Mfumo wa tabaka tano uliounganishwa wa uhamaji mahiri, ni mfumo wa dhana unaochukulia miundombinu ya kimwili, huduma za uhamaji, mfumo wa nishati, miundombinu ya data/mawasiliano ya kidijitali na utawala si kama teknolojia zinazojitegemea, bali kama mfumo wa mijini unaoingiliana. Utafiti huu ulipitia fasihi ya kipindi cha 2018–2026 kwa kuzingatia kanuni za PRISMA 2020, ukachagua tafiti 162 zinazofaa kutoka kwenye mkusanyiko mpana wa rekodi uliopatikana kupitia Google Scholar, na kuziunganisha kwa usanisi wa kimasimulizi kuzunguka nguzo nne kuu za utafiti: mifumo mahiri ya usafiri, miundombinu stahimilivu, uhamaji wa umeme/ujumuishaji wa nishati mbadala, na magari yanayojiendesha na yaliyounganishwa.

Hitimisho kuu la mapitio ni kwamba matatizo yanayozuia kuenea kwa uhamaji mahiri na endelevu wa mijini katika kiwango cha jiji hayatokani tu na upungufu wa teknolojia. Kwa mujibu wa usanisi wa fasihi chanzi, mzunguko mrefu wa maisha wa miundombinu ya zamani ya kimwili, kutopangwa kwa pamoja kwa mifumo ya usafiri na nishati, mgawanyiko wa data, ukosefu wa uwezo wa mifumo kushirikiana, usalama wa mtandao, ucheleweshaji wa udhibiti, taratibu ngumu za ununuzi wa umma na silos za taasisi zinaweza kuwa vikwazo muhimu sawa na uwezo wa kiteknolojia.

Utafiti unaangazia hasa tatizo jingine katika fasihi: ingawa tafiti nyingi za uhamaji mahiri huzingatia uigaji na uundaji wa modeli, majaribio makubwa ya uwanjani katika maisha halisi bado ni machache zaidi. Kwa hiyo, haiwezi kudhaniwa moja kwa moja kwamba suluhisho zinazoonekana kufanya vizuri maabara, katika uigaji au katika majaribio madogo zitatoa utendaji uleule katika kiwango cha jiji.

Mfumo wa tabaka tano uliopendekezwa na waandishi si mfumo wa uhandisi uliotekelezwa moja kwa moja katika jiji na kuthibitishwa matokeo yake. Chanzo kinauwasilisha kama usanifu wa dhana na uchunguzi. Hasa katika miji yenye kipato cha chini au miundombinu duni ya kidijitali, modeli hii haipaswi kuchukuliwa kama “dawa ya kutekelezwa mara moja”, bali kama hali lengwa ya hatua kwa hatua inayohitaji kwanza kuimarishwa kwa uwezo wa utawala na miundombinu ya msingi.

Mifano maalumu ya nambari inayohusu kuzeeka kwa betri katika V2G, uboreshaji wa taa za barabarani, matumizi ya MaaS au teknolojia za magari yanayojiendesha iliyomo katika mapitio haya si matokeo ya majaribio yaliyofanywa na makala hii yenyewe. Ni matokeo ya fasihi yaliyohamishwa kutoka tafiti asilia zilizopitiwa na kila moja inapaswa kutathminiwa ndani ya mbinu, jiji, teknolojia na hali zake za majaribio.

Tatizo kuu la utafiti

Fasihi ya uhamaji mahiri wa mijini inakua kwa kasi katika maeneo kama uboreshaji wa trafiki kwa akili bandia, uchaji wa magari ya umeme, Vehicle-to-Grid, magari yanayojiendesha, mitandao ya vihisi, miundombinu mahiri, Mobility as a Service na mengine yanayofanana. Hata hivyo, pengo kuu lililotambuliwa na waandishi ni kwamba maeneo haya mara nyingi huchunguzwa kama taaluma tofauti.

Kwa mfano, mfumo wenye mafanikio wa gari la umeme hautegemei tu betri nzuri au algoriti ya uchaji. Vituo vya uchaji lazima vijengwe kimwili, mtandao wa usambazaji uweze kubeba mzigo, bei ya umeme iwe inafaa, gari na mtandao viwasiliane kwa itifaki ya pamoja, dereva akubali kutumia mfumo, manispaa na kampuni ya usambazaji umeme zikubaliane juu ya mpango mmoja, na sheria ziruhusu ubadilishanaji wa nishati wa pande mbili.

Vivyo hivyo, gari linalojiendesha kufanya kazi kwa upande wa vihisi na akili bandia haimaanishi kwamba linaweza kuendeshwa bila matatizo katika kiwango cha jiji. Tabaka nyingine kama miundombinu ya barabara, ufikivu wa muunganisho, ucheleweshaji wa mawasiliano, kiwango cha data, usalama wa mtandao, dhima ya kisheria na kukubalika kwa umma lazima pia zifanye kazi kwa wakati mmoja.

Je, nguzo nne kuu za utafiti na mfumo wa tabaka tano ni kitu kimoja?

Hapana. nguzo nne kuu ambazo makala hutumia kupanga mapitio ya fasihi na tabaka tano za mfumo zinazopendekezwa mwishoni mwa usanisi ni miundo tofauti. Nguzo nne zinaeleza maeneo gani ya utafiti yamepitiwa; tabaka tano zinaeleza jinsi maeneo hayo yanavyopaswa kufanya kazi pamoja kama mfumo mmoja katika kiwango cha jiji.

Uhamaji endelevu unafafanuliwaje katika chanzo?

Katika matumizi ya dhana ya utafiti chanzi, uhamaji endelevu unaelezea mkabala wa kimfumo wa kuunganisha usafiri wa umeme na mitandao ya nishati mbadala ili kupunguza uzalishaji wa kaboni mijini na kuboresha ufanisi wa matumizi ya rasilimali.

Mtandao stahimilivu wa uhamaji unamaanisha nini?

Kwa mujibu wa ufafanuzi wa kiutendaji wa chanzo, mtandao stahimilivu wa uhamaji ni miundombinu inayoweza kufyonza hitilafu za mfumo kama tukio kali la hali ya hewa, hali isiyo ya kawaida ya trafiki au tishio la kifizikia-mtandao, kuzoea hitilafu hizo na kurejea katika hali inayoweza kurejesha mwendelezo wa huduma.

Tafiti zilichaguliwaje kwa kutumia PRISMA 2020?

Mapitio yalichunguza fasihi ya uhamaji mahiri na nishati-uhamaji ya 2018–2026 kwa kutumia Google Scholar kama injini ya utafutaji wa pamoja; kutoka takriban matokeo 324.000, rekodi 400 zilizochukuliwa kuwa zinazohusiana zaidi na algoriti ya utafutaji zilipitiwa kwa mikono, na baada ya uchujaji wa kichwa/muhtasari na maandishi kamili, tafiti 162 zilijumuishwa katika usanisi wa mwisho wa kimasimulizi.

Mkakati wa utafutaji

Google Scholar ilitumika kama zana ya utafutaji wa pamoja kufikia tafiti za kitaaluma zilizopo katika vyanzo vya uchapishaji kama Scopus, Web of Science, IEEE Xplore, ScienceDirect na SpringerLink. Waandishi waliandaa misururu ya utafutaji yenye waendeshaji wa Boolean. Mantiki ya mfano wa utafutaji iliyotolewa katika chanzo hutumia pamoja dhana zifuatazo:

("intelligent transportation systems" OR "autonomous vehicles") AND ("vehicle-to-grid" OR "renewable energy EV charging") AND "urban resilience"

Utafutaji wa msingi pia uliungwa mkono na backward/forward snowballing, yaani kufuatilia nyuma marejeo ya tafiti muhimu za mapitio na kufuatilia mbele tafiti zinazozinukuu.

Vigezo vya kujumuisha

• Makala za majarida yaliyopitiwa na wataalamu na machapisho ya mikutano.
• Tafiti zinazoshughulikia wazi uhamaji wa mijini, miundombinu au ujumuishaji wa nishati.
• Tafiti za kitaaluma za majaribio au zinazotegemea uigaji.
• Tafiti zilizochapishwa katika kipindi cha 2018–2026 na zinazohusiana na wigo wa utafiti.

Vigezo vya kuondoa

• Machapisho yasiyo ya Kiingereza.
• Makala za maoni/opinion zisizo na data ya kimajaribio.
• Tafiti za uhandisi za kiwango cha sehemu pekee zisizo na uhusiano wazi na matumizi ya mijini.
• Tafiti zilizo nje ya mada au zisizo na mfumo wa kimetodolojia unaofaa kwa matumizi ya mijini.

Kuondolewa kwa machapisho yasiyo ya Kiingereza kunatambuliwa wazi na waandishi kama kizuizi. Imeelezwa kwamba hali hii inaweza kusababisha baadhi ya maendeleo kutoka maeneo kama China, Korea Kusini na Singapore, ambako utafiti muhimu wa uhamaji mahiri unafanyika, kuwakilishwa kwa kiwango kidogo katika mapitio.

Kwa nini mbinu hii si meta-uchanganuzi kamili wa kiasi?

Baada ya kuchaguliwa kwa tafiti 162 za mwisho, ukubwa mmoja wa athari haukuhesabiwa, matokeo ya nambari ya tafiti hayakuunganishwa chini ya modeli moja ya kitakwimu, na pooled effect, meta-regression au uchanganuzi mwingine wa kiasi wa kulinganisha ukubwa wa vikwazo haukufanywa. Waandishi waliunganisha mada, sehemu zinazokutana, matatizo na njia za suluhisho baina ya tafiti kwa njia ya kimasimulizi na kifasiri.

Kwa hiyo, hitimisho moja la pamoja la kiasi katika namna ya “tafiti 162 zilithibitisha athari ya teknolojia hii kuwa asilimia X” haliwezi kutolewa kutoka makala hii.

Maeneo matano ya matatizo ya kimfumo

Ugumu wa miundombinu na “asymmetry ya muda”

Tatizo ambalo chanzo huliita “temporal asymmetry” ni tofauti kubwa kati ya kasi ya mabadiliko ya teknolojia na kasi ya upyaji wa miundombinu. Programu ya akili bandia au itifaki ya mawasiliano ya gari inaweza kubadilika kwa kiasi kikubwa ndani ya miaka michache, wakati mtandao wa barabara, daraja, transfoma, maegesho au miundombinu ya usambazaji wa nishati hutengenezwa ili itumike kwa miongo kadhaa.

Kwa hiyo, teknolojia mpya inaweza kuhitaji zaidi ya sasisho la programu. Uwekezaji wa kimwili kama vifaa vinavyofaa vya EVSE kwa uchaji wa magari ya umeme wa pande mbili, vihisi na miundombinu ya edge computing kwa usimamizi mahiri wa trafiki, au vifaa vya kuaminika vya barabara-mawasiliano kwa magari yanayojiendesha unaweza kuhitajika.

Chanzo kinajadili uchapishaji wa 3D na miundombinu iliyotengenezwa mapema/moduli kama miongoni mwa zana zinazoweza kuwezesha miundo ya mijini inayoweza kuzoea zaidi. Hata hivyo, pia kinasisitiza kwamba matatizo ya kiufundi ya baadhi ya matumizi kama uimara wa muunganiko katika utengenezaji wa nyenzo nyingi na kupachika vipengele vinavyopitisha umeme ndani ya saruji bado hayajatatuliwa kikamilifu. Hivyo, uchapishaji wa 3D hapa si suluhisho la jumla lililokamilika, bali mkabala wa miundombinu unaoendelea kukua.

Tatizo kuu la ujumuishaji wa nishati–uhamaji

Kuenea kwa magari ya umeme huunganisha mahitaji ya usafiri moja kwa moja na mfumo wa usambazaji wa umeme. Hasa katika depo kubwa za mabasi ya umeme, kuchaji magari mengi kwa wakati mmoja kunaweza kuleta mahitaji makubwa ya nguvu katika transfoma za eneo. Ikiwa gridi haijaundwa kwa mzigo huu, uwekezaji mpya wa miundombinu unaweza kuhitajika.

Gari la umeme pia si lazima liwe mtumiaji wa nishati pekee. Vehicle-to-Grid (V2G) ina maana kwamba betri ya gari inaweza kurudisha nishati kwenye gridi katika hali zinazofaa. Vehicle-to-Building (V2B) na Vehicle-to-Home (V2H) hupeleka mahusiano hayo ya nishati ya pande mbili katika kiwango cha jengo na nyumba.

Mkabala huu ni muhimu hasa kwa vyanzo vya nishati mbadala vinavyobadilika kama jua na upepo. Kunapokuwa na uzalishaji wa ziada, betri za magari ya umeme zinaweza kunyonya nishati kama mzigo; wakati wa mahitaji makubwa au hali zinazofaa za gridi, sehemu ya nishati iliyohifadhiwa inaweza kurudishwa. Hata hivyo, masuala kama idadi ya mizunguko ya betri, miundombinu ya uchaji, matarajio ya watumiaji kuhusu umbali wa chini, ushuru, vifaa vya mawasiliano na uthabiti wa gridi lazima yatatuliwe.

Nambari zinazotolewa kuhusu kuzeeka kwa betri katika V2G zinamaanisha nini?

Mapitio chanzi yanaeleza kwamba baadhi ya tafiti za uundaji modeli zinaonyesha katika hali zinazodhibitiwa kuwa ushiriki wa V2G unaweza kuongeza kuzeeka kwa betri kwa takriban %9–14 katika kipindi cha miaka kumi, na katika baadhi ya hali hukadiriwa upotevu wa uwezo wa takriban %0,3 kwa mwaka. Hata hivyo, waandishi wanasisitiza kwamba nambari hizi ni nyeti sana kwa muundo wa uchaji, kiwango cha ushiriki na kemia ya betri.

Kwa hiyo, nambari hizi haziwezi kutafsiriwa kama “V2G huzeesha kila betri kwa hakika kwa %9–14 haraka zaidi”. Haya ni matokeo ya hali maalumu za uundaji modeli yaliyoripotiwa katika mapitio; si msimamo mmoja wa uhakika wa eneo hili.

Mielekeo ya suluhisho inayopendekezwa kwa mfumo wa nishati

• Kurekebisha nguvu ya uchaji kulingana na hali ya gridi kwa kutumia uchaji mahiri na demand response.
• Kupunguza mzigo wa ghafla wa vituo vya uchaji wa haraka kwenye gridi kwa kutumia uzalishaji wa ndani wa nishati mbadala na hifadhi ya betri zisizohama.
• Kuhamisha tabia ya watumiaji kwenda saa zisizo na msongamano kwa kutumia ushuru wa Time-of-use na motisha.
• Viwango vya pamoja vya mawasiliano na usalama wa mtandao wa tabaka nyingi kwa V2G/V2X.
• Majaribio ya hatua kwa hatua ya uwanjani na uthibitishaji wa maisha halisi kabla ya kuingia katika uwekezaji mkubwa.

Kwa nini mgawanyiko wa data ni muhimu sana?

Katika miji mahiri, uhaba wa data si tatizo kuu kila wakati. Vihisi vya trafiki, programu za simu, telemetria ya magari, vituo vya uchaji, mifumo ya usafiri wa umma na miundombinu ya nishati vinaweza kuzalisha kiasi kikubwa sana cha data. Tatizo ni kwamba data huhifadhiwa katika mifumo iliyofungwa na isiyolingana ya taasisi tofauti.

Kwa mfano, kituo cha kudhibiti trafiki kinaweza kujua idadi ya magari ya moja kwa moja kutoka vihisi vya barabarani, lakini kisiweze kufikia taarifa za ujazo wa vituo vya uchaji wa magari ya umeme, ujazo halisi wa magari ya usafiri wa umma au hali ya mzigo wa wakati huo wa gridi ya nishati. Katika hali kama hii, hata kama kila mfumo mdogo ni “mahiri” ndani yake, jiji zima haliwezi kuboreshwa kwa pamoja.

Chanzo hakichukulii uwezo wa mifumo kushirikiana kama tatizo la umbizo la faili pekee. Mifumo inahitaji kuoanisha katika kiwango cha kiolesura, sintaksia na maana. API za pamoja na middleware zinaweza kuunganisha mifumo ya zamani bila kuibadilisha kabisa; nafasi za data mlalo za aina ya Mobility Data Space zinaweza kuwezesha taasisi tofauti kushiriki data kwa usalama.

Kwa nini ITS inaweza kufanya kazi katika majaribio lakini ikapata ugumu katika kiwango cha jiji?

Katika mradi mdogo wa majaribio, msongamano wa vihisi, miundombinu ya mawasiliano, ubora wa data na tabia ya watumiaji vinaweza kudhibitiwa kwa karibu. Katika kiwango cha jiji, hata hivyo, vitongoji tofauti, aina za barabara, watoa huduma, ucheleweshaji wa mtandao, matatizo ya ubora wa data na msongamano mdogo wa vihisi vinaweza kubadilisha utendaji wa mfumo huohuo.

Chanzo kinajadili hasa kwamba gharama ya vihisi vya barabarani vya usahihi mkubwa kama LiDAR ni muhimu kwa upanuzi; ingawa kamera za joto au rada za bei nafuu zinaweza kupunguza gharama, zinaweza kuleta mabadilishano katika ubora wa data.

Kwa nini upendeleo wa kialgoritimu ni tatizo la uhamaji?

Ikiwa modeli za akili bandia zinazotumiwa kwa uboreshaji wa trafiki zinafunzwa hasa kwa data kutoka vituo vya biashara vyenye msongamano mkubwa, mfumo unaweza kuboresha mtiririko wa trafiki katika maeneo hayo huku ukiwakilisha kidogo vitongoji vya pembezoni. Hivyo, hata kama ufanisi wa jumla wa mtandao unaongezeka, ufikivu wa baadhi ya makundi ya watu unaweza kuzorota.

Kwa sababu hii, chanzo kinajadili akili bandia inayoelezeka (Explainable AI, XAI), uwazi wa kialgoritimu na ukaguzi wa mara kwa mara wa bias si kama nyongeza ya kimaadili tu, bali kama vipengele muhimu vya utawala wa kidijitali kwa uhamaji wa mijini wenye haki.

V2X katika magari yaliyounganishwa inajumuisha nini?

Katika mojawapo ya mifano iliyoripotiwa katika mapitio, inaelezwa kuwa usawazishaji wa taa za trafiki unaotegemea V2I na data kubwa uliweza kuonyesha upungufu wa hadi %20 katika uzalishaji wa gesi na muda wa kusubiri. Thamani hii si jaribio la makala hii ya mapitio; ni mfano uliotolewa kutoka tafiti asilia za V2I zilizotajwa.

Ili ekosistimu ya magari yaliyounganishwa ifanye kazi, mawasiliano yenye ucheleweshaji mdogo, muunganisho wa kuaminika wa 5G/C-V2X, usanifu wa mawasiliano kama IEEE 802.11p na ISO 21217, viwango vya mawasiliano ya uchaji mahiri kama ISO 15118 na utendaji sahihi wa vihisi tofauti ni muhimu.

Je, kuna tarehe iliyotolewa ya kuenea kikamilifu kwa magari yanayojiendesha?

Chanzo kinaeleza kwamba baadhi ya makadirio katika fasihi yanapendekeza kuwa kupenya kikamilifu kwa magari yanayojiendesha na manufaa yanayohusiana nayo huenda yasitimie kikamilifu hadi mwishoni mwa miaka ya 2050 au katika miaka ya 2060. Hata hivyo, waandishi wanaweka wazi kwamba tarehe hizi ni za kubashiri na zinategemea kasi ya kutatuliwa kwa matatizo ya udhibiti, usalama, miundombinu na teknolojia.

MaaS na MOD ni nini?

Mobility as a Service (MaaS), ni mkabala wa uhamaji unaolenga kuunganisha aina tofauti za usafiri katika mazingira moja ya huduma ya kidijitali kwa upangaji, uhifadhi, malipo au ufikivu. Mobility-on-Demand (MOD) inajumuisha huduma za uhamaji zinazobadilika kama kuitisha gari au huduma nyingine zinazotolewa kulingana na mahitaji ya safari.

Mapitio yanaeleza kuwa tafiti kama jaribio la uwanjani la miezi sita la Gothenburg zimeonyesha kwamba mikopo ya uhamaji iliyounganishwa inaweza kuwafanya baadhi ya watumiaji waache kutumia magari binafsi. Kwa upande mwingine, pia inasisitizwa kwamba athari za kimazingira na kijamii za MaaS na MOD hutegemea muundo wa jiji, na kwamba huduma za kushirikiana zinaweza kushindana na usafiri wa umma katika baadhi ya maeneo ya kati badala ya kuusaidia.

Mfumo wa tabaka tano uliounganishwa wa uhamaji mahiri ni nini?

Mfumo wa tabaka tano ni usanifu wa dhana unaodai kwamba mifumo ya miundombinu, uhamaji, nishati, kidijitali na utawala huathiri daima ingizo na vikwazo vya kila mmoja, na kwa hiyo uhamaji mahiri unaweza kupanuliwa si kwa kununua teknolojia moja, bali kwa uratibu wa mfumo mzima.

1. Tabaka la miundombinu

Tabaka la miundombinu linajumuisha mitandao ya barabara, maeneo ya maegesho, miundombinu ya uchaji na vifaa vya kimwili vya ITS. Chanzo huliona tabaka hili kama msingi wa kimwili wa mfumo mzima wa uhamaji mahiri.

Huduma zote za kidijitali haziwezi kufanya kazi bila vipengele vipya kama ishara mahiri za trafiki, vifaa vya uchaji wa EV wa pande mbili, vihisi na nodi za edge-computing kuwekwa katika jiji la kimwili. Hata hivyo, uwekezaji huu unahitaji mtaji mkubwa na hukumbana na vikwazo vya kimuundo vya miundombinu ya zamani.

Miundombinu haiwi “mahiri” kwa kuongeza vihisi pekee. Mifano ya fasihi inayojadili uwekezaji mkubwa kama Riyadh Metro inaonyesha kwamba licha ya ufuatiliaji na otomatiki wa kina, matatizo ya msingi ya msongamano wa trafiki yanaweza kuendelea ikiwa ujumuishaji mpana wa mfumo haupo.

2. Tabaka la uhamaji

Tabaka la uhamaji linajumuisha magari yaliyounganishwa, yanayojiendesha na yanayoshirikiwa; usafiri wa umma; na huduma za MaaS na MOD. Katika mfumo wa chanzo, gari si tena kitu cha usafiri pekee; ni nodi hai ya mtandao inayobadilishana taarifa na, katika baadhi ya hali, nishati.

Chanzo kinajadili fasihi inayoonyesha kwamba kutembea na kushiriki baiskeli hujitokeza zaidi katika umbali mfupi, huku kushiriki magari na huduma zinazofanana na teksi zikijitokeza zaidi katika umbali wa kati na mrefu. Hata hivyo, mifano hii ya tabia haipaswi kuchukuliwa kama viwango vya jumla kwa miji yote.

Mafanikio ya utekelezaji wa MaaS hutegemea tabia ya mtumiaji, muundo wa bei, ukubwa wa meli, uti wa mgongo wa usafiri wa umma na ujumuishaji halisi wa aina tofauti katika huduma moja.

3. Tabaka la nishati

Tabaka la nishati linasimamia uhusiano kati ya uhamaji wa umeme na gridi ya umeme ya jiji. Uchaji mahiri, nishati mbadala, hifadhi ya ndani, V2G/V2B/V2H na usimamizi wa mahitaji ni vipengele vikuu vya tabaka hili.

Chanzo kinaeleza kwamba algoriti za meta-heuristic kama Artificial Bee Colony Optimization zimetumika katika baadhi ya tafiti za V2G kuboresha thamani za State of Charge za betri na ratiba za ubadilishanaji wa nishati. Katika matumizi ya mfano, mipaka kama %20 ≤ SoC ≤ %80 inaweza kutumika. Mpaka huu si kiwango cha jumla cha uendeshaji wa betri kinachopendekezwa na mapitio haya, bali mfano kutoka tafiti za modeli zilizorejelewa.

4. Tabaka la kidijitali

Tabaka la kidijitali, kwa maneno ya chanzo, hufanya kazi kama “mfumo mkuu wa neva” wa mfumo: hubadilisha data ghafi inayotoka katika miundombinu ya kimwili, magari na mifumo ya watumiaji kuwa msaada wa kufanya maamuzi.

Chanzo kinaangazia hasa miundo mitatu ya kidijitali inayotegemeana:

• Mifumo ya Digital Twin inayosaidiwa na akili bandia.
• Mitandao ya mawasiliano ya V2X.
• Usanifu wa kompyuta wa Edge-to-Cloud.

Kwa kuwa pacha wa kidijitali unahitaji kiasi kikubwa cha data ya IoT, kutuma data yote kwenye wingu la mbali kunaweza kusababisha ucheleweshaji wa mtandao. Edge computing inaweza kuchakata sehemu ya data ndani ya eneo na kutuma matokeo muhimu pekee kwenye wingu. Vivyo hivyo, utendaji wa wakati halisi wa mifumo ya V2X unategemea mawasiliano yenye ucheleweshaji mdogo.

Bila kukataa uwezo wa teknolojia nyingine kama blockchain, chanzo kinasisitiza kwamba zinabaki na umuhimu wa pili hadi matatizo ya msingi ya muunganisho na ujumuishaji wa data yatatuliwe.

5. Tabaka la utawala

Tabaka la utawala ni tabaka la juu la uratibu linaloamua mifumo ya kiufundi itafanya kazi kwa sheria gani, bajeti gani, chini ya uwajibikaji wa wahusika gani na kwa manufaa ya nani.

Mojawapo ya matatizo yanayoangaziwa katika chanzo ni ucheleweshaji wa udhibiti. Wakati V2G, uendeshaji wa magari yanayojiendesha, udhibiti wa trafiki wa wakati halisi au modeli mpya za biashara za uhamaji zinaendelea kiteknolojia, sheria za usalama, dhima, ulinzi wa data na uendeshaji wa kibiashara zinaweza kubadilika polepole zaidi.

Tatizo la pili ni silos za taasisi. Upangaji wa eneo kwa mtandao wa uchaji wa EV unaweza kufanywa na timu ya usafiri ya manispaa; uimarishaji wa gridi unaweza kuwa jukumu la kampuni ya nishati; bei zinaweza kuwa chini ya udhibiti wa mdhibiti mwingine. Ikiwa hakuna lengo na ratiba ya pamoja, uwekezaji unaweza kuchelewa hata kama suluhisho la kiufundi liko tayari.

Kwa sababu hii, chanzo kinasisitiza zana za utawala kama regulatory sandbox, ununuzi unaonyumbulika, majukwaa ya data ya pamoja, kufanya maamuzi kwa wadau wengi na ushiriki wa wananchi. Mkabala wa hatua kwa hatua wa regulatory sandbox wa Singapore kwa magari yanayojiendesha na miundo ya mitandao ya taasisi kama Amsterdam InChange inajadiliwa kama mifano katika sehemu hii.

Kwa nini teknolojia bora pekee haitoshi kwa uhamaji mahiri?

Kwa mujibu wa usanisi mkuu wa mapitio, uhamaji mahiri katika kiwango cha jiji ni tatizo la ujumuishaji wa mfumo: gari la hali ya juu, akili bandia au teknolojia ya nishati peke yake haiwezi kutoa thamani ya umma inayoweza kupanuliwa ikiwa miundombinu ya kimwili, viwango vya pamoja vya data, uwezo wa kutosha wa gridi, usalama wa mtandao, ufadhili, sheria na uratibu baina ya taasisi haviko tayari kwa wakati mmoja.

Ukomavu wa teknolojia si sawa katika tabaka zote

Chanzo kinasisitiza kwamba teknolojia tofauti hazipaswi kutathminiwa katika kiwango kilekile cha ukomavu. Kwa mfano, uboreshaji wa kialgoritimu wa taa za trafiki unachukuliwa kama teknolojia ya kidijitali iliyokomaa na kutumika kibiashara, huku ujumuishaji mkubwa wa V2G wa pande mbili ukitathminiwa kama paradigma inayoendelea kutokana na kutokuwa na uhakika wa udhibiti na miundombinu.

Mobile-Energy-as-a-Service (MEaaS), kwa upande mwingine, imeainishwa katika chanzo kama dhana ya baadaye yenye ubashiri zaidi, na inaelezwa kuwa inahitaji majaribio ya uwanjani yanayodhibitiwa kabla ya kupitishwa katika kiwango cha jiji.

Kwa nini usawa unatumika katika tabaka zote tano?

Katika mfumo wa waandishi, usawa si suala la sehemu ya sera za kijamii pekee. Kuweka miundombinu ya uchaji katika vitongoji vya kipato cha juu pekee kunaweza kuleta ukosefu wa usawa katika tabaka la miundombinu; algoriti ya bei inayobadilika kuwaweka katika hali mbaya watumiaji wasiokuwa na muda unaonyumbulika katika tabaka za kidijitali na nishati; maeneo ya kipato cha chini kutengwa na huduma za kushirikiana katika tabaka la uhamaji; na wananchi kutoshirikishwa katika michakato ya maamuzi katika tabaka la utawala.

Kwa hiyo, chanzo kinapendekeza mafanikio ya teknolojia yatathminiwe si kwa ufanisi wa mfumo pekee, bali pamoja na ufikivu, ujumuishi na thamani ya umma.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Muhtasari wa kimetodolojia wa mapitio

Je, utafiti una fomula au ukubwa wa athari wa kitakwimu?

Makala chanzi haitoi mlinganyo mkuu wa kihisabati, pooled effect size, kipindi cha kujiamini cha meta-uchanganuzi au thamani ya p kwa swali lake la utafiti. Kwa hiyo, hakuna fomula ya nje ya chanzo iliyoongezwa kwenye makala ya Verianla.

Asilimia, muda au thamani za kiufundi zinazotajwa katika mapitio mara nyingi ni mifano inayoeleza matokeo ya tafiti asilia zilizopitiwa. Si sahihi kuziwasilisha kana kwamba ni matokeo ya pamoja ya kitakwimu ya tafiti zote 162.

Maeneo matano ya matatizo na mielekeo inayolingana ya suluhisho

Matokeo makuu ya kisayansi ya mapitio

1. Mgawanyiko wa mfumo ni kikwazo kikuu. Ingawa fasihi inaonyesha maendeleo makubwa katika teknolojia tofauti, utekelezaji katika kiwango cha jiji huwa mgumu wakati miundombinu, nishati, mifumo ya kidijitali na utawala vinaendelea kwa kujitenga.

2. Miundombinu ya kimwili hubadilika polepole kuliko teknolojia. Mizunguko mirefu ya uwekezaji wa barabara, madaraja na mifumo ya usambazaji wa nishati husababisha matatizo ya uoanifu na AI, V2X na mifumo inayojiendesha inayokua haraka zaidi.

3. Uhamaji wa umeme huifanya mfumo wa nishati kuwa sehemu ya moja kwa moja ya mfumo wa usafiri. Ratiba ya uchaji, uwezo wa transfoma za eneo, uzalishaji wa nishati mbadala, V2G na usimamizi wa betri vinapaswa kuzingatiwa pamoja.

4. Kiasi cha data peke yake hakitoshi. Miji kuzalisha data nyingi haimaanishi kwamba mifumo inaweza kufanya kazi pamoja. Kiwango cha data, uoanifu wa kimaana, API na taratibu za kubadilishana data za taasisi zinahitajika.

5. Kadiri muunganisho unavyoongezeka, hatari ya kifizikia-mtandao pia huongezeka. Kadiri magari, vituo vya uchaji na mifumo ya nishati inavyounganishwa, uwezekano wa shambulio la kidijitali kuathiri miundombinu ya kimwili au usalama huwa muhimu zaidi.

6. Uhamaji mahiri si wa upande wowote kijamii. Mahali pa vituo vya uchaji, uboreshaji wa njia wa kialgoritimu, ufikivu wa MaaS/MOD na bei inayobadilika vinaweza kuathiri vitongoji tofauti kwa namna isiyo sawa.

7. Utawala si “msaada wa kiutawala” tu. Katika usanisi wa jumla wa makala, utawala ni mfumo mkuu wa uratibu unaoshikilia pamoja tabaka nyingine nne ili ziweze kupanuka.

8. Uthibitishaji wa maisha halisi haujatosha. Tathmini ya kimetodolojia ya mapitio inasisitiza kuwa uigaji umepewa uwakilishi mkubwa kuliko majaribio makubwa ya uwanjani na kwamba majaribio ya ulimwengu halisi yanahitaji kuongezwa.

Vipaumbele vya utafiti wa baadaye kwa tabaka tano

Vikwazo vikuu vya utafiti

Usanisi wa kimasimulizi: Kwa sababu utafiti si meta-uchanganuzi rasmi wa kiasi bali unatumia usanisi wa kimasimulizi na kifasiri, tafsiri ya mtafiti haiondoki kabisa katika uainishaji wa mada.

Athari ya mpangilio wa Google Scholar: Kuchukua kwa ukaguzi wa mikono rekodi 400 za kwanza tu kutoka takriban matokeo 324.000 kunafanya mpangilio wa uhusiano wa Google Scholar kuwa kichujio muhimu cha mchakato wa uteuzi wa tafiti. Waandishi wanaeleza kwamba hii inaweza kuleta upendeleo wa uchaguzi wa kialgoritimu na kupunguza uwezo wa kurudiwa kikamilifu.

Machapisho ya Kiingereza pekee: Kuondoa tafiti zisizo za Kiingereza kunaweza kusababisha fasihi za ndani za baadhi ya nchi kutowakilishwa vya kutosha.

Hali ya uthibitishaji wa mfumo wa tabaka tano: Mfumo ni zana ya dhana ya uchunguzi na upangaji; si usanifu wa kiutendaji wa uhandisi uliothibitishwa kwa majaribio katika kiwango cha jiji.

Uwezekano wa matumizi kikanda: Mfumo unaakisi hasa miji yenye uwezo mkubwa wa kidijitali na rasilimali thabiti za kitaasisi. Katika miji yenye kipato cha chini au miundombinu yenye mipaka, inaweza kuhitajika kwanza kujenga uwezo wa msingi wa utawala na miundombinu.

Kuzeeka haraka kwa teknolojia: Kwa kuwa teknolojia za uhamaji mahiri, akili bandia, mawasiliano na nishati hubadilika haraka, baadhi ya tathmini za teknolojia zilizotokana na fasihi ya 2018–2026 zinaweza kupoteza uhalali wake kadiri muda unavyopita.

Uzito wa uigaji: Sehemu kubwa ya fasihi iliyopitiwa inategemea uigaji. Uigaji unaweza kutowakilisha kikamilifu tabia ya binadamu, hitilafu za kimwili na misuguano ya kisiasa/kitaasisi, na katika baadhi ya hali unaweza kuonyesha ufanisi wa mfumo kwa matumaini kupita kiasi.

Hitimisho linaloungwa mkono na utafiti

• Katika uhamaji mahiri wa mijini, teknolojia, miundombinu, nishati, data na utawala vinategemeana.
• Mgawanyiko wa taasisi na ugumu wa miundombinu ni vikwazo vikubwa kwa upanuzi.
• Kushiriki data na uwezo wa mifumo kushirikiana ni mahitaji ya msingi kwa ITS katika kiwango cha jiji.
• Ukuaji wa uhamaji wa umeme hufanya uratibu na gridi ya nishati kuwa wa lazima.
• V2X na magari yaliyounganishwa huleta mahitaji mapya ya usalama na uwezo wa mifumo kushirikiana.
• Utawala na uratibu baina ya taasisi ni muhimu kama maendeleo ya kiufundi.
• Kuongeza majaribio halisi ya uwanjani ni hitaji muhimu la utafiti ili kupunguza vikwazo vya fasihi inayotegemea sana uigaji.

Hitimisho lisiloungwa mkono na utafiti

• Haijathibitishwa kwamba mfumo wa tabaka tano utahakikisha mafanikio katika jiji lolote.
• Sio tafiti zote 162 zinazounga mkono teknolojia ileile au mkabala uleule wa sera.
• Thamani za asilimia moja moja zilizotajwa katika mapitio si matokeo ya pamoja ya meta-uchanganuzi wa tafiti 162.
• Hakuna asilimia moja ya jumla iliyobainishwa kwa athari ya V2G kwa maisha ya betri.
• Haijathibitishwa kwamba magari yanayojiendesha kikamilifu yataenea kwa hakika mwishoni mwa miaka ya 2050 au katika miaka ya 2060; tarehe hizi ni makadirio ya kubashiri kutoka fasihi chanzi.
• Haijaonyeshwa kwamba teknolojia ya usafiri mahiri peke yake itatatua kiotomatiki uzalishaji wa kaboni, msongamano au ukosefu wa usawa wa kijamii.
• Haiwezi kuhitimishwa kwamba teknolojia itatoa utendaji uleule katika kiwango cha jiji kubwa kwa sababu tu imefanikiwa katika majaribio.
• Haijahesabiwa kwa kiasi mara ngapi vikwazo vya utawala vina nguvu zaidi kuliko vikwazo vya kiufundi.

Ujumbe mkuu wa vitendo wa makala

Ujumbe unaojitokeza wakati sehemu zote za chanzo zinasomwa pamoja si “kujaza miji kwa teknolojia zaidi”. Uhamaji mahiri unahitaji miundombinu ya kimwili, magari na huduma za uhamaji, mfumo wa umeme, data ya kidijitali na utawala vipangwe pamoja ndani ya usanifu mmoja wa mfumo.

Maendeleo ya haraka ya tabaka moja hayatatui kiotomatiki vikwazo vya tabaka nyingine. Modeli yenye nguvu sana ya trafiki ya akili bandia inaweza kushindwa kufanya kazi kwa sababu ya data haba ya vihisi; mfumo wa V2G ulioendelea sana unaweza kushindwa kupanuka kwa sababu ya sheria au miundombinu ya gridi; matumizi mazuri ya MaaS yanaweza kuleta ukosefu wa usawa katika ufikivu wa huduma katika maeneo ya kipato cha chini au pembezoni; na uwekezaji mkubwa wa kimwili unaweza kushindwa kutoa manufaa ya mfumo yanayotarajiwa ikiwa hakuna uratibu baina ya taasisi.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Kichwa asilia: A Literature Review on Challenges and Solutions for Smart and Sustainable Urban Mobility

Waandishi: Antonio Verde; Miguel Meléndez-Useros; Fernando Viadero-Monasterio.

Mpangilio wa waandishi: Mpangilio wa chanzo umehifadhiwa kama ulivyo.

Mwandishi wa mawasiliano: Fernando Viadero-Monasterio.

Taasisi 1: Mechanical Engineering Department, Università degli Studi della Campania “Luigi Vanvitelli”, Aversa, Italy.

Taasisi 2: Mechanical Engineering Department, Advanced Vehicle Dynamics and Mechatronic Systems (VEDYMEC), Universidad Carlos III de Madrid, Leganés, Spain.

Mchango sawa / uandishi wa kwanza wa pamoja: Chanzo hakionyeshi alama ya mchango sawa au uandishi wa kwanza wa pamoja.

Jarida: Urban Science.

Mchapishaji: MDPI, Basel, Switzerland.

Aina ya makala: Review / mapitio ya fasihi.

Juzuu / toleo / nambari ya makala: 10(6), 326.

DOI: 10.3390/urbansci10060326

Tarehe ya kuwasilisha: 7 Mei 2026.

Tarehe ya marekebisho: 8 Juni 2026.

Tarehe ya kukubaliwa: 9 Juni 2026.

Tarehe ya kuchapishwa: 11 Juni 2026.

Hali ya mapitio ya kitaalamu: Ni makala ya mapitio iliyopitiwa na wataalamu na kuchapishwa katika jarida la Urban Science.

Leseni: Creative Commons Attribution (CC BY).

Kiungo rasmi cha uchapishaji: Ukurasa rasmi wa makala wa MDPI Urban Science kupitia DOI 10.3390/urbansci10060326.

Maneno muhimu: smart cities; intelligent transportation systems; autonomous and connected vehicles; energy-mobility nexus; vehicle-to-grid.

Kipindi cha mapitio: 2018–2026.

Mbinu ya mapitio: Utafutaji wa fasihi kwa mwongozo wa PRISMA 2020; misururu ya utafutaji wa Boolean kupitia Google Scholar; backward na forward snowballing; uchunguzi wa ufaafu wa kichwa/muhtasari na maandishi kamili; usanisi wa kimasimulizi na kifasiri.

Idadi ya mwisho ya tafiti: 162.

Hali ya meta-uchanganuzi: Meta-uchanganuzi rasmi wa kiasi haukufanywa.

Nguzo kuu za utafiti: Mifumo mahiri ya usafiri; miundombinu endelevu/stahimilivu; ujumuishaji wa nishati mbadala na uhamaji wa umeme; uhamaji unaojiendesha na uliounganishwa.

Mfumo wa dhana unaopendekezwa: Tabaka tano zinazotegemeana: miundombinu, uhamaji, nishati, kidijitali na utawala.

Kizuizi kikuu cha kimetodolojia: Kukagua kwa mikono rekodi 400 pekee zilizoonekana kuwa zinazohusiana zaidi kutoka takriban matokeo 324.000 ya Google Scholar kunaweza kuleta upendeleo wa uchaguzi wa kialgoritimu. Kuondolewa kwa machapisho yasiyo ya Kiingereza pia kunaleta kizuizi katika uwakilishi wa kimataifa.

Hali ya uthibitishaji wa mfumo: Usanifu wa tabaka tano ni mfumo wa dhana na uchunguzi; haujathibitishwa kwa majaribio au kiutendaji katika kiwango cha jiji.

Uwezekano wa matumizi kijiografia: Mfumo umeundwa hasa kwa muktadha wa miji yenye uwezo mkubwa wa kidijitali na kitaasisi; katika miji yenye rasilimali chache unapaswa kutathminiwa kama hali lengwa ya hatua kwa hatua.

Ufadhili: Waandishi wanaripoti kwamba utafiti haukupokea ufadhili wa nje.

Kamati ya maadili: Haitumiki.

Ridhaa yenye taarifa: Haitumiki.

Upatikanaji wa data: Chanzo kinaeleza kwamba data zinapatikana ndani ya makala.

Mgongano wa maslahi: Waandishi wanatangaza kwamba hakuna mgongano wa maslahi.

Matumizi ya akili bandia generative: Waandishi wanaeleza kwamba wakati wa kuandaa makala walitumia Gemini Pro 3.1 kusaidia uhariri wa lugha wa maandishi ya Kiingereza na kusaidia render/uboreshaji wa picha za michoro zilizotokana na usanifu wa dhana waliobuni wenyewe. Imeelezwa kwamba usahihi wa mwisho wa kiufundi na wajibu wa maudhui unabaki kwa waandishi.

Michango ya waandishi: Uundaji wa dhana, mbinu, uchanganuzi rasmi, utafiti, rasilimali, rasimu ya awali, mapitio/uhariri na uoneshaji: Antonio Verde, Miguel Meléndez-Useros na Fernando Viadero-Monasterio. Usimamizi wa data: Antonio Verde na Fernando Viadero-Monasterio. Usimamizi na usimamizi wa mradi: Fernando Viadero-Monasterio. Waandishi wote walisoma na kuidhinisha toleo lililochapishwa.

Kikomo kikuu cha tafsiri: Mapitio haya yanaunganisha kwa njia ya kimasimulizi fasihi iliyozalishwa kwa mbinu tofauti. Asilimia maalumu au utendaji wa teknolojia ulioripotiwa katika chanzo haupaswi kufasiriwa kama data ya majaribio ya mapitio yenyewe au athari ya pamoja ya meta-uchanganuzi wa tafiti 162. Modeli ya tabaka tano pia si bidhaa ya uhandisi iliyo tayari kutumiwa moja kwa moja na kuthibitishwa katika kiwango cha jiji.