مدلسازي و حل مسئله مكان يابي سيستم هاي كشف اضافه بار خودروهاي سنگين در معابر شهري با رويكرد مكان يابي جذب جريان

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي صنايع

كارشناسي ارشد

چكيده يكي از مهم‌ترين دغدغه‌هاي شهرداري‌ها در كنترل ترافيك و كاهش هزينه‌ها، ايجاد زيرساخت‌هاي مناسب از قبيل جاده‌ها و حفظ آن‌ها به ويژه در كلان‌شهرها مي‌باشد. جهت حفظ و نگهداري اين زيرساختها شهرداريها مبادرت به وضع قوانيني در خصوص هدايت اين خودروها به حلقههاي خارج از شهر و همچنين تعيين وزن مجاز براي عبور انواع خودروهاي باري بر اساس مشخصات خودرو مينمايند. ولي شركتهاي حمل و نقلي كه بخش عمده بار ترافيكي خودروهاي سنگين در طول جادهها را به خود تخصيص ميدهند به منظور استفاده حداكثري از ظرفيت ناوگان موجودشان و كسب سود بيشتر، از اين قوانين تخطي كرده و معمولا بيشتر از ظرفيت مجازشان مبادرت به بارگيري مينمايند و اين موضوع، منجر به افزايش ميزان خسارت وارده به رويهي جادهها و بالا رفتن هزينه تعميرات و نگهداري زيرساختهاي شهري ميشود. شناسايي وسايل نقليه متخلف و تحميل جريمه به آن‌ها مي‌تواند به شدت اين تخلفات را كاهش داده و ضمن كاهش هزينه‌هاي تعمير و نگهداري اين تسهيلات، عمر زيرساختهاي شهري را افزايش داده و همچنين، هزينه تعميرات و نگهداري وارده را از محل اخذ جريمه از خودروهاي متخلف، جبران نمايد. به منظور توزين خودروهاي در حال حركت و تشخيص متخلف بودن آنها، بدون نياز به توقف خودروها و ايجاد بار ترافيكي مازاد در ايستگاههاي توزين مستقر در سطح جادهها، معمولا از حسگرهاي ثابتي كه قابليت توزين خودكار خودروهاي در حال حركت را دارد استفاده ميشود. هزينه بسيار بالاي اين حسگرها، باعث شده است پوشش كامل مسيرها توسط حسگرهاي توزين بار براي شهرداريها ممكن نباشد و از اين رو استفاده از گشتهاي سيار در طول مسير كه قابليت جابجايي در طول دورههاي متوالي دارند در دستور كار شهرداري قرار بگيرد. از اين رو، تعيين محل بهينه حسگرهاي ثابت و برنامهريزي گشتهاي سيار در طول افق برنامهريزي، به گونهاي كه بيشترين ميزان خودروهاي داراي اضافه بار عبوري از اين حسگرها جذب و شناسايي شوند، از اهميت بالايي برخوردار است. از سوي ديگر، رانندگان اين خودروها به منظور كسب بيشترين سود ممكن، به دنبال يافتن مسيرهايي با هزينه‌هاي پايين‌تر هستند و تلاش ميكنند تا علاوه بر كمينه كردن هزينه حمل و نقل، با اطلاع از محل حسگرهاي نصب شده، تا حد امكان توسط سيستمهاي توزين شناسايي نشوند و متحمل پرداخت جريمه كمتري شوند. در نظر گرفتن واكنش منطقي رانندگان حين تصميمگيري در مورد محل استقرار سيستمهاي توزين ثابت و متحرك، منجر به اتخاذ تصميمات بهتر و ارتقاي عملكرد شهرداريها در شناسايي و كنترل اين خودروها ميشود. در اين تحقيق، سعي شده است تا مكانيابي سيستمهاي ثابت و متحرك به صورت همزمان و در قالب يك مدل رياضي دوسطحي مورد بررسي قرار گرفته است. تعارض شكل گرفته بين دو بازيكن، با رويكرد حمله به شبكه و در قالب يك مدل رياضي دوسطحي كه تحت عنوان بازي استكلبرگ شناخته ميشود، قابل مدلسازي است. در سطح بالا، مديران شهري به عنوان مهاجم، در مورد بهترين مكان‌ها براي نصب سيستمهاي توزين بار ثابت و متحرك تصميم مي‌گيرند تا حداكثر جريان خودروهاي باري داراي اضافه بار را كشف كنند. از سوي ديگر، شركتهاي توزيع كالا سعي در يافتن مسير داراي كمترين هزينه بين تمام جفت مبادي-مقاصد مورد نظر در شبكه دارند. هدف مدل رياضي ارائه شده، پيدا كردن نتايج تعادلي براي بازيكنان موجود در شبكه است به صورتي كه هر يك از بازيكنان، ديگر تمايلي به تغيير استراتژي خود نداشته باشند. مدل دوسطحي موجود از نظر پيچيدگي به دليل وجود مسئله سطح پايين مسيريابي، Np-Hard بوده و از اين رو به منظور حل اين مسئله، الگوريتم تودرتويي توسعه داده ميشود كه در سطح بالا، مديران شهري با پيشبيني كوتاهترين مسيرهاي انتخابي توسط رانندگان، بهترين استرتژي ممكن براي مكانيابي سيستمهاي ثابت و متحرك را با استفاده از الگوريتم ژنتيك، پيدا ميكنند و سپس، رانندگان با مشاهده محل استقرار سيستمهاي توزين بار ثابت و متحرك، كوتاهترين مسيرهاي ممكن كه مجموع هزينه توزيع و جريمه كمتري براي آنها به همراه دارد را با استفاده از الگوريتم دايجسترا به دست ميآورند. اين رفتار متقابل در قالب يك الگوريتم تودرتو تكرار ميشود و مرز پارتوي مناسبي براي دو بازيكن به دست ميآيد كه از استراتژيهاي تعادلي نامغلوب براي بازيكنان تشكيل شده است. با مقايسه نتايج حاصل از پياده‌سازي الگوريتم بر روي نمونه‌هاي تصادفي توليد شده در اندازه‌هاي مختلف، با نتايج حاصل از الگوريتم تمامشماري، كارايي و اثربخشي الگوريتم براي مسائل با ابعاد كوچك نشان‌داده شده‌است. علاوه بر اين، با اجراي الگوريتم براي مسائل با ابعاد متوسط و بزرگ و محاسبه معيارهاي منطقي بودن مستقيم و موزون، مشخص ميشود كه الگوريتم توسعه داده شده ميتواند به پاسخهاي تعادلي منطقي دست يابد.

233251

بهينه سازي سيستم ها

فني مهندسي گلپايگان

دانشگاه صنعتي اصفهان