بخشی از مقاله
چکیده
بخش مهمی از شبکههاي ترافیکی معابر شهري، تقاطعها هستند که هستهي اصلی ازدحام و عامل موثر بر تداوم جریان ترافیکی می باشند.. معمولا ظرفیت تقاطعها، کنترلکننده حجم عبور وسایل نقلیه در کل شبکه است و پیشگیري از هرگونه اختلالی در تردد خودروها، مانند ایجاد گره هاي ترافیکی و تصادفها در تقاطعها، لازم به نظر میرسد. در این میان، مدیریت ترافیک تقاطعهاي فاقد چراغ راهنما یک چالش عمده است، چرا که عبور خودروها بدون توجه به حق تقدم و قوانین راهنمایی و رانندگی، ممکن است منجر به بروز تصادفات یا بنبست در تقاطع و ایجاد ترافیک شود و یا به دلیل ایجاد گره ترافیکی میانگین زمان انتظار خودروها افزایش یابد.
مطالعه بر روي چگونگی مدیریت ترافیک در تقاطع هاي فاقد چراغ راهنما از یک دهه گذشته آغاز شده است که عمدتا بر روي عبور خودروهاي خودمختار از این تقاطعها با استفاده از ارتباطات خودرو با خودرو و خودرو با زیرساخت تمرکز کردهاند. هدف اصلی این پژوهشها، افزایش کارایی تقاطع با کاهش زمان تاخیر، اجتناب از برخورد در محدوده تقاطع و عبور ایمن خودرو می باشد. در این پژوهش سیستمهاي ارائه شده براي مدیریت ترافیک در تقاطع هاي فاقد چراغ راهنما مرور میشود و روند توسعه این سیستمها مورد بررسی بیشتر قرار میگیرد تا دید جامعتري در مورد اینگونه سیستمها ایجاد گردد.
.1 مقدمه
امروزه حملونقل و جابجایی انسانها و کالا از اهمیت بسزایی برخوردار بوده و انجام این امر در کوتاهترین زمان ممکن امري مهم و حیاتی است به قسمی که حملونقل تبدیل به کلیدي براي توسعه جوامع انسانی شده است. در جهان پیشرفته امروزي، از یک سو به دلیل افزایش تعداد وسایلنقلیه، سیستمهاي حملونقل به سرعت گسترش مییابند و از سوي دیگر سرویسهاي تجاري، افزایش نیاز به جابهجایی، اتلاف وقت و سوخت اهمیتی فوقالعاده به این موضوع داده است، لذا بهینهسازي شبکههاي موجود و نیز ایجاد روشهاي هوشمندانه براي آن از اهداف مورد توجه در سیستمهاي حمل ونقل میباشد.
ترافیک به معناي افزایش قابل ملاحظه تعداد مسافرین و وسایل نقلیه در گردشهاي شهري و در نتیجه افزایش تقاضا در کنار محدودیت ظرفیت شریانهاي ارتباطی است [1] که بکارگیري فنآوري هاي جدید را در زمینه کنترل و مدیریت هوشمند ترافیک کاملا الزامی نموده است. سیستمهاي حملونقل هوشمند - ITS - 1 و شبکههاي خودرویی اقتضائی - VANET - 2 از فنآوري هاي نوین در زمینههاي پردازش اطلاعات، مانند محاسبات فراگیر3 و محاسبات ابري، مخابرات و کنترل الکترونیکی براي رفع نیازهاي حمل ونقل بهرهبرداري مینمایند و زیرساختهاي کافی را براي ارائه این دسته از خدمات فراهم میآورند.
ازآنجا که تاکنون فنآوري اطلاعات4 نقش مؤثري درعرصههاي مختلف ایفا کرده است، ورود این تکنولوژي در زمینه سیستمهاي حمل ونقل نیز بعنوان راهکاري مناسب مورد توجه قرارگرفته و منجر به پدیدآمدن سیستمهاي حملونقل هوشمند گردیده است. در واقع تکنولوژي فنآوري اطلاعات به عناصر سیستم حمل ونقل این امکان را میدهد تا بتوانند با بکارگیري تکنولوژيهاي ارتباطی مختلف از جمله ارتباط بیسیم، زیرساخت فیبرنوري و ... تبدیل به یک سامانه هوشمند شوند. خوشبختانه تکامل این فنآوريهاي جدید اجازه تصور راهحلهایی جدید براي کنترل ترافیک را امکانپذیر کرده است.
.2 بیان مسئله
امروزه، استراتژيهاي کنترل ترافیک سنتی، به دلیل نتایج حاصل از رشد جمعیت، موتوریزه شدن و شهرنشینی، نمیتوانند نیاز شهرهاي مدرن را برآورده سازند. افزایش تراکم ترافیکی نه تنها بهرهوري و کارایی سیستم حملونقل را کاهش بلکه آلودگی هوا و مصرف سوخت را افزایش میدهد. تقاطعهاي همسطح به عنوان محل تلاقی دو یا چند محور، بخش مهمی از شبکه معابر شهري را تشکیل میدهند و هستهي اصلی تراکم و ازدحام و نیز عامل موثر بر تداوم جریان ترافیکی هستند، چرا که معمولا ظرفیت تقاطعها، کنترلکننده حجم عبور وسایل نقلیه در کل شبکه است و پیشگیري از هرگونه اختلالی در تردد خودروها، مانند ایجاد گره هاي ترافیکی و تصادفات در تقاطعها، لازم به نظر میرسد.
خوشبختانه تکامل تکنولوژيهاي جدید اجازه تصور راهحلهایی جدید را براي کنترل ترافیک در تقاطعها امکانپذیر کرده است به قسمی که پژوهشهاي اخیر تصمیمگیري در مورد دسترسی به تقاطعها را به خودروها و ایستگاههاي حملونقل تعبیهشده واگذار میکنند. کنترل تقاطعهاي فاقد چراغ راهنما یک چالش عمده در مدیریت ترافیک است، چرا که عبور خودروها بدون توجه به حق تقدم و قوانین راهنمایی و رانندگی، ممکن است منجر به بروز تصادفات یا بنبست در تقاطع و ایجاد ترافیک شود و یا به دلیل ایجاد گره ترافیکی میانگین زمان انتظار خودروها افزایش یابد؛ لذا بایستی مکانیزمهایی اتخاذ گردد تا بر اساس اطلاعات مربوط به خودرو و تقاطع تصمیم گیري شود کدام خودرو باید از تقاطع عبور کند و کدام خودرو بایستی منتظر بماند. در این مکانیزم ها با استفاده از فنآوريهاي نوین شبکههاي خودروئی اقتضائی و محاسبات فراگیر، مدیریت ترافیک به قسمی انجام میشود که مانع ایجاد بنبست و گره ترافیکی شود و میانگین زمان انتظار خودروها کاهش یابد.
.3 اهمیت و ضرورت تحقیق
همانطور که عنوان شد، ترافیک یکی از بزرگترین معضلات جوامع مدرن و نیمه مدرن است که مشکلات عدیدهاي را به دنبال دارد. این پدیده با بروز مشکلاتی چون اتلاف وقت، افزایش مصرف روزانه سوخت و آلایندههاي زیست محیطی ناشی از این مصرف - دیداري، شنیداري و هوا - ، استهلاك خودروها، مشکلات روحی و روانی، کاهش ایمنی عابرین وافزایش میزان تصادفات و خسارات جانی ومالی همراه است. لذا افزایش کارایی شبکههاي ترافیکی به منظور پاسخگوئی بهتر به تقاضاي ترافیکی موجود، کاهش تراکم و افزایش ایمنی، به عنوان یکی از اهداف مهم در سراسر جهان به شمار میرود.
در نظر گرفتن روشهاي مختلف کنترل تراکم ترافیک، از جمله پارامترهاي اساسی و تعیین کننده در افزایش میزان کارائی شبکههاي ترافیکی میباشد. استفاده ازشبکههاي خودروئی اقتضائی و سیستمهاي حملونقل هوشمند در چند سال اخیر کمک شایان توجهی به روانسازي ترافیک در شهرهاي بزرگ نموده است؛ از آن جمله هوشمندسازي تقاطعها و تجهیز آنها به چراغهاي راهنماي هوشمند است که در غالب یک شبکه کنترلی گسترده از طریق مرکز کنترل ترافیک تحت نظارت و کنترل قرار میگیرد.
در سیستم مدیریت ترافیک، هدف تنها حرکت وسائل نقلیه نیست، بلکه بهینهسازي جریان با حداقل تأخیر زمان سفر مدنظر خواهد بود. مدیریت ترافیک میتواند سهم آلایندگی هر خودرو را به میزان قابل توجهی کاهش دهد، زیرا سیاستهاي مدیریت ترافیک به شدت محیط گراست به طوري که دستیابی به استانداردهاي زیست محیطی، تنها جزء کوچکی از آن است. به عبارتی هدف استفاده از این سیستمها روانسازي تردد در مسیرهاي مهم و حساس و در کنار آن برقراري ایمنی تردد، امکان اطلاعرسانی، کنترل بهنگام جریان ترافیک و استفاده از ظرفیت بهینه شریانهاي حملونقل و کاهش راهبندانهاي ترافیکی، زمان سفر، تصادفات و گازهاي گلخانهاي میباشد.
.4 اهداف
به طور کلی هدف از ارائه مکانیزم هاي مدیریت ترافیک در تقاطع هاي فاقد چراغ راهنما روان سازي تردد، کاهش زمان تاخیر متوسط خودروها و زمان سفر آن ها و بالطبع کاهش آلاینده هاي محیطی و مصرف سوخت میباشد. این مکانیزمها با استفاده از فنآوريهاي نوین شبکههاي خودروئی اقتضائی و محاسبات فراگیر و بر اساس اطلاعات موثر در تصمیم گیري، مشخص می کند که کدام خودرو باید از تقاطع عبور کند و کدام خودرو بایستی منتظر بماند. از طرفی این مکانیزم ها مدیریت ترافیک را به قسمی انجام می دهند تا مانع ایجاد بن بست و گره ترافیکی شود و میانگین زمان انتظار خودروها کاهش یابد. از طرفی در این سیستم ها گرسنگی اتفاق نمی افتد و اگر تمامی خودروها بر اساس پروتکل هاي تعریف شده رفتار نمایند تصادفی نیز رخ نخواهد داد.
.5 مفاهیم و دیدگاهها
یکی از مهمترین اهداف پژوهش در حوزه حمل و نقل، بهینه کردن جریان حمل و نقل و کالاها است. از آن جایی که تعداد کاربران جادهاي پیوسته افزایش مییابد و منابع ارائه شده توسط زیرساختهاي فعلی محدود هستند، کنترل هوشمند ترافیک در آینده، بسیار با اهمیت خواهد بود لذا این حوزه به یک حوزه تحقیقاتی گسترده در مهندسی و علوم کامپیوتر بدل شده است. بکارگیري تکنولوژي هاي نوین، مانند محاسبات فراگیر و شبکه هاي اقتضائی خودروها، پیشرفت هاي قابل توجهی را در برنامه هاي کاربردي سیستم هاي حمل و نقل هوشمند5 به همراه داشته است به قسمی که قابلیت هاي ایمنی رانندگی، مدیریت ترافیکی و راحتی بیشتر براي رانندگان و مسافران را فراهم آورده است. در این بخش مفاهیم کلیدي و اولیه که براي درك بهتر این گونه برنامه ها اهمیت دارند، مورد بحث قرار میگیرند؛ که شامل مفاهیم محاسبات فراگیر، سیستم حملونقل هوشمند و شبکه خودروئی اقتضائی میباشند مورد بحث قرار میگیرند.
