منابع پایان نامه ارشد درباره حمل و نقل، عرضه و تقاضا

دانلود پایان نامه ارشد

جابجايي در راهها و نزديک شدن آن به حدي معادل ظرفيت راه، به طور روزافزوني تکرار ميشود. اگر نحوه وقوع اين پديده و به خصوص سابقه تاريخي آن در کشورهاي مختلف جهان مورد مطالعه قرار داده شود، مشخص ميشود که اين موضوع با افزايش جمعيت و فعاليتهاي اقتصادي و توليدي ارتباط دارد. بنابراين، از لحاظ مکاني اين پديده ابتدا در مناطق مسکوني و به خصوص مناطق پرجمعيتتر رخ ميدهد و بعد با سرعتي مشابه سرعت افزايش قابليت جابجايي وسايل نقليه متناسب با کاهش روزافزون استفاده از ديگر وسايل حمل ونقل، به نواحي بين شهري منتقل ميشود.
از نظر زماني، اوج ترافيک که معمولاً در ساعات و روزهاي مشخصي از سال اتفاق ميافتد، درصد کمتري از افزايش را در مقايسه با مقادير متوسط که رشد بيشتري داشته و به تدريج موجب کاهش فاصله بين مقادير حداکثر و حداقل شده، نشان مي دهد. اين امر نشان ميدهد که نمودار سالانه (روزانه) توزيع ترافيک داراي يک سري نقاط اوج با روند معمولاً سينوسي در فاصله زماني بين نقاط اوج ميباشد.

شکل 4-6 : جريان ترافيک در چند روز مختلف در طول شبانه روز
در نتيجه، مشکلات تراکم ترافيک را بايد پيشاپيش، هم در مرحله مديريت و هم در طي مرحله برنامه ريزي و تعريف پارامترهاي طراحي، مورد توجه قرار داد. بنابراين عاقلانه خواهد بود که اطلاعاتي درباره مشخصات و وضعيت تراکم ترافيک نه تنها بعد از وقوع آن بلکه حتي قبل از اين که اتفاق بيافتد، کسب نمود. اين امر موجب ميشود که تقريباً در همه موارد از منابع موجود استفاده بهينه شود، ضمن اين که از وقوع شرايطي که منجر به بدترشدن کيفيت ترافيک مي گردد، نيز جلوگيري ميشود يا حداقل ميزان وقوع آن کاهش مي يابد.
وظيفه اصلي مديريت کارآي شبکه راه، شناسايي ابعاد مختلف پديده وضعيت بحراني، پيشبيني صحيح آن در حد ممکن، اندازهگيري آن به منظور کنترل يا جلوگيري از وقوع آن و شناسايي گامهاي قطعي يا موقتي است که بايد در هر دو مرحله برنامه ريزي و مديريت برداشته شود.
با افزايش حجم ترافيک، وسايل نقليه براي يکديگر مزاحمت ايجاد کرده و در نتيجه آن سرعتها کاهش يافته و نهايتاً زمان سفر و هزينه هاي عملياتي افزايش پيدا ميکنند. اين درحالي است، غالباً افراد فقط به تابع هزينه هاي خصوصي توجه نموده و هزينههاي اضافي که بريکديگر تحميل مينمايند را در تصميم گيري ورود به شبکه زيرساخت ، مدنظر قرار نميدهند. اين اثرات بررسي نشده، هزينه هاي نهايي خارجي تراکم ناميده شده و توسط هزينه هاي خصوصي عملياتي کاربر 1 که تابعي از تراکم ترافيک هستند به دست خواهند آمد. درصورت تحميل هزينه هاي خارجي تراکم بر کاربران راه از طريق اعمال عوارض، تقاضاي حمل ونقل بنا به دلايلي چون: تغيير در زمان سفر، تغيير در مد حمل ونقل، تغيير در مسير حرکت يا حذف سفرهاي کماهميتتر، عکس العمل از خود نشان دهد.
هدف از ارائه اين پروژه، محاسبه هزينه هاي نهايي اجتماعي تراکم تحت شرايط کنوني ترافيک و در حالت توازن عرضه و تقاضا (شرط بهينگي) مي باشد تا بتوان از آن در بزرگراههاي کشور از آن استفاده نمود.
تابع هزينه ميانگين (خصوصي) در سطح تردد (تقاضا)Q، به صورت AC(Q) نشان داده خواهد شد . در حمل و نقل جاده اي، AC(Q) متشکل از هزينه هاي زمان، سوخت و ساير هزينه هاي عملياتي وسيله نقليه است . از آنجاکه هزينه هاي عملياتي وسيله نقليه به مالک وسيله نقليه منتقل شده و به افراد ديگر تحميل نميگردند، غالباً از آنها چشم – پوشي خواهد شد. هزينه هاي زمان و سوخت براي هرکيلومتر وسيله نقليه به سرعت و کيفيت شبکه زيرساخت وابسته هستند. در صورتي که هزينه هاي کاربر را خلاصه تر کرده و فقط هزينه هاي زمان در نظر گرفته شوند، منحني عرضه تابعي از زمان سفر بوده و مي توان رابطه سرعت-جريان را نشان داد. در نتيجه، هزينه هاي نهايي اجتماعي کاربر از مشتق (زمان سفر بر سرعت) به حجم ترافيک Q محاسبه خواهد شد.
مهمترين وسيله جهت مشخص نمودن تاثير اضافه شدن خودرو به ترافيک موجود در يک جاده، استفاده از يک مدل مناسب جهت جريان ترافيک موجود مي باشد.مهمترين فاکتورها و عواملي که در اين زمينه مورد استفاده قرار مي گيرند عبارتند از(Buris,Patil,2008) :
سرعت
جريان
چگالي
مدل هاي جريان ترافيک در واقع مشخص کننده ارتباطات اصلي در ماکروسکپي ترافيک مي باشند.اين مدل ها همچنين در طراحي، ساخت و مديريت سيستم هاي حمل و نقل مورد استفاده قرار مي گيرند.
در طول سال هاي گذشته مدل هاي متفاوتي براي جريان ترافيک ارائه شده است.بطور مثال گرينبرگ از از مدل هاي هيدرودايناميک و با فرض مشابهت جريان ترافيک با جريان سيالات استفاده کرده است. مدل هاي قديمي تر از يک قائده ثابت براي هر دو حالت جريان آزاد و جريان متراکم استفاده مي کردند در صورتيکه در مدل هاي جديدتر توسعه پيدا کرده و از قوائد متفاوتي براي هر کدام از حالتهاي فوق استفاده کرده اند.

4-8-1- مدل هاي ساده

تعدادي از پر کاربردترين مدل هاي و مشخصات آنها در جدول زير نشان داده مي شود.
جدول4-1 : مشخصات مدل هاي ساده جريان ترافيک
نام مدل
ويژگي مدل
محدوديت مدل ها
گرين شيلد
q=K_(j ) V (1-v/v_f )^(1⁄β)
عدم تشخيص چگالي ترافيک
گرين برگ
q=K_(j ) V exp(-v/v_0 )
عدم تشخيص جريان حداکثر
تخمين بالا در سرعت جريان آزاد ترافيک
خطا در سرعت بهينه
آندروود
q=K_(0 ) V (δ ln v_f/v)^(1⁄δ)
عدم تشخيص جريان حداکثر
تخمين بالا در سرعت جريان آزاد ترافيک
تخمين بالاي چگالي ترافيک

HCM
q= q_0 [(v_f- v)/(v_f- v_0 )]^(1⁄β) β1
خطا در تراکم بالاي ترافيک

که در جدول فوق داريم :
v : سرعت
q : جريان
Kj : چگالي ترافيک
K0 : چگالي بهينه
K : چگالي
Vf : سرعت جريان آزاد
V0 : سرعت بهينه
q0 : جريان حداکثر
همانطور که در جدول بالا مشاهده مي شود بيشترين محدوديت روش هاي فوق عدم توانايي آنها در ارئه نتايج صحيح در هنگام ماکزيمم جريان ترافيک مي باشد(May,1990). براي رفع اين مشکل افراد متفاوتي از جمله ارد101 و راخا102 تکنيکي را جهت کاليبره کردن مدل هاي فوق و کاهش خطاي آنها در سال 1995 ارائه نمودند(Aerde,Rakha,1995). همچنين در سال 2008 فردي بنام لي103 تغييراتي را در مدل هاي فوق در جهت افزايش انعطاف پذيري جريان و رسيدن به فرايند يکنواخت در توابع سرعت – چگالي و سرعت – جريان و افزايش دقت آنها در زمان حداکثر ترافيک انجام داد(Li,2008).

شکل 4-7 : نحوه ارتباط سرعت، جريان و چگالي در توابع جريان ترافيک
4-8-2- مدل هاي غير ساده

مدلهاي غير ساده از روابط سرعت چگالي متفاوتي نسبت به روابط ساده و در جهت کاهش محدوديت آنها استفاده مي کنند. پر کاربردترين اين مدلها در جدول شماره 2 نشان داده شده است. يکي از مشکلات مدلهاي فوق توانايي تشخيص نقاط شکست ترافيک مي باشد.

شکل 4-8 : نمونه جريان ترافيک در بزرگراه ها
با مقايسه اطلاعات جريان واقعي ترافيک بزرگراه ها با نتايج مدلهاي فوق متوجه کارايي اين مدلها نسبت به مدلهاي قبلي خواهيم شد.

جدول 4-2 : معادلات مدلهاي جريان ترافيک غير ساده
نام مدل
قانون جريان آزاد
قانون جريان متراکم
توسعه يافته گرين برگ
Constant speed
48
(k≤
Greenberg model
U=32ln(145.5/k)
(k
خطي104
Greenshield Model
U 60.9 0.515k
(k≤
Greenshield Model
U=40-0.265k
(k≥
ادي105
Underwood Model
U=54.9e^((-k)/163.9)
(k≤
Greenberg model
U=26.8ln(162.5/k)
(k≥

اين مدل ها نسبت به مدلهاي ساده از انحراف کمتري برخوردار مي باشد، به طوري که مدل ادي جريان حداکثر ترافيک را با اختلاف کمتري نسبت به مدلهاي قبلي و دو مدل ديگر جريان فوق را به ميزان بيشتري نسبت به ميزان واقعي مشخص مي کند. البته مدل گرين برگ جريان آزاد ترافيک را به ميزان بالاتري نسبت به جريان آزاد ترافيک تخمين مي زند. همچنين سرعت بهينه ترافيک نسبت به ميزان محاسبه شده توسط مدل ادي کمتر مي باشد. تمامي مدلهاي فوق چگالي ترافيک را به ميزان کمتري نسبت به ميزان واقعي نمايش مي دهد و درتخمين نقطه شکست ترافيک داراي نواقص مي باشد. البته با تمامي مشکلات فوق اين مدلها از عملکرد بسيار مناسب تري نسبت به مدلهاي ساده برخوردار مي باشد(May,1990). البته براي افزايش کارايي نتايج ما به مدلهاي دقيق تري نياز داريم که در ادامه به معرفي آنها خواهيم پرداخت. بايد توجه داشت که موارد متعددي در مدلسازي جريان ترافيک در نظر گرفته شود که از جمله مي توان به موارد زير اشاره نمود(Buris,Patil,2008) :
عوامل کاهش جريان ترافيک مانند تعمير بزرگراه ها(Zhou, Hall,1999)
بزرگراه هاي مختلف از ويژگي هاي متفاوتي برخوردارند که بايد در نظر گرفته شوند
جريان ترافيک وابسته به شرايط متغيري مي باشد که بايد در نظر گرفته شود(Banks,1999)

4-9- مدل ويکري106

اين مدل از جمله مدلهايي است که جريان ترافيک را به صورت ميکروسکوپي مورد بررسي قرار مي دهد(Vikery,1969). اين مدل زمان مسافرت را بر اساس افزايش تقاضا مورد بررسي قرار مي دهد. در اين مدل طول صف از طريق تفاضل ميزان حرکت r(t) در زمان t و ظرفيت زماني که ميزان حرکت بيشتر از ظرفيت q0 باشد به صورت زير محاسبه مي شود.
Q(t)= r(t)- q_0
و همچنين زمان تاخير و کل زمان سفر به صورت زير قابل محاسبه مي باشد.
T^w (t)= Q(t)/ q_0
T(t)= T ̅+ T^w (t)
که در آن T ̅ زمان ثابت سفر مي باشد که با تقسيم 1 بر سرعت جريان آزاد براي يک مايل قابل محاسبه مي باشد. سرعت براي قطعات يک مايلي براي زماني که ميزان جريان بيشتر از ظرفيت بزرگراه مي باشد بصورت زير قابل محاسبه مي باشد.
Speed(t)= 1⁄(T(t))= 1/(T ̅+ (Q(t))/q_0 )= 1/(1/v_f + (r(t)-q_0)/q_0 )= (q_0× v_f)/(q_0+ v_f (Demand- q_0))
در اين مدل فرض بر اين است زماني که جريان کمتر از ظرفيت باشد جريان برابر تقاضا و زماني که تقاضا بيشتر از ظرفيت باشد جريان برابر ظرفيت در نظر گرفته مي شود. نمودار سرعت تقاضا در مدل فوق براي سرعت جريان آزاد 64 مايل در ساعت به صورت شکل زير مي باشد.

شکل 4-9 : نمودار سرعت – تقاضا در مدل ويکري

4-10 هزينه تراکم

والترز107 در سال 1961 از نمودار سرعت- جريان براي محاسبه هزينه تراکم استفاده نمود. در اين روش نمودار هزينه ميانگين متغير108 از حاصلضرب نمودار جريان – زمان سفر و ميانگين هزينه سفر109 بدست مي آيد(Buris,Patil,2008).

شکل 4-10 : نمودار هزينه حاشيه اي و هزينه تراکم
همچنان که در شکل فوق مشاهده مي شود هزينه عملياتي وسايل نقليه با افزايش ترافيک افزايش پيدا مي کند، و همچنين نمودار AVC رفتاري کاملا مشابه با تابع جريان – سرعت از خود نشان مي دهد. هزينه زمان تفاضل بين هزينه حاشيه اي و نمودار AVC مي باشد، بنابراين هزينه بهينه عوارض مي بايست تفاوت بين نمودار هزينه حاشيه اي با نمودار AVC در نظر گرفته شود.
4-11- محاسبه هزينه تراکم توسط مدل توسعه يافته HCM

با توجه به موارد تئوري هزينه تراکم ما احتياج به مدلي داريم که بتواند با حداکثر دقت هزينه تراکم را محاسبه کند. يکي از بهترين روش ها مدل توسعه يافته HCM مي باشد. در اين مدل رابطه جريان – سرعت به صورت زير مي باشد.
q= q_(0 ) (v/v_0 )^α 〖((v_f-v)/(v_f-v_0 )) 〗^(1⁄β)
که در اين رابطه داريم
q_(0 ) : جريان حداکثر
v_0 : سرعت در جريان q_0
v_f: سرعت جريان آزاد
v: سرعت
مقادير α و β به صورت زير مي باشند:
v_0/v_f = αβ/((1+ αβ) )
β= ((v_0/v_f ))/(α-(v_0-v_f )α)
و همچنين داريم :
0α≤1
β0

زمانيکه يک بزرگراه به حداکثر ظرفيت خود نزديک مي شود، هزينه استفاده از بزرگراه به سرعت افزايش پيدا کرده و امکان استفاده از آن به شدت کاهش پيدا مي کند. بنابراين تمرکز اصلي ما بر روي قسمت بالايي نمودار جريان- سرعت مي باشد، جائيکه سرعت جاري بزرگتر يا مساوي سرعت بهينه مي باشد.براي اينمظور از رابطه بين جريان و سرعت استفاده ميکنيم.
q=q(v)
با فرض اينکه طول قطعه مورد مطالعه برابر 1 کيلومتر باشد و هزينه

پایان نامه
Previous Entries منابع پایان نامه ارشد درباره حمل و نقل، مصرف کنندگان، بهداشت و سلامت، ارزش افزوده Next Entries منابع پایان نامه ارشد درباره حمل و نقل، بهبود عملکرد