بخشی از مقاله
چکیده : در این مقاله، ارائه مسیر پیشنهاد شده توسط اداره مدیریت ترافیک، به جای تقسیم به دو مسیر غیر قابل کنترل، به طور مستقیم به عنوان متغیر کنترل در سیستم هدایت مسیر در نظر گرفته شده است. یک استراتژی کنترل انحراف مسیر بلادرنگ با اهداف بهره وری ترافیک و کاهش اقتصاد سوخت در چارچوب مدل پیش بینی کنترل - MPC - با توجه به عدم قطعیت سیستم و اختلالات طراحی شده است که برای حداقل رساندن زمان کل صرف شده - TTS - و اقتصاد سوخت برای همه وسایل نقلیه در حال حرکت از طریق یک شبکه مطابقت دارد.
در چارچوب MPC، مشکل کنترل مسیریابی به یک بهینه سازی ترکیبی محدود تبدیل شده است ، که توسط جستجوی الگوریتم موازی ممنوعه حل شده است. استراتژی کنترل بلادرنگ مسیر انحراف در یک چارچوب مدل کنترل پیش بینی - MPC - طراحی شده است، که در آن آلیاژها بر روی خط و یا در حال حرکت برای بهینه سازی مفید برای رسیدگی به اهداف و محدودیت ها، عدم قطعیت سیستم و اختلالات هستند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که با استفاده از کنترل انحراف در ساعت اوج ، کنترل مسیریابی می تواند به بهبود چشمگیری در TTS و اقتصاد سوخت منجر شود شود .
-1 معرفی
با توجه به تقاضای افزایش سفر ، ترافیک به وجود آمده در مناطق شهری در سراسر جهان، که به زمان سفر طولانی تر، در معرض خطر تصادف بیشتر ، مشکل شدید زیرساخت های شبکه استفاده قرارگرفته، و منجر به افزایش انرژی میشود . در سیستم مدیریت ترافیک پیشرفته، هدایت کنترل مسیر در خودرو از طریق دستگاه ، رادیو ، و یا تابلو کنترل ترافیک - VMS - طراحی شده - به عنوان مثال، جاده مسدود شده و یا توصیه مسیر - برای ارائه اطلاعات به مسافران و رفتار مسیر انتخاب خود را تحت تاثیر قرار داده است.
امروزه، کنترل هدایت مسیر به طور گسترده ای در بزرگراه ها برای کاهش تراکم ترافیک ، و بهبود استفاده از زیرساخت های شبکه با توزیع مجدد جریان ترافیک، اجرا می شود . به عنوان مثال، انحراف جریان از مسیرهای غیرمنتظره به مسیرهای با ظرفیت بیشتر. در بلادرنگ پیشنهاداتی برای نفوذ در توزیع جریان برای کنترل و هدایت مسیرهای توصیه و ارائه شده است. بنابراین، نرخ تقسیم در شاخه - نقاط تصمیم گیری - اغلب به عنوان متغیرهای کنترل و یا متغیرهای تصمیم گیری در طراحی کنترل مسیریابی در نظر گرفته شده است.
بنابراین، متغیر کنترل که در اینجا ، اشاره به توصیه مسیر در هیئت مدیره VMS دارد به طور مستقیم به عنوان متغیر کنترل در نظر گرفته شده است. در برخی تحقیقات متغیر کنترل VMS بصورت ، : 1 اگر مسیر اصلی - معمولا هندسی یکی از کوتاه ترین مسیر - توصیه شود، و : 0 اگر مسیر جایگزین توصیه شود، تعریف می شود. پس از آن مسیر کنترل انحراف به یک کنترل بنگ بنگ تبدیل شده است.
با این حال، در مواردی که مدیریت ترافیک هیچ مسیری را توصیه و فراهم نکند - هیئت مدیره به عنوان مثال، VMS خالی است یا تنها رانندگی ایمن توصیه می کند - . در بسیاری از ادبیات هدف این موضوع، کنترل مسافر و مسیریابی برای رسیدن به یک سیستم بهینه و آرامش است . هدف سیستم مطلوب ، برای به حداقل رساندن زمان کل صرف شده از تمام مسافران است ، در مسیریابی ممکن است برخی از مسافران قربانی شوند و هدایت آنها به مسیرهای دیگر زمان بیشتری از آنان بگیرد .
هدف کاربر تعادل بین مسیرهای مورد استفاده که همان مبدا تا مقصد و زمان سفر یکسان است، بنابراین در استراتژی مسیریابی رانندگان به مسیرهای با کوتاه ترین زمان هدایت می شوند. در سیستم مطلوب و کاربر هر کدام از تعادل مسیریابی، تنها زمان سفر - کارایی ترافیک - در نظر گرفته شده است. برای طراحی مسیر کنترل انحراف، توصیه مسیر ارائه شده توسط اداره مدیریت ترافیک ، بطور مستقیم به عنوان متغیر کنترل در نظر گرفته، که به بسیاری از روش های موجود و مفید به ارائه راهنمایی های عملی برای اداره مدیریت ترافیک طراحی سیستم مسیر ترجیح داده شده است.
علاوه بر این، یک مدل کنترل مسیریابی کامل تر ایجاد شده است، که نحوه توصیه مسیر توزیع جریان را تحت تاثیر قرار داده است و شامل همه موارد ارائه دهنده سیگنال قرار دارند . ادامه این مقاله به شرح زیر سازماندهی شده است. در بخش 2، مدل جریان ترافیک ماکروسکوپی که برای طراحی کنترل معرفی شده است. بخش - 3 به طراحی بلادرنگ کنترل مسیر انحراف در چارچوب کنترل پیش بینی مدل اختصاص داده است. و در بخش 4 - نتایج شبیه سازی گزارش شده، و بخش - 5 تجزیه و تحلیل و نتیجه گیری می باشد.
-2 مدل جریان ترافیک
خصوصیات جریان ترافیک به رفتار رانندگان، مشخصات وسایل نقلیه، خصوصیات فیزیکی مسیر و تعامل این عوامل با یکدیگر بستگی دارد. به گونه ای که حتی در صورت مشابه بودن وسایل نقلیه عبوری و خصوصیات هندسی مسیرها، مشخصات جریان ترافیک به دلیل تفاوت در رفتار رانندگان عبوری، لزوماً یکسان نخواهد بود. با وجود آنکه از سال 1934 میلادی تا کنون، مدلهای مختلفی جهت پیش بینی مشخصات جریان ترافیک پیشنهاد شده است، لیکن مناسب ترین مدل بیان کننده ارتباط بین پارامترهای مختلف جریان ترافیک، همچنان بحث انگیز است. این موضوع، عمدتاً به دلیل تفاوت در رفتار رانندگان عبوری با توجه به شرایط موجود در مسیر است.
استفاده از ابزار شبیه سازی جریان ترافیک به عنوان یکی از روشهای مفید مدیریت ترافیک، اخیرا کنترل ترافیک، تصمیم گیری و انتخاب راهبرد بهینه، روز به روز افزایش مییابد . بنابراین، شناخت عمیق مدلهای به کار رفته در شبیه سازهای رایانه ای ضرورت دارد و عدم درک صحیح از اینگونه مدلها ممکن است منجر به استفاده نامناسب و تولید نتایج نادرست شود.
مرتبه دوم مدل جریان ترافیک غیر خطی در نظر گرفته شده است. این مدل از هر دو لحاظ زمانی و فضایی گسسته است. برای نشان دادن ترافیک شبکه نمودار جهت دار استفاده می شود ، لینک از نوع نمودار مشابه خط ممتد در بزرگراه می باشد. هر جا که یک تغییر عمده در هندسه جاده وجود دارد یک گره قرار داده شده است. لینک ها به بخش های با طول برابر تقسیم شده است.
-3 کنترل بلادرنگ مسیر انحراف
1-3 مدل کنترل مسیریابی
در سیستم مسیر هدایت بر اساس VMS، مدیریت کنترل ترافیک VMS معمولا به دو شاخه تقسیم شده است - جریان نقطه انحراف - ، به منظور اجازه به مسافران برای دریافت و پاسخ این پیام بر روی VMS درآمده است. در مدل جریان ترافیک از مسافران بر اساس مسیرهای تقسیم شده انتخاب مسیر میکنند. برای به دست آوردن اطلاعات O-D - شکل - 1 ، برخی از روش ها توسعه یافته اند، مانند مدل گام تصادفی ، در صورت عدم وجود ارائه توصیه های مسیر، مسافران با توجه به تجربه خود از سفر های گذشته مسیر انتخاب می کنند، نرخ تقسیم مربوطه را می توان بر اساس بررسی ترافیک و یا با برآورد از ترافیک داده های به دست آمده در روزهای دیگر اندازه گیری کرد.
وقتی که مدیریت ترافیک ارائه مسیر در هیئت مدیره VMS مسیر را پیشنهاد می کند، دو شاخه را تحت تاثیر قرار می دهد، با توجه به واکنش مسافران ، مسیر را پیشنهاد میکند . به منظور طراحی استراتژی کنترل بلادرنگ مسیر انحراف، مدل کنترل مسیریابی، یعنی رابطه بین توصیه های مسیر - کنترل ورودی - و نرخ تقسیم ابتدا باید برقرار شود . در این مقاله، ما برای کنترل انحراف ، دو مسیر جایگزین انتخاب کردیم ، به عنوان مثال، یک مسیر اولیه و یک مسیر ثانویه .
2-3 شاخص های عملکرد برای اهداف کنترل
از نظر قدرت مدیریت ترافیک است، با حداقل رساندن زمان کل وسایل نقلیه در یک شبکه که در مجموع از زمان سفر و زمان انتظار صرف شده - tts - توسط هر خودرو در داخل شبکه با هدف بهبود و یا بهینه سازی بهره وری ترافیک است. و TTS بسیار ناچیز به بهینه سیستم - SO - دولت اشاره دارد. TTS کوچکتر منجر به کارایی بالاتر ترافیک است.
علاوه بر بهره وری ترافیک، باعث اقتصاد سوخت خواهد شد، در طراحی کنترل مسیریابی در نظر گرفته شده، مدل -VT ماکرو استفاده شده است. در مقایسه با مدل های مبتنی بر متوسط سرعت، مدل -VT ماکرو مصرف سوخت را با توجه به تغییرات سرعت جریان ترافیک را در نظر میگیرد. در مدل -VT ماکرو، وسایل نقلیه در دو گروه طبقه بندی می شود: وسایل نقلیه که در یک مرحله از زمان در یک لاین حرکت می کند، و وسایل نقلیه که در سراسر لاین ها در یک زمان حرکت می کنند.
برای بخش نقلیه، پنج مورد در نظر گرفته شده: -1 در حال حرکت بین بخش متوالی در همین لاین، -2 در حال حرکت بین بخش از دو لاین، -3 در حال حرکت از روی سطح شیب دار به لاین اصلی، -4 در حال حرکت از لاین اصلی به رمپ خروجی، -5 عبور از یک گره است. با استفاده از روش فوق، مقدار کل Y برای همه وسایل نقلیهشبکه - وسایل نقلیه که صف بندی در ریشه و یا بر روی رمپ نیز گنجانده شده است - حرکت را از طریق یک شبکه می توان در هر گام زمانی پیش بینی کرد.
3-3 مدل کنترل پیش بینی
مدل کنترل پیش بینی - MPC - یک فناوری کنترل پیشرفته، که در آن عمل کنترل جریان با حل یک مسئله بهینه سازی بر اساس وضعیت فعلی اندازه گیری و دولت آینده در افق پیش بینی از پیش تعریف شده استفاده می شود. فقط اولین مقدار اعمال شده به سیستم درتوالی کنترل حل شده است ، و پس از آن روند تکرار شده است ، که با کاهش افق و یا بهینه سازی در حال حرکت افق نامیده می شود.
ثابت شده است که MPC می تواند بطور موثر مسئولیت رسیدگی به اهداف چندگانه و محدودیت ها و با توجه به رفتار مدل عدم تطابق، در عدم قطعیت سیستم و اختلال استوار باشد. برای کنترل مسیر انحراف، دیده می شود که اهداف کنترل متعددی وجود دارد ، و به علاوه ، اختلالات و عدم قطعیت اقدام در این روند بعنوان مثال تقاضا در ریشه اطلاعات O-D ، و نرخ مسیر در حال تغییر مسافران وجود دارد. بنابراین، استراتژی بلادرنگ مسیر کنترل انحراف در چارچوب MPC طراحی شده است.
