بخشی از مقاله
چکیده
تحلیل اثرات زلزله بر روي شبکه حمل و نقل شهري، به عنوان مهمترین شبکه زیر ساختی، یکی از موضوعات اساسی در مدیریت بحران به حساب میآید. بدین منظور در این مقاله یک مدل ریاضی، با استفاده از مفاهیم تئوري شبکه طراحی و از آن در شبیهسازي کامپیوتري شبکه حمل و نقل شهري در حالت عادي و زلزله، استفاده شده است. پارامترهاي شبکه شهري نظیر ارتباطات کاربریها با روشهاي آماري محاسبه گردیده است.
از اطلاعات بدست آمده که مبتنی بر اهمیت خیابانها در دو وضعیت عادي و بحران میباشد، در چار چوب اولیه تصمیمگیري استفاده گردید. سپس از الگوریتم SA با توجه به کارایی آن در مسائل مشابه، براي بهینهسازي شبکه در حالت عادي و بحران استفاده گردید، که این امر به بهبود چارچوب تصمیمگیري منتهی شد. قابلیت استفاده از نتایج این بررسی، در اصلاح شبکه حمل و نقل شهري در مقاله مورد بحث قرار گرفته است.
در نهایت یک سیستم پشتیبان تصمیم طراحی گردید که از آن میتوان به مدیران و متخصصان در تصمیمگیریهاي مربوط به مدیریت بحران شهري، در فازهاي مختلف یاري نمود. این سیستم به صورت یک سیستم خبره طراحی شده است، تا با دریافت دادههاي واقعی تصمیمات دقیق تري را به صورت دینامیک، اتخاذ نماید. تمامی مراحل ذکر شده به صورت یک متدولوژي یکپارچه، بر روي داده هاي مربوط به یک شهر به طور آزمایش پیاده سازي شده که بخشی از نتایج آن، در قالب نمودارهایی ارائه گردیده است.
-1 مقدمه
یکی از حوادث طبیعی که در بسیاري از کشورها و از جمله ایران اتفاق میافتد، زلزله است. در قرن اخیر بیش از هزار زلزله در هفتاد کشور جهان بوقوع پیوسته است، که باعث کشته شدن بیش از 1/53 میلیون نفر و خسارتهاي مالی هنگفتی شده است. 80 درصد این تلفات در 6 کشور چین، ایران، پرو، شوروي سابق، گواتمالا و ترکیه بوده است.
فلات ایران از نظر وقوع زلزله یکی از فعالترین مناطق جهان بوده و هر از چند گاهی زلزلهاي مخرب با آسیبهاي جانی و مالی سنگین در این کشور اتفاق می افتد. زلزلههاي سلماس 1309 - ه ش - ، درود 1322 - ه ش - ، بوئین زهرا 1341 - ه ش - ، طبس 1357 - ه ش - ، رودبار ومنجیل 1369 - ه ش - و بم 1382 - ه ش - نمونه هایی از این زلزلههاي مخرب در قرن اخیر هستند.
در کشورهاي زلزله خیز سیستمهاي تامین انرژي، آب و فاضلاب و حمل و نقل که از آنها به عنوان شبکه هاي زیر ساختی یاد میشود، یکی از نشانه توسعه میباشد. در دهه هاي اخیر گسترش روز افزون این سیستمها و وابستگی هر چه بیشتر مردم این کشورها به آنها، این سیستمها را به صورت شریانهاي حیاتی در آورده است. شبکه هاي زیر ساختی باید داراي مشخصههاي کیفی خاصی باشند تا بتوانند سرویس دهی قابل قبولی به ساکنین شهرها ارائه دهند. به عنوان نمونه شبکه حمل و نقل در شرایط عادي باید سریع و با حداقل ترافیک باشد. در بین شبکههاي زیر ساختی، شبکه حمل و نقل داراي اهمیت خاصی میباشد.
تحقیقات زیادي در جهت بالا بردن کیفیت شبکه حمل و نقل نظیر - حداقل کردن میانگین زمان سفرهاي شهري به ازاي تمام کاربران - انجام شده است .[2] که در میان آنها در سالهاي اخیر بر تأثیر حوادث غیر مترقبه بر روي این شبکهها تمرکز خاصی شده است
این شاخه زمانی بوجود آمد، که تحلیلهاي آماري نشان دادند خسارات وارده در اغلب اوقات بیشتر به واسطه صدمه دیدن شبکه هاي زیر ساختی و پس از زمان وقوع حادثه بوده است، تا خسارات مستقیم در زمان حادثه. هدف اصلی این تحقیقات برآورد میزان و نوع این خسارتها و ارائه راهکارهایی براي مقاوم سازي شبکه هاي زیر ساختی میباشد.
توجه به این نکته ضروري است که تنها یک شبکه زیر ساختی از هر نوع، در یک شهر وجود دارد. به عبارت دیگر نمیتوان دو شبکه، یکی براي حالت عادي و براي شرایط بحران داشت. بنابراین شبکه حمل و نقل باید در حالت عادي و بحرانی نیازهاي کاربران را به بهترین نحو تامین نماید. این دو هدف الزاما در یک راستا نیستند و شبکه موجود باید به گونه اي اصلاح و یا شبکه جدید به گونهاي طراحی شود که نیازهاي هر دو وضعیت را برآورده سازد.
مثلا شبکه حمل و نقل باید در حالت عادي سریع و در هنگام بحران امن باشد. یعنی در حالت عادي کاربران شهري بتوانند سفرهاي شهري خود را با سریعترین زمان و در هنگام بحران سفر هاي خود را با امنترین روش انجام دهند. این در حالی است که سفرهاي شهري در هنگام بحران کاملا متفاوت با سفرهاي شهري در حالت عادي است.
در این مقاله اثرات بر روي شبکه حمل و نقل به عنوان یکی از مهمترین شبکههاي زیر ساختی بررسی شده و هدف آن داشتن بهترین شبکه حمل و نقل در شرایط عادي و بحران تواما میباشد. بدین منظور در بخش دوم شبکه حمل و نقل شهري، به صورت ریاضی مدل شده و ا ز این مدل در طراحی یک نرم افزار شبیهسازي کامپیوتري استفاده شده است.
این نرم افزار شبکه حمل و نقل شهري را در شرایط عادي و هنگام بحران ناشی از زلزله، شبیهسازي مینماید و با اطلاعات خروجی آن میتوان به آگاهی در مورد وضعیت فعلی سیستم ونقاط ضعف و قوت آن دست یافت. نرم افزار، در مورد اهمیت و حجم استفاده از هر خیابان در حالت عادي و پس از زلزله اطلاعاتی را ارائه میدهد. در بخش سوم، بهینهسازي شبکه موجود مورد بررسی قرار میگیرد.
این بهینهسازي در پاسخ به این سؤال میباشد که با یک بودجه مشخص چه تغییراتی و در کدام خیابانها بایستی داده شود تا شبکه موجود در حالت عادي بیشترین ارتقاء را در سرعت و در هنگام بحران بیشترین ارتقاء را در امنیت داشته باشد. به علت پیچیدگی محاسباتی مسأله، از روشهاي ابتکاري و از الگوریتم SA براي بهینهسازي شبکه استفاده شده است.
در بخش چهارم، طراحی و پیاده سازي یک سیستم پشتیبان تصمیم براي مسأله فوق تشریح میگردد. این سیستم با توجه به بخشهاي قبل میتواند در تصمیمگیریهاي مربوط به شهر سازي، اصلاح شبکه حمل و نقل شهري، مدیریت بحران و تصمیمگیریهاي پس از وقوع زلزله مانند یافتن بهترین مسیرها براي امداد و نجات، ترتیب و اهمیت آوار برداري خیابانها و مسائلی از این قبیل استفاده شود. به عنوان یک کاربرد عملی6 ، شهر رشت مورد ارزیابی قرار گرفت و نتایج حاصل در مقاله ارائه شده است.
-2 مدل سازي و شبیهسازي شبکه ارتباطی
ساماندهی شبکه ارتباطی درون شهري، از ضرورتهاي حیاتی شهر محسوب میشود. سفرهاي روزانه درون شهري، با اهداف مختلف از طریق این شبکه ارتباطی صورت میپذیرد. تخلیه جمعیت در ساعات مختلف شبانه روز در شبکه، تعداد وسائل نقلیه و مکانهاي استقرار کاربریها، از عوامل مهمی هستند که در میزان ترافیک شهري وطراحی شبکه حمل و نقل تأثیر مستقیم دارند.
مدلها و روشهاي طراحی و ارزیابی شبکه، مبتنی بر بررسی حجم رفت و آمد میباشد. روشهاي مختلفی که امروزه مورد استفاده متخصصین قرار میگیرد، با همه قابلیتهاي موجود، که امکان بررسی و آزمون عوامل گوناگون و تغییرات در شبکه را میدهد، هنوز نتوانسته اند که تأثیر بحرانهایی مانند زلزله را بر روي شبکه حمل و نقل تحلیل و ارزیابی نمایند.
اصولا پیچیدگی و گستردگی شبکه حمل و نقل شهري و ارتباطات کاربران و نیازهاي گوناگون آنها، مدلسازي قطعی این شبکه را غیر ممکن نموده است، لذا باید با دیدگاه انتزاعی، یک مدل طراحی گردد که با تقریب بالایی رفتار شبکه را تحلیل نماید. چنین مدلی میتواند شامل دو بخش استاتیک و دینامیک شود. مدل استاتیک روابط بین خیابانها، محل استقرار کاربریها و مشخصات اصلی هر خیابان را نشان میدهد و مدل دینامیک، سفرهاي شهري و جریان بین کاربریها و حجم ترافیک خیابانها را در بر میگیرد.
-2-1 مدل استاتیک
با ساده سازي ساختار خیابانهاي یک شهر، میتوان آن را با یک گراف وزندار7 نشان داد که در آن هر گره، محل تقاطع دو یا چند خیابان در شبکه واقعی و هر یال یک خیابان را نشان میدهد. به هر یک از یالها دو وزن اختصاص داده میشود: الف - سرعت ب - امنی ت . 8 عدد اول، سرعت حرکت در یک خیابان را در زمان عادي و عدد دوم، میزان امنیت این خیابان را پس از زلزله نشان میدهد. این مقادیر به روشهاي آماري و تحلیل هاي احتمالی9 به دست میآید. در ادامه ایدههاي اصلی محاسبه این دو پارامتر ذکر میشود. این تحلیلها به صورت دقیق در مورد مطالعه موردي پیاده سازي شده و ضرایب دقیًقا محاسبه گردیده است.
در محاسبه عدد مربوط به سرعت هر یال میتوان با داشتن طول خیابان و سرعت متوسط حرکت در آن خیابان - با توجه به حجم ترافیک در ساعات مختلف و آمارگیري از آنها - ، زمان متوسط گذر از آن خیابان را به دست آورد. از عوامل دیگر نظیر میزان اهمیت خیابان، دوره تناوب استفاده از آن میتوان براي اصلاح این ضریب استفاده نمود.
براي محاسبه عدد امنیت هر یال باید به عوامل مؤثر در میزان امنیت یک خیابان شامل : نوع معبر، عرض معبر، نسبت عرض به ارتفاع جدارهاي معبر، درجه قابلیت کنترل معبر به هنگام بحران، محدوده عملکرد معابر، جنس مصالح کف معبر، درصد گرههاي ترافیکی، شدت ترافیک استفاده کنندگان از معابر، تعداد پلها، تونلها، زیرگذرها و روگذرهاي خیابان، آسیب پذیري شبکه - مشتمل بر عمر متوسط بناهاي جداره معابر و تأسیسات زیرساختی مانند گاز،آب وبرق - ، طول خیابان، فضاهاي باز اطراف آن توجه داشت. این عوامل با میزان تأثیر متفاوت در امنیت یک خیابان پس از وقوع بحران دخیل میباشند.
با انتخاب بعضی از این پارامترها و اختصاص ضرایب به آنها میتوان میزان امنیت یک خیابان را با یک عدد نمایش داد. در انتخاب پارامترها، دادن ضرایب و برآورد مقدار آنها میتوان از نظر کارشناسان، پرسشنامههاي آماري و تحلیل عوامل فرهنگی، اجتماعی و جغرافیایی استفاده نمود
خیابانها و شبکه ارتباطی یک شهر که در مدل مزبور با یک گراف وزندار نمایش داده شده است، تنها بستري براي استفاده و حرکت ساکنین آن شهر میباشد. از آنجا که مدلسازي رفتار کلیه ساکنان یک شهر، امري غیر ممکن و داراي خطاي فراوان میباشد، به جاي آن کاربریها مد نظر قرار گرفته است. در تقسیم بندي اولیه، کاربریها به دستههاي اصلی نظیر مسکونی، تجاري، اداري، آموزشی، تفریحی، فرهنگی، درمانی تقسیم میشوند، هر دسته خود به دسته هاي کوچکتر و در نهایت به کاربریهاي شهري منتهی میشود.
