دانلود پایان نامه : بهینه سازی ظرفیت ترافیک شبکه جاده¬ای شهری با افراز خطوط جاده¬ای و تنظیم هوشمند سیگنال¬های کنترل ترافیک

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع ارشد  مهندسی سیستم های اقتصادی و اجتماعی

عنوان : بهینه سازی ظرفیت ترافیک شبکه جاده ای شهری با افراز خطوط جاده ای و تنظیم هوشمند سیگنال های کنترل ترافیک

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری

دانشگاه علوم و فنون مازندران

 

 

پایان نامه

مقطع کارشناسی ارشد

 

رشته: مهندسی سیستم های اقتصادی و اجتماعی

موضوع: بهینه سازی ظرفیت ترافیک شبکه جاده­ای شهری با افراز خطوط جاده­ای و تنظیم هوشمند سیگنال­های کنترل ترافیک

استاد راهنما: پرفسور ایرج مهدوی

             دکتر بابک شیرازی

استاد مشاور: مهندس رضا حسن زاده

 

تابستان 1392

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چكيده

شبكه­هاي حمل­ونقل شهري را مي­توان مجموعه­اي از شبكه معابر شهري و شبكه­هاي حمل­ونقل عمومي فعال در آن در نظر گرفت. تصميم­هاي مرتبط با طراحي شبكه­هاي حمل­ونقل شهري سلسله مراتبي، تصميمات بلندمدت، ميان­مدت و كوتاه­مدت را شامل مي­شوند. تصميمات بلندمدت در ارتباط با طراحي و توسعه زيرساخت­ها و طراحي توپولوژي شبكه و تصميمات ميان­مدت در ارتباط با زيرساخت­ها و منابع شبكه مطرح هستند. جهت­دهي به معابر از تصميمات ميان­مدت و تنظيم چراغ­هاي راهنمايي از تصميمات كوتاه­مدت در طراحي شبكه­هاي حمل­ونقل شهري هستند.

در این پایان نامه مساله طراحی شبکه ترکیبی تصميمات رده بلندمدت، ميان­مدت و كوتاه­مدت با رويكرد بیشینه­سازی ظرفيت ذخيره شبكه ارایه شده است. ظرفیت ذخیره، بزرگترین مضرب ماتریس تقاضاست که میتوان به شبکه تخصیص داد بدون اینکه محدودیت ظرفیت معابر را نقض کند. مساله مورد مطالعه با رويكرد مدل­ رياضي دوسطحي مدلسازي می شود. هدف سطح بالا بیشینه­سازی  ظرفیت ذخیره از طریق تنظیم سیگنال چراغ راهنما در تقاطع­ها ،جهت­دهی به معابر و افزایش ظرفیت معابر از طریق اضافه کردن خط به معابر است.مساله سطح پایین، تخصیص ترافیک تعادلی کاربر است که هدف آن کمینه­سازی  زمان سفر کاربران است. به دلیل نامحدب بودن مدل، از روش های فوق ابتکاری (الگوریتم ژنتیک ترکیبی با شبیه­سازی تبرید و الگوریتم زنبور عسل) برای حل آنها استفاده می کنیم. برای بررسی کارایی الگوریتم،برای حل مساله در سه سایز مختلف استفاده می شود. نتایج نشان داده که توانایی هر دو الگوریتم در بهبود وضعیت ظرفیت ذخیره یکسان است، ولی سرعت همگرایی الگوریتم ژنتیک ترکیبی با شبیه­سازی تبرید نسبت به الگوریتم زنبور عسل بیشتر است.

 

 

 

کلمات کلیدی: طراحی شبکه حمل ونقل ترکیبی، ظرفیت ذخیره، جهت­دهی به معابر، اضافه کردن خط، تنظیم سیگنال، برنامه ریزی دو سطحی، روش­های بالا ابتکاری

 

 

فهرست

 

فصل 1- :مقدمه و کلیات تحقیق 1

1-1- مقدمه 2

1-2- سيستم حمل ونقل 5

1-3- تقسیم بندی سیستم های حمل ونقل 6

1-4- طراحي شبكه‏هاي حمل‏ونقل شهري و تقسيم‏بندي‏هاي مربوط 7

1-5- طراحي شبكه­هاي معابر جادهای 8

1-6- جهت­دهی به معابر 9

1-7- تنظیم چراغ راهنمایی 9

1-8- ظرفیت ذخیره شبکه حمل ونقل 10

1-9- مدل سازی مسایل طراحي شبكه‏هاي حمل‏ونقل جادهای 11

1-10- محدوده پروژه 13

فصل 2- مرور بر ادبيات و پیشینه تحقیق 14

2-1- مرور مطالعات انجام شده در زمينه RNDP 15

2-2- مسایل طراحی تنظیمات سیگنال(SSDP) 21

2-2-1- رویکرد بهینه سازی موضعی 22

2-2-2- رویکرد بهینه سازی سراسری 22

2-3- مفهوم ظرفیت ذخیره سیستم 22

2-4- یک طرفه يا دوطرفه کردن معابر و مسایل مربوط 26

2-5- توسعه‏ و نوآوري‏پایان نامه 28

2-5-1- تركيب با تصميمات RNDP 28

فصل 3- مدل ریاضی پیشنهادی و روش حل 32

3-1- تعريف مساله 33

3-1-1- ويژگي‏هاي كلي مساله 33

3-1-2- فرضيات مساله 33

3-1-3- ورودي‏هاي مساله 34

3-1-4- خروجي‏هاي مساله 34

3-1-5- تابع هدف مساله 34

3-2- مدل سازی مساله 35

3-3- مدل رياضي 38

3-4- روش‏ حل توسعه داده شده 40

3-4-1- کلیات الگوریتم ژنتیک. 41

3-4-2- کلیات الگوریتم زنبور عسل 44

3-4-3- ویژگی مشترک الگوریتمها 45

3-4-4- الگوريتم ژنتيك تركيبي با شبيه‏سازي تبريد 47

3-4-5- الگوریتم زنبور عسل 54

3-4-6- بهینه سازی موضعی تنظیمات سیگنال 54

فصل 4- نتایج محاسباتی 57

4-1- مقدمه 58

4-2- مساله در اندازه کوچک. 60

4-2-1- نتایج برای مساله کوچک. 61

4-3- مساله در اندازه متوسط TX 62

4-3-1- نتایج برای مساله متوسط 63

4-4- مساله در سایز متوسط CG 65

4-4-1- نتایج برای اندازه متوسط CG 68

4-5- مساله در اندازه بزرگ 71

4-5-1- نتایج برای شبکه SF 75

4-6- بررسی قابلیت الگوریتم ها 78

فصل 5- نتيجه‏گيري و تحقيقات آتي 81

5-1- جمع‏بندي و نتيجه‏گيري 82

5-2- پيشنهادها برای کارهای آتي 82

فهرست مراجع 84

پيوست ها 88

الف- مساله تخصيص سفر 89

الف-1- توابع جريان ترافيك- زمان سفر 90

الف-2- تخصيص سفر تعادلي 91

ب- روش جستجوی بخش­بندی طلایی 97

ج- الگوریتم دایسترا 98

چکیده انگلیسی 100

 

 

فهرست شكل‌ها

شکل ‏1‑1- اجزای سيستم‏هاي حمل‏ونقل 6

شکل ‏1‑2- تصمیمات مورد مطالعه 9

شکل ‏3‑1- مدل سازی رياضي يك معبر ]45[ 38

شکل ‏3‑2- یک نمودار گردشی برای الگوریتم ژنتیک. 43

شکل ‏3‑5- يك شبكه نمونه 49

شکل ‏3‑6- نمايش كروموزوم شبكه نمونه 49

شکل ‏3‑7- شماره‏دهي يال‏هاي شبكه نمونه براي گره محور 1 50

شکل ‏3‑8- چگونگي اجراي عملگر تقاطع 50

شکل ‏4‑1- شبکه کوچک ZY 60

شکل ‏4‑2- جهت­دهی بهینه شبکه ZY 61

شکل ‏4‑3- شبکه متوسط TX 62

شکل ‏4‑5- جهت­دهی بهینه شبکه متوسط TX 63

شکل ‏4‑7- شبکه متوسط CG 65

شکل ‏4‑8- جهت­دهی بهینه شبکه متوسط CG 68

شکل ‏4‑10- شبکه بزرگ SF 71

شکل ‏4‑12- جهت­دهی بهینه شبکه متوسط SF 75

شكل ‏0‑1- نمونه‏اي از يك نمودار تابع زمان سفر (]8[) 90

 

 

فهرست جداول

جدول ‏2‑1- خلاصه مطالعات انجام شده در زمينه MNDP…………………………………….. 26

جدول ‏2‑1-مقايسه مطالعات تركيبي در RNDP 36

جدول ‏4‑1- مسایل آزمايشي و مشخصات آنها 58

جدول ‏4‑2- مقادير پارامترهاي الگوريتم‏هاي HGA و BA 59

جدول ‏4‑3- ورودی های مساله ZY 60

جدول ‏4‑4- ورودی های مساله TX 62

جدول ‏4‑6- مقادیر خروجی شبکه TX 64

جدول ‏4‑8 – ورودی های مساله CG 66

جدول ‏4‑9- مقادیر خروجی شبکه CG 69

جدول ‏4‑11- ورودی های مساله SF 72

جدول ‏4‑13- مقادیر خروجی شبکه SF. 76

جدول ‏4‑15- خلاصه نتایج محاسباتی 78

جدول ‏4‑18- میزان بهبودظرفیت ذخیره مسایل آزمون 79

جدول ‏0‑1- تعدادي از توابع زمان سفر ]9[ 91

در اين فصل به جايگاه مساله مورد مطالعه در ادبيات، محدوده شمول مساله، تعاريف و تقسيم­بندي­ها موجود در رابطه با مساله مورد مطالعه در اين پایان نامه می پردازیم و چگونگي مدلسازي مساله را خلاصه تشریح می کنیم.

1-1- مقدمه

گسترش شهرنشيني در دهه­هاي اخير موجب شده است كه شهرها و حومه­هاي آنها به عنوان مهمترين مراكز سكونت و فعاليت انسان معاصر مطرح شوند. افزايش مستمر جمعيت شهرنشين در بسياري از كشورها به موضوع چالش برانگيزي براي مسئولان دولتي تبديل شده است. چرا كه محدوديت­هاي موجود در سيستم­هاي حمل­ونقل شهري از جمله محدوديت زمين، ظرفيت معابر و مسایلي از اين دست مانع از توسعه آنها همگام با رشد جمعيت و در نتيجه رشد تقاضاهاي سفر مي­شوند. تصميمات براي سرمايه­گذاري و بهبود سيستم­هاي حمل­ونقل شهري بايد با در نظر گرفتن مسایلي چون منابع مالي موجود، تاثيرات تصميمات در بهبود ازدحام خودروها در معابر و مسایلي از اين دست صورت گيرند.

در همين راستا، دسته­اي از مطالعات بهينه­سازي به طراحي و بهبود شبكه­­هاي حمل­ونقل شهري مي­پردازد. شبكه­هاي حمل­ونقل شهري شامل زيرمجموعه­هايي چون شبكه معابر شهري و شبكه­هاي حمل­ونقل عمومي هستند كه تصميمات طراحي در آنها را مي­توان در قالب سلسله مراتبي از تصميم­هاي بلندمدت، ميان­مدت و كوتاه­مدت تقسيم­بندي کرد. تصميمات بلندمدت بيشتر به توسعه زيرساخت­ها و توپولوژي شبكه­ها اختصاص دارند. ساخت معابر جديد، توسعه ظرفيت معابر موجود، طراحي مسيرهاي عبور و مرور شبكه حمل­ونقل عمومي مثال­هايي از اين تصميمات هستند. تصميمات ميان­مدت به نحوه بهره­گيري از منابع فعلي مي­پردازد، مانند جهت­دهي به معابر و تخصيص خطها در دو جهت معابر دوطرفه. نهايتاً تصميمات كوتاه­مدتي چون تنظيم چراغ­هاي راهنمايي، تنظيم عمليات روزمره را شامل مي­شوند.مسایل طراحي شبكه حمل­ونقل شهري، با رويكرد نظريه بازي­ها مدلسازي مي­شوند. به جهت نوع مساله، دو گروه بازيگر وجود دارند. گروه اول مسئولان دولتي و تصميم­گيران هستند كه نقش رهبر را ايفا مي­كنند و گروه دوم كاربران شبكه هستند كه به تناسب تصميمات اخذ شده براي شبكه توسط مسئولان، به انتخاب مسير در شبكه مي­پردازند كه نتيجه آن تغيير در الگوهاي جريان­هاي ترافيكي در سطح معابر شهر است. اين رويكرد مدل سازی منجر به توسعه مدل­هاي رياضي دوسطحي براي اين مسایل مي­شود كه نا محدب هستند و حل آنها به طور ذاتی NP-سخت است.

جهت­دهي به معابر يا تصميم­گيري براي یک طرفه يا دوطرفه کردن آنها، از جمله تصميماتي است كه مي­توان ادعا کرد که به جهت نوع اثرات آن در شبكه حمل­ونقل شهري، بايد با دقت و حساسيت بيشتري مورد توجه قرار گيرد. چنانچه در مطالعات اشاره شد، یک طرفه کردن معابر در عين حال كه منجر به افزايش ظرفيت 10 تا 20 درصدي ظرفيت جريان ترافيكي در آنها شود، مي­تواند موجب افزايش مسافت­هاي طي شده توسط بخشي از كاربران، افزايش ازدحام در بخش ديگري از شبكه و مواردي از اين قبيل شود. با عنايت به توضيحات بالا، اهميت استفاده از مدل­هاي تصميم­گيري كه تاثيرات تغيير جهات در معابر را بر روي الگوهاي جريان ترافيكي و در نتيجه عملكرد شبكه در سطح كلان در نظر بگيرند، آشكار مي­شود.

تصميم یک طرفه کردن معابر مي­تواند به طور همزمان با ساير تصميمات طراحي شبكه معابر شهري همچون افزايش ظرفيت معابر موجود، ساخت معابر جديد ، تخصيص نامتقارن خط­ها در چگونگی جهت معابر دوطرفه و تنظیم چراغ راهنما در تقاطع­ها منظور شود. در اين صورت، علاوه بر ايجاد هم­افزايي در بهبودهاي ايجاد شده در ظرفيت ترافيكي شبكه، اين احتمال وجود دارد كه هزينه­هاي مورد نياز براي سرمايه­گذري را، نسبت به وضعيتي كه هر يك از تصميمات جداگانه مطرح شود، كاهش دهد.

تقاطع­های کنترلی(دارای چراغ راهنما) یکی از اجزای اصلی شبکه­های حمل ونقل جاده­ای هستند که جریان وسایل نقلیه در سطح شهر را تنظیم و تعدیل می کنند. جریان­های ترافیکی در تقاطع­های کنترلی باعث ایجاد تاخیر در وسایل نقلیه می شوند. اگرچه چراغ راهنما از حرکت دایمی وسایل نقلیه در تقاطع­ها جلوگیری میکند، ولی به طور کلی در صورت محاسبه صحیح زمان بندی آن متوسط تاخیر وسایل نقلیه از زمانی که تقاطع بدون چراغ راهنماست، کمتر است. افزایش تاخیر در تقاطع­ها باعث افزایش زمان سفر کاربران، افزایش آلودگی­های محیطی وصوتی و کاهش قابلیت اطمینان شبکه می شود. بنابراین، باید به تقاطع­ها و بهینه­سازی آنها از در مسایل توجه داشت.

در همين راستا، مساله مطرح شده در اين پایان نامه موضوع كلي مورد بحث در سطوح بالا را در بر مي­گيرند. مساله مورد بررسی، اختصاص به تركيب تصميم جهت­دهي معابر با ساير تصميمات مربوط به شبكه معابر شهري دارد كه شرح آن در سطور بالا آمد. با توجه به ويژگي­هاي NP-سخت بودن و نامحدب بودن مدل­هاي دوسطحي، براي حل مسایل در اين پایان نامه از روش­هاي بالا ابتكاري استفاده می شود.

 

با توجه با توضیحات بالا، در فصل اول به تعارف اولیه و تعیین محدوده مساله مورد بررسی می­پردازیم. فصل دوم شامل مروری بر ادبیات و پیشینه تحقیق است. در فصل سوم با تعریف متغیرها، پارامترها و مفروضات مساله، مدل ریاضی برای مساله و روش حل مدل ارایه می شوند. دسته­ای مسایل نمونه برگرفته از مقالات مرتبط با اندازه­های مختلف با روش حل پیشنهادی حل می شوند و نتایج محاسباتی در فصل چهارم ارایه می شوند. در نهایت، به جمع­بندی مطالب و ارایه پیشنهادها برای تحقیقات آتی در فصل  پنجم می پردازیم.


 

1-2- سيستم حمل ونقل

يك سيستم حمل­و­نقل[1] را مي­توان به صورت مجموعه­اي از تسهيلات ثابت[2]، نهادهاي جريان[3] و يك سيستم كنترلي[4] تعريف نمود كه به مسافران و كالا امكان مي­دهد بر محدوديت­هاي جفرافيايي غلبه و به موقع در فعاليت­هاي مورد نظر شركت كنند]1[. در واقع، يك سيستم حمل­و­نقل شامل مجموعه­اي از اجزاء است كه امكان جابه جايي انسان و كالا را از مكاني به مكان ديگر فراهم مي­کند. تسهيلات ثابت، اجزای فيزيكي سيستم حمل­و­نقل هستند كه در يك مكان ثابت واقع می شوند و شامل يال­هاي شبكه[5] (مانند جاده­ها، ريل­ها و لوله­ها) و گره­هاي[6] (مانند تقاطع­ها، پايانه­ها، بنادر و فرودگاه­ها) سيستم هستند. طراحي اين تسهيلات شامل مسایلي  چون مهندسي خاك و پي، طراحي سازه، طراحي شبكه­هاي آبياري و طراحي هندسي مي­شود. نهاده­هاي جريان، واحدهايي هستند كه از تسهيلات ثابت عبور مي­كنند. اين نهاده­ها مي­توانند وسايل نقليه، واحدهاي كانتينر، واگن­هاي قطار و غيره باشند، مثلاً در مورد سيستم بزرگراه­ها، تسهيلات ثابت براي انواع وسايل نقليه اعم از دوچرخه و يدك­كش­هاي بزرگ قابل استفاده هستند. سيستم كنترلي شامل كنترل جريان[7] و كنترل وسيله نقليه[8] مي­شود. كنترل وسايل نقليه به روش­هايي اطلاق مي­شود كه وسايل نقليه را در سيستم حمل­و­نقل هدايت مي­كنند كه اين هدايت مي­تواند دستي يا خودكار باشد. به طور مثال، در مورد هدايت خودروها در بزرگراه­ها، عامل انساني و رفتار انسان به عنوان سيستم كنترلي وسيله نقليه عمل مي­كند. سيستم­هاي كنترل جريان شامل ابزارهايي هستند كه جريان روان حركت وسايل نقليه را ضمن كاهش ازدحام­ در سيستم حمل­ونقل، فراهم مي­كنند. اين سيستم­ها مي­توانند شامل انواع علامتگذاري­ها در طول مسيرهاي حمل­ونقل، چراغ­هاي راهنمايي و مقررات وضع شده براي حركت در مسيرها باشند.شکل 1-1 تقسيم­ بندي اجزای سيستم­هاي حمل ­و­نقل را نمايش مي­دهد.

1-1- تقسیم بندی سیستم های حمل ونقل

طبق آنچه در ادبيات برنامه­ريزي حمل­ونقل مطرح مي­شود، سيستم­هاي حمل­ونقل را مي­توان از جهات گوناگون طبقه­بندي کرد. تقسيم­بندي سيستم­هاي حمل­و­نقل از نظر روش حمل مورد استفاده، يكي از مهمترين تقسيم­بندي­هاي موجود در ادبيات است. محدوده مورد بررسي در اين پایان نامه، روش “حمل جاده­اي” (منظور جاده­ها، بزرگراه­ها و خيابان­ها) است. نوع ديگر تقسيم­بندي را مي­توان بر اساس محدوده جغرافيايي وقوع فعاليت­هاي حمل­و­نقل انجام داد. سيستم­هاي حمل­و­نقل مورد بررسي در اين پایان نامه “محدوده درون شهري” را در برمي­گيرند. بخش اعظم حمل­و­نقل شهري[1] به جابه جايي مسافر اختصاص دارد و مهمترين روش حمل مورد استفاده در شهرها، حمل­و­نقل زميني است. حمل­و­نقل زميني در شهرها در قالب حمل­و­نقل شخصي (خودروها و موتورسيكلت­هاي شخصي و پياده­روي) و خدمات حمل­ونقل عمومي از طريق اتوبوس­هاي شهري در بزرگراه­ها و مترو و ساير انواع قطارها در راه­آهن درون شهري انجام مي­شود.

شبكه­ هاي حمل­ ونقل شهري در واقع متشكل از شبكه معابر شهري و شبكه حمل­ونقل عمومي هستند كه مانند شبكه اتوبوس و تراموا در شبكه معابر و مانند شبكه مترو يا مجزاي از معابر تعريف مي­شوند.

 

تعداد صفحه : 108

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

:        ****       info@elmyar.net

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :

 
 

مطالب مشابه را هم ببینید

 

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید