کاربرد کامپیوتر در حمل و نقل 48 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 48

1. مقدمه

در دنیای امروز، گستردگی و فواصل بین نفاط مختلف دنیا با وجود مسائل ارتباطاتی مختلفی با یکدیگر متصل گردیده است. وسایلی چون تلفن، تلفکس و اینترنت با بکارگیری سیستم‌های مدرن، ماهواره‌ای فواصل را بسیار کوتاه نموده است. اما علیرغم تمامی پیشرفت‌های تکنولوژیکی در این زمینه، لزوم ارتباط‌های مستقیم از بین نرفته است، بلکه با پیشرفت تکنولوژی این لزوم گاهی بیشتر نیز شده است. وسایل حمل و نقل که ابزار این ارتباط مستقیم در جابجایی کالاها و انسان‌ها می‌باشند، نیز همگام با حرکت تکنولوژی پیشرفت کرده‌اند، که این پیشرفت در تمامی سیستم‌های حمل نقل اعم از جاده‌ای راه‌آهن، دریایی، هوایی و دیگر وسایل حمل و نقل بوده است. توسعه‌ی شبکه‌های ارتباطی نیز عنصر اصلی در حمل و نقل می‌باشد که بهره‌وری از سیستم‌های حمل و نقل را میسر می‌سازد. در دنیای صنعتی امروز، برنامه‌ریزی و مدلسازی همیشه تقدم بر امور دیگر دارد و حل مدل‌های مختلف همیشه راهگشا در امرترقی بوده است.

در مسائل حمل و نقل و در برنامه‌ریزی‌های حمل و نقل، غالباً آزمون یک مدل واقعی معمولاً پرهزینه می‌باشد و اگر بخواهیم که چندین مدل را را آزمون نموده تا مدل بهینه انتخاب شود یا از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست و یا امکان‌پذیر نمی‌باشد. لذا امروز شبیه‌سازی به عنوان یک متدولوژی حل مسائل و تجزیه و تحلیل مدل‌ها از اهمیت به سزایی برخوردار می‌باشد. تکنیک شبیه‌سازی این امکان را به ما می‌دهد که قبل از اجرای مدل واقعی آن را در کامپیوتر تست نماییم و اگر داده‌های تئوریک مدل به صورت دقیق انتخاب شود، نتایج آن نزدیک به واقعیت می‌گردد و برنامه‌ریزان با استفاده از نتایج آن می‌توانند در اصلاح مدل و یا تکمیل آن قدم بردارند.

توانایی شبیه‌سازی در مدلسازی سیستم‌های پیچیده به علت سادگی روش از یک سو و پیشرفت سیستم‌های کامپیوتری برای حل مدل‌های ایجاد شده از سوی دیگر، این تکنیک را از سایرین ممتاز می‌نماید.

حمل و نقل و مسائل آن به دلیل وجود پا به دقیق تئوریکی بسیار سازگار و قابل انطباق در برنامه‌های کامپیوتری برای شبیه‌سازی یا حل بسیار مناسب می‌باشند و امروزه نرم‌افزارهای گوناگون حمل و نقل ترافیکی در خدمت کارشناسان این زمینه می‌باشد. یکی از اهداف این پروژه، نگرش بر برنامه‌های کامپیوتری حمل و نقل مخصوص برنامه‌های شبیه‌سازی می‌باشد که مورد استفاده فراوانی در سیستم‌های ترافیکی زمینی، هوایی و دریایی دارد.

1-1 شبیه‌سازی کامپیوتری

روش‌های تحلیل ریاضی، هرجا که ممکن باشد، مطلوب‌ترین و دقیق‌ترین روش برای مطالعه سیستم‌ها می‌باشد، زیرا این روش‌ها معمولاً با کمترین کوشش، جواب‌ها یا نتایجی را تولید می‌کنند که برای مقادیر مختلف پارامترهای مدل قابل محاسبه بوده و میزان دقت آنها صددرصد می‌باشد، اما وقتی که روش‌های تحلیلی، به علت پیچیدگی‌ مدل‌ها یا نیاز به تولید واقعی‌تر رفتار سیستم غیرعملی می‌باشند، آنگاه روش‌های مطالعه سیستم از طریق شبیه‌سازی مطرح می‌گردند.

در شبیه‌سازی کامپیوتری، مدلی که از سیستم تحت بررسی ساخته می‌شود که به صورت یک برنامه کامپیوتری است. یعنی کلیه اشیاء و نماهای سیستم به ساختارهای برنامه‌ای و کلیه مشخصات و رفتار آنها به متغیرها و توابع ریاضی تبدیل می‌گردند. قوانین و روابط حاکم بر سیستم، بر ساختارها و ارتباطشان با یکدیگر در اجرای برنامه جاری می‌باشد.

شبیه‌سازی کامپیوتری به علت عملی بودن در اغلب موارد و دارا بودن امتیازهای خاص خود برای بررسی و مطالعه اغلب سیستم‌ها از قبیل حمل و نقل، سیستم‌های صنعتی، تولیدی، ترافیک، انبارداری و ... بگار می‌رود. مزایای این روش که باعث توجه بیشتر به آن و افزونی موارد کاربرد آن گشته می‌توان به شرح زیر برشمرد:

داشتن قدرت متراکم کردن زمان: بدین ترتیب که بوسیله شبیه‌سازی کامپیوتری ممکن است چندین سال از فعالیت یک سیستم را در چند ثانیه ملاحظه و بررسی نموده و در نتیجه بررسی کننده قادر است، چندین طرح از یک سیستم را در یک فرصت کوتاه مطالعه نموده و نتایج عملکرد آنها را مقایسه نماید.

داشتن قدرت گسترش زمان: بوسیله جمع‌آوری آمار و اطلاعات لازم در برنامه شبیه‌سازی، بررسی کننده قادر است جزئیات تغییراتی که در زمان واقعی قابل مشاهده یا مطالعه نمی‌باشند، در این روش قابل کنترل و بررسی هستند. این عمل با کمک کند نمودن زمان در مدل صورت می‌گیرد.

در یک بررسی گاه لازم است که حرکت زمان (مشاهده و بررسی سیستم) را متوقف کرده و نتایج بدست آمده تا این لحظه را مطالعه نموده و پس از تصمیمات لازم، بررسی را از همان نقطه توقف از سرگرفت. لازمه این نیازمند این است که تمام پدیده‌های وابسته به سیستم و بررسی آن، وضعیت خود را تا شروع مجدد بررس و آزمایش دقیقاً حفظ کنند. این امکان در همه روش‌های مطالعه سیستم‌ها وجود ندارد، ولی در شبیه‌سازی کامپیوتری عمل مذکور به راحتی صورت می‌گیرد.

شبیه‌سازی کامپیوتری قادر به بررسی تغییرات جدید در سیستم‌های موجود و مطالعه سیستم‌هایی که در مرحله طرح می‌باشند، قبل از مصرف هرگونه نیرو، سرمایه و زمان برای پیشرفت یا ایجاد فیزیکی آنها می‌باشد. همچنین در بررسی و آزمایش سیستم‌ها فرصتی که احیاناً ایجاد و مطالعه آنها بوسیله روش‌های دیگر غیرممکن یا خطرناک می‌باشد، با این روش امکان‌پذیر است.

شبیه‌سازی کامپیوتری، این امکان را به مطالعه‌گر می‌دهد که یک آزمایش یا بررسی را با حفظ کلیه شرایط اولیه و رفتار سیستم بوسیله یک برنامه تکرار کند. در هر یک از دفعات تکرار تنها مقادیر بعضی از پارامترها را به منظور دریافت اثر آنها بر رفتار سیستم و نتایج حاصل تغییر می‌دهد.

در هنگامی که داده‌های مساله کامل نبودهع و همچنین نتوان توزیع صحیح داده‌ها را نیز بدست آورد.

سیستم را نتوان در حالت حقیقی آزمون نمود، زیرا ممکن است هزینه‌ای زیاد، خسارت فراوان و یا از نظر ایمنی، مشکلاتی را بوجود آورد.

2- نرم‌افزارهای شبیه‌سازی آزادراه‌ها و بزرگراه‌ها

در زمینه شبیه‌سازی آزادراه‌ها، نسخه‌های متعددی از نرم‌افزارهای مختلف وجود دارند و مورد استفاده قرار می‌گیرند. از بین نرم‌افزارهای مختلف مدل INTRAS تنها مدل ریزنگر شبیه‌سازی آزادراه‌ها می‌باشد که به شرح آن پرداخته خواهد شد:

در زمینه کلان‌نگری نیز مدل‌های متعددی نظیر FRECON2, FREQ, CORQ (که بر پایه نسخه‌های ابتدایی MACK, FREFLO نوشته شده است) وجود دارند که در این قسمت به معرفی برنامه FRECON2 خواهیم پرداخت.

1-2 برنامه شبیه‌سازی INTRAS

مدل شبیه‌سازی ریزنگر INTRAS بوسیله شرکت KLD و همکاران در اواخر دهه 1970 ارائه شد و تکمیل و اصلاح آن در دهه 1980 ادامه پیدا کرد. این مدل یک مدل ریزنگر، احتمالی، مختص وسایل نقلیه و بر مبنای زمان می‌باشد که برای پیش‌بینی عملکرد و ترافیک آزادراه در یک جریان و خیابان‌های اطراف مرتبط با آن مبنای طرح تقاضا و کنترل ترافیک ارائه شده توسط کاربر استفاده می‌شود. عملکرد پیش‌بینی شده در این از بسیاری جهات منحصر به فرد می‌باشد. این برنامه علاوه بر اندازه‌گیری عملکردهای ترافیکی معمولی نظیر سرعت، فواصل زمانی و مکانی، زمان سفر و مصرف سوخت، محدوده وسیعی از نمودارها نظیر نمودارهای مسیر وسیله نقلیه، زمان ـ مکان وسیله نقلیه و نقشه تراکم ترافیک را تهیه می‌کند. عملکرد پیش‌بینی برنامه همچنین می‌تواند در ارتباط با ترافیک اندازه‌گیری توسط شمارش‌گرهایی در طول آزادراه باشد.

طرح شبکه در برنامه INTRAS شامل ویژگی‌های هر پیوند مانند نوع پیوند، تعداد خطوط عبوری و ارتباط آن با سایر پیوندهای شبکه می‌باشد. نرخ جریان ترافیک پیش‌بینی شده بوسیله طبقه‌بندی وسایل نقلیه و نحوه استفاده از خطوط عبوری مشخص می‌شود. کنترل اعمال شده بر ترافیک در این برنامه نیز می‌تواند به شکل خطوط ویژه گردش ترافیک و یا چراغ راهنمایی باشد. لازم به ذکر است