کتاب مهندسی بزرگراه – فصل۲ پیش بینی جریان های ترافیکی آینده

کتاب مهندسی بزرگراه – فصل۲ پیش بینی جریان های ترافیکی آینده – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه راه – ساختمان، معماری، عمران

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.

کتاب مهندسی بزرگراه

کتاب مهندسی بزرگراه – فصل۲ پیش بینی جریان های ترافیکی آینده

۲٫۱٫ اصول بنیادی تحلیل تقاضای ترافیک

اگر برنامه ریزان حمل و نقل مایل به تغییر یک شبکه بزرگراه یا ساخت یک جاده جدید و یا سازمان دهی یک برنامه بهبود مدیریت ترافیک باشند، هر تعدیلی در پیشنهاد انها به اعمال پیش بینی از حجم ترافیک آینده در راستای خطوط ارتباطی مهم نیاز دارد. بخصوص در مورد ساخت یک جاده جدید، شناخت حجم ترافیک در امتداد یک راه ارتباطی مشخص، قابلیت ارائه تعداد برابری از بارگذاری های محوری استاندارد در طی دوره کارکرد برآورد شده آن را حاصل آورده که بطور مستقیم به طراحی آسفالت با ضخامت مناسب منجر شده و مبنای یک طراحی هندسی مناسب را برای جاده فراهم کرده، و به حصول تعداد کافی از خطوط با عرض استاندارد در هر جهت برای ارائه سطح مطلوب خدمات به راننده منجر می شود.  بنابراین تحلیل تقاضای بزرگراه، تلاش برای توضیح رفتار سفر در منطقه تحت بررسی می باشد و بر مبنای این شناخت، پیش بینی تقاضا برای پروژه بزرگراه یا سیستم خدمات بزرگراهی پیشنهاد شده است.

پیش بینی تقاضای بزرگراه به یک واحد اندازه گیری برای رفتار مسافرت تعریف شده نیاز دارد. این واحد سفر نامیده می شود و شامل انتقال از یک مبدا به یک مقصد می باشد. پارامترهای بکار رفته برای بررسی ماهیت و اندازه یک سفر معین به صورت زیر می باشند:

* هدف

* زمانی جابجایی و رسیدن

* شیوه بکار رفته

* فاصله مبدا تا مقصد

* مسیرپیموده شده.

در تحلیل های تقاضای بزرگراه، توجیه یک سفر در اقتصاد مشخص شده و برمبنای آنچه کاربرد بدست آمده از یک سفر ذکر شده است می باشد. یک فرد تنها در صورتی سفر را انجام می دهد که حس اقتصادی برای انجام آن کار را داشته باشد، یعنی سود اقتصادی انجام یک سفر بیشتر از سود حاصل شده از عدم سفر باشد؛ در غیراینصورت ترجیح می دهد در منزل بماند چون سفر کردن سود اقتصادی را برای وی ندارد. کاربرد سودمندی را از لحاظ اقتصادی یک فعالیت معین تعریف می کند. هر جا دو سفر احتمالی برای یک فرد وجود داشته باشد، سفری که بیشترین کاربرد را دارد در نظر گرفته خواهد شد. کاربرد هر سفر معمولا از فعالیتی ناشی می شود که در مقصد آن انجام می شود. برای مثال، برای کارگرانی که از حومه به مرکز شهر با ماشین سفر می کنند، کاربرد اصلی سفر فعالیت اقتصادی است که آنرا امکان پذیر می کند، یعنی کار انجام شده توسط مسافر که براِی آن هزینه پرداخت می کند. بنابراین یک فرد باید فرض کند که هزینه دریافت شده توسط یک پرسنل خاص بیشتر از هزینه سفر کردن وی است ( بی فایدگی نام دارد )، در غیر اینصورت، هیچ مبنای اقتصادی یا کاربردی ندارد. هزینه نباید لزوما از لحاظ پولی باشد، بلکه می تواند زمان صرف شده یا تلف شده توسط مسافر را در حین سفر شامل شود. اگر یک فرد بتواند با کمتر از یک راه به مکان مورد نظر خود سفر کند، برای مثال با ماشین یا اتوبوس، از حالت سفری استفاده کرده که کمترین هزینه را دارد چون به وی اجازه دهد تا کاربرد خاص سفر به مقصد خود را به حداکثر برساند ( استفاده خالص  با تفریق هزینه سفر از کاربرد حاصل از فعالیت اقتصادی انجام شده در مقصد سفر بدست آمده است).

کتاب مهندسی بزرگراه – فصل۲ پیش بینی جریان های ترافیکی آینده

۲٫۲ مدل سازی تقاضا

مدل سازی تقاضای مستلزم آن است که تمام پارامترهای تعیین سطح فعالیت در یک شبکه بزرگراه باید ابتدا شناسایی شوند و سپس طوری محاسبه شوند که نتایج خروجی مدل یک سطح قابل قبول دقت را در پی داشته باشند. یکی از عوامل پیچیده در فرایند مدل سازی این است که به ازای یک سفر معین به یک مکان خاص، زمانی که هدف برای انجام آن تعیین شده است، تعداد زیادی از تصمیمات مربوط به این سفر وجود دارد که تمامی آنها باید هم زمان در مدل در نظر گرفته شده و اعمال شوند. این موارد را می توان به صورت زیر طبقه بندی کرد:

۲٫۳٫ مدل های کاربری اراضی

تقاضا برای بهبود سفر ارتباط مستقیم با فعالیت های انجام شده توسط مردم دارد. این فعالیت ها در توزیع و نوع کاربری های زمین در یک محدوده معین منعکس شده اند. با استفاده از روابط بین کاربری اراضی امروزی و جابجایی های بعد در یک محدود معین، براوردهای جابجایی های آینده در پیش بینی های کاربری زمین را می توان انجام داد. بنابراین بدست آوردن روابط متقابل بین کاربری زمین و جابجایی های افراد برای یک فرایند برنامه ریزی حمل و نقل کارآمد مهم است. بنابراین یک مدل کاربری زمین توسعه آینده برای هر یک از مناطق در منطقه مورد مطالعه را برآورد می کند که با برآوردهای مربوط به نه تنها پیش بینی های کاربری اراضی مختلف بلکه متغیرهای اجتماعی از داده ها پایه برای تولید سفر است که ابتدای مدل های متوالی چهار مرحله ای است. ورودی برنامه ریزان کاربری زمین برای موفقیت این مرحله ضروری است. محصول نهایی فرایند پیش بینی های کاربری زمین معمولا طرح کاربری زمین را شکل می دهد که در آن برآوردهای کاربری زمین در جهت برخی افق های زمان پذیرفته شده معمولا بین ۵ تا ۲۵ سال انجام می شود.

کتاب مهندسی بزرگراه – فصل۲ پیش بینی جریان های ترافیکی آینده

۲٫۴٫ تولید سفر

مدل های تولید سفر یک محاسبه از میزانی را ارائه می کنند که در آن کدام سفرهای داخل و خارج از منطقه مورد نظر انجام شده اند. آنها کل تعداد سفرهای انجام شده و جذب شده به منطقه را پیش بینی می کنند. مراکز توسعه مسکونی، جایی که مردم زندگی می کنند، به طور کلی تولید سفر رادارد. با رسیدن درآمد در یک منطقه خاص، سفرهای بیشتری به این منطقه انجام می شود. مراکز فعالیت اقتصادی، که در آن افراد کار می کنند، نقطه انتهایی این سفرها هستند. با افزایش مراکز خرید، کارخانه و نهادها در درون منطقه، سفرهای بیشتری به آن انجام خواهد شد. این سفرها گشت و گذارهای دو طرفه با سفرهای برگشتی در برخی مراحل بعدی در  طول روز است.

۲٫۵ توزیع سفر

۲٫۵٫۱٫ مقدمه

مدل قبلی تعداد سفرهای انجام شده و جذب شده در هر منطقه از محدوده تحقیق را مشخص کرد. برای سفرهای انجام شده در منطقه مورد نظر، مدل توزیع سفر مناطق فردی را مشخص می کند که در آن هر یک به پایان خواهند رسید. برای سفرهنای در منطقه مورد بررسی، منطقه فردی وجود دارد که در ان هر سفر مشخص شده است. بنابراین مدف مبادله های سفر منطقه به منطقه را مشخص می کند. فرایند دو مجموعه مشخص از انتهای سفر رامتصل می کند اما مسیر دقیق سفر یا حالت سفر انجام شده را مشخص نمی کند. این موارد در دو مرحله آخر فرایند مدل سازی مشخص شده اند. محصول پایانی این فاز شکل گیری ماتریس سفر بین مبدا و مقصد است که یک ماتریس مبدا-مقصد نامیده می شود. طرح کلی آن در جدول ۲٫۳ نشان داده شده است.

۲٫۵٫۲٫ مدل جاذبه

مدل جاذبه محبوب ترین مدل در میان تمامی مدل های توزیع سفر است. این مد راهبردهای برنامه ریزی فیزیکی  موثر، هزینه های سفر و سیستم های حمل و نقل را اعمال می کند. در درون آن، داده های موجود به منظور به دست آوردن یک رابطه بین حجم سفر و نسل و جذب سفر همراه با عوامل دافعه همانند هزینه سفر محاسبه شد.

نام از شباهت آن با قانون جاذبه ناشی می شود که توسط نیوتون مطرح شد و در ان مبادله سفر بین مناطق نسبت مستقیم با جذابیت مناطق برای سفر و رابطه معکوس با برخی کارکردهای تفکیک جاذبه مناطق دارد.

 مثال ۲٫۳٫  محاسبه توزیع سفر با استفاده از مدل جاذبه

با بهره گیری از اطلاعات یک بررسی حمل و نقل شهری، تعداد سفرها از منطقه کسب و کار مرکزی ( منطقه ۱) تا ۵ مناطق اطراف دیگر ( منطقه ۲ تا منطقه ۶).

جدول ۲٫۴ شامل سفرهای انجام شده و جذب شده توسط هر شش منطقه با زمان های سفر بین منطقه ۱ و ۵ منطقه دیگر است.

۲٫۵٫۳ مدل های فاکتور رشد

سلول های درون ماتریس سفر تعداد سفرها را بین هر زوج مقصد-مبدا نشان می دهد. کل ردیف ها تعداد مبداها و کل ستون ها تعداد مقاصد را مشخص می کنند. با این فرض که الگوی بینادی ترافیک تغییر نمی کند، طرح ریزان ترافیک ممکن است در جستجوی به روز رسانی ماتریس قدیمی می باشد تا گردآوری یک ماتریس جدید از یک عامل رشد یکنواخت که در آن همه سلول های درون ماتریس های موجود توسط همان مقدار به منظور تولید یک مجموعه به روز شده از ارقام ضرب شده است.

کتاب مهندسی بزرگراه – فصل۲ پیش بینی جریان های ترافیکی آینده

۲٫۵٫۴٫ مدل فرنس

این روش یک روش فاکتور رشد است، اما در این مثال فرض بنیادی این است که در آینده الگوی سفر برای تمامی موارددر حال حاضر برابر باقی خواهند ماند که با افزایش حجم های سفر در ارتباط با رشد و مناطق تولید وجذب همراه است. همچنین صریح تر از مدل جاذبه است و کاملا برای شرایطی قابل اجرا است که در آن تغییرات عمده در عوامل بیرونی نظیر کاربری زمین انتظار نمی رود.

مثال ۲٫۴٫ روش تناسب توزیع سفر

جدول ۲٫۶ ماتریس جریان های کنونی و از چهار منطقه را در یک محدوده تحقیق حمل و نقل مشخص می کند. همچنین کل تعداد سفرهای پیش بینی شده را برای شروع از منطقه i و کل تعداد سفرهای پیش بینی شده را برای حذف در منطقه j ارائه می کند. مجموعه نهایی جریان های توزیع شده و از چهار منطقه را محاسبه کنید.

۲٫۶٫ تفکیک سفر

سفرها را می توان با استفاده از حالت های مسافر کامل کرد. نسبت سفرهای انجام شده توسط هر حالت مختلف تفکیک سفر نامیده شده است. بنابراین نمی توانند تأثیر امکانات جدید سفر یا به روز شده یا تأثیر منفی را روی تراکم محاسبه کنند. ساده ترین تفکیک سفر بین حمل و نقل عمومی و خصوصی است. با وجود این که تفکیک سفر را می توان در هر مرحله ای در فرایند برنامه ریزی حمل ونقل انجام داد، در این جا فرض شد که بین توزیع سفر و مرحله تخصیص روی می دهد. مرحله توزیع سفر برآورد زمان سفر / هزینه برای هر دو گزینه حمل و نقل عمومی و خصوصی را میسر می سازد. پس تفکیک سفر مبنای این هزینه ها و زمان ها را مشخص می کند. به منظور ساده سازی محاسبات تقسیم معین، زمان سفر به عنوان اندازه گیری کمی معیار هزینه در نظر گرفته شده است.

مثال ۲٫۶٫ اثر معرفی خط اتوبوس روی مقادیر تفکیک سفر

یک مسیر حومه شهر با شرایط سفر ساعت اوج مشابه برای خودرو و اتوبوس را  در مثال ۲٫۵ در نظر گیرید، شرکت حمل و نقل یک خط اتوبوس را برای تغییر تفکیک سفر در نوع اتوبوس ایجاد کرد. زمانی که این خط راه اندازی شود زمان سفر به ۲۰ دقیقه کاهش می یابد و زمان سفر با خودو به ۳۰ دقیقه افزایش می یابد. هزینه سفر در هر دو حالت تقریبا بدون تغییر می ماند.

توزیع های سفر را برای ۱۰۰۰ مسافر کارگر با استفاده

۲٫۷٫ تخصیص ترافیک

تخصیص ترافیک مرحله نهایی در رویکرد متوالی را برای پیش بینی ترافیک شکل می دهد. خروجی این مرحله در فرایند تخصیص مقادیر دقیق جریان ترافیک مسیرهای خاص در هر منطقه است.

تخصیص به ساخت یک ربطه ریاضی مرتبط کننده زمان سفر برای جریان ترافیک در راستای مسیر مورد نظر نیاز دارد.ساده ترین رویکرد شامل فرض یک رابطه متقابل خطی بین زمان سفر و سرعت مصرف است که شرایط جریان آزاد در آن قرار دارد یعنی شرایطی که یک سفر کننده با آن مواجه می شود اگر هیچ خودروی دیگر برای محدود کردن سرعت حرکت وجود نداشته باشد. در این وضعیت، زمان سفر می تواند مستقل از حجم ترافیک با استفاده از مسیر فرض شود. یک رابطه سهمی وار پیچیده تر بین جریان و سرعت شامل افزایش سریع تر زمان مسافر است زمانی که جریان ترافیک به ظرفیت خود می رسد. در این وضعیت، زمان سفر وابسته به حجم است.

مثال ۲٫۷٫ روش همه یا هیچ تخصیص ترافیک

مسیر حداقل زمان و هزینه حداقل برای شبکه شش منطقه ای در جدول۲٫۱۴ با میانگین مبادله های روزانه بین هر یک از مناطق مشخص شده در جدول ۲٫۱۵ مشخص شده اند.

۲٫۸٫ یک مثال کامل فرایند مدل سازی حمل و نقل چهار مرحله ای

۲٫۸٫۱٫ تولید سفر

یک سطح تحقیق تقسیم شده به هفت منطقه (A, B, C, D, E, F, G) نشان داده شده در شکل ۲٫۳ است. طراحان حمل و نقل قصد دارند تا حجم ترافیک خودرو را برای هر پیوند در درون شبکه را به مدت ده سال برای آینده برآورد کنند.

۲٫۸٫۲٫ توزیع سفر

برای جمع آوری ماتریس توزیع سفر، تیم مقاومت مربوط به مقاومت برای سفر بین هر زوج مناطق باید مستقر شود. در این مورد، زمان مسافرت به عنوان یک معیار مقاومت و زمان های منطقه ای در جدول ۲٫۱۷ مشخص شد.

کتاب مهندسی بزرگراه – فصل۲ پیش بینی جریان های ترافیکی آینده

۲٫۸٫۳٫ تفکیک سفر

دو حالت سفر برای تمامی مسافران در ماتریس مبادله وجود دارد : اتوبوس و خودروی شخصی.  برای تعیین نسبت سفرهای انجام شده با خودرو، کاربرد هر حالت باید برآورد شود. کارکردهای کاربردی دو حالت برابر هستند :

۲٫۸٫۴٫ تخصیص سفر

مرحله نهایی شامل تخصیص تمامی سفرهای خودرو در ماتریس جدول ۲٫۲۳ برای پیوندهای مختلف درون شبکه بزرگراه است که در شکل ۲٫۳ نشان داده شده است. با در نظر گرفتن اطللاعات در مورد زمان های سفر بین منطقه ای در جدول ۲٫۱۷ و استفاده از روش همه یا هیچ تخصیص ترافیک، زوج های منطقه ای موثر در جریان در راستای هر پیوند می تواند ایجاد شود.  اضافه کردن جریان ها از هر زوج در راستای پیوندهای مشخص به جریان دو طرفه برآورد شده کمک می کند. این موارد در شکل ۲٫۴ نشان داده شده اند.

کتاب مهندسی بزرگراه – فصل۲ پیش بینی جریان های ترافیکی آینده

۲٫۹٫ نتیجه گیری

فرایند پیش بینی ترافیک در مبنای مدل سازی مهندس بزرگراه بطور معمول با استفاده از یک فرایند توالی چهار مرحله ای با تولید و توزیع سفر و پس از آن تفکیک سفر در نظر گرفته شده و با تخصیص ترافیک به پایان می رسد. پیش بینی جریان ها در راستای پیوندهای درون شبکه بزرگراه اطلاعات مهمی را برای ارزیابی های محیطی و اقتصادی مورد نظر به عنوان بخشی از فرایند ارزیابی پروژه را فراهم می کند و به اندازه گیری هر پروژه فردی در شبکه تعیین شده کمک می کند. زمانی که تحلیل های تقاضا و فرایند ارزیابی کامل شده اند، اتصال مفصل و طراحی پیوند را می توان در نظر گرفت.

با این حال باید یادآور شد که فرایند مدل سازی یک ساده سازی واقعیت است. پیش بینی های حاصل از آن  بیشتر برآوردهای گسترده هستند تا پیش بینی های دقیق.  دامنه خطا که در آن نتایج مدل احتمالا قرار می گیرد باید با هر داده تأمین شده برای طراحان حمل و نقل همراه باشد.