پایان نامه با کلید واژگان زمان چرخه، عابرین پیاده، زمان بندی

دانلود پایان نامه ارشد

این ترتیب نوعی کنترل تطبیقی را روی شـبکه ترافیکی اعمال میکنند.

معیار اساسی در تصمیم گیری سیستم SCATS، همان درجه اشباع یعنی نسبت حجم به ظرفیـت میباشد که با رابطه (26-1) بیان شده است.
در این سیستم پس از دریافت اطلاعات آماری از وضعیت هر یک از ورودیهای تقاطع، مقـدار DS

(درجه اشباع) را برای هریک از آنها به دست آورده و از بین آنها مقـدار درجـه اشـباع بحرانـی را انتخـاب میکند. برای تعیین چرخه یک حد مینیمم و یک حد ماکزیمم با توجه به شرایط خاص آن ورودی در نظر گرفته میشود. پس از تعیین چرخه، درصد تخصیص فاز سبز به هر رویکـرد بـر اسـاس الگوهـای از پـیش تعریف شدهای که برای سیستم مشخص میباشد، صورت میپذیرد، به این ترتیب که بـالاترین زمـان سـبز بودن چراغ به رویکردی که بالاترین درجه اشباع بحرانی را دارد، اختصاص میابد.

البته باید توجه داشت که در عین هوشمند بودن سیستم SCATS ، نقش اپراتور انسانی در نظارت بر عملیات کنترلی بی تاثیر نخواهد بود. وضعیت حجم ترافیکی مسیرها توسط دوربینهای نصب شـده در تقاطع توسط اپراتورها بررسی و در صورت نیاز، سیستم کنترل را حالت هوشمند خارج میشود و بـا توجـه به تصمیم اپراتور، میزان زمان سبز اختصاص داده شده به هر فاز را تعیین میگردد.
در هر صورت هدف از به کارگیری این سیستم کنترلی نیـز ماننـد بـسیاری دیگـر از سیـستمهـای هوشمند، کاهش زمان تاخیر و کاهش زمان توقف و همچنین کاهش زمان سفر میباشد که تا حـد بـسیار مطلوبی نیز در این زمینه موفق عمل نموده است.

(8-2 کنترل هماهنگ چراغها در شبکه

حداکثر کارایی جریان ترافیک در شبکه، صرفا با ایجاد بهترین نوع فاز بنـدی، زمـانبنـدی و طـول چرخه بهینه برای هریک از تقاطعها به دست نمی آید بلکه وضعیت تقاطعهای مجاور نیز به میـزان قابـل توجهی بر عملکرد شبکه موثر است.

هدف از هماهنگی چراغهای راهنمایی، فراهم آوردن شرایطی برای عبور هرچه بیشتر وسایل نقلیـه از یک مسیر با حداقل توقف و تاخیر است. در شرایط کاملا ایده آل انتظار میرود هر وسیله نقلیه کـه وارد سیستم میشود، بدون هیچ توقفی بتواند از آن خارج شود.

در شبکه حمل و نقل شهری معمولا فاصله تقاطعهای مجاور به اندازهای است که عملکرد آنهـا بـر یکدیگر تاثیر میگذارد. در این حالت، جریان ورودی تقاطعها حالت نوسانی پیدا میکند. باسبز شدن چـراغ در تقاطع بالا دست، یک دسته وسایل نقلیه با یکدیگر به حرکت درآمده و تقریبا بـه صـورت گروهـی بـه تقاطع بعدی میرسند. اگر همزمان با رسیدن این وسایل نقلیه، چراغ مربـوط بـه ایـن تقـاطع سـبز باشـد، مجموع تاخیر و توقفات وسایل نقلیه کاهش چشمگیری یافته و کارایی تقاطع شدیدا افزایش میابـد. بـرای دستیابی به این هدف، به جای کنترل مجزای تقاطعها از کنترل هماهنگ استفاده میشود.

معمولا در تقاطع هایی که به صورت هماهنگ با یکـدیگر اداره میـشوند، لازم اسـت طـول چرخـه یکسان ویا مـضرب صـحیحی از یکـدیگر بـوده و فاصـله زمـانی میـان آغـاز چـراغ سـبز در تقـاطع هـای

25

مجاور((offset نیز مقدار مشخصی باشد. عوامل موثر در کنتـرل هماهنـگ تقـاطعهـا شـامل نحـوه رفتـار رانندگان و میزان رعایت نظـم، فاصـله تقـاطع هـا، میـزان پراکنـدگی وسـایل نقلیـه و حجـم تـردد بـین تقاطعهای مجاور میباشد.

ایجاد هماهنگی بین کنترل کنندههای سیستم کنترل هماهنگ، به عهـده یـک کـامپیوتر مرکـزی میباشد. سخت افزار مورد نیاز بر اساس وسعت شبکه، حجم اطلاعات و تحلیـلهـای مـورد نیـاز متفـاوت خواهد بود. در شبکههای کوچک متشکل از چند تقاطع، میتوان کنترل مرکزی را به عهده یکی از کنتـرل کنندههای تقاطع واگذار کرد. درحالیکه در شبکههای بزرگتـر، کنتـرل مرکـزی بـه عهـده یـک یـا چنـد کامپیوتر خواهد بود.

برای شبیهسازی کامپیوتری ترافیک شبکه، مدلهای مختلفی در سطح دنیا وجود دارد کـه ازجملـه آنها میتوان به سیستم SCATS,SCOOT,PASSER,TRANSYT,SIGOP,NETSIM و… اشـاره نمـود.

این مدلها با دریافت اطلاعات حجم، نرخ جریان اشباع و همچنـین مشخـصات فیزیکـی مـسیرها، کـارایی شبکه را برای ترکیبهای مختلف چرخه، آفست، فازبندی و زمانبندی تقاطعها محاسبه نماید. همچنـین الگوریتمهای متعددی بر اساس شبکههای عصبی برای کنترل مرکزی در شبکههای ترافیکی ارائه شدهانـد
16]،.[15

سیستمهای کنترل هماهنگ ممکن است شامل کنتـرل در یـک شـبکه بـاز یـا کنتـرل هماهنـگ شریانی باشد که در این حالت تنها به پیشروی ترافیک در یک مسیر اصـلی (شـریان) توجـه میـشود ویـا شامل کنترل شبکهای باشد که هدف آن تامین موج سبز برای کلیه مسیرها است که البتـه دسـتیابی بـه این هدف در بسیاری از حالات امکان پذیر نمی باشد.

(9-2 فازبندی

هدف از فازبندی چراغهای راهنمایی، افزایش ایمنی تردد از طریق جداسازی حرکـتهـای وسـایل نقلیه از یکدیگر و از عابرین پیاده میباشد، به طوری که این امر منجر به حداقل اثرات منفی در ظرفیـت و تاخیر تقاطع گردد.

تعداد فازهای چراغ بستگی به طرح هندسی تقاطع (شامل تعداد ورودیهای تقاطع، مشخصات خطوط هـر یک از آنها و وجود خطوط گردشی)، حجم و جهت حرکـت وسـایل نقلیـه و نیازهـای عـابران پیـاده دارد.

معمولا با افزایش تعداد فازهای چراغ، کل تاخیر وسایل نقلیـه افـزایش یافتـه و از کـارایی تقـاطع کاسـته میشود. با این وجود، ممکن است در برخی موارد با افزایش تعداد فازها و حذف حرکات متقاطع، تـاخیر و ظرفیت تقاطع بهبود یابد.

در طرح فازبندی چراغ یک تقاطع، باید تجزیه و تحلیل اطلاعـات ترافیکـی و طـرح هندسـی بـه صـورت همگام صورت پذیرد تا ساده ترین طرح با حداقل تعداد فاز، جهت پاسخگویی بـه حجـم ترافیـک موجـود وآتی به دست آید.

26

(1-9-2 انواع فازبندی

-1 چراغ دو فازه : این نوع فازبندی در تقاطع هایی با حجم ترافیک گردشـی متوسـط و تـردد کـم عابرین پیاده مورد استفاده قرار میگیرد. نمونه هایی از طرحهای دوفـازه در شـکل 6-2 ملاحظـه میـشود.
طرح چراغ دو فازه ممکن است به صورت همپوشا، سبز تقدمی یا تاخیری و یا ترکیـب تقـدمی– تـاخیری باشد. در حالت طرح سبز تقدمی یا تاخیری، یک فاز سبز جداگانه بـرای حرکـت در یـک جهـت در نظـر گرفته میشود که سبب طولانی تر شدن زمان سبز حرکت در آن جهت نسبت به جهت مقابل میگردد.

شکل (6-2) طرح چراغ دوفازه

-2 چراغ سه فازه : نمونه طرح چراغ سه فازه با فازهـای جداگانـه بـرای ورودیهـای اصـلی در شکل 7-2 دیده میشود. استفاده از این طرح در خیابانهای اصلی که تقاضای گردش به چپ در یـک یا هردو جهت زیاد باشد و یا در مواردی که تقسیم ورودی تقاطع به چند بخش مجزا منجر به کاهش ظرفیت و افزایش تاخیر تقاطع میشود، میتواند مفید باشد.

شکل (7-2) طرح چراغ سه فازه

-3 چراغ چهار فازه : نمونهای از طرح چراغ چهار فـازه بـا فازهـای جداگانـه بـرای گـردش بـه چپهای متقابل در شکل 8-2 دیده میشود. استفاده از این طرح در تقـاطع مـسیرهـای چنـد خطـه اصلی با حجم ترافیک گردشی بالا مفید است. چنانچه چراغ از نوع سـازگار باشـد، ایـن روش کـارایی

27

بهتری خواهد داشت. به منظور استفاده از این طرح باید در تمام ورودی ها، خطوط گردش بـه چـپ، یک یا دوخطه در نظر گرفته شود.

شکل (8-2) طرح چراغ چهار فازه

-4 چراغ هشت فازه : در طرح چراغ هشت فازه، عملا در هر چرخه فقـط چهـار تـا شـش فـاز، انتخاب و به کار گرفته میشوند. اگر شناساگرها نشان دهند کـه در یـک حرکـت خـاص هـیچ وسـیله نقلیهای وجود ندارد، فاز مربوطه حذف خواهد شد. این نوع زمانبندی مرکب از دو حلقه مجـزا اسـت که کلیه حرکتها را پوشش میدهد و چنانچه زمان هر حرکت تغییر کند توالی فازها نیز دچار تغییـر خواهد شد.

(10-2 زمانبندی چراغ

پس از آنکه طرح فازبندی مناسب با شرایط تقاطع انتخاب گردید، باید زمان بندی بهینه بـرای هـر یک از فازهای چراغ تعیین گردد تا در نتیجه آن حـداکثر ظرفیـت تقـاطع قابـل حـصول باشـد. هـدف از زمانبندی چراغ، تخصیص مناسب ترین زمان سبز به حرکتهـای ترافیکـی موجـود، بـا توجـه بـه طـرح فازبندی تقاطع است، به نحوی که در نتیجه آن، عملکرد تقاطع بهینه گردد. هر فاز چراغ، مرکـب از یـک زمان سبز واقعی و به دنبال آن یک زمان تخلیه تقاطع است. زمان تخلیه که شامل یک فرجه زرد 3) تا 5

ثانیه) و احیانا یک فرجه تمام قرمز (حداقل 0,5 ثانیه) است، به منظور تامین فرصت کـافی بـرای آخـرین وسایل نقلیه گذرنده در فاز مربوطه و خالی شدن سطح تقاطع برای شروع ایمن فـاز بعـد در نظـر گرفتـه میشود. همواره در ابتدا و انتهای هر فاز، زمانهای تلف شـدهای بـه خـاطر تـاخیر شـروع حرکـت و افـت انتهایی جریان وسایل نقلیه وجود دارد. بنابراین بخشی از هر فاز که به طور مـوثر مـورد اسـتفاده وسـایل نقلیه قرار میگیرد با زمان سبز واقعی چراغ متفاوت است. فرض بر این است که در طول این زمان که سبز موثر نامیده میشود، عبور وسایل نقلیه با نرخ جریان اشباع صورت میگیرد. شکل9-2 نمودار تخلیه وسـایل نقلیه در یک فاز چراغ راهنما همراه با پارامترهای مربوطه را نشان میدهد. مطابق این شـکل، زمـان سـبز موثر از رابطه زیر به دست میآید:

gi Gi Ii −li (29-2)

28

شکل (9-2) نمودار تخلیه تقاطع در طول یک فاز چراغ راهنمایی

که در آن gi زمان سبز موثر، Gi زمان سبز واقعی، Ii زمان تخلیه و Li مجموع زمانهای هدر رفته ابتدایی و انتهایی در فاز i ام بر حسب ثانیه میباشد.

معمولا در تقاطعها حرکتهای ترافیکـی متعـددی وجـود دارد و در نظـر گـرفتن تمـامی آنهـا در محاسبات مربوط به زمان بندی، سبب پیچیده شدن محاسبات شده و در دقت نهایی محاسـبات و تعیـین زمان بهینه چراغ نیز نقش چندانی ایفا نخواهد کرد. لذا در تعیین زمانبندی چراغ، عموما فقط حرکت یـا گروه خط بحرانی مربوط به هریک از ورودیهـای تقـاطع، بـه عنـوان نماینـده آن ورودی در نظـر گرفتـه میشود. مطابق تعریف، حرکت بحرانی در هر فاز به حرکتی اطلاق میشود که نسبت جریان (V / S) آن از سایر حرکتهای آن فاز بالاتر باشد. نسبت جریان این حرکت “نسبت جریان بحرانـی” نامیـده شـده و بـا علامت yi نمایش داده میشود.

گام اساسی در زمانبندی چراغ، تعیین زمان چرخه بهینه میباشد. برای تعیین زمانهای سبز بهینـه مربوط به هریک از فازها، کافی است زمان چرخه بهینه را بر اساس “نـسبت جریانهـای بحرانـی” تقـسیم نمود.

در دستور العملهای مختلف، روابط نسبتا مشابهی در مورد تعیین زمـان چرخـه بهینـه چـراغ ارائـه شده است. در کلیه این روابط، دو پارامترهای اصلی در تعیین زمان چرخه بهینه دخالت داشـتهانـد، یکـی کل زمان هدر رفته در تقاطع در طول هر چرخه و دیگری نرخ جریان بحرانی در تقـاطع (مجمـوع نـسبت جریان بحرانی فازهای مختلف چراغ). رابطه کلی زمان چرخه بهینه به صورت زیر است:

(30-2)

(aL b)
C0

1 −Y

که در آن، C0 زمان چرخه بهینه چراغ (ثانیه)،
L مجوع زمان هدر رفته در هـر چرخـه بـر حـسب ثانیـه

و Yمجموع نسبت جریان بحرانی ( ( yi فازهای مختلف چراغ میباشد. بنابراین:

(31-2)
L L ∑li
Vi
Y Y ∑Yi ∑

Si

29

و a وb پارامترهای ثابتی هستند که بر اساس معیارهای عملکرد تقاطع، مقادیر مختلفی به خود میگیرنـد.

معمولا در زمانبندی چراغ، بهینهسازی یک معیار عملکردی خاص (مثلا تاخیر) به عنـوان هـدف در نظـر گرفته میشود. در این صورت، منظور از بهینه نمودن زمانبندی چراغ، در واقع کمینه کردن تاخیر وسـایل نقلیه در تقاطع میباشد. چنانچه پارامترهای دیگری مانند میزان مصرف سـوخت ویـا طـول صـف وسـایل نقلیه به عنوان معیار عملکرد تقاطع انتخاب گردند، ممکن است زمانبندی متفاوتی برای چراغ بـه دسـت آید. حداقل طول چرخه مورد نیاز برای اینکه کل جریان ترافیک از تقاطع بگذرد، از رابطه زیـر بـه دسـت

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه با کلید واژگان عابر پیاده، عملکرد کنترل، انعطاف پذیری Next Entries پایان نامه با کلید واژگان زمان چرخه، زمان بندی، سیستم فازی