که در دهه 60 در ژاپن آغاز شد. 

انقلاب پنجم در سال 1886 با اختراع موتور احتراق داخلی (ICE) آغاز شد. موتور احتراق داخلی، که با انرژی شیمیایی تولید شده توسط انفجار کنترل شده هوا و مخلوط بنزین تصفیه شده، نیروی حرکتی تولید می کند، به دلیل محتوای انرژی بالا برای وزن واحد روغن تصفیه شده، امکان توسعه وسایل حمل و نقل نوآورانه را فراهم می‌کند. در دسترس بودن موتورهای با قدرت بالا و سوخت با محتوای انرژی بسیار بالا باعث گسترش خودرو شد که پس از حدود 5000 سال جایگزین واگن و کالسکه به عنوان وسیله حمل و نقل برای مسافران معدود یا فردی شد. تاریخچه این خودرو در سال 1886 با اولین خودروی ثبت شده توسط مهندس مکانیک کارل بنز، آغاز می‌شود. پس از چند سال، در سال 1892، رودولف دیزل اختراع موتور "دیزل" را، شبیه به موتور احتراق داخلی اما بدون شمع، ثبت کرد. این موتورها به لطف قدرت خارق‌العاده‌ای که داشتند، روی کامیون‌های بزرگ سوار می‌شدند و روی ماشین‌های سنگین نصب می‌شدند. انقلاب موتورهای احتراق داخلی نیز تحولات مهمی را در حمل و نقل عمومی به ارمغان آورده است. اولین اتوبوس، De Dion-Bouton، به سال 1897 باز می گردد، در حالی که در ایتالیا اولین اتوبوس توسط فیات در سال 1906 ساخته شد. انقلاب موتور احتراق داخلی نیز باعث توسعه هواپیما و تکامل متعاقب آن از اولین هواپیمای دوبال شد. برادران رایت (1903) به هواپیماهای جت مدرن. همچنین در حمل‌ونقل دریایی، در دسترس بودن موتورهای دیزلی با قدرت‌های زیاد، تحول بسیار سریعی را در حمل‌ونقل انسان و کالا ایجاد کرد. 

در نیمه دوم قرن بیستم، ششمین انقلاب حمل و نقل بار و لجستیک مبتنی بر کانتینر در حمل و نقل دریایی آغاز شد. انقلابی با «محتوای تکنولوژیک کم» که با کاهش ده برابری هزینه حمل و نقل دریایی، در نتیجه دارایی‌های اقتصادی و ژئوپلیتیکی جهان را تغییر داد و جای خود را به پدیده ای داد که به عنوان جهانی شدن می شناسیم (Donovan & Bonney, 2006) که در آن زنجیره‌های تامین چندین محصول می‌تواند هزاران مایل طول بکشد تا در نیروی کار و یا مواد خام و محصولات میانی صرفه‌جویی شود. تغییر زنجیره تامین بدون وابستگی جغرافیایی.

تجزیه و تحلیل شش انقلاب حمل و نقل گذشته نشان می‌دهد که آنها دو عنصر مشترک دارند (Cascetta et al., 2021a): "قانون پیامدهای ناخواسته" و "افزایش فوق العاده- اثر برآیند" در مقایسه با فناوری های قبلی. منظور ما از "قانون پیامدهای ناخواسته" این است که نوآوری توسط نیازهای متفاوت از حمل و نقل ایجاد می شود یا به اشکال حمل و نقلی منجر می‌شود که در مراحل اولیه پذیرش آن نوآوری پیش بینی نشده‌اند. به عنوان مثال، کشش بخار مبتنی بر فناوری است، موتور بخار، که برای کار بافندگی در نظر گرفته شده است. علاوه بر این، تقریباً همه انقلاب‌ها از ترکیبات نوآورانه‌ای و فناوری‌های جدید توسعه‌یافته در انقلاب‌های قبلی استفاده می‌کنند. پدیده‌ای که در آن اثر ترکیبی از «مجموع» اثرهای فردی فراتر می‌رود، در اینجا به عنوان «افزایش فوق العاده- اثر برآیند» تعریف می‌شود. به عنوان مثال، این خودرو فناوری از قبل موجود (کالسکه) را با یک موتور احتراق داخلی که جایگزین کشش حیوانات می‌شود ترکیب می‌کند و عملکردها و امکانات کاملاً متفاوتی مانند تولید انبوه را به وجود می آورد. تحولات نوآوری‌ در سیستم‌های حمل‌ونقل ایجاد شده اندکه عملکرد خدمات حمل‌ونقل موجود را بهبود می‌بخشند، حتی به طور قابل توجهی، بدون ایجاد تغییرات اجتماعی مهم. در مورد تحولات، هیچ "قانون پیامدهای ناخواسته" وجود ندارد، تغییرات به صراحت برای بهبود فناوری یا سازماندهی اشکال حمل و نقلی که از قبل وجود دارد، ایجاد می‌شود.

بررسی سه رکن مهم انقلاب هفتم حمل و نقل و تحرک پایدار

سه محرک انقلاب هفتم و تعاملات آنها از تجزیه و تحلیل شش انقلاب به دست می‌آید که قطارها، اتومبیل‌ها، کشتی‌ها و هواپیماهای مدرن و زیرساخت‌ها و سازماندهی مورد نیاز آنها، تحولات فناوری‌های موجود در هفتاد یا صد سال پیش است. برای مثال، هیچ چیز قابل مقایسه با آنچه در بخش‌های اطلاعات و ارتباطات راه دور (ICT) در چند دهه گذشته رخ داده است،وجود ندارد. در سال 1982، در فیلم نمادین "بلید رانر"، آینده (2018) با اتومبیل‌های پرنده اما با رایانه‌های ماقبل تاریخ و بدون تلفن‌های هوشمند تصور می‌شد. خودروی پرنده تنها نمونه انقلابی نیست که حداقل هفتاد سال پیش انتظار می‌رود که رخ نداده است. امروزه، تحرک آینده به عنوان سیستمی تصور می‌شود که به مسافر اجازه می‌دهد برنامه سفر را از فهرستی از گزینه‌ها انتخاب کند که شامل وسایل نقلیه خودران الکتریکی، انحصاری یا مشترک با سایر مسافران، قیمت‌های متفاوت بسته به سفر خاص نیز می‌شود. مانند خدمات و امکانات مختلف، تبادل اطلاعات با یکدیگر و با زیرساخت برای بهینه سازی شبکه، شکل گرفته است.

 مانند هر سیستم اجتماعی-اقتصادی پیچیده دیگری، سیستم حمل و نقل و تحرک پایدار از لحاظ درونی پیچیده است و از عناصر بسیاری تشکیل شده است که به طور مستقیم و غیرمستقیم، اغلب غیرخطی، و با چرخه های بازخورد زیادی بر یکدیگر تأثیر می‌گذارند (به عنوان مثال تعداد مسافرانی که از زیرساخت‌های حمل و نقل استفاده می‌کنند تحت تأثیر عملکرد عناصر فیزیکی، عملکرد این عناصر و تأثیرات استفاده از آنها، به شدت با تقاضای سفر و رفتار کاربران مرتبط است. جدا از پیچیدگی درونی، سیستم‌های حمل‌ونقل با سایر سیستم‌هایی که خارج از آن‌ها هستند، مانند محیط، کیفیت زندگی و انسجام اجتماعی ارتباط نزدیکی دارند. بنابراین، تغییرات سیستم حمل و نقل تحت تأثیر تحولاتی است که در چندین حوزه مختلف مانند فناوری، اقتصاد، رفتار، فرهنگ، مردم شناسی و سیستم‌های اعتقادی رخ می‌دهد.

در نیمه اول این قرن، برخی از زمینه‌های ظهور نوآوری به انقلاب جدیدی در حمل و نقل منجر خواهد شد. انقلابی که در حوزه تحرک پایدار  چشم اندازی را پیش‌بینی می‌کند که در آن اساساً کربن‌زدایی و تغییر در تولید انرژی و استفاده از زیرساخت‌ها در حمل‌ونقل را هدف دارد.   

1) کربن زدایی از حمل و نقل

2) وسایل نقلیه خودران متصل به یکدیگر و زیرساخت‌های نوین

3) تحولات در خدمات تحرک پایدار

این سه محرک در حال حاضر در دست اجرا هستند و در دهه‌های آینده به توسعه و تعامل ادامه خواهند داد.

منابع:

[1] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667091723000158