تکنیک‌ فازی ارزیابی تراکم شلوغی ترافیک

تکنیک‌ فازی ارزیابی تراکم شلوغی ترافیک – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه فنی مهندسی – بین رشته ای

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

ارزیابی تراکم و شلوغی ترافیک جاده با استفاده از تکنیک‌های فازی

چکیده

این مقاله نسبت به ارائه سیستم ارزیابی ترافیک راهها از طریق داده‌های پردازش تصویر و با استفاده از تکنیک‌های نورو- فازی انطباقی و لاجیک فازی تعدیل شده اقدام می‌نماید. این سیستم به منظور رقابت و تقلید مهارت انسانی در تشخیص سه سطح گره ترافیکی در منطقه متروپالتین بانکوک طراحی شده است. اطلاعات ترافیکی از یک نرم‌افزار تشخیص وسیله نقلیه و پیگیری آن بدست می‌آید. این نرم‌افزار شامل یک ویدیوی ترافیکی جاده‌ای است که اطلاعات ورودی را تامین می‌کند و سپس تعداد وسایل نقلیه و سرعت را محاسبه می‌‌نماید. دقت این سیستم با مقایسه خروجی سیستم با نظرات داوطلبانه، که فیلم ترافیکی مشابهی را مشاهده می‌کنند، سنجیده می‌شود. نتایج نشان می‌دهند که سیستم تنظیم دستی لاجیک فازی تا ۷۹/۸۸% دقت عمل دارد، در حالیکه تکنیک نورو فازی انطباقی تنها ۴۳/۷۵% دقت را نشان می‌دهد.

تکنیک‌ فازی ارزیابی تراکم شلوغی ترافیک

۱- مقدمه

گزارش تراکم ترافیک جاده‌ای می‌تواند یک کار گیج کننده باشد، چرا که هیچ شیوه استانداردی برای سنجش تراکم و شلوغی جاده وجود ندارد. کاربران عادی نیازمند یک گزارش مختصر و قابل درک می‌باشند. یکی از روشهای محبوب که برای گزارش تراکم ترافیک مورد استفاده قرار می‌گیرد، همانا گزارش بر اساس سطوح شدت است. یک مثال در این زمینه عامل فشردگی است که در سایت http://WWW.traffic.com آمده است. در این سایت مقیاس مستمر ۰-۱۰ نشانگر سنجش کلی شرایط ترافیکی مسیر است. مثال دیگر علائم پیغام‌رسان هوشمند ناحیه متروپالتین بانکوک است که وضعیت تراکم مسیر در راههای اصلی را نشان می‌دهد. این علائم نشان می‌دهند که وضعیت تراکم یا شلوغی جاده در سه مرحله قرار دارد که عبارتند از: گره خوردگی یا راه‌ بندان (قرمز) حرکت آرام (زرد) و حرکت آزادانه (سبز).

برخی مشکلات بر سر راه گزارش تراکم ترافیک به وسیله سطوح شدت آن است که چه تعداد سطح می‌بایست مورد استفاده قرار گیرند و تعریف دقیق هر سطح چیست. تراکم جاده یک موضوع شخصی است چرا که از احساسات و نگرش رانندگان حاصل می‌شود. بر این اساس، برخی ممکن است تصور کنند که راه به کلی مسدود است، در حالیکه همان مسیر در نظر برخی دیگر دارای ترافیک نه چندان سنگین باشد. این مشکل عدم هماهنگی تفاسیر به دلیل تجربیات متفاوت کاربران است. بنابر این ما برای حل این مشکل یک تکنیک فازی را معرفی می‌کنیم. منطق فازی برای مشکلاتی که غیر خطی هستند مانند احساسات بشر مناسب شناخته شده است.

این مقاله به موارد زیر می‌پردازد. بخش ۲ رویکرد ما را بر اساس منطق فازی و نورو فازی تطبیقی ارائه می‌کند. ما تلاش می‌کنیم تا کارآمد بودن تکنیک‌های خود را از طریق نتایج تجربی در بخش ۳ ارائه کنیم. بخش ۴ سرانجام به نتیجه‌گیری می‌پردازد.

تکنیک‌ فازی ارزیابی تراکم شلوغی ترافیک

 ۲- رویکرد ما

برای ارزیابی وضعیت تراکم یک بخش از جاده، اطلاعات ترافیکی واقعی در منطقه مورد نظر را کسب می‌کنیم. این اطلاعات شامل تعداد خودرو و سرعت میانگین در هر دقیقه است که به سیستم فازی منتقل می‌شود. خروجی سیستم سطح تخمینی تراکم است. در اینجا ما به آزمایش با دو نوع از سیستم‌های فازی می‌پردازیم. نخست سیستم منطق فازی دستی به کار گرفته می‌شود و سپس از سیستم استنتاجی نورو فازی تطبیقی استفاده می‌کنیم. بخش ۳ به مقایسه دقت دو سیستم می‌پردازد.

الف) منطق فازی

منطق فازی مدلی است که رابطه بین ورودی و خروجی را بر اساس قضیه احتمال به یکدیگر ربط می‌دهد و می‌تواند موقعیت‌هایی که در آنها عدم اطمینان و ابهام وجود دارد، از قبیل مشکلاتی که مبتنی بر احساسات و تجربیات بشر هستند، را اداره کند. بنابراین در جاییکه افراد مختلف بطور مثال احساسات مختلفی در باره وضعیت تراکم یا شلوغی دارند، گزارش ترافیک جاده‌ای، این روش مناسب می‌باشد.

در روند منطق فازی دو بخش مهم وجود دارند که عبارتند از: ۱) توابع عضویت ورودی و خروجی که طیف آنها را می‌توان به صورت دستی تعریف کرد تا با لاجیک‌های ورودی / خروجی منطبق شود. ۲) قوانین فازی که به طور دستی بوسیله یک برنامه ‌نویس، بر طبق مهارت وی در حل مشکلات خاص، طراحی شده است. انواع مختلفی از کارکردها و توابع عضویت وجود دارند که از جمله آنها می‌توان به حالات ذوزنقه‌ای، مثلثی، بل، گاوسی و غیره اشاره کرد. در این مقاله به روی تمامی موارد ذکر شده کار شده است و در نهایت عملکرد ذوزنقه‌ای بهترین نوع تشخیص داده شد.

ب) نورو فازی تطبیقی

این سیستم شبیه به منطق فازی عادی است با این تفاوت که طیف کاربردها یا توابع عضویت بر اساس داده‌ها به طور خودکار تنظیم می‌شود. ما سیستم استنتاجی نورو فازی تطبیقی (ANFIS) [6] که هم از تکنیک «گرادیان» و هم «حداقل مربعات» برای وضع قوانین و تنظیم طیف عضویت برای هماهنگ‌سازی داده‌ها استفاده می‌کند، را مورد استفاده قرار دادیم. عملکرد عضویتی که در ANFIS مورد استفاده قرار گرفته است همان عملکرد بل است. ما ANFIS خود را برای یکصد بار یا دوره مورد آموزش قرار می‌دهیم.

…

تکنیک‌ فازی ارزیابی تراکم شلوغی ترافیک

۳ . نتایج

تعداد شش آزمایش در خصوص ارزیابی سطح تراکم بر اساس داده‌های ویدیویی صورت گرفت. در هر آزمایش نوع ورودی و مدت زمان وقفه‌های ارزیابی را تغییر دادیم. سیستم‌های MATLAB ، Fuzzy Logic Control و ANFIS برای اجرای منطق فازی و نورو فازی تطبیقی به کار گرفته می‌شوند.

شکل ۳٫ برنامه MATLAB که نشانگر قوانین فازی و توابع عضویت است.

الف) ارزیابی سرعت، تک لاینی

در آزمایش نخست وقفه‌های زمانی به صورت هر ۳۰ ثانیه در نظرگرفته شدند. ورودی‌های منطق فازی سرعت میانگین در لاین یا خط وسط و لاین سمت راست می‌باشد. به این نکته توجه داشته باشید که اطلاعات ترافیکی لاین سمت چپ به دلیل توقف زیاد تاکسی‌ها و اتوبوس‌ها حذف شده‌اند. مجموعه قوانین فازی برای این آزمایش در شکل ۴ نشان داده شده است.

به طور دستی سه کلاس عضویت برای هر ورودی را هماهنگ نمودیم که عبارتند از حالت آهسته، متوسط و سریع. علاوه بر این، طیف‌های عضویت زیر برای لاین سمت راست به دست آمده‌اند. آهسته به معنی کمتر از ۱۸ کیلومتر در ساعت است. متوسط بین ۱۱  تا ۳۵ کیلومتر در ساعت و سریع بیشتر از ۱۸ کیلومتر در ساعت می‌باشد. این طیف‌ها برای لاین وسط هم مشابه می‌باشند با این تفاوت که سرعت متوسط بین ۱۱ تا ۲۶ کیلومتر بر ساعت می‌باشد. خروجی سه عضو دارد که عبارتند از قرمز، زرد و سبز که با طیف‌های ۰-۱، ۱-۲ و ۲-۳ بترتیب مترادف می‌باشند.

تکنیک‌ فازی ارزیابی تراکم شلوغی ترافیک

۴- نتیجه‌گیری

در این مقاله از منطق فازی و نورو فازی تطبیقی برای ارزیابی تراکم و شلوغی ترافیک راه‌ها استفاده شد. عملکرد این سیستم‌های پیشنهادی به وسیله سنجش دقت خروجی‌ها با توجه به نظرات داوطلبان ارزیابی شد. در طی آزمایشات مشخص شد که سیستم منطق فازی دستی از دقت بسیار بالاتری نسبت به سیستم نورو فازی تطبیقی برخوردار است. این بدان دلیل است که سیستم‌ منطق فازی قابلیت بهره‌گیری بهتری از مهارت بشر از طریق تنظیم دستی توابع عضویت را خواهد داشت.

در این مبحث دو نوع ورودی منطق فازی مورد بررسی قرار گرفته‌اند که عبارتند از سرعت میانگین و حجم ترافیک در یک وقفه زمانی. نتایج نشان می‌دهند که استفاده از هر دو پارامتر، بعنوان ورودی، دقت بهتری نسبت به زمانی که تنها از اطلاعات مرتبط با سرعت استفاده می‌شود، را ارائه می‌‌نماید. به علاوه از آنجاییکه مسیر مورد تست قرار گرفته یک خیابان چند لاینی است می‌توان اثرات استفاده از داده‌های ترافیک تک لاینی، در برابر اطلاعات دو لاینی، را مورد بررسی قرار داد، که نتایج حاصله هیچ تفاوتی را در این دو مورد نشان نمی‌دهند. نتایج حاصله دال بر آن است که هر لاین مورد آزمایش قرار گرفته از نظر ویژگی‌های جریان ترافیک تفاوت چندانی با لاینهای دیگر ندارد. با این وجود این نتایج ممکن است در جاده‌های گوناگون، تفاوتهایی را از خود نشان دهند. همچنین چگونگی تاثیر وقفه‌های ارزیابی بر دقت سیستم نیز مورد بررسی قرار گرفت. البته نتایج را نمی‌توان با اطمینان به کار برد که آیا دقفه‌های زمانی طولانی‌تر می‌تواند دقت را افزایش دهد یا خیر. اعتقاد بر این است که این تاثیر به ماهیت جریان ترافیک در بخشهای خاص جاده‌ای و زمان خاص بستگی دارد.

در خاتمه، این امکان وجود دارد تا از منطق فازی برای ارزیابی وضعیت تراکم جاده با دقت بالا و خطای کم استفاده نمود. با این وجود کاربران می‌بایست محدوده‌های زیر را مد نظر داشته باشند. دقت سیستم‌های منطق فازی تا حد زیادی به چگونگی تعریف قوانین بستگی دارد. متغیرهای زمان- روز و روز- هفته نقش مهمی را در تعیین ویژگیهای منطق فازی ایفا می‌کنند. بعلاوه، تنظیم دستی توابع عضویت می‌تواند مشکل ساز باشد، اما امر ارزیابی هر یک از بخش‌های جاده‌ای جدید نیز ضرورت خواهد داشت.