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

فهرست مطالب:

فصل 1- :مقدمه و کلیات تحقیق.. 1

1-1- مقدمه. 2

1-2- سیستم حمل ونقل.. 5

1-3- تقسیم بندی سیستم های حمل ونقل.. 6

1-4- طراحی شبکه‏های حمل‏ونقل شهری و تقسیم‏بندی‏های مربوط.. 7

1-5- طراحی شبکه­های 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 طراحی شبکه‏های حمل‏ونقل جادهای.. 11

1-10- محدوده پروژه 13

فصل 2- مرور بر ادبیات و پیشینه تحقیق.. 14

2-1- مرور مطالعات انجام شده در زمینه 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 یا دوطرفه کردن معابر و مسایل مربوط.. 26

2-5- توسعه‏ و نوآوری‏پایان نامه. 28

2-5-1- ترکیب با تصمیمات RNDP. 28

فصل 3- مدل ریاضی پیشنهادی و روش حل.. 32

3-1- تعریف مساله. 33

3-1-1- ویژگی‏های کلی مساله. 33

3-1-2- فرضیات مساله. 33

3-1-3- ورودی‏های مساله. 34

3-1-4- خروجی‏های مساله. 34

3-1-5- تابع هدف مساله. 34

3-2- مدل سازی مساله. 35

3-3- مدل ریاضی.. 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- الگوریتم ژنتیک ترکیبی با شبیه‏سازی تبرید. 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- نتیجه‏گیری و تحقیقات آتی.. 81

5-1- جمع‏بندی و نتیجه‏گیری.. 82

5-2- پیشنهادها برای کارهای آتی.. 82

فهرست مراجع. 84

پیوست ها… 88

الف- مساله تخصیص سفر. 89

الف-1- توابع جریان ترافیک- زمان سفر. 90

الف-2- تخصیص سفر تعادلی.. 91

ب- روش جستجوی بخش­بندی طلایی.. 97

ج- الگوریتم دایسترا 98

چکیده انگلیسی.. 100

فهرست شکل‌ها

شکل ‏1‑1- اجزای سیستم‏های حمل‏ونقل.. 6

شکل ‏1‑2- تصمیمات مورد مطالعه. 9

شکل ‏3‑1- مدل سازی ریاضی یک معبر ]45[ 38

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

شکل ‏3‑5- یک شبکه نمونه. 49

شکل ‏3‑6- نمایش کروموزوم شبکه نمونه. 49

شکل ‏3‑7- شماره‏دهی یال‏های شبکه نمونه برای گره محور 1. 50

شکل ‏3‑8- چگونگی اجرای 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

شکل ‏0‑1- نمونه‏ای از یک نمودار تابع زمان سفر (]8[) 90

فهرست جداول

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

جدول ‏2‑1-مقایسه مطالعات ترکیبی در RNDP. 36

جدول ‏4‑1- مسایل آزمایشی و مشخصات آنها 58

جدول ‏4‑2- مقادیر پارامترهای الگوریتم‏های 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- تعدادی از توابع زمان سفر ]9[ 91

چکیده

شبکه­های حمل­ونقل شهری را می­توان مجموعه­ای از شبکه معابر شهری و شبکه­های حمل­ونقل عمومی فعال در آن در نظر گرفت. تصمیم­های مرتبط با طراحی شبکه­های حمل­ونقل شهری سلسله مراتبی، تصمیمات بلندمدت، میان­مدت و کوتاه­مدت را شامل می­شوند. تصمیمات بلندمدت در ارتباط با طراحی و توسعه زیرساخت­ها و طراحی توپولوژی شبکه و تصمیمات میان­مدت در ارتباط با زیرساخت­ها و منابع شبکه مطرح هستند. جهت­دهی به معابر از تصمیمات میان­مدت و تنظیم چراغ­های راهنمایی از تصمیمات کوتاه­مدت در طراحی شبکه­های حمل­ونقل شهری هستند.

در این پایان نامه مساله طراحی شبکه ترکیبی تصمیمات رده بلندمدت، میان­مدت و کوتاه­مدت با رویکرد بیشینه­سازی ظرفیت ذخیره شبکه 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 رویکرد مدل­ ریاضی دوسطحی مدلسازی 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.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.