Mekansal analiz teknikleri ile çok kriterli karar verme yaklaşımı kullanılarak raylı sistem güzergah analizi
Rail system route analysis using multi criteria decision making with spatial analysis techniques
Yazar: BERNA ÇALIŞKAN
Danışman: PROF. DR. ALİ OSMAN ATAHAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Ulaştırma Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Ulaşım = Transportation ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Dünyamızda şehirlerin gelişmesi ve nüfusun artışı, kentlerdeki ev-iş, ev-okul, ev-diğer amaçlı yolculukların günden güne artmasına neden olmaktadır. Şehirlerde kişilerin ulaşım ihtiyaçlarını karşılamanın optimum çözümü, kent genelinde toplu taşıma sistem ağının dengeli ve homojen bir biçimde genişletilmesidir. Ulaşım-arazi kullanımı etkileşimlerinin karmaşıklığı, altyapının ve sürdürülebilir arazi kullanımının kenarındaki seçim olasılıklarının tüm avantajlarını ve dezavantajlarını değerlendirmek için karmaşık değerlendirme yöntemlerine ve net karar verme süreçlerine ihtiyaç duyulmasını sağlar. Ulaştırma yatırımları uzun dönemli etkileri olan yüksek maliyetli yatırımlardır. Bu nedenle, bu tür büyük altyapı projelerine ilişkin önceliklerin doğru belirlenmesi ve kısıtlı ekonomik kaynakların en fazla fayda getirecek nitelikte kullanılması büyük önem taşımaktadır. Raylı sistem planlaması, her paydaşın kendine özgü amaç ve gereksinimleri olan, çok amaçlı ve kısıtlı bir problemdir. Paydaşların farklı çıkarlarını dikkate alarak kabul edilebilir çözümlere izin veren bir yol bulmayı hedefleyen bir karar verme yaklaşımını içermektedir. Raylı sistem planlamasında verimli ve etkili bir katılım süreci için ne tür bir sistem yapısının farklı paydaşların bakış açılarını yakalayabileceğini belirlemek ve tam olarak anlamak çok önemlidir. 
İstanbul'da toplu taşıma yolculuklarının türlerine göre dağılımı (hafta içi günlük-ortalama) incelendiğinde, %23 ile otobüs, %15 servis, %20 minibüs, %14 taksi-taksi dolmuş, %7 metrobüs, %5 hafif raylı sistemler, %10 metro, %4 marmaray ve %2 ile deniz yolculukları gerçekleşmiştir. Ana ulaşım türlerine göre toplu taşıma yolculuklarına bakıldığında ise, %79 ile karayolu ile yapılan toplu taşıma yolculukları, %19 ile raylı sistemler ile yapılan toplu taşıma yolculukları ve %2 ile deniz ulaşımı ile yapılan toplu taşıma yolculukları gerçekleşmiştir. (Eylül,2021) Buna göre, %19 ile gerçekleşen raylı sistemlerin oranının artması için mevcut raylı sistem ağının genişletilmesi, yeni güzergahlar ile mevcut olan güzergahların entegrasyonu ve toplu taşıma kullanımının teşvik edilmesi sağlanmalıdır. Günümüzde, ulaşım yatırımlarının geliştirilmesi için yeni değerlendirme yöntemleri/yaklaşımları araştırılmaya devam etmektedir. Karar verme ve alternatif raylı sistem projelerine öncelik verme konusunda raylı sistem taşımacılığının diğer altyapı türlerine rekabet edebilirliğini artırmak faydalıdır. Kent içi toplu taşımacılıkta yaygın olarak tercih edilen raylı taşımacılık türleri; Metro, Hafif Raylı Sistem, Füniküler, Tramvay, Teleferik, Banliyö Trenleri olarak sıralanmaktadır. Raylı sistemler, hız, güvenlik, konfor, ekonomiklik, çevreye duyarlılık ve sürdürülebilirlik yönünden diğer ulaşım modlarına göre daha verimli bir alternatiftir. Metropoliten kentlerde nüfusun fazla olmasından ötürü, özellikle pik saatlerde metro sistemleri taşıma kapasitelerinden ötürü daha verimli bir ulaşım modu olarak öne çıkmaktadır. 
Türkiye'de ulaşım sistemleri içerisinde raylı sistem taşımacılığının payı halen olması gereken seviyelere gelememiştir ve karayolu taşımacılığının payı yüksek seviyede kalmaktadır. Türkiye'de raylı sistem planlaması yerel, bölgesel ve ulusal düzeylerde yetkilere bölünmüştür. İstanbul metropol kenti karmaşık bir yönetişim sistemine sahiptir. Birbiriyle örtüşen veya çakışan sorumlulukları içeren, farklı kurum ve kuruluşlardan dahil olan çok sayıda birim eş zamanlı olarak çalışmaktadır. Kent içindeki nüfus dağılımı, yoğunluğu, demografik yapı, gelir dağılımı, otomobil sahipliği, kentin gelişim yapısı, yolculuk talep tahminleri, arazinin topografik yapısı,  
yatırım maliyetleri, diğer ulaşım türleriyle entegrasyon, raylı ulaşım türü seçimi, çevresel etmenler, vb. birçok faktör toplu taşıma ağının geliştirilmesinde etkili olmaktadır.  Karar verme sürecinde kentin onaylanan imar ve ulaşım planları ile uyumlu olarak tüm paydaşlar işbirliği ve koordinasyon içerisinde detaylı ve etkin bir planlama yaklaşımı ile süreç takip edilmeli ve izleme kurulları ile uygulanan projelerin verimliliği test edilmelidir.
Ulaşım planlama sürecinde; Çok Kriterli Karar Verme metodlarının kullanımı ulaştırma yatırımlarının planlamasında, yer seçimi analizlerinde ve alternatif senaryoların seçiminde önemli bir karar destek sistemi olarak rol oynamaktadır. Bu araştırma, yer seçimine karar vermede göz önünde bulundurulması gereken birden çok kritere dayalı olarak raylı sistem geçiş koridoru veya raylı sistem istasyonu için en iyi konumu belirlemeyi amaçlamaktadır. Bu tez çalışması, raylı ulaşım sistemi planlamasında 'Çok Kriterli Karar Verme' yöntemlerinin uygulanması için bir çerçeve sunmaktadır.
Bu araştırma ile, raylı sistem planlaması açısından oldukça faydalı olacağı düşünülen, Kartografik Çoklu Kriter Analizi (Cartographic Multi Criteria Analysis-CMCA) yöntemi ve Bulanık Mantık (Rail Fuzzy Logic Modelling-RFLM) modelleme teknikleri ortaya konmuştur. 'Raylı sistem Uygunluk Durumu' kullanılarak beş ana kriter (Jeoloji, Arazi kullanımı, Nüfus Yoğunluğu, Eğim ve Yüzeysel Akış durumu) için değerlendirilmiştir. Çalışmamız bu yöntemin özellikle şehir içi raylı sistem planlamasında uygulanabilirliğine dikkat çekmeyi amaçlamaktadır. Kent içi raylı sistem uygunluk seviyeleri matris ölçeğinde hesaplanarak ağırlıklı bindirme analizi yapılmıştır. İstasyon tampon analizi yapılarak aday metro hattı için model sonuçları değerlendirilmiştir. Ayrıca, halkın eğilimi, girişimleri, kent içi raylı ulaşıma yönelik talepleri, sosyo-ekonomik koşullar, kentsel işlevler analizlerde dikkate alınmıştır. "Uzman ve hükümet yetkilisi katılımı" ile karşılaştırıldığında "Halkın Katılımı"nın da dahil olduğu bir planlama çerçevesinin olması gerekliliğini vurgulamaktadır. 
Bu çalışma, 'yapılandırılmış, kolayca uygulanabilir, çok boyutlu, işbirlikçi, güvenilir, üretken ve genişletilebilir' bir model yapısı elde etmek için çok kriterli karar verme çerçevesinin yenilikçi potansiyelinin sistematik değerlendirmesini yapmanın yanı sıra, optimum ve uygun şehir içi raylı sistem güzergahı/istasyon yeri seçimi için benimsenen metodoloji kapsamlı bir şekilde detaylandırılmıştır.
Raylı sistem planlaması, öncelikli hedeflerin, birden fazla faktöre ve kısıtlamaya dayalı optimum çözümü bulmaya yönelik bileşenlerin seçimine bağlıdır. Böyle bir planlama sürecinde, raylı sistem planlamasının ayırt edici özelliklerinin değerlendirilmesi önemlidir. Bu nedenle öne çıkan hedefler özetle şu şekilde sıralanmaktadır: 1-Planlama sürecinde halkın katılımının ve farkındalığının arttırılması 2-Dezavantajlı bölgelere hizmet verilmesi 3- Orman alanlarının seçim alanının dışında tutulması 4-Öncelikli arazi kullanım türleri 5-Jeolojik uygunluk 6-Yüzey akış yoğunluğu 7-Nüfus yoğunluğu ve Sosyo-ekonomik durum seviyesi 8-Arazinin eğim durumu 9-Mevcut raylı sistem hatları ile entegrasyonu.
Çok kriterli karar destek sistemleri, büyüyen bir araştırma alanıdır ve kapsamlı, uygulanabilir yöntemler sunar. Yeni hedef ve gereksinimlere yönelik değerlendirme kriterleri geliştirilerek daha farklı araştırmalar yapılabilir. Bu çalışma çerçevesi, yeni alternatifler ve senaryolar üretmek için her türlü ulaşım modu için uyarlanabilir. Her proje alternatifi benzersizdir ve mekansal bir çevreye sahiptir. Değerlendirme sürecinin aynı olamayacağı açıktır. Topluma faydayı artırmak için ek faktörler uygulanabilir.
Çalışmanın ikinci bölümünde, kentiçi raylı sistem taşımacılığının genişletilmesinin planlama sürecini sistemleştirmek için bulanık mantık modelleme uygulamaları, bulanık kural tabanlı bir sisteme dayalı olarak gözden geçirilmiş ve değerlendirilmiştir. Bulanık çıkarım sisteminin geliştirilmesi, bulanık mantık tasarımı ve grafiksel kullanıcı ara yüzünün kullanılması, uygunluk verilerinin (uygunluk puanları) elde edilmesi sırasıyla gerçekleştirilmiştir.

Bu çalışma, "Raylı Toplu Taşıma Bulanık Mantık Modeli (RFLM)" ile sürdürülebilir kent içi ulaşımı destekleyici raylı sistem ağının geliştirilebilmesini sağlayacak nitelikte; esnek, kolayca değiştirilebilir ve çeşitli karar değişkenlerine uygulanabilir özelliktedir. Model tasarımı, bulanık mantık teorisinin kavramlarına dayanmaktadır. MatlabTM yazılımı kullanılarak bir bulanık çıkarım sistemi geliştirilmiştir. 'Fuzzy Logic Designer' kullanılarak, beş girdi değişkeni (Eğim, Jeoloji, Nüfus, Arazi Kullanımı, Yüzeysel Su Akışı) ve bir çıktı değişkeni (Uygunluk Puanı) ile, üyelik fonksiyonu grafikleri bu değişkenlerin her biri için ayrı ayrı tanımlanmıştır. Mamdani tipi bir bulanık mantık algoritma mekanizması kullanılmıştır. Bulanık Çıkarım değişkenlerinin belirlenmesi, doğal olarak sistemin tasarımcısına ve incelenen herhangi bir konu için veri kullanılabilirliğine bağlıdır. Girdi ve çıktı değişkenlerinin seçimi, demiryolu taşımacılığı planlamasının farklı yönlerini belirtmek için özenle hazırlamaya ihtiyaç duyar. Bu çalışmanın çerçevesi, çalışma alanının çevresel ve ekolojik veya sosyal etkileri gibi alternatif değerlendirme kriterlerine uygulanabilir. Bu metodoloji, toplu taşıma planlamacılarının değerlendirme sürecinde belirsizliği önlemesine ve bulanık mantık kullanarak 'ölçmesi zor' nitelikleri bir araya getirmesine yardımcı olur. Girdi değerleri arttığında, metodolojinin uygulanmasının analizi zorlaşır ve standardizasyon ve yorumlama kabiliyeti azalır.
Grafiksel kullanıcı arayüzü, program ortamında bulanık çıkarım sistemi arka planda çalışırken kullanıcı tarafından manuel olarak girdi parametrelerinin verilmesi ve sonuçların işlenmesi için GUIDE araç kutusu kullanılarak MATLAB'da tasarlanmıştır. RFLM modelinin yazılım uygulaması MATLAB R2021b geliştirilmiştir ve kaynak kodları kullanıcı tarafından açık kaynak formatında paylaşılabilir.
Çalışma, uzmanların Matlab yazılımını kullanarak çok büyük bir coğrafi veri kümesi içeren bulanık bir çıkarım modeli yürütmesine yardımcı olacak yenilikçi bir metodolojiye sahiptir. Çalışma alanı matris boyutunda 216 satır ve 208 sütundan oluşmaktadır. Beş girdi katmanı, CBS ortamında 100×100 m piksel boyutunda raster formatında saklanmıştır. Her hücre raster formatında 100 m grid çözünürlüğe sahiptir ve çalışma alanı yaklaşık 227 km2'lik bir alanı kaplamaktadır.
Bu çalışmanın genel amacı, bulanık mantık teorisinin, bulanık çıkarım sisteminin geliştirilmesi, sonuç uygunluk sınıfını bulmak için girdilerin birleştirilmesi, grafiksel kullanıcı arayüzünün belirlenmesi ve raylı ulaşım sistemi için çıktı verilerinin üretilmesi yoluyla planlama, özellikle yeniden geliştirme süreçleri için mekansal uygunluk değerlendirmesinde nasıl kullanılabileceğini anlamaktır. 
Sonuç olarak, araştırma bulguları şehir içi ulaşım planının vizyonunu karşılar ve halkın ihtiyaçlarına odaklanarak yenilikçi bir planlama çerçevesi sağlar. Ek olarak, bu modelleme metodolojisi, karar vericiler için bir yol haritası sağlayarak entegre, gelişmiş sürdürülebilir kentsel ulaşım gelişimi için uygunluk seviyesini mekansal olarak görselleştiren pratik bir yaklaşım sunar. Bu çalışmanın üst ve orta ölçekli, kısa-orta ve uzun vadeli kentsel raylı ulaşım planlarına ve sürdürülebilir kentsel hareketlilik planlarına önemli katkılar sağlayacağı öngörülmüştür.

Abstract:
Rail transportation planning is a continuous, multi-phase, functioning scale that is based on reconstructing of the spatial system contributing to build a more quality-focused, long-term oriented and more balanced approach. It is worth noting that the 'Multi-criteria Decision Making' methods are an important research area in the field of transport, especially for the location analyses and the selection of alternatives/scenarios for the development of public transport systems. Under the view of the current state of the art regarding the new methodologies and techniques, Multi Criteria Analysis is a well acknowledged technique for the inclusion of several decision criterias and multiple stakeholders' opinions. In the light of these significant literature reviews, we categorized the scientific papers to learn about past experiences and compare them by study objectives, geographic extent, criteria assessment, shortcomings and study outcomes. With this review, we found that there is a few numbers of up-to-date and comprehensive research paper addresses 'Rail Transportation Planning' based on Multi Criteria Decision Making Techniques especially for Istanbul Metropolitan Area. Additionally, we examined what is already known pertaining to the opportunities of spatial multi criteria decision making strongly suggests that this method is practical, user friendly, cost-effective and performable tool by fulfilling especially for public expectations when carrying out the urban rail transport planning process. 
Multi criteria techniques have been extensively used to aid in decision-making. Several terms that are commonly used when implementing MCDM are; the decision maker (DM) ; where experts are attempting to reach a decision by weighting conflicting issues. Goal ; what DM wants to achieve. Criteria or attributes; the alternatives to be compared with and evaluated. Alternatives ; the methods or decisions that are to be chosen or ranked. Weights ; representing the relative importance of the criteria. Decision makers (DMs) must approach a topic methodologically, precisely, and consistently while considering their preferences. Multi-criteria decision making (MCDM) is very helpful for increasing the effectiveness, clarity, rationality and quality of decisions. MCDM approaches can be divided into two sub categories, Multi-Attribute Decision Making (MADM) and Multi-Objective Decision Making (MODM). When there are predefined numbers of possibilities, MADM is used to solve the problem. A finite number of options must be chosen, prioritized, or ranked by the decision maker (DM). MODM, on the other hand, is related to issues where the alternatives aren't predefined. In MADM, DMs select, classify, rank or prioritise a finite number of alternatives and then obtain the best solution. MADM has three main approaches, namely, pairwise comparison, outranking and distance-based approaches. Pairwise comparison mainly involves assessing and comparing the importance of several criteria based on a fundamental scale. Pairwise comparisons often utilise Analytical Hierarchy Process (AHP) and Analytical Network Process (ANP). Meanwhile, outranking approaches provide several alternatives and check whether one alternative has any degree of dominance over another. These approaches are particularly suitable in cases with unclear and incomplete information. Some example outranking approaches include the ELECTRE and PROMETHEE. Distance-based approaches evaluate how far away a solution is from the ideal point, and the solution with the shortest distance to this point is considered optimal. Some well-known distance based approaches include the TOPSIS and VIKOR. Meanwhile, MODM deals with situations involving multiple DMs and an infinite number of choices. In this approach, experts only take part at the end of the process and choose among several solutions. Some well-known MODM methods include Goal Programming (GP) and Genetic Algorithm (GA).
The site selection and site search challenges serve as an excellent example of the differences between multiattribute and multiobjective (as well as the discrete and continuous decision) difficulties. Finding the ideal location for a specific activity from a list of potential (viable) locations is the goal of site selection analysis. All of the potential sites' features, including their location, size, and pertinent properties, are known in this kind of study. The challenge is to grade (rank) the alternative sites according to their attributes in order to find the best site (or a group of sites). Site search analysis is the term used to describe the issue if a group of potential candidate sites is not predetermined. By addressing the problem, that is, determining the boundary of the best site, the features of the sites (i.e., their limits) must be determined (s). The site selection problem is often addressed in the GIS context utilizing multiattribute techniques, such as WLC (Weighted Linear Combination), AHP (Analytical Hierarcy Process), IP (Ideal Point) approaches, and outranking techniques. Heuristic/metaheuristic algorithms and mathematical programming techniques are used to tackle the site search problem, which is typically described as a spatial multiobjective optimization problem.
Multi criteria analysis can utilized by including priority schemes or weights as a component of an evaluation analysis for investment projects. These methods won't always result in a single ending clarification, but they can make the structure and effects of disagreements among decision-makers more clear, allowing for a more complete analysis of the viable options. To sum up, no single method of assessment and evaluation can adequately and indisputably analyze all the intricate components of decision options. So, the characteristics of the problem at hand, the goals of the study, and the underlying data base all play a role in the selection of evaluation methods in every particular decision situation. The methodology assures compatibility between the assessment methods utilized and the real problem to be addressed by comprehensively arranging the evaluation process. It is vital to use an evaluation technique that can perform this kind of analysis because of development limits and nominated reference values.
This study presents 'Cartographic Modelling Multi Criteria Analysis (CMCA)' for the optimum route/station location in accordance with the selected criterias and constraints for rail transit system planning. The methodology is based on Overlay Analysis (Cartographic Model) to combine diversified criteria maps and AHP (Analytic Hierarchy Process) method for criteria weighting. 'Rail Transit Suitability' was evaluated using the Cartographic Modelling and Multi Criteria Analysis (CMCA) method for five primary criterias (Geology, Landuse, Population Density, Slope and Stream). This model applied to a candidate metro line referred to as 'M 18 (Başakşehir-Esenyurt-Beylikdüzü)' with 8 railway stations for the preliminary stage evaluation. 
The flexible problem-solving approaches offered by the GIS-MCA methodologies can help improve collaborative decision-making processes by allowing those engaged in collaborative tasks to explore, comprehend, and redefine a decision problem. In this study, multi-criteria decision analysis and GIS were used in conjunction to conduct the analysis for choosing suitable locations. In numerous research pertaining to suitability identification, the integrated methodologies of GIS-MCA are extensively employed as a tool for suitability analysis. A decision variable can be used to specify an option (for instance, a 0–1 variable can be connected to potential locations for facilities). Restrictions placed on the decision variables are known as constraints (alternatives). A group of options divide for decisions into two groups: acceptable (feasible) and unacceptable (infeasible). From a GIS perspective, the limitations exclude from consideration geographic objects with specific properties and/or values of attributes. If an alternative satisfies all requirements, it is said to be feasible; if not, it is referred to as an infeasible alternative. Suitability scores were assigned for categories that we determined for five input variables: Population, Land use, Slope, Geology and Stream. For instance, the Slope variable has three categories: low (0–5%); medium (6–10%); high (> 10%). The slope map layer was reclassifed by these categories in a raster map format in a GIS environment. Raster reclassification was done for five thematic map layers, and then we created the weighted overlay map. Suitability scores of five evaluation factors were multiplied by the criterion weights and then summed to get a total suitability score in the GIS environment.
Our study aims to draw attention to this method's applicability especially for urban rail transit planning. Weighted overlay analysis were done by calculating the urban rail transit suitability levels as matrix of cells. Model results are evaluated for candidate metro line by doing station buffer analysis.  Additionally, Public inclination, initiatives, requests towards urban rail transit, socio-economic conditions, urban functions were taken into consideration. This study underlies 'Public Involvement' as a disregarded research dimension in comparison with 'Expert and government authority involvement'. The study supposes the usage of multi criteria techniques and 'Multi criteria analysis' should have a statutory obligation in urban rail transit project's appraisal stages. The outcomes of this research will close the gap by utilising a novel suitability framework which can be used as a preliminary analysis for transforming and developing urban rail transit network.
Furthermore, The previous studies still have limitations and insufficient spatial coverage, incompleteness of assessment number of criterias and potential applicability for urban rail transit planning. The major contributions of this paper are as follows: (1) This study raises the issue of how to integrate and meet multiple study objectives during rail transit planning process and mentions how our model is applied for 'urban rail transit development' step by step. (2) This study has a novel 'Urban Rail Transit Suitability' framework for finding the best solution for the rail transit system planning problem. (3) This research deploys a combination of co-producing with the urban transport user's expectations and concerning areas with low socio-economic status points and thus introduces a new paradigm in multi-criteria decision-making.
We hope that our work will contribute to a better understanding of 'Rail Transportation Planning' and we identified clear and concise research questions. The following research questions enable to select the appropriate research methodology and design: a) Which subjects, problems or decision criterias are studied? b) What are the depictive MCDA methods used for urban rail transport project evaluation? c) What is the appropriate research methodology that best answer the research aims and objectives d) Are multiple actors or stakeholders included in the planning process? 

Analytical decision support techniques are being emphasized more and more in contemporary assessment theory. Since the broad adoption of cost-benefit analysis and associated financial-economic evaluation techniques, multi-criteria methods have gained popularity and utilized the opportunities. These techniques can handle the various aspects of evaluation problems and properly take into account stakeholder's interests and conflicts. These approaches often try to integrate assessment methods with judgement methods and provide a concrete analytical foundation for contemporary decision analysis. This study comprehensively explores the systematic assessment of the innovative potential of multi criteria decision making framework in order to obtain 'a structured, easily applicable, multi dimensional, colloborative, reliable, productive and extensible' model structure and this study effectively demonstrates the adopted methodology for the optimum and suitable urban rail transit route/station location selection.
In the second phase of our research, we have focused on the fuzzy logic model for evaluating the necessity of expanding the rail transit network to achieve sustainable transport development. It is essential to distinguish input parameters that can be obtained and updated frequently in a cost-effective way. Fuzzy logic has been applied applied into various areas in transportation engineering. In the area of transportation engineering it has been applied to model traffic flow, transportation planning, and traffic control and so on. In all of these applications fuzzy logic has proved to be successful in overcoming the drawbacks of other methods in the respective areas. 
We shouldn't rely solely on our subjective knowledge or only our objective knowledge (formulas and equations) to solve real-world transportation and traffic issues (linguistic information). We must simply acknowledge the existence of linguistic information, or subjective knowledge. The concept of fuzzy logic is ideally suited for unifying subjective and objective knowledge. The simplest way of characterizing fuzzy logic is to say that is a logic of approximate reasoning. Subjectivity is a feature of many traffic and transportation issues, phenomena, and factors. It is difficult to ignore the reality that subjective judgement is involved when deciding on a route, mode of transportation, and carrier, as well as when establishing a quality of service, setting safety requirements, establishing criteria to rank alternative transportation plans and projects, etc. 
This part of the thesis introduces a 'Rail Transit Fuzzy Logic Model (RFLM)' for the evaluation of the necessity to expand the rail transit network to achieve sustainable transport development. The model is flexible, easily modified and can be applied to various kinds of decision variables. The model design is based on the concepts of fuzzy logic theory. The study's framework provides a sufficient basis to afford the application of 'Fuzzy Logic Designer' by concerning the interactions of different input parameters. (Slope, Geology, Population, Landuse, Stream) Identifying the Fuzzy Inference variables is inherently linked to the designer of the system and data avaliability for any subject under consideration.   A fuzzy inference system is developed by using MatlabTM software. A Mamdani-type fuzzy logic algorithm mechanism was utilized.  
This study's framework provide a potential mechanism that can be applied by regulators, operators, transport planners, experts with different goals and requirements to all kinds of urban transport modes. It can be characterized as a spatial suitability oriented fuzzy approach by using five inputs (slope, geology, population, land use and stream), 1 output (Suitability Score) and 108 If-Then rules to assist in combining these data sources in the MATLAB environment. This study consists of three main steps: (i) development of a fuzzy inference system (FIS), (ii) design of the graphical user interface (GUIDE toolbox), and (iii) suitability score database production for the study area.
Fuzzy rule-based systems have been applied with parameters represented by fuzzy diagrams that are integrated into an aggregate form to obtain a spatial suitability score. Rule base, database and reasoning mechanism are the basic structure components of the fuzzy inference system. A rule base contains a selection of fuzzy rules, database defines the membership functions used in the fuzzy rules, and a reasoning mechanism performs the inference procedure upon the rules and given facts to derive a reasonable output or conclusion. Each criteria of an MCE problem is described as an IF-THEN rule in a fuzzy rule-based inference system, where the IF part demonstrates the criteria to be met and the THEN part demonstrates the conclusion. Aggregation of the output from each rule gives the suitability score. Fuzzy rule-based inference systems make the process of evaluating several criteria easier by splitting the complex decision-making problem. 
The graphical user interface is designed in MATLAB by using the GUIDE toolbox to contrive giving input parameters and prosessing the results by users manually while fuzzy inference system is working from background in the program environment. Software implementation of the RFLM model is developed MATLAB R2021b and source codes are available to share by user open-source format.
The study has an innovative methodology to assist experts to run a fuzzy inference model including a very large geographic dataset using Matlab software. The study area is composed of 208 rows and 216 columns that are uploaded and modelled in MATLAB R2021b as a 216-by-208 matrix. The five input layers were stored into the raster format with a pixel size of 100 × 100 m in the GIS environment. Every cell has a 100 m grid resolution in raster format and the study area occupies an area of approximately 227 km2. This method commonly has not been employed and processed for a rail network that covers a large geographical area spanning several regions in a city. The proposed methodology offers systematic qualitative data available for decision-makers to be used in the evaluation of rail transportation investments.
The selection of input and output variables need elaboration in order to indicate different aspects of rail transport planning. This study's framework can be applicable to alternative evaluation criterias like environmental and ecological or social impacts of the study area. This methodology assists public transport planners to avoid the ambiguity during evaluation process and aggregate 'difficult to measure' attributes as well with the aid of using fuzzy logic. When the input values incease, the implementation of the methodology becomes more difficult to analyze and decreases the ability to standardisation and interpretation. The objective of the second part of the study is to understand how the fuzzy logic theory can be used in spatial suitability evaluation by development of fuzzy inference system, combining inputs to find the consequent suitability class, designation of graphical user interface and ouput data production for rail transit system planning, especially for redevelopment processes. A comprehensive review of previous studies, this methodology is not applicated to a similar transport problem in this extent. Consequently, it was envisaged that this study would offer substantial contribution for the upper and medium scale, short-mid and long term urban rail transport plans and sustainable urban mobility plans. In conclusion, this study reveals that fuzzy logic modelling is an useful approach that can be processed in a compositional and interpretable mechanism by quantifying different evaluation criterias to establish a replicable, adaptable multi diciplinary model for Urban Rail Transport Development.