فایل ورد کامل مقاله پژوهشی درباره ارزیابی روش‌های کنترل شیبراهه و تأثیر آن‌ها در کاهش ایجاد گلوگاه‌های بزرگراهی

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 فایل ورد کامل مقاله پژوهشی درباره ارزیابی روش‌های کنترل شیبراهه و تأثیر آن‌ها در کاهش ایجاد گلوگاه‌های بزرگراهی دارای ۱۷ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد فایل ورد کامل مقاله پژوهشی درباره ارزیابی روش‌های کنترل شیبراهه و تأثیر آن‌ها در کاهش ایجاد گلوگاه‌های بزرگراهی  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی فایل ورد کامل مقاله پژوهشی درباره ارزیابی روش‌های کنترل شیبراهه و تأثیر آن‌ها در کاهش ایجاد گلوگاه‌های بزرگراهی،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن فایل ورد کامل مقاله پژوهشی درباره ارزیابی روش‌های کنترل شیبراهه و تأثیر آن‌ها در کاهش ایجاد گلوگاه‌های بزرگراهی :

با توجه به افزایش روز افزون استفاده از ابزار شبیه سازی در مهندسی حمل و نقل و در پی آن ارزیابی سیستمهای کنترلی جریان ترافیک ، استفاده از این ابزار در ارزیابی عملکرد کنترل شیبراهه ها نیز رو به افزایش است.کنترل شیبراهه می تواند در ساعاتی که ترافیک مسیر اصلی مقداری نزدیک به حد ظرفیت دارد از طریق کاهش تداخلات و تغییر خطهای حاصل از جریان ورودی و همچنین کاهش حجم تردد نهایی از مسیر ، سطح خدمت دهی مسیر اصلی را افزایش دهد. با توجه به این موضوع که یکی از مهمترین مشکلات ناشی از ورود جریان از شیبراهه به مسیر اصلی بروز تداخلات و نهایتا گلوگاه در مسیر اصلی است با اتخاذ تدابیر صحیح در کنترل شیبراهه می توان رخداد گلوگاه در مسیر را کاهش چشمگیری داد.

در این تحقیق با استفاده از ابزار شبیه سازی AIMSUN و تخصیص پارامترهای مربوط به منطقه مورد بررسی ، بروز گلوگاه در پنج نوع از روشهای متداول کنترل شیبراهه مورد ارزیابی قرار می گیرد که بر اساس نتایج حاصل ، تعبیه گلوگاه در محل رمپ می تواند تاثیر بسیار چشمگیرتری نسبت به سایر تدابیر بر روی کاهش گلوگاه در مسیر اصلی داشته باشد.

کلید واژه ها : شبیه سازی ، کنترل شیبراهه ، آلینا ، گلوگاه

-۱ مقدمه:

با افزایش جمعیت شهرها نیاز به مهندسی تردد و حمل و نقل افزایش یافته است و در این میان با

توجه به نقش بزرگراههای شهری در تسهیل تردد وسایل نقلیه ، بکارگیری ابزارهای مهندسی هم در

مرحله برنامه ریزی و هم در مرحله کنترل تردد بزرگراهها می تواند نقشی موثر در ارتقاء سطح کیفی خدمات این زیرساختها داشته باشد.

در این میان یکی از مهمترین ابزارهای کنترل وضعیت بزرگراهی در ساعات اوج سیستم ، کنترل شیبراهه (Ramp metering) می باشد که می تواند در ساعاتی که ترافیک مسیر اصلی مقداری نزدیک به حد ظرفیت دارد از طریق کاهش تداخلات و تغییر خطهای حاصل از جریان ورودی و همچنین کاهش حجم تردد نهایی از مسیر ، سطح خدمت دهی مسیر اصلی را افزایش دهد. با توجه به این موضوع که یکی از مهمترین مشکلات ناشی از ورود جریان از شیبراهه به مسیر اصلی بروز تداخلات و نهایتا گلوگاه در مسیر اصلی است ، لذا در این تحقیق با استفاده از ابزار شبیه سازی AIMSUN که ابزاری نوین در ارزیابی کنترل شیبراهه ها می باشد و تخصیص پارامترهای مربوط به منطقه مورد بررسی ، بروز گلوگاه در پنج نوع از روشهای متداول کنترل شیبراهه مورد ارزیابی قرار می گیرد .[۱]

به منظور ارزیابی بروز گلوگاه و همچنین کمی نمودن میزان رخداد گلوگاه، در این تحقیق پارامتری تحت عنوان تفاوت درصد اشغال یا (OCD) تعریف شده و برای هر یک از سناریوها شبیه سازی گردید و نهایتا بهترین سناریو از دید رخداد گلوگاه در مسیر اصلی شناسایی گردیده است.

-۲ منطقه مورد بررسی و کالیبراسیون مدل :

یکی از مهمترین ورودیهای بزرگراه شهید چمران که در ساعات اوج ترافیک عمدتا ایجاد مشکل مینماید، ورودی خیابان یمن به این بزرگراه بوده است که با توجه به حجم بالای عبور خودروها و تلاش درصدی از این خودروها برای استفاده از دوربرگردان موجود در بزرگراه و ایجاد نقاط تلاقی فراوان در این بخش ، در این قسمت شاهد افزایش تراکم در بالادست جریان هستیم. شکل ۱ تصویر هوایی رمپ مورد بررسی را نشان میدهد.

شکل : ۱ محل رمپ مورد بررسی خیابان یمن

در برخی از مواقع ، نیروهای پلیس با حضور در این بخش با ایجاد انسدادهای موقتی حرکت خودروها را محدود نموده و جریان ترافیک موجود در بزرگراه را روانتر میسازد. بر اساس پرسشهای به عمل آمده از نیروهای محلی پلیس، با توجه سلیقهای و تجربی بودن این عملیات نیاز به بررسی علمی این

بخش کاملا محسوس میباشد. برداشت جریان ترافیک علاوه بر اطلاعات بیان شده در نقشه های سازمان حمل و نقل و ترافیک شهرداری تهران ، به صورت جداگانه با نصب دوربینهای با کیفیت بالا در محل بزرگراه انجام گرفت که با توجه به تصاویر حاصل شده از میدان دید دوربینها ، در بازه برداشت تمامی لینها در تمامی طول مقطع مورد بررسی در تصاویر ضبط شده قابل بررسی می باشند. [۲ ]
تعداد خودروهای عبوری ، بر اساس فیلمهای برداشت شده از منطقه شمارش شده و میانگین آن محاسبه گردید. از این داده های حاصل از شمارش جریان به منظور تعیین تعداد ورودی خودروها به مدل استفاده شد که علاوه بر شمارش خودروها ، با در نظر گرفتن شاخصهای تصویری با طولهای مشخص که در تمامی فیلمها موجود هستند ، قابلیت تعیین سرعت خودروها به وجود آمد.

همچنین برای تخمین زمان عکس العمل در حالت توقف ۴۰ خودرو مورد بررسی قرار گرفتند. زمان عکس العمل در حالت توقف به عنوان زمان متوسط میان حرکت خودروی جلویی و آغاز حرکت خودروی عقبی در نظر گرفته شد که این مقدار به طور متوسط برابر ۱۴۵ ثانیه در نظر گرفته شد.

بر اساس تحقیقاتی که پیش از این توسط نوری و همکاران (۱۳۸۹) صورت گرفت ؛ با استفاده از تصاویر به دست آمده از دوربینها و این موضوع که عکس العمل ترمزگیری به عنوان فاصله زمانی بین ترمز گرفتن خودرو جلویی و خودروی عقبی در نظر گرفته شده است. این زمان عملا مساوی با فاصله زمانی بین روشن شدن چراغ ترمز خودرو جلویی و روشن شدن چراغ ترمز خودرو عقبی فرض گردیده است. با مطالعه ۴۰ جفت از خودروها زمان عکس العمل متوسط برابر با ۱ ثانیه فرض گردید. [۳ ]

بر اساس اطلاعات ارائه شده توسط خودروسازهای داخلی و وزن دهی این اطلاعات بر اساس تعداد خودروهای موجود در کشور از هر نوع ، مقدار انحراف معیار، میانگین ، ماکزیمم و مینیمم برای بیشینه شتابی که خودروها قابلیت دستیابی به آن را دارند به دست آمد. به طور مشابه میزان بیشینه شتاب کاهنده در قالب انحراف معیار ، میانگین ، ماکزیمم و مینیمم بر حسب متر بر مجذور ثانیه محاسبه گردید. این شتاب کاهنده زمانی اعمال میگردد که راننده بخواهد در موقعیتهای اضطراری در کمترین زمان ممکن خودرو را متوقف سازد . برای موقعیت شرایط رانندگی معمولی عمدتا از پارامتر دیگری به نام شتاب کاهنده معمولی (Normal Deceleration) استفاده میگردد. این شتاب کاهنده در سال ۱۳۸۸
توسط سادات حسینی و وزیری در یک بزرگراه بین شهری محاسبه گردیده است که مقدار آن برابر

۵m/s2 محاسبه گردیده است.[۴]

جدول :۱ مقادیر شتاب افزاینده و کاهنده لحاظ شده در مدل
بیشینه ش کمینه ش میانگین ش انحراف معیار ش

۴/۳ ش ۱/۵ ش ۲/۲۵ ش ۲/۰۴ بیشینه شتاب افزاینده ش

۵ ش ۵ ش ۵ ش ۰ ش شتاب کاهنده در شرایط عادی ش

۶/۹ ش ۶/۷ ش ۶/۱ ش ۲/۳۲ ش شتاب کاهنده بیشینه ش

-۱-۲ بدون کنترل رمپ

پس از ساخت مدل و قرار دادن پارامترهای مذکور در آن ، به منظور مقایسه حالات فاقد کنترل رمپ و حالتهای دارای کنترل ، مدل شبیهسازی در ابتدا بدون تعبیه کنترل رمپ ساخته شد و شناسگرهای پایین دست جریان و بالادست جریان در آن تعریف گردیدند. برای تخمین هرچه بهتر رخداد گلوگاه و همچنین تبدیل رخداد گلوگاه به پارامتری کمی ، به پارامتری نیاز است که بتواند وضعیت پایین دست جریان و بالادست جریان را تواماً بررسی نماید و نمایانگر میزان تراکم و سرعت خودروها هم برای پایین دست جریان و هم برای بالادست جریان باشد. در مدارک مربوط به کنترل رمپ از نوع آلینا ، پارامتری که به منظور تخمین میزان سنگینی تردد خودروها به کار می رود درصد اشغال می باشد که به فرم نشان داده شده در فرمول شماره ۱ تعریف می گردد. [۵]

(۱)
که در آن مجموع زمان حضور خودرو بر روی شناسگر ترافیکی در یک بازه شناسایی ( Detection
(interval استکه مدت این بازه با نمایش داده می شود. به منظور یافتن پارامتری که بتواند رخداد
گلوگاه را به گونه ای کمی معرفی نماید، در این تحقیق از تعریف گلوگاه کمک گرفته شد. به گونه ای که پارامتر مورد بررسی برای ارزیابی رخداد گلوگاه با نام تفاوت درصد اشغال در پایین دست جریان و بالادست جریان (Occupansy Difference) یا به صورت مخفف (OCD) از اختلاف میان اشغال در شناسگر پایین دست جریان و شناسگر بالادست جریان به دست آمد که در معادله شماره ۲ نمایش داده شده است. در این معادله OD بیانگر اشغال شناسگر پایین دست جریان و OU بیانگر درصد اشغال شناسگر بالادست می باشد .

(۲)

مدل به نحوی تنظیم گردید که در هر ۱ دقیقه یکبار تمامی درصد اشغالهای شناسگرها محاسبه گردد و در پایگاه داده های Access وارد شود. پس از پنج بار شبیه سازی مدل و گرفتن میانگین از درصد اشغال به دست آمده در هر بار شبیه سازی مدل برای هر یک از شناسگرهای بالادست و پایین دست رمپ ، نمودار نشان داده شده در نمودار ۱ به دست آمد.

نمودار : ۱ نمودار درصد اشغال بالادست محل اتصال رمپ به بزرگراه و پاییندست محل اتصال رمپ به بزرگراه شهید

چمران فاقد کنترل رمپ

همانگونه که در نمودار مشاهده میگردد، درصد اشغال شناسگر بالادست رمپ تقریبا %۱۰۰ بوده است که این امر نمایانگر تراکم شدید و سرعت کم خودروها بر روی شناسگر بالادست میباشد. در ابتدای شبیه سازی تراکم خودروها در پایین دست نیز در حدود %۱۰۰ بوده است اما با گذشت زمان و با رخداد گلوگاه در بالادست جریان از تراکم خودروها در پایین دست کاسته شده و این به مفهوم افزایش تاثیر رخداد گلوگاه در محل مورد بررسی است که همانگونه که ملاحظه میگردد با گذشت زمان این مشکل رو به وخامت می رود. که برای بررسی هرچه بهتر این رخداد ، پارامتر OCD به دست آمده از محل ورود رمپ در نمودار ۲ نشان داده شده است. میانگین OCD به دست آمده از این بخش در حدود – ۱۲۷

بوده است که عملا علامت منفی نمایانگر بیشتر بودن اشغال در بزرگراه در محل بالادست نقطه اتصال رمپ به بزرگراه نسبت به اشغال در بزرگراه در محل پایین دست نقطه اتصال رمپ به بزرگراه میباشد.

نمودار : ۲ نمودار تفاوت درصد اشغال پاییندست و بالا دست (OCD)

بر اساس آزمایشات به عمل آمده هر اندازه این پارامتر به سوی منفی پیش برود ، وضعیت رخداد گلوگاه وخیمتر بوده است. بررسی چشمی مدل شبیهسازی نیز رخداد گلوگاه و افزایش تراکم خودروها را در محل حدفاصل دو شناسگر نشان میدهد. برای اثر سنجی استفاده از کنترل رمپ در میزان کاهش یا افزایش گلوگاه در جریان اصلی ترافیک ، پنج سناریو اصلی با کنترل رمپ تعریف گردیده و ساخته شد که بر اساس بهینه سازی انجام شده در پروژه ، بهترین حالت برای هر یک از رمپها به شرح موارد زیر میباشد.

-۲-۲ زمان سبز ثابت

در این حالت کنترل چراغ بر اساس یک زمانبندی مشخص خودروها اقدام به عبور از محل تعبیه کنترل رمپ مینمایند. این نوع از رمپ مترینگها به مانند یک چراغ زماندار با زمان ثابت کار میکنند.

طول زمان زرد به میزان ۳ ثانیه ، طول چرخه ۲۸۷۵ ثانیه با زمان سبز ۶ ثانیه در مدلسازی لحاظ گردیده است. میانگین OCD به دست آمده از این بخش در حدود – ۱۴۸۸ بوده است که بر اساس آزمایشات به عمل آمده هر اندازه این پارامتر به سوی منفی پیش برود ، وضعیت رخداد گلوگاه وخیمتر بودهاست. بر اساس نمودار شماره ۳، پارامتر همچنان به سوی منفی تر شدن پیش میرود که این موضوع نمایانگر افزایش مشکل رخداد گلوگاه با زمان میباشد. اما پس از گذشت نیم ساعت از شروع شبیهسازی ، این پارامتر مقداری ثابت به خود می گیرد که با بررسی چشمی بر روی شبکه مشخص گردید که این موضوع به دلیل رسیدن شبکه به تعادلی نسبی در تردد خودروها است. با وجود اینکه پارامتر تفاوت اشغال شناسگرها به تعادل رسیده است ، اما با این حال این موضوع تاثیر چندانی بر کاهش گلوگاه نداشته است و رها سازی تعداد زیادی خودرو پس از زمان مشخص اثرگذاری استفاده از این استراتژی را در جلوگیری از رخداد گلوگاه کاهش داده است.

نمودار: ۳ نمودار تفاوت