بخشی از مقاله
چکیده
سیستم های حمل و نقل هوشمند - 3ITS - به خصوص در کلان شهر ها می توانند در کاهش مشکلات ناشی از ترافیک و روان سازی آن و در نهایت کاهش میانگین زمان سفر خودروها نقش موثری را ایفا کند . با توجه به قابلیت های بالای عامل های هوشمند در مدل سازی و شبیه سازی، در سال های اخیر از آن ها برای مدل کردن محیط پیچیده شهری و سیستم های کنترل ترافیک استفاده زیادی شده است. در واقع سیستم های عامل مبنا برای مدل سازی سیستم های حمل و نقل هوشمند خصوصا در فضای متغیر شهری و شبیه سازی امکانات و تجهیزات مربوط به آن مناسب می باشند. اما اکثر تحقیقات صورت گرفته در این زمینه، جامع نبوده اند.
با توجه به مطالب ذکر شده، در این تحقیق یک مدل سازی جامع عامل مبنا از سیستم حمل و نقل شهری هوشمند به منظور کنترل و مدیرت ترافیک شهری با استفاده از اطلاعات ترافیک لحظه ای خیایان ها انجام و در نهایت سناریوهای مختلفی نیز مطرح و اجرا شده است. همچنین مجهز بودن همه وسائط نقلیه به GPS و وسایل ارتباطی شبیه سازی شده است.
در این تحقیق تاکید بیشتر بر هوشمندسازی چراغ های راهنمایی و رانندگی با استفاده از اطلاعات ترافیکی نسبت به روش های مسیربابی با استفاده از اطلاعات ترافیکی بوده است که نتایج به دست آمده نیز تاثیر بیشتر هوشمندسازی چراغ ها را نسبت به تغییر روش های مسیریابی خودروها در مدیریت و کاهش ترافیک شهری در سناریوهای اجرا شده نشان داده است.
-1 مقدمه
محیط شهری به دلیل پیچیدگی های بسیار زیاد و مسائل گوناگون مرتبط با آن، از دیرباز مورد توجه محققان و مدیران این حوزه قرار داشته است. ترافیک یکی از مشکلات مهم و فراگیر شهری به ویژه درکلانشهرها میباشد که هر روزه با آن روبهرو هستیم. برای حل این مشکل، تلاشهای زیادی انجام و راه حلهای متعددی نیز ارائه شده است، ولی چون پیچیدگی و پارامترهای این مشکل زیاد و بسیار متفاوت است، هرکدام به نحوی راه حل و جوابی محلی به حساب میآیند و پاسخ کلی نمیباشند
بنابراین حرکت به سمت استفاده از روش های نوین، زودبازده و کم هزینه جهت حل مشکلات بخش حمل و نقل در سال های اخیر روندی افزایشی به خود گرفته است. استفاده از سیستم های حمل و نقل هوشمند - ITS - یکی از این روش ها است. ITS پیشرفت های تکنولوژی را در کامپیوتر، ارتباطات و تکنولوژی سنسور ها را برای تبدیل حمل و نقل شهری و جاده ای به یک سیستم کارآمد، قابل دسترس، یکپارچه و مدیریت شده به کار می گیرد. اطلاعات، هسته مرکزی ITS است و همهی توابع ITS می توانند با استفاده موثر و کافی از اطلاعات ترافیکی لحظه ای پیاده سازی شوند.
از طرفی محاسبه مبتنی برعامل، یکی از قویترین تکنولوژیها برای توسعه سیستمهای پیچیدهی توزیع یافته است. خیلی از محققان اعتقاد دارند که عاملهای هوشمند الگوی بسیار مهمی برای توسعه نرم افزاری بعد از طراحی شیء گرا فراهم کرده اند و مفهوم عامل های هوشمند یک دامنهی وسیع و متفاوتی از کاربرد ها را در صنعت، سیستمهای کنترل لحظه ای، تجارت الکترونیک، مدیریت شبکه، سیستم های حمل و نقل هوشمند، مدیریت اطلاعات و محاسبه علمی شامل می شود
تکنولوژی عامل های هوشمند می توانند به خصوص از طریق شبیه سازی و سناریو سازی، قابلیت همکاری و تعامل و توانایی محاسبه توزیع یافته سیستم های اطلاعات متمرکز موجود در ITS را بررسی و تحلیل کرده و بهبود بخشند. سیستم های عامل مبنای توزیع یافته، می توانند اطلاعات سیستم ها و ایستگاه های ردیابی چندگانه و متعدد را ترکیب کنند، جریان ترافیکی را شبیه سازی و ارزیابی کنند و پاسخ های عملی به تغییرات جریان ترافیکی را به صورت لحظه ای ارزیابی کنند و برای بسیاری از زمینه ها و جنبه های سیستم های حمل و نقل و ترافیک هوشمند شامل مدلسازی و شبیهسازی، مسیریابی دینامیک، مدیریت ازدحام ترافیکی و کنترل ترافیک هوشمند کاربرد دارند.
با توجه به مطالب ذکر شده در مورد مسائل و مشکلات حوزهی حمل و نقل شهری به ویژه در زمینهی ازدحام ترافیکی و آلودگی حاصل از آن و همچنین توانمندی ها و کاربرد های سیستمهای عاملمبنا در جهت مدلسازی و شبیه-سازی ITS، تصمیم گرفته شد که در این تحقیق از قابلیت های عامل های هوشمند در محیط دینامیک و متغیر سیستم حمل و نقل شهری جهت رفع بخشی هر چند کوچک از مشکلات این حوزه بهخصوص در زمینه کاهش ترافیک استفاده و گامی در جهت کاربردی کردن این روشها برداشته شود. در زمینه کنترل و پایش تغییرات لحظه ای ترافیک شهری و مدیریت آن که از موضوعات اصلی این مقاله میباشد، تحقیقات زیادی صورت گرفته است که به برخی از آنها اشاره می-گردد:
در مورد کنترل تقاطعهای شهری و چراغهای راهنمایی، تحقیقات مختلفی در دنیا انجام گرفته است. از جمله ساندهو و همکاران مدلهایی برای کنترل ترافیک شهری مبتنی بر تعدادی عامل چراغ راهنمایی هوشمند و عامل جادهای را ارائه داده اند
سرینیواسان و چوی یک ساختار چند عاملی تک لایه را به منظور کنترل چراغهای راهنمایی با قابلیت تخصیص داینامیک مناطق تحت پوشش عاملها پیشنهاد دادهاند. [4] خمیس و گوما یک چهارچوب چند عاملی برای کنترل چراغهای راهنمایی با استفاده از توابع چند معیاره تعاملی ارائه داده اند
آبدوس و همکاران یک سیستم چند عاملی برای کنترل چراغهای راهنمایی در یک شبکه ترافیکی شهری بزرگ ارائه داده اند. آنها برای کاهش پیچیدگی مسئله، شبکه را به تعدادی ناحیه تقسیم بندی کرده که هر ناحیه شامل چند تقاطع میشود و عامل هایی را در دو سطح برای کنترل نواحی و کنترل تقاطعها در نظر گرفته و مدل خود را ارائه داده اند.
در بخش مدلسازی و شبیهسازی ترافیکی، به خصوص در بخش مدلسازی رفتار رانندهها و تصمیمگیری جهت انتخاب مسیر بهینه،. دیا یک روش عاملمبنا را برای مدلسازی رفتار انتخاب مسیر رانندگان با استفاده از اطلاعات بلادرنگ ترافیکی با توجه به الگوی رفتاری رانندگان هدایت شده توسط یک مسیر ارتباطی جهانی به کار گرفت . [7] ادلر و همکاران سیستمهای هدایت مسیر و مدیریت ترافیک تعاملی مبتنی بر تجمیع سیستمهای چند عاملی را ارائه کردهاند
گالاند و همکاران یک مدل چندعاملی را برای شبیهسازی رفتار رانندگان در محیط شهری با استفاده از پلاتفرم Janus ارائه و پیشنهاداتی را نیز برای کاهش پیچیدگی طراحی مطرح کرده اند. [9] ملنیکف و همکاران یک سیستم شبیهسازی ترافیکی عاملمبنا را برای مقایسه با دادههای سنسور های محیطی شبکه حمل و نقل خصوصا برای وضعیت-های اضطراری ارائه دادند
در بخشهای دیگر سیستم حمل و نقل شهری نظیر مدلسازی رفتار عابران پیاده زیمانزیک و دیکنسن [11]، ایمنی در تقاطعها سلیم و همکاران[12] ، سیستمهای کنترل ترافیک هوشمند لو و چن [13] و مانند آن نیز از قابلیتهای عاملهای هوشمند استفاده شده است که از توضیح بیشتر آنها صرف نظر میشود.
همانطور که اشاره شد و مواردی هم ذکر گردید، تحقیقات زیادی در حوزه کاربرد عاملهای هوشمند در مدلسازی و شبیه سازی ITS به منظور کنترل و پایش ترافیک شهری صورت گرفته است. اما کمتر به مدلسازیهای جامع و کاربردی با استفاده از عاملهای هوشمند پرداخته شده است و در این زمینه نیاز به کار بیشتری وجود دارد.
بنابراین در این تحقیق و در مدل ارئه شده، هم به هوشمندسازی چرغهای راهنمایی در تقاطعها و هم به مسیریابی پویای وسائط نقلیه و رفتار رانندگان در وضعیتهای مختلف ترافیکی با استفاده از اطلاعات ترافیکی بلادرنگ شبکه به دست آمده از سیستم 1GPS و بررسی تاثیر آن در کاهش میانگین زمان سفر و به تبع آن کاهش ترافیک در کل شبکه حمل و نقل شهری به عنوان یکی از اهداف اصلی پرداخته شده است
در نهایت در پیادهسازی مدل هم از یکی از بهترین پلاتفرمهای عاملهای هوشمند یعنی 2JADE و کتابخانه کلاسهای آن به دلیل پیچیدگی محیط شهری استفاده شده است. همینطور یکی دیگر از اهداف مهم این تحقیق شبیهسازی مراوده اطلاعاتی و ارتباطاتی بین اجزای فضای ترافیک شهری است.
