انتخاب صفحه

مقدمه
تولد واقعی هوش مصنوعی در اوایل قرن بیستم اتفاق افتاده اسـت و رو شهـای مختلفـی از آن زمان تا کنون، برای مدلسازی، شبیهسازی و بهینهسازی ابداع شدهانـد . بسـیاری از ایـن روش هـا، از طبیعت الهام گرفته شده و برخی از آنها، مانند منطق فازی، بر اساس فلسفه طراحی شدهاند. دسـت ه-بندیهای مختلفی را برای این روشها میتوان در نظر گرفت. بـرای مثـال، روش شـبک ه عصـب ی1 و سیستم فازی2، برای مدلسازی و شبیهسازی بهکار میروند، در حالیکه روشهـایی ماننـد الگـوریتم ژنتیک3 و الگوریتم مورچگان4، برای جستجو و بهینهسازی یک مسئله بهکار میروند و نمیتوان کـار مدلسازی را با این الگوریتمها، انجام داد.
دستهبندی دیگر، مربوط به نوع مکـانیزم ی اسـ ت کـه در روش هـا اتفـاق مـیافتـد . بـرای مثـال، الگوریتم ژنتیک بر اساس روشهای تکاملی ساخته شده است و الگوریتم مورچگان، زنبور عسـل و پرندگان، بر اساس رفتار جمعی موجودات زنده و الهام گرفته از طبیعت هستند. اما در مجموع، کلیـه
این روشها ،الگوریتمهای فرا ابتکاری5 بوده و برای بهینهسازی مسائل مختلف کاربرد دارند.

 

فهرست مطالب

چکیده …………………………………………………………………………………………………………….1
مقدمه …………………………………………………………………………………………………………….2

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل اول: کلیات

توسعه حمل و نقل همگانی به عنوان یکی از شیوههای کاهش عوارض منفـی حمـل و نقـل در شهرها، مورد توجه اکثر کشورها (چه پیشرفته و چه در حال توسعه) است. هر چه سهم حمل و نقل همگانی در جذب سفرهای شهروندان بالاتر باشد، منافع اقتصادی و زیست محیط ـی بیشـتری عایـد شهر میگردد. سیستم اتوبوسرانی بهعنوان معمولترین و جا افتادهترین سیستم حمل و نقل همگـانی در شهرها این ویژگی و مزیت را دارد که در عین ارزان بودن و سهولت در اجـرا، تـوان جابـهجـا یی حجم قابل توجهی از شهروندان در اکثر نقاط و معابر شهری را دارد. بیشک طراحی مناسـ ب شـبکه اتوبوسرانی (شامل مسیر خطوط، موقعیت ایستگاهها و پایانهها، تعداد ناوگان و …) کمک شایانی بـه افزایش مطلوبیت این سیستم نموده و سبب افزایش سهم اتوبوس در سفرهای شهروندان میشود.برای طراحی بهینه شبکه اتوبوسرانی، روشها و الگوریتمهای متعددی مانند شبکههـای عصـبی، مورچگان، ژنتیک، جستجوی منع و تبرید ارائه شده است که همگی از زیرمجموعههـای رو شهـای هیوریستیک و متاهیوریستیک هستند. در این روشها با توجه به حجم وسـیع اطلاعـات ورو دی بـه شبکه، برای یافتن جواب اصلی با انجام الگوریتم مورد نظر به پاسخهای زیر بهینه مسئله بسنده مـی -شود که مطالعات قبلی نشان داده که این پاسخها تا حد بسیار خوبی قابل اعتماد هستند. در اکثر ایـن الگوریتمها، تابع هدفی تعریف میشود که سعی در کمینه یا بیشینه کردن یک پارامتر دارند. به عنوان مثال برای طراحی بهینه شبکه اتوبوسرانی میتوان از معیارهایی همچون بیشینه کردن سـهم حمـل و نقل همگانی، کمینه کردن همپوشانی خطوط اتوبوس و … استفاده نمود.
1-3- ضرورت انجام تحقیقبا توجه به اینکه الگوریتمهای متاهیوریستیک ،در حال توس ـعه یـافتن در حـل مسـائل مختلـ ف هستند، لازم است که مقایسهای بین این الگوریتمها انجام شده و کارآیی آنهـا مشـخص گـ ردد کـه کدام یک از این الگوریتمها، پاسخ بهینهتری را در حل یک مسئله ارائـ ه مـی دهنـ د. بنـابرای ن در ایـن رساله، سعی بر آن است که نتایج حاصل از طراحی بهینه شبکه اتوبوسرانی بـه و سـ یله دو الگـوریتم ژنتیک و مورچگان با یکدیگر مقایسه گردد.

1-1- تعریف مسئله………………………………………………………………………………………………4
1-2- ضرورت انجام تحقیق………………………………………………………………………………………4
1-3- اهداف تحقیق………………………………………………………………………………………………4
1-4- روش تحقیق………………………………………………………………………………………………..5
1-5- مروری بر مطالب……………………………………………………………………………………………5

فصل دوم: ادبیات تحقیق

پژوهشگران بسیاری با دیدگاههای مختلف، مسئله طراحی شبکه اتوبوسرانی را مـورد بررسـی و – نگرش قرار دادهاند که بهطور کلی در دو گروه میتوان آنها را جای داد. آنهـایی کـه شـبکه را بـهصورت نظری (ایدهآل) در نظر گرفتهاند و آنهایی که با مسیر واقعی کار کردهاند. اغلـب روش هـای نخست، در زمینه برنامهریزی ریاضی است که در آن از متغیرهایی مانند فاصله مسیرها، طول مسـیر، فاصله ایستگاهها و سرفاصله زمانی برای بهینه کردن هدفهایی در زمینه منافع مسافران و هزینههای گردانندگان سیستم استفاده شده است. بسیاری از این پژوهشها، بر اساس تقاضای ثابت، متغیرهـای طراحی محدود و هدف بهینهسازی هزینههای استفادهکنندگان و گردانندگان سیستم اتوبوسـران ی بنـا نهاده شده است.
از بررسی مطالعات مختلف انجام شده در ارتباط با طراحی شبکه خطوط اتوبوسـران ی، ملاحظـه میشود که روشها و مدلهای متفاوتی جهت طراحی شبکه خطوط اتوبوسرانی وجود دارد کـه هـر یک دارای مزایا و معایب و ویژگیهای مربوط به خود است. طراحان شبکه حمل و نقل، نـاگزیر بـه
استفاده از یکی از روشهای موجود و یا ابداع یک روش جدید هستند. به هر حال، هـر روشـی کـه انتخاب میشود باید دارای خصوصیات زیر باشد[1]:
– به سادگی در دسترس و قابل درک برای طراح و برنامهریز شبکه باشد.
– با شرایط مختلف برنامههای کوتاهمدت یا بلندمدت شبکه حمل و نقل شهری سازگار باشد.
– جواب مناسبی را در یک مدت زمان محاسباتی قابل قبول ارائه نماید.
– پارامترهای بیشتری را در محاسبات خود وارد کند تا شرایط واقعی را هر چه بهتر مدل کند.
– امکان ارزیابی گزینههای مختلف و انتخاب بهترین گزینه را فراهم نماید.
2-2- مرور مطالعات خارجی در مورد طراحی خطوط اتوبوسرانی
در رویکردهای اولیه، به کمک یکسری از پیشنهادات که از طرف صاحبنظران و افراد بـا تجربـه مطرح میشد، سعی در ارائه راهحل و یا راهنماییهای کلی در یک شـرایط خـاص مـی گردیـد و در واقع، روش سیستماتیکی برای حل مسئله طراحی شبکه اتوبوسرانی مطرح نمیشد و بههمـین دلیـل به پیشنهادات تجربی که در واقع راهحل غیرعلمی برای مسئله بود، بسـنده مـی شـ د. محققـانی چـون بیرن1، هردل2، کوکیور و هندریکسون3 و نیول4، این روش را با تقاضای ثابت و گسـتره بزرگتـری از متغیرهای طراحی مورد استفاده قرار دادهاند. کاربرد همه این روشها، اصولا در طراحیهـای کلـی و حل تقریبی مسئله است و بهطور مستقیم قابـل اسـتفاده در طراحـی مسـیرهای واقعـی، در جزئیـات نیستند[1].
پیشگامان نگرش به روشهای جدیدتر که با مسـیرهای واقعـی کـار مـی کردنـد، هاسلسـتروم 5، لامپکین و سالمنز6 ،ری7، سیلمن و همکاران8، ماندل و دوبوی و همکاران بودنـ د. تقاضـا در اکثـر این روشها، جز در تعداد محدودی از آنها، مانند روش دوبوی و همکاران و هاسلسـتروم، ثابـت و مستقل از کیفیت خدمات ارائه شده، فرض گردید [1].هدفهای مورد استفاده پژوهشگران پیشین، یا کمینهسازی هزینـ ههـای (زمـان هـای ) کلـی و یـا بیشینه کردن مازاد منافع مصرفکننده9 است.در روشهایی با که تابع تقاضای ثابت کار میکنند، هدف کمینهسازی هزینههـای (زمـان هـای ) کلی است، جز در روش ری که تابع هدف خاصی را مورد استفاده قـرار نمـی دهـد، بلکـه بـه دنبـال جوابی است که در محدودیتهای ویژهای صدق میکند. هاسلستروم روش بیشینهسازی تـابع مـازادمنافع مصرفکننده را برگزیده است [1].همه روشهای یاد شده حل مسئله طراحی اصلی را به دو بخش تقسیم میکننـد . یکـی طراحـی شبکه و دیگری تعیین تواتر حرکت وسایل نقلیه است. زیرا بدون آگاهی از نیاز بـه وسـیله نقلیـه در مسیرهای مختلف، اطلاع از میزان کارکرد سیستم در آن مسـیر و میـزان کـارآیی سیسـتم بـه درسـتی ممکن نیست.

2-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………….6
2-2- مرور مطالعات خارجی در مورد طراحی خطوط اتوبوسرانی……………………………………………7
2-2- 1- مطالعات خارجی طراحی شبکه اتوبوسرانی با الگوریتمهای ژنتیک و مورچگان………………………………………………………………………………………………………….13

32-3- مطالعات داخلی طراحی شبکه اتوبوسرانی………………………………………………………….18
2-4- جمعبندی و مقایسه روشهای پیشنهادی………………………………………………………………18

فصل سوم: بررسی عوامل موثر در طراحی شبکه اتوبوسرانی

حمل و نقل عمومی یک فرآیند جمع و پخش کردن افراد با نیازهـای جابجـای ی مشـتر ک اسـ ت.گرچه مسافران دارای مبدا و مقصد یکسانی نیستند، ولی الگوی سفر آنها باید بـه گونـ های باشـد کـه تعداد مسافر کافی برای توجیه تجهیزات خاص و مسـی ر مشـتر ک وجـود داشـته باشـد . بسـیار ی ازساکنین از تسهیلات حمل و نقل همگانی استقبال نمیکنند و این منجر به کاهش سهم حمل و نقـ لهمگانی و کاربرد بیشتر اتومبیل حتی در محلهایی که خدمات حمل و نقل عمـوم ی خـوبی فـراهم میباشد، شده است.
3-2- مسیرها
هدف از طراحی مسیر جمع و پخش کردن افراد به گونهای است که آنها بتواننـ د در طـول یـک خط ثابت به تعداد کافی برای توجیه خدمات حمل و نقل عمومی تجمع یافت ـه و سـفرها ی شـهر یبسیار متنوع آنها انجام شود. نیاز به طراحی مسیرهای مختلف بر اساس تفاوتهـا ی موجـود در بـازا رحمل و نقل عمومی شامل مسافران اجباری و اختیاری مشخص میشود [23].
بازار اجباری متشکل از افرادی است که باید سفر کنند، ولی نمیتوانند از وسیله نقلیه شخصـی استفاده نمایند، یعنی اشخاصی که خیلی جوان، خیلی مسن، خیلـ ی کـم در آمـد ،یـا خیلـ ی مـریض هستند. این گروه تشکیل یک بازار برای ارائه خدمات پایه حمل و نقل عمومی در کلیه ساعات روزمیدهند و بعضا به عنوان مبنای توجیه بخشی از یارانه حمل و نقل عمومی در نظر گرفته میشود. بهعلاوه در کلیه ساعات روز ممکن است اتومبیل در دسـتر س تمـام ی دارنـدگان گواهینامـ ه راننـدگی نباشد.
بازار اختیاری متشکل از اشخاصی است که میتوانند از اتومبیل شخصی استفاده نمایند ولی بـ ه-خاطر ارزانی، سرعت یا راحتی بیشتر از حمل و نقل عمومی استفاده میکنند. استفاده ایـ ن گـروه ازحمل و نقل عمومی عمدتا مربوط به سفرهای کاری در مرکز تجاری– اداری شهر است. بـه عـلاوه این بازار متشکل از اشخاصی است که استطاعت خرید اتومبیل را دارند، ولی تـرجیح مـی دهنـ د بـه علت گرفتاریهای آن مانند محدودیت تردد و پارکینگ مالکیت اتومبیل نداشته باشند. این اشـخا صتمایل به استفاده از تاکسی و اتومبیل کرایه دارند. در شرایطی ممکن اسـ ت اشخاصـی دسترسـ ی بـه اتومبیل شخصی داشته و بتوانند سفر کاری خود را با آن انجام دهند و علاقمند به صرف زمان سفرکمتری باشند ولی به علت فشار عصبی ناشی از راهبندان، مسائل مربوط به پارکینگ و یـا نیازهـای سایر افراد خانواده با اتومبیل رانندگی نکنند [23].

3-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………..20
3-2- مسیرها……………………………………………………………………………………………………20
3-3- طبقهبندی مسیرهای خطوط حمل و نقل عمومی………………………………………………….22
3-4- میزان انحراف از مسیر……………………………………………………………………………………23
3-5- سلسله مراتب عملکردی مسیرها……………………………………………………………………..25
3-6- جانمایی ایستگاهها……………………………………………………………………………………..26
3-7- عوامل موثر در طراحی شبکه خطوط اتوبوسرانی…………………………………………………….27

فصل چهارم: روش تحقیق و ساخت مدل

همانگونه که در فصل ادبیات موضوع بیان گردید، روشهای مختلفی برای بهینـه سـازی شـبکه اتوبوسرانی وجود دارد که در دو دسته کلی روشهای کلاسیک و روشهای ابتکاری و فـرا ابتکـاری طبقهبندی میشوند. با توجه به گستردگی اطلاعات و حجیم بـودن مسـئله، روش هـای کلاسـیک از لحاظ زمانی برای اینگونه از مسائل مناسب نبوده و توجیه ندارد. اما در روشهای ابتکاری، میتـوان با بسنده کردن به یک جواب نزدیک به بهینه (زیر بهینه) و صرفهجویی در محاسبات، به جواب قابل قبول دست یافت. بهعبارت دیگر، اگر چه ایـ ن روشهـا، جـواب بهینـه اصـلی را ماننـد روش هـای کلاسیک ارائه نمیکنند، اما بهدلیل سادهسـازی کـار و کوتـاه کـردن پروسـه محاسـبات، بـهسـرعت پیشرفت کرده و مورد توجه قرار گرفتهاند.ضمنا تجربه نشان داده که جوابهای زیر بهینه این الگوریتمها، با تقریب بسیار خوبی به جواب بهینه اصلی نزدیک بـوده و قابـل اسـتفاده اسـت . در ایـن رسـاله، محاسـبات طراحـی شـبکه بهینـه اتوبوسرانی بر اساس دو روش فرا ابتکاری مورد بررسی قـرار گرفتـه اسـت . روش اول، طراحـی بـا الگوریتم ژنتیک و روش دوم، طراحی با الگوریتم مورچگان اسـت . هـدف از ایـن کـار، انجـام یـک مقایسه بین دو روش مذکور و مشخص کردن میزان اختلاف ایـن دو رو ش و تعیـین روش برتـر در این مسئله با استفاده از نتایج حاصله از تابع هدف مسئله است. بنابراین لازم است که در ابتـدا رونـد
انجان کار معرفی شده و سپس مبانی آن ارائه شود.در شکل (4-1) روند تحقیق بهصورت فلوچارت ارائه شده است که در ادامه هر یک از بخشها تشریح خواهد شد.

4-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………..30
4-2- تعیین خطوط نامزد برای انتخاب در شبکه……………………………………………………………..32
4-3- جانمایی ایستگاهها……………………………………………………………………………………..34
4-4- ساخت پایگاه اطلاعاتی خطوط………………………………………………………………………….35
4-5- ساخت مدل……………………………………………………………………………………………….35
4-5- 1- تابع منفعت شبکه اتوبوسرانی……………………………………………………………………..37
4-5- 2- تابع هزینه شبکه اتوبوسرانی……………………………………………………………………….37
4-5- 3- تابع همپوشانی شبکه اتوبوسرانی………………………………………………………………..39
4-5- 4- تابع هدف نهایی………………………………………………………………………………………41
4-6- انتخاب روش بهینهسازی………………………………………………………………………………..42
4-7- الگوریتم ژنتیک…………………………………………………………………………………………….44
4-7- 1- مزایای الگوریتم ژنتیک…………………………………………………………………………………45
4-7- 2- تعاریف اولیه…………………………………………………………………………………………….46
4-7- 3- جمعیت………………………………………………………………………………………………….47
4-7- 3-1- تولید جمعیت اولیه…………………………………………………………………………………..48
4-7- 3-2- برآورد بعد جمعیت……………………………………………………………………………………48
4-7- 4- ارزیابی………………………………………………………………………………………………….49
4-7- 5- انتخاب…………………………………………………………………………………………………..49
4-7- 5-1- روشهای انتخاب……………………………………………………………………………………..52
4-7- 6- تولید نسل جدید……………………………………………………………………………………….52
4-7- 7- بحثهای تکمیلی………………………………………………………………………………………..53
4-7- 7-1- مسائل دارای محدودیت……………………………………………………………………………..54
4-7- 7-2- مسائل با توابع بهینهسازی چندهدفی…………………………………………………………..55
4-7- 7-3- مسائل ترکیبی……………………………………………………………………………………….55
4-8- الگوریتم مورچگان…………………………………………………………………………………………..55
4-8- 1- معرفی اجتماع مورچگان و سیستم اجتماع مورچگان…………………………………………….56
4-8- 2- الگوریتمهایACO برای حل مسئله فروشنده دورهگرد…………………………………………….60
4-8- 3- سیستم مورچگان (AS).ا…………………………………………………………………………….61

فصل پنجم: مطالعه موردی و بررسی نتایج آن

5-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………..67
5-2- روند طراحی شبکه اتوبوسرانی………………………………………………………………………..67
5-2- 1- آمارگیری مبدا – مقصد خانوار و برآورد تقاضا در وضع موجود……………………………………..67
5-2- 2- تعیین مساحت هر ناحیه…………………………………………………………………………….70
5-2- 3- تعیین خطوط نامزد اتوبوسرانی……………………………………………………………………..72
5-2- 4- تعیین محل ایستگاهها……………………………………………………………………………….74
5-2- 5- محدوده زیر پوشش هر ایستگاه…………………………………………………………………….74
5-2- 6- برآورد تقاضای هر خط…………………………………………………………………………………76
5-2- 7- تعیین میزان همپوشانی برای هر دو خط……………………………………………………………79
5-2- 8- تابع هدف و ساخت مدل……………………………………………………………………………..82
5-2- 9- طراحی شبکه با الگوریتم ژنتیک……………………………………………………………………82
5-2- 9-1- تعریف کروموزوم و ژن……………………………………………………………………………….82
5-2- 10- ساخت مدل در الگوریتم مورچگان…………………………………………………………………83
5-3- مقایسه نتایج مدلها……………………………………………………………………………………..85
5-3- 1- نتایج بهینه الگوریتم ژنتیک…………………………………………………………………………..90
5-3- 2- نتایج بهینه الگوریتم مورچگان……………………………………………………………………….92
5-3- 3-مقایسه نتایج دو الگوریتم با یکدیگر…………………………………………………………………94
5-3- 4- اشتراک در خطوط انتخاب شده در خروجیهای دو الگوریتم………………………………………94
5-4- اعتبارسنجی مدل………………………………………………………………………………………96
5-5- آنالیز حساسیت مدل…………………………………………………………………………………..98

فصل ششم: نتیجهگیری و پیشنهاد

6-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………..101
6-2- نتایج تحقیق……………………………………………………………………………………………101
6-3- پیشنهادات برای تحقیقات آینده……………………………………………………………………..102
منابع فارسی………………………………………………………………………………………………..109
منابع خارجی………………………………………………………………………………………………. 110

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست شکلها

شکل (2-1) . شبکه ترکیبی راهآهن و اتوبوس تغذیه کننده………………………………………………17
شکل (4-1) . فلوچارت روش تحقیق…………………………………………………………………………31
شکل (5-1) . نقشه ناحیهبندی شهر بندرعباس بر روی شبکه معابر……………………………………69
شکل (5-2) . نقشه خطوط نامزد برای شبکه اتوبوسرانی شهر بندرعباس
بر روی شبکه معابر……………………………………………………………………………………………..73
شکل (5-3) . نمودار صعودی طول خطوط نامزد برای شبکه اتوبوسرانی…………………………………89
شکل (5-4) . نمودار نزولی تقاضای خطوط نامزد برای شبکه اتوبوسرانی………………………………89
شکل (5-5) . نمودار نزولی نسبت تقاضا به طول خطوط نامزد برای شبکه اتوبوسرانی……………..90
شکل (5-6) . نمودار میلهای تعداد انتخاب خطوط در شبکههای پیشنهادی……………………………96
شکل (5-7) . نمودار روند تعداد انتخاب خطوط در شبکههای پیشنهادی………………………………..96

فهرست جدولها

جدول (3-1) . روند طراحی شبکه حمل و نقل همگانی……………………………………………………12
جدول (3-2) . مقایسه روشهای مختلف در طراحی شبکه اتوبوسرانی………………………………….19
جدول (4-1) . مقادیرPc وPm برای روشهای مختلف کدگذاری……………………………………………..53
جدول (4-2) . مقادیر بهینه Į وȕ بر اساس مطالعات انجام شده برای انواع مختلف ACO.ا…………….63
جدول (5-1) . مشخصات ناحیههای ترافیکی شهر بندرعباس…………………………………………….71
جدول (5-2) . میزان تقاضای خطوط…………………………………………………………………………..77
جدول (5-3) . ماتریس همپوشانی خطوط با یکدیگر………………………………………………………..81
جدول (5-4) . خطوط نامزد به ترتیب افزایش طول…………………………………………………………..86
جدول (5-5) . خطوط نامزد به ترتیب کاهش تقاضا………………………………………………………….87
جدول (5-6) . خطوط نامزد به ترتیب کاهش نسبت تقاضا به طول………………………………………88
جدول (5-7) . نتایج حاصل از اجرای الگوریتم ژنتیک………………………………………………………..91
جدول (5-8) . نتایج حاصل از اجرای الگوریتم مورچگان……………………………………………………..93
جدول (5-9) . نتایج اعتبارسنجی مدل برای شبکههای پیشنهادی……………………………………….98
جدول (5-10) . نتایج آنالیز حساسیت الگوریتم ژنتیک برای تابع هدف مسئله………………………….99
جدول (5-11) . نتایج آنالیز حساسیت الگوریتم مورچگان برای تابع هدف مسئله……………………..100

 

Abstract
Since a Bus Transit Route Network design problem leads to have multiple solutions in its nature, some meta-heuristic algorithms such as genetic algorithms and Ant colony optimization have been developed in order to find a global optimum. Suggested approach for Bus Transit Route Network has been compared with the existing benchmark results. It have found that the solution of both genetic algorithms and ant colony optimization are better than the other ones in network parameters. This literature proposes the design and analysis of two metaheuristics, genetic algorithms and ant colony optimization, for solving the bus network design problem and has produced a compare between them. A study of how these proposed heuristics perform is carried out on a casestudy problems to evaluate their computational efficiency and the quality of solutions obtained by them. The results are also compared with the present setup of bus network in the case-studyComputational experiments have shown that both heuristics are good optimization methods for solving the bus network design problem



مقطع : کارشناسی ارشد

قیمت 25000تومان

خرید فایل word

قیمت 35000تومان

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید