پایان نامه مهندسی صنایع گرایش سیستم های اقتصادی اجتماعی: بهینه سازی ظرفیت ترافیک شبکه جاده ای شهری با افراز خطوط جاده ای و تنظیم هوشمند سیگنال های کنترل ترافیک

پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته صنایع

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری

دانشگاه علوم و فنون مازندران

پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی صنایع

گرایش سیستم های اقتصادی و اجتماعی

عنوان:

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

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی گردد

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

فهرست مطالب:

فصل 1- :مقدمه و کلیات پژوهش.. 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 پژوهش.. 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

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

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- مطالعه 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- اختصار 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- اختصار نتایج محاسباتی.. 78

جدول ‏4‑18- میزان بهبودظرفیت ذخیره مسایل آزمون. 79

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

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 می باشد. 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 گردد. 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 می باشد.مساله سطح پایین، تخصیص ترافیک تعادلی کاربر می باشد که هدف آن کمینه­سازی  زمان سفر کاربران می باشد. به دلیل نامحدب بودن مدل، از روش های فوق ابتکاری (الگوریتم ژنتیک ترکیبی با شبیه­سازی تبرید و الگوریتم زنبور عسل) برای حل آنها بهره گیری می کنیم. برای مطالعه کارایی الگوریتم،برای حل مساله در سه سایز مختلف بهره گیری می گردد. نتایج نشان داده که توانایی هر دو الگوریتم در بهبود وضعیت ظرفیت ذخیره یکسان می باشد، اما سرعت همگرایی الگوریتم ژنتیک ترکیبی با شبیه­سازی تبرید نسبت به الگوریتم زنبور عسل بیشتر می باشد.

– مقدمه
گسترش شهرنشيني در دهه­هاي اخير موجب شده می باشد كه شهرها و حومه­هاي آنها به عنوان مهمترين مراكز سكونت و فعاليت بشر معاصر مطرح شوند. افزايش مستمر جمعيت شهرنشين در بسياري از كشورها به موضوع چالش برانگيزي براي مسئولان دولتي تبديل شده می باشد. چرا كه محدوديت­هاي موجود در سيستم­هاي حمل­ونقل شهري مانند 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 زیرا 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 زیرا 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 نمود. 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 زیرا 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 تأثیر 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 می باشد. اين رويكرد مدل سازی منجر به توسعه مدل­هاي رياضي دوسطحي براي اين مسایل مي­گردد كه نا محدب هستند و حل آنها به گونه ذاتی NP-سخت می باشد.

جهت­ دهي به معابر يا تصميم­ گيري براي یک طرفه يا دوطرفه کردن آنها، مانند تصميماتي می باشد كه مي­توان ادعا نمود که به جهت نوع اثرات آن در شبكه حمل­ونقل شهري، بايد با دقت و حساسيت بيشتري مورد توجه قرار گيرد. چنانچه در مطالعات تصریح گردید، یک طرفه کردن معابر در عين حال كه منجر به افزايش ظرفيت 10 تا 20 درصدي ظرفيت جريان ترافيكي در آنها گردد، مي­تواند موجب افزايش مسافت­هاي طي شده توسط بخشي از كاربران، افزايش ازدحام در بخش ديگري از شبكه و مواردي از اين قبيل گردد. با عنايت به توضيحات بالا، اهميت بهره گیری 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 مي­گردد.

تصميم یک طرفه کردن معابر مي­تواند به گونه 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 مقصود گردد. در اين صورت، علاوه بر ايجاد هم­افزايي در بهبودهاي ايجاد شده در ظرفيت ترافيكي شبكه، اين احتمال هست كه هزينه­هاي مورد نياز براي سرمايه­گذري را، نسبت به وضعيتي كه هر يك از تصميمات جداگانه مطرح گردد، 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 می ‌کند، اما به گونه کلی در صورت محاسبه صحیح زمان بندی آن متوسط تاخیر وسایل نقلیه از زمانی که تقاطع بدون چراغ راهنماست، کمتر می باشد. افزایش تاخیر در تقاطع­ها باعث افزایش زمان سفر کاربران، افزایش آلودگی­های محیطی وصوتی و کاهش قابلیت اطمینان شبکه می گردد. پس، بایستی 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 مطالعه، اختصاص به تركيب تصميم جهت­دهي معابر با ساير تصميمات مربوط به شبكه معابر شهري دارد كه توضیح آن در سطور بالا آمد. با در نظر داشتن ويژگي­هاي NP-سخت بودن و نامحدب بودن مدل­هاي دوسطحي، براي حل مسایل در اين پایان نامه از روش­هاي بالا ابتكاري بهره گیری می گردد.

با توجه با توضیحات بالا، در فصل اول به تعارف اولیه و تعیین محدوده مساله مورد مطالعه می­پردازیم. فصل دوم شامل مروری بر ادبیات و پیشینه پژوهش می باشد. 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.

***ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود می باشد***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

زیرا فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به گونه نمونه)

اما در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود می باشد

تعداد صفحه : 108

قیمت : چهارده هزار و هفتصد تومان

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را در شماره بندی انتهای صفحه بخوانید