بخشی از مقاله
چکیده :
در این مقاله یک روش پیشنهادی بر مبنای سیستم های هیبریدی ژنتیک فازی برای کنترل ترافیک در تقاطع های وابسته ارائه شده است. برای این منظور ابتدا با آنالیز حالت های مختلف تقاطع های ایزوله و نتایج بدست آمده روشی برای تقاطع های وابسته شبیه سازی می شود. یک تقاطع ایزوله برای کنترل، وابسته به تقاطع های اطراف و دیگر خیابانها نیست در حالی که در شبکه های شهری تقاطع های وابسته به هم بررسی می شوند که معمولا در کلانشهرها اینگونه است.
هدف از طراحی یک کنترل کننده هوشمند ترافیکی، اختصاص زمان های مناسب به چراغ های راهنمایی است به گونه ای که هر خودرو کمترین زمان ممکن را در پشت چراغ قرمز بگذراند - زمان انتظار - و هر خودرو در فاز سبز بیشترین سرعت ممکن برای عبور از تقاطع را داشته باشد و در مجموع ترافیک مطلوب و روان با بالاترین سطح ایمنی در سطح تقاطع ایجاد گردد.علاوه بر اختصاص زمان های مناسب به چراغ ها در طراحی سیستم های هوشمند نحوه شماره گذاری تقاطع نیز بسیار مهم می باشد که حالت های مختلف آن بررسی شده است.
کنترل ترافیک علاوه بر کاهش آلودگی هوای شهرها و ایجاد شهر سبز اثرات مثبتی بر کنترل ناهنجاری های اجتماعی مسافران شهری ایجاد می کند که این امر می تواند در داشتن شهر سبز پایدار کمک شایانی بنماید.
مقدمه
امروزه با توجه به گسترش شهرها و افزایش تولید خودرو ,اغلب کشورهای جهان با مشکلات ترافیکی دست به گریبان هستند. ترافیک تاثیر مستقیم بر اتلاف وقت شهروندان و همچنین افزایش آلودگی هوا دارد که هر دو عامل از عوامل بسیار مهم در زندگی شهرنشینی امروزی است.شدت آلودگی هوا بر اثر ترافیک به حدی است که مدیران شهری و سازمان های مردم نهاد را به فکر کنترل جدی ترافیک انداخته است . کنترل یکپارچه و مناسب تجهیزات ترافیکی مانند علائم رانندگی و چراغ های راهنمایی تأثیر بسزایی در بهبود کیفیت ترافیک دارد. با مطالعه جریان ترافیک در طول زمان به بررسی گلوگاه ها و استخراج یک الگوی پایدار برای جریان ترافیک یک تقاطع می پردازند تا بر اساس آن نیازهای لازم را جهت روان کردن ترافیک تشخیص دهند.
در کنترل ترافیک عوامل گوناگونی دخیل است که عبارتند از :
- 1 عوامل قبل از ایجاد ترافیک -2 عوامل بعد از ایجاد
ترافیک همچنین در ایجاد ترافیک نقش یک گره ترافیکی می تواند مهم باشد مانند :
-1 گره های پیش بینی شده -2 گره های پیش بینی نشده .
از مهمترین گره های پیش بینی شده می توان به تقاطع ها و ازگره های پیش بینی نشده به تصادفات اشاره کرد. در این تحقیق بر روی عوامل پیش از ترافیک و گره های های پیش بینی شده متمرکز شده ایم.
روش تحقیق
با مطرح شدن ابزارهای هوش مصنوعی در مهندسی کنترل و موفقیت این روش ها در سیستم های عملی، کاربرد روشهای کنترل هوشمند در مبحث ترافیک نیز مطرح گردیده است. به دلیل ویژگی های خاص سیستم کنترل ترافیک شهری و از آنجا که رفتار های پیچیده انسان از عوامل موثر بر شرایط ترافیکی ایجاد شونده در این سیستم می باشد، کاربرد روشهای هوشمند کنترل به ویژه استفاده از ابزارهای هوش مصنوعی به جای روشهای سنتی ضروری به نظر می رسید - . - sandro,2016 به همین علت کاربرد روش های هوشمند مانند آموزش ماشین، شبکه های عصبی، الگوریتم ژنتیک و... در سیستم های کنترل ترافیک در سالهای اخیر اهمیت ویژه ای یافته است.
روش های متداول کنترل ترافیک از جمله کنترل زمان ثابت، کنترل زمان در یک روز، کنترل استاتیک و کنترل دینامیک ناحیه ای روش هایی هستند که هیچکدام شامل پارامترهای وفق پذیر نیستند - - keli chen, 2015 ، البته این به این علت است که سیستم کنترل ترافیک، غیرخطی، فازی و غیرقطعی است - جاسبی, - 1390، لذا روش های متداول مدلسازی و کنترلی قابل استفاده در شرایط واقعی نیستند. همچنین روشهای کنترل هوشمند مانند الگوریتم فازی، شبکه های عصبی، الگوریتم های تکاملی و آموزش های تقویتی که برای تنظیم طول چرخه و زمان قطع بکار می روند و در بهینه سازی زمان و نرخ همگرایی محدود می باشند
کنترل فازی نیز با تعیین این پارامترها در کاهش کل تاخیر ترافیک و کاهش طول صف موثر واقع خواهد گشت و قابلیت کنترل لحظه ای ترافیک را نخواهد داشت. بنابراین پژوهشگران الگوریتم های جدید ترکیبی را به منظور حل مشکلات موجود ارائه نمودند.
در این تحقیق با استفاده از الگوریتم ژنتیک و روشهای فازی قصد داریم روشهای قبلی را بهبود داده و علاوه بر مقایسه با روشهای سنتی و تحقیقی قبلی مزایا و معایب این روش را بیان نماییم .
با استفاده از زبان برنامه نویسی دلفی الگوریتم های پیشنهادی پیاده سازی شده است .
منظور از این تحقیق کمک به روان سازی ترافیک شهری در کلان شهرها می باشد که پیامدهایی از قبیل کنترل آلودگی هوا و کنترل مصرف سوخت به همراه خواهد داشت. همچنین با روان سازی بار ترافیک از اتلاف وقت مسافران شهری جلوگیری خواهد شد که باعث ایجاد شادابی و سلامت روان همشهریان خواهد شد که این می تواند زمینه ساز شهر سبز پایدار گردد.
بررسی حالت های کنترل دستی :
حالت اول : در این حالت که ابتدایی ترین تنظیم است یک زمان ثابت برای چراغ سبز در نظر گرفته می شود - مثلا 10 ثانیه - و به ترتیب و بدون اولویت چراغ تفاطع سبز می شود. پس از یک سیکل کامل و عبور تمامی خودرو ها میانگین انتظار محاسبه می شود
- شکل - 1 تقاطع معمولی
حالت دوم : در این حالت همانند روش اول شماره تقاطع ها ثابت است ولی زمان چراغ می تواند متغیر و - 1 - کمتر و یا - 2 - بیشتر از حالت تعیین شده اولیه باشد. این بستگی به خالی شدن تقاطع دارد. پس از یک سیکل کامل و عبور تمامی خودرو ها میانگین انتظار محاسبه می شود
حالت سوم : در این حالت از روش چرخشی با زمان ثابت استفاده می شود و شماره بندی تقاطع ها بر اساس تعداد بیشتر خودرو انجام می شود. در این روش همچنان زمان چراغ ها ثابت است و در صورت خالی بودن تقاطع روند کاهشی چراغ به صورت عادی ادامه می یابد. پس از یک سیکل کامل و عبور تمامی خودرو ها میانگین انتظار محاسبه می شود.
