دانلود پایان نامه

ن میکنند. البته، این محدودیتها می توانند در مساله در نظر گرفته نشوند که این بستگی به ساختار مساله دارد.
محدودیت هزینه کل بهبود شبکه.
محدودیت حداکثر و حداقل افزایش ظرفیت قابل اعمال برای هر یک از معابر.
حداکثر سطح ایجاد انتشار آلودگی هوایی.
حداکثر سطح آلوگی صوتی.
محدودیت تخصیصی: این محدودیتها همواره در مسایلRNDP وجود دارند.
اثرات متقابل عرضه و تقاضا
بیشتر نبودن جریانهای عبوری از معابر از ظرفیت آنها که این محدودیت در مورد توابع هدف افزایش ظرفیت ذخیره کاربرد دارد.
بخش اعظم مطالعات صورت گرفته در رابطه با RNDP، مربوط به مسایلCNDP است. یکی از علتها برای گستردگی مطالعات در این زمینه، پیوستگی دامنه متغیرهاست که امکان به کارگیری رویههای مدل سازی و روشهای حل متفاوتتری را نسبت به سایر مسایل فراهم میآورد. اما در مورد مسایلDNDP در استفاده از روشهای حل معمول مسایل خصوصاً روشهای مبتنی بر مشتقگیری محدودیتهای زیادی وجود دارند. در هر حال، خود مسایل CNDP از نظر حجم محاسباتی مورد نیاز یکی از مشکلترین مسایل در علم حملونقل هستند. مسالهCNDP معمولاً در ادبیات با در نظر گرفتن افزایش ظرفیت معابر به صورت یک متغیر پیوسته است که برای هر یک معابر یک کران بالا و یک کران پایین برای میزان افزایش ظرفیت قابل اعمال تعریف میشود. در برخی از مطالعات نیز ترکیب این تصمیم با تنظیم چراغهای راهنمایی یا تعیین عوارض عبور از معابر مطرح میشود. اغلب مطالعات CNDP اقدام به توسعه روشهای مختلف برای حل مسالهکردهاند و تعریف مسایل مورد مطالعه اغلب مشابه است.
مطالعات انجام شده در زمینه مسایلDNDP نسبت به CNDP محدودتر هستند که همان گونه که قبلاً نیز اشاره شد، این امر به دلیل پیچیدگی مضاعف مساله ناشی از حضور متغیرهای گسسته است. بخشی از مطالعاتDNDP در قالب ادبیات کلاسیک مسایل RNDP میگنجد که از همان ابتدا و همزمان با CNDP مورد توجه محققان بوده است. متغیرهای عمده مورد بررسی در این مسایل متغیر ایجاد معابر جدید در شبکه و یا افزایش ظرفیت معابر موجود در قالب متغیرهای گسسته است، که اغلب به صورت متغیر صفر و یک، که نشانگر انتخاب یا عدم انتخاب پروژه بهبود است، مطرح میشوند. این تصمیمات به تنهایی یا در ترکیب با یکدیگر منظور میشوند. بخش دیگر مطالعات، جهت به معابر و تخصیص خطها در دو طرف معابر را به تنهایی و یا در ترکیب با یکدیگر بررسی می کنند. اغلب این مطالعات به جای تخصیص سفر تعادلی، از تخصیص سفر همه یا هیچ استفاده کرده اند. قریب به اتفاق روشهای حل مورد استفاده در مسایل DNDP از نوع ابتکاری یا بالا ابتکاری هستند.
سومین گروه از مسایل RNDPمسایل MNDP هستند. مطالعات انجام شده در این زمینه بسیار اندک است که اغلب آنها به دهه اخیر باز میگردد. تصمیمات مطرح در این مسایل ترکیبات متنوعی از تصمیماتCNDP و DNDP است. خلاصه مطالعات انجام شده در زمینه RNDP در جدول ‏۲۱آمده است.
در جدول ۲-۱، تقاضای ثابت با F، تقاضای الاستیک با E، تخصیص تعادل کاربر قطعی با DUE و تخصیص تعادل کاربر تصادفی با SUE نشان داده شدهاند.

جدول ‏۲۱- خلاصه مطالعات انجام شده در زمینه MNDP
ردیف
نام مرجع

متغیرهای تصمیم
تقاضا
مساله سطح پایین
توابع هدف
روشهای حل

پیوسته

گسسته

افزایش ظرفیت معابر موجود
تنظیم چراغهای راهنمایی
تعیین عوارض عبور از معابر
یک طرفهکردن توالیهایی از معابر
ایجاد معابر جدید
یک طرفه کردن برخی از معابر
تخصیص خطها در دو طرف معابر
افزایش ظرفیت معابر

۱
یانگ و بل ]۱۴[

F
DUE

Enumeration Scheme with Other Methods
۲
کانتارلا و همکاران ]۱۵[

F
DUE
کمینه سازی هزینه کل سفرها
Simulated Annealing, Tabu Search,
Genetic Algorithm,
Hybrid Metaheuristics
۳
کانتارلا و ویتتا]۱۶[


E
DUE
– کمینه سازی زمان کل و زمان سفر در پیادهروها
– کمینه سازی میزان خروج گاز مونوکسید کربن
– کمینه سازی تعداد کاربرانی که خارج از محدوده مقصد خودرو را پارک میکنند
– بیشینه سازی تعداد کاربرانی که به استفاده از حملونقل عمومی رو میآورند
– کمینه سازی کل زمان سفرها با حملونقل عمومی
Genetic Algorithm
۴
دمیتریو و همکاران]۱۷[


E
SUE
بیشینهسازی سود
Genetic Algorithm
۵
ژانگ و گاوو ]۱۸[

F
DUE
کمینهسازی هزینه کل سفرها
Gradient Based with Penalty Function Method
۶
گالو و همکاران ]۱۹[

F
DUE
کمینهسازی هزینه کل سفرها
Genetic Algorithm
۷
لواسپ و همکاران]۲۰[

F
SUE
کمینهسازی هزینه کل سفرها
Cutting Constraint Algorithm

از آنجایی که محوریت مسایل مورد مطالعه در این پایان نامه، بهینهسازی سیگنال چراغ راهنما و یک طرفه یا دو طرفه کردن معابر در قالب ظرفیت ذخیره است، لذا ابتدا به تشریح و بررسی این مسایل پرداخته شده و سپس ارتباط آن با سایر مسایل مطرح در زمینه RNDPمورد تحلیل قرار خواهد گرفت. در نهایت مسایل طرح شده در این پایان نامه، با توجه به نوآوری و توسعههای قابل ارایه معرفی خواهند شد.
مسایل طراحی تنظیمات سیگنال۲۷(SSDP)
طرحهای سیگنال ترافیکی از دو بخش تشکیل شداند. بخش اول تصمیمگیری درمور
د حرکات مجاز در هر فاز است تا مانع درگیری و برخورد شود. این تصمیمها بر عهده متخصصین و مهندسین ترافیک است. بخش دیگر مربوط به زمان بندی سیگنال است که شامل تعیین زمان چرخه، نرخ موثر سبز و… است. زمان بندی سیگنال با هدف کاهش تاخیر در تقاطعها انجام میشود. در این پایان نامه، بر روی بهینهسازی زمان بندی نرخ موثر سبز کار میشود.
در شبکههای شهری بیشتر زمان سفر در تقاطعها (تاخیر) سپری میشود. از این رو، بهینهسازی تقاطعهای کنترلی میتواند عملکرد شبکه های حمل ونقل را بهبود بخشد. مساله بهینهسازی تنظیمات سیگنال یا مساله طراحی تنظیمات سیگنال نوع خاصی از مسایل NDP هستند که در آن تنظیمات سیگنال (تعداد فازها، طول دور، زمان موثر سبز و…) نقش متغیر تصمیم را دارند، در حالیکه ویژگیهای توپولوژیکی شبکه (پهنا، تعداد خط، جهت معابر و …) در آنها ثابت هستند.
در مسایل طراحی تنظیمات سیگنال که یک مسالهNDP است، جریانها در معابر، متغیرها ضمنی هستند. طراحان نمیتوانند به طور مستقیم آنها را اصلاح کنند ولی میتوانند به طور غیر مستقیم با تغییر مقادیر متغیر تصمیم بر آنها اثر گذار باشند.
دو رویکرد کلی برای حل مسایل طراحی تنظیمات سیگنال وجو دارند که عبارتنداز:
رویکرد بهینهسازی موضعی.
رویکرد بهینهسازی سراسری.
در کارهای]۱۵[،]۲۱[،]۴۹[و]۵۰[ فرمولبندیهای کلی از مسایل طراحی تنظیمات سیگنال با توجه به دو رویکرد بالا موجودند.
می توان به مساله ترکیبی تخصیص سفر و تنظیم چراغ ها به صورت یک مساله طراحی شبکه دو سطحی نگریست، به نحوی که متغیر های تنظیم چراغها به عنوان یکی از متغیرهای سطح بالای مدل بررسی شود.تحقیقات زیادی در ارایه مدل و روشهای حل برای این نوع مساله دوسطحی طراحی شبکه ارایه شده اند.
رویکرد بهینه سازی موضعی]۵۰[
روش بهینهسازی موضعی تنظیمات سیگنال۲۸ در واقع یک روش حل متوالی تکراری بین مساله تخصیص تعادلی و بهینهسازی تنظیمات سیگنال است. این روش، با یک مقدار اولیه از تخصیص (جریان) شروع میشود و الگوریتم سعی میشود که با حل متوالی مساله تخصیص و مساله تنظیم سیگنال به یک جواب بهینه برسد. این تکرار تا رسیدن به همگرایی ادامه می یابد. در این روش هیچ تضمینی برای رسیدن به جواب بهینه وجود ندارد.
رویکرد بهینه سازی سراسری]۵۰[
در روش بهینهسازی موضعی پارامتر های سیگنال هر تقاطع با توجه به کمینه سازی تابع هدف در هر تقاطع محاسبه میشوند، در حالی که در روش بهینهسازی سراسری تنظیمات سیگنال ۲۹ پارامترهای سیگنال و جریان از طریق کمینهسازی تابع هدف کل شبکه بدست میآیند. به دلیل استفاده از گرادیان در محاسبه جریان تعادلی در هر تقاطع، این روش به زمان محاسباتی بسیار بالا نیاز دارد. زمان محاسباتی برای مسایلی باحداکثر ۱۰ تقاطع قابل قبول است، این روش برای مسایلی بزرگتر با توجه به زمان محاسباتی بالا کاربردی نیست.
مفهوم ظرفیت ذخیره سیستم
ظرفیت ذخیره را میتوان در قالب بزرگ ترین ضریب قابل اعمال در ماتریس تقاضای سفر تعریف کرد، به طوری که جریانهای عبوری تخصیص داده شده افزایش یافته، از معابر از ظرفیت جریان معابر بیشتر نشود. معمولاً ظرفیت جریان معابر به عواملی چون تعداد خطهای معبر، عرض معبر و شکل هندسی آن، برنامه زمانی چراغهای راهنمایی تعبیه شده برای معبر و مواردی از این قبیل بستگی دارد. بیشینهسازی ظرفیت ذخیره عبارتست از بیشینه کردن بزرگ ترین ضریب قابل اعمال در ماتریس تقاضای سفر. مفهوم ظرفیت ذخیره به منظور پیشبینی میزان افزایش تقاضای قابل تحمل در شبکه به کار میرود.
در ]۲۲[، یک فرمولبندی صریح برای محاسبه ظرفیت ذخیره یک تقاطع دارای چراغ ارایه شد.آلسوپ]۲۳[ تعریف ظرفیت ذخیره را برای یک تقاطع ارایه کرد و یک مدل برنامه ریزی خطی برای تعیین ظرفیت ذخیره در شرایط پیچیدهتر یک تقاطع منفرد دارای چراغ ارایه کرد.این برنامه ریزی خطی بعدها توسط یاگار]۲۴[ بسط داده شد.
یانگ و وانگ]۲۵[ برای اولین بار از مفهوم ظرفیت ذخیره در تابع هدف یک مساله طراحی شبکه دارای چراغ راهنمایی استفاده کرد.آنها یک مدل دوسطحی را با تابع هدف بیشنیهسازی ظرفیت ذخیره برای محاسبات خود ارایه کردند که به تنظیمات چراغ های راهنمایی می پردازد. مفهوم ظرفیت ذخیره در مطالعات پیش از آن، تنها برای یک تقاطع منفرد دارای چراغ به کاربرده میشد. این مفهوم بیشتر برای اندازه گیری عملکرد و طراحی زمانی یک تقاطع به کار میرفت. مطالعات اولیه در زمینه معرفی ظرفیت ذخیره را قبلاً بیان کردیم.
یانگ و بل ]۸ [ضمن باز معرفی تضاد براییس، استفاده از مفهوم ظرفیت ذخیره را به عنوان روشی جهت رویارویی با این تضاد معرفی کردند.در این تحقیق، به مزایای استفاده از ظرفیت ذخیره به عنوان تابع هدف اشاره شده است:
با استفاده از فرمولبندی بر پایه ظرفیت ذخیره میتوان میزان تقاضای اضافه شده به سیستم را که با اعمال تغییراتی در شبکه مانند افزایش معابر جدید یا افزایش ظرفیت معابر موجود به وجود می آید، به منظور اخذ سیاست های جدید در راستای رشد سیستم مشخص کرد.
تابع هدف سطح بالاتر در این مورد یک صورت ساده خطی دارد و بنابراین برای حل نسبت به دیگر انواع مسایل طراحی شبکه موجود راحتتر است.
تابع هدف بیشینهسازی ظرفیت ذخیره سیستم موجب میشود که طراحان سیستم تمایل بیشتری برای سرمایه گذاری در معابر با نرخ جریان بر ظرفیت بیشتر نشان دهند.
استفاده از این تابع هدف موجب جلوگیری از وقوع تناقض ظرفیت میشود که در همین تحقیق معرفی شد.
نویسندگان در ]۲۶[ کار با ارزشی در این زمینه ارایه دادند. پایه مطالعات تحقیق آنها بر اساس کار]۲۵[ بوده است. اختلاف کار آنها با کار ارایه شده پیشین در دو مطلب خلاصه میشود. اول این که در مقاله پیشیین مقدار ضریب تقاضای ماتریس مبدا-مقصد برای همه دارایههای ماتریس یکسان در نظر گرفته شده بود که این مقدار پس از تنظیم سیگنالهای ترافیکی همه تقاطعها بدست میآمد. اما در شرایط واقعی، موقعیت هر تقاطع با دیگری متفاوت است (از نظر میزان جمعیت منطقه درآمدها، تعداد مسیرهای مورد انتخاب برای کاربران،تعداد تقاطعها در یک مسیرو غیره) بنابراین، از آنجا که بیشترین سطح ازدحام ترافیک در برخی (نه همه) خیابانها و تقاطعها رخ میدهد، در این تحقیق مقدار ضریب تقاضای برای همه جفت مبادی و مقاصد یکسان فرض نشده، بلکه به صورت یک بردار نمایش داده شده است.
تفاوت دوم اینست که در مدل سطح بالا که تحت تصمیم گیری طراحان سیستم است، علاوه بر بردار متغیر زمان سیگنالهای ترافیکی، بردار متغیر تصمیمگیری افزایش ظرفیت خیابانها نیز اضافه شده و بنابراین در این سطح بدنبال بیشنیهسازی مقدار ظرفیت ذخیره سیستم توسط روش ترکیبی است که شامل تنظیم سیگنالهای ترافیکی در تقاطعها و افزایش ظرفیت خیابانهای مختلف است.
نویسندگان در ]۲۷[ در یک مطالعه سودمند به مقایسه دو مفهوم ظرفیت ذخیره سیستم و زمان سفر برای کل کاربران شبکه در قالب دو تابع هدف بیشینهسازی ظرفیت ذخیره و کمینهسازی زمان سفر پرداختند. در این تحقیق، دو تابع هدف در مسایل جداگانه با پارامترهای یکسان و شبکه مشابه به کار گرفته شدند ومقدار بهینه هر یک در مساله مربوط به خود محاسبه شد. سپس، مقادیری متناسب با هر یک را به ازای مقدار بهینه دیگری بدست آوردند و با انجام مقایسات مختلف به نتایج جالبی دست یافتند. از جمله این که در شبکه ها با حجم تقاضای متوسط و کم، تابع هدف بیشنیهسازی ظرفیت تقاضا نتایج بهتری بدست می دهد. ولی با افزایش تدریجی حجم تقاضا در شبکه نتایج حاصل از دو تابع هدف به یک دیگر نزدیک می کردند.
کار آمده در ]۲۸[ مطالعه دیگری است که به حل مساله طراحی شبکه با هدف بیشینهسازی ظرفیت ذخیره در قالب کاهش زمان توقف و افزایش ظرفیت معابر می پردازد، با این تفاوت که برای حل مساله از مفاهیم ریاضی مانند شرایط کروش –کیون- تاکر۳۰ برای حل مدل استفاده کرده است. در این مطالعه، در مورد چراغ راهنمایی خیلی ریز به جزییات پرداخته و چندین عامل در نظر گرفته شد، از جمله زمان دور، زمان شروع و مدت زمان موثر رنگ سبز چراغ راهنماو از این قبیل. در این مقاله یک روش حل ترکیبی ارایه می شود که آن را ۳۱SET نامیده است و ادعا می شود که در مقایسه با روش های حل ارایه شده پیشین جواب بهتری بدست می دهد.
در]۲۹[ مساله پیدا کردن بیشینه افزایش

این مطلب مشابه را هم بخوانید :   شرکت های مهندسین مشاور
برای دانلود متن کامل فایل این  پایان نامه می توانید  اینجا کلیک کنید