مقاله برنامه‌ريزي پويا براي زمان‌بندي سيستم اتوبوس‌راني

مقاله برنامه‌ريزي پويا براي زمان‌بندي سيستم اتوبوس‌راني در 14 صفحه ورد قابل ويرايش

چكيده:

در اين مقاله سعي شده جديدترين كاربرد سيستم هاي حمل و نقل عمومي پيشرفته براي برنامه ريزي پويا سيستم اتوبوسراني به منظور زمانبندي حركت اتوبوسها، تشريح گردد. مبناي محاسباتي اين روش بر اساس الگوريتم كالمن استوار است واز داده هاي سيستم مكانيابي خودكار وسيله نقليه و شمارش خودكار مسافر در محاسبات خود استفاده مي نمايند. وجه تمايز اين روش با روشهاي مشابه قبلي در اين است كه زمان ماندن اتوبوس در ايستگاه و زمان حركت آن در خطوط را بطور جداگانه محاسبه مي نمايد لذا مي تواند اثر زود و يا دير رسيدن اتوبوس، بر زمان ماندن آن در ايستگاه و يا برعكس را مشخص نمايند. در خاتمه روش مورد نظر با روشهاي شبكه عصبي، رگرسيون خطي و روش تاريخچه داده هاي قبلي مقايسه شده است.

كليد واژه: برنامه ريزي و زمانبندي اتوبوسراني، برنامه پويا، حمل و نقل عمومي پيشرفته شمارش خودكار وسليه نقليه، مكانيابي خودكار وسيله نقليه.


1- مقدمه

در شهرهائي كه از سيتم هاي حمل و نقل عمومي پيشرفته بهره نمي برند، برنامه ريزي و زمانبندي سيستم اتوبوسراني، از پيش تعيين شده و به صورت ثابت اعمال مي گردد. مبناي محاسباتي روشهاي زمانبندي مذكور اغلب مبتني بر استراتژي بهينه مي باشد كه بر اساس ويژگي هاي خاص و عوامل موثر پروژه مورد نظر نظير: سرعت جريان ترافيك، طول چرخه سرويس اتوبوسراني، زمان انتظار، زمان سفر با وسيله نقليه، تراكم ترافيك و ... استوار است.

در اينگونه روشهاي زمانبندي؛ كه در اين مقاله به عنوان روشهاي قديمي معرفي مي‌شوند؛ چنانچه بواسطه برخي از حوادث پيش بيني نشده نظير: تصادفات، خرابي وسايل نقليه در مسير و غيره تغييري در سرعت جريان ترافيك، چگالي آن و... رخ دهد، رفتار سيستم قابل پيش بيني نبوده و منجر به بروز تأخير مي گردد. وليكن در روشهاي جديد ويا همان روشهاي پوياي زمانبندي حركت اتوبوسها، تغييرات ايجاد شده در جريان ترافيك در برنامه ريزي بهنگام مي گردد.

براي نشان دادن اهميت مطالعه برنامه ريزي و زمانبندي حركت اتوبوسها، از آمار و ارقام سال 1383 در شهر تهران استفاده مي گردد. به طور موتوسط در هر روز هفته 2477270 مسافر توسط سيستم حمل و نقل اتوبوسراني در شهر تهران جابجا مي‌شود. حال چنانچه با زمانبندي و مديريت صحيح حركت اتوبوسها، تأخير هر مسافر را فقط به ميزان 2 دقيقه بتوان كاهش داد. در يك روز به طور متوسط از 82575 ساعت، اتلاف وقت مسافران جلوگيري مي شود و با فرض هر روز كاري 8 ساعت مي توان روزانه 3/28 نفر – سال در وقت شهروندان تهراني صرفه جويي كرد.

تاكنون روشهاي مختلفي براي پيش بيني زمانبندي سيستم اتوبوسراني توسعه يافته است. كه در اين مقاله جديد ترين مدل پيش بيني زمان اعزام و رسيدن اتوبوسها در سيستم حمل و نقل عمومي اتوبوسراني؛ با استفاده از اطلاعات سيستم هاي حمل و نقل عمومي پيشرفته؛ بيان مي شود.

2- مروري بر سيستم هاي پيشرفته حمل ونقل عمومي

سيستم هاي پيشرفتة حمل و نقل عمومي جزئي از سيستم هاي هوشمند حمل و نقل مي باشند كه در حمل و نقل عمومي و به منظور بهبود عملكردها شامل: افزايش ايمني، افزايش صرفه اقتصادي، بهبود كيفيت خدمات و ... ، استفاده شوند. از كاربرد هاي سيستم هاي پيشرفتة حمل و نقل عمومي؛ ايجاد پتانسيل خدمات بيشتر براي كاربران در كنترل فعاليت هاي ناوگان اتوبوس و بهبود سرعت، ايمني و راحتي سفر مي باشد. ارتقاء تكنولوژي حمل و نقل عمومي نظير سيستم هاي خودكار مكانيابي وسيله نقليه (AVL) ، سيستم هاي خودكار شمارنده مسافرين (APC) اثرات زيادي بر عملكرد سيستم اتوبوسراني دارد. سيستم هاي پيشرفته حمل و نقل عمومي داراي قدمت كمي مي باشند. نمونه هاي اوليه اين سيستم در عمل به دهه 60 اوايل دهه 70 بر مي گردد. اغلب اين تكنولوژي ها بر اساس نشانگرهاي ثابتي بودند، كه مي بايست در مسير اتوبوس نصب مي شدند. اين نشانگرها مجهز به مبدل الترونيكي هستند و زماني كه اتوبوس ها از كنار آنها عبور مي‌كنند، سيستم گيرنده تعيين وقت داخل وسيله، كد شناسائي را دريافت كرده، زمان و تاريخ عبور اتوبوس از كنار نشانگر مورد نظر را ثبت مي نمايند. اجرا و نگهداري سيستم هاي پيشرفتة حمل و نقل عمومي اوليه نظير نشانگر هاي ثابت، داراي هزينه هاي زيادي بودند. كه از آن به بعد، تكنولوژي هاي جديدي مثل سيستم موقعيت يابي جهاني (GPS) ارائه گرديد كه باعث كاهش هزينه ها شد. اداره حمل و نقل فدرال سيستم هاي پيشرفته حمل و نقل عمومي را به صورت زير تقسيم بندي كرده است.



Shalaby & Farhabn . A از دانشگاه تورنتو در سال 2004 روشي را ابداء كردند كه چنين پيامدهائي را پاسخگو باشد. دراين روش زمان حركت اتوبوس در طول خط و زمان توقف در ايستگاه بطور جداگانه در يك چارچوب مدلسازي سازگار، مدل شده اند. در اينجا فرض شده است اطلاعات زمانهاي حقيقي براي موقعيت اتوبوس در هر مكان و لحظه، تعداد مسافران كه سوار و پياده مي شوند و زمانهاي حقيقي اعزام و رسيدن اتوبوس از سيستم APC , AVL قابل دريافت باشند. سيستم مدلسازي فوق شامل دو الگوريتم جداگانه براي پيش بيني زمان حركت در خطوط و زمان توقف در ايستگاه مي باشد كه هر دو از الگوريتم كالمن استفاده كرده اند. براي پيش بيني زمان حركت اتوبوس در طول يك خط مشخص در لحظه k+1 الگوريتم اول؛ يا همان از اطلاعات سه روز گذشته زمان حركت در خط مورد نظر استفاده شده است. به همين ترتيب زمان حركت اتوبوس در خطوط براي اتوبوس قبلي در روز جاري در لحظه k محاسبه مي شود. در اين مطالعه از اطلاعات سه روز گذشته؛ بعلت محدوديت در آمار؛ استفاده شده است، بديهي است كه در كاربردهاي عملي اين الگوريتم مي توان از اطلاعات روزهاي بيشتري استفاده كرد.

الگوريتم دوم؛ يا همان مدل پيش بيني نرخ ورود مسافران؛ بطور مشابه از اطلاعات روزهاي قبل استفاده مي نمايد. براي پيش بيني زمان توقف در يك ايستگاه بخصوص، نرخ ورود پيش بيني شده در فاصله عبور زمان پيش بيني شده ضرب مي شود. در واقع با تفاضل زمان رسيدن اتوبوس قبلي به ايستگاه از زمان پيش بيني رسيدن اتوبوس بعدي به همان ايستگاه، اين فاصله عبور زماني محاسبه مي شود. در ضمن در اين مطالعه فرض شده كه زمان صرف شده براي سوار شدن هر مسافر به اتوبوس 5/2 ثانيه مي باشد.

در نظر گيري الگوريتم جداگانه براي پيش بيني زمان حركت در خطوط اتوبوسراني و زمان ماندن (توقف) در ايستگاه توانائي مدل را در تعيين اثر زود و يا دير رسيدن اتوبوس به ايستگاه، بر پيش بيني زمان توقف در ايستگاه و اعزام از ايستگاه را افزايش مي‌دهد و اين بديهي است، چون پيش بيني زمان ماندن اتوبوس در ايستگاه، تحت تأثير زمان عملي رسيدن اتوبوس به ايستگاه، تحت تأثير زمان عملي رسيدن اتوبوس به ايستگاه، مي باشد. شكل 2 يك مسير اتوبوس با چند ايستگاه را نمايش ميدهد.