تعیین نوع بهینه تقاطع غیرهمسطح با استفاده از الگوریتم انبوه ذرات (PSO)

به نام خالق یکتا
2301240-15557500-1183640358140موسسه آموزش عالی عمران و توسعه
(غیر انتفاعی – غیر دولتی)
00موسسه آموزش عالی عمران و توسعه
(غیر انتفاعی – غیر دولتی)

دانشکده فنی و مهندسی
گروه مهندسی عمران
پایان نامه:
برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی عمران گرایش راه و ترابری
عنوان:
تعیین نوع بهینه تقاطع غیرهمسطح با استفاده از الگوریتم انبوه ذرات (PSO)
استاد راهنما:
دکتر سعید سعیدی جم
استاد مشاور:
دکتر علی اصغر گهرپور
پژوهشگر:
حمیدرضا صادقیان
زمستان 1393
تقدیم به:
خدایی که آفرید
جهان را ، انسان را ، عقل را ، معرفت را ، عشق را
و به کسانی که عشقشان را در وجودم دمیدند
نهال را باران باید، تا سیرابش کند از آب حیات و آفتاب باید تا بتاباند نیرو را و محکم کند شاخه های تازه روییده را؛ بسی شایسته است از اساتید فرهیخته و فرزانه‏ام جناب آقای دکتر سعید سعیدی جم و استاد بزرگوارم جناب آقای دکتر علی اصغر گهرپور،آموزگارانی که برایم زندگی؛ بودن و انسان بودن را معنا کردند تقدیر و تشکر نمایم.
چکیده:
امروزه با افزایش تعداد وسایل نقلیه،تقاطعهای همسطح دچار مشکلات بسیاری هستند.راهکارهای متفاوتی برای رفع این مشکل وجود دارد که در حال حاضر تبدیل تقاطع همسطح به تقاطع غیرهمسطح بسیار مورد توجه مهندسین قرار گرفته است.اما مدلی که با در نظر گرفتن عوامل مختلف تقاطع غیرهمسطح بهینه را تعیین کند،وجود ندارد و نیاز به چنین مدلی کاملاً احساس میگردد.دراین تحقیق سعی شده است تا مدلی برای انتخاب نوع بهینه تقاطع غیرهمسطح با در نظر گرفتن عوامل مؤثر ارائه گردد. .تقاطعهای مورد بررسی در این تحقیق، تقاطعهای جهتی، شبدری کامل، نیمه شبدری، تکنقطهای و لوزی میباشند که با استفاده از نرمافزار AIMSUN شبیهسازی میشوند.پارامترهای درنظر گرفته شده برای هر کدام از تقاطعها، میزان تولید آلایندههای هوا، میزان مصرف سوخت و زمان سفر میباشند. مقدار پارامترهای ذکر شده از خروجیهای نرمافزار AIMSUN به دست میآیند و سپس تمامی آنها به هزینه تبدیل میگردند. سپس با استفاده از الگوریتم انبوه ذرات ( PSO) ادامهی پژوهش انجام میگیرد که این الگوریتم برای احجام ترافیکی 1000 ، 3500 و 6500 وسیله نقلیه در ساعت،به ترتیب تقاطعهای غیرهمسطح جهتی ،لوزی و تکنقطهای را به عنوان تقاطع غیرهمسطح بهینه ارائه نموده است.
واژههای کلیدی: تقاطع غیرهمسطح ،اولویتبندی ،الگوریتم انبوه ذرات (PSO)
فهرست مطالب
مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..1
TOC \o “1-4” \h \z \u فصل 15
1-1- معرفی انواع تقاطعها PAGEREF _Toc410919095 \h 71-1-1- انواع تقاطعهای همسطح PAGEREF _Toc410919096 \h 71-1-2- انواع تقاطعهای غیرهمسطح PAGEREF _Toc410919097 \h 91-2- مروری بر پژوهشهای گذشته PAGEREF _Toc410919098 \h 161-2-1- روش واتلورث و اینگرام در انتخاب تقاطع غیرهمسطح PAGEREF _Toc410919099 \h 161-2-2- روش مولینازی و ساترلی در انتخاب تقاطع غیرهمسطح PAGEREF _Toc410919100 \h 161-2-3- روش اسمیت و گاربر در انتخاب تقاطع غیرهمسطح PAGEREF _Toc410919101 \h 181-2-4- روش سید کمال سید حسین در انتخاب تقاطع غیر همسطح PAGEREF _Toc410919102 \h 191-2-5- اولویتبندی عوامل مؤثر بر انتخاب تقاطعهای غیرهمسطح توسط شهاب حسن پور PAGEREF _Toc410919103 \h 231-2-6- روش آرین امیرامجدی در انتخاب تقاطع غیرهمسطح PAGEREF _Toc410919104 \h 28فصل 2312-1- مقدمه PAGEREF _Toc410919106 \h 332-2- معرفی نرمافزار شبیهسازی PAGEREF _Toc410919107 \h 342-3- عوامل مؤثر بر انتخاب نوع بهینه تقاطعهای غیرهمسطح PAGEREF _Toc410919108 \h 382-3-2- منابع آلاینده هوا PAGEREF _Toc410919109 \h 432-3-3- زمان سفر PAGEREF _Toc410919110 \h 452-3-4- سوخت PAGEREF _Toc410919111 \h 452-4- مدلسازی تقاطعهای غیرهمسطح PAGEREF _Toc410919112 \h 462-4-1- پارامترهای ترافیکی PAGEREF _Toc410919113 \h 462-4-2- مشخصات فنی خودروها PAGEREF _Toc410919114 \h 472-4-3- مدلسازی PAGEREF _Toc410919115 \h 482-4-4- خروجیهای نرمافزار PAGEREF _Toc410919116 \h 492-4-5- یکسان سازی واحد پارامترهای زمان سفر،آلایندهها و سوخت PAGEREF _Toc410919117 \h 492-4-5-1- هزینهی زمان سفر PAGEREF _Toc410919118 \h 492-4-5-2- هزینهی تولید آلایندههای هوا PAGEREF _Toc410919119 \h 512-4-5-3- هزینهی سوخت PAGEREF _Toc410919120 \h 532-5- معرفی الگوریتم انبوه ذرات PAGEREF _Toc410919121 \h 532-5-1- متغیرهای مستقل و وابسته پژوهش PAGEREF _Toc410919122 \h 542-5-1-1- متغیرهای وابسته تحقیق PAGEREF _Toc410919123 \h 552-5-1-2- متغیرهای مستقل تحقیق PAGEREF _Toc410919124 \h 552-5-2- تعریف مدل و تابع هدف مسئله PAGEREF _Toc410919125 \h 552-5-3- محدودیت مسئله PAGEREF _Toc410919126 \h 562-5-4- کدگذاری و شیوه نمایش جوابها PAGEREF _Toc410919127 \h 562-5-5- روندنمای الگوریتم انبوه ذرات PAGEREF _Toc410919128 \h 582-5-5-1 محاسبه ی مقدار برازندگی PAGEREF _Toc410919129 \h 602-5-3-2- انتخاب Pbest و Gbest PAGEREF _Toc410919132 \h 612-5-3-3- ضرایب یادگیری PAGEREF _Toc410919133 \h 612-5-4- نحوهی پیادهسازی الگوریتم انبوه ذرات PAGEREF _Toc410919134 \h 622-5-4-1- نحوه کدنویسی PAGEREF _Toc410919135 \h 632-5-4-2- نحوه پیادهسازی PAGEREF _Toc410919136 \h 64فصل 3653-1- مقدمه PAGEREF _Toc410919138 \h 673-2- خروجیهای نرمافزار PAGEREF _Toc410919139 \h 673-3- معادلات مربوط به پارامترهای زمان سفر و میزان آلاینده و سوخت PAGEREF _Toc410919140 \h 763-4- معادلات زمان سفر PAGEREF _Toc410919141 \h 763-5- معادلات میزان تولید آلاینده PAGEREF _Toc410919142 \h 763-6- معادلات میزان مصرف سوخت PAGEREF _Toc410919143 \h 773-7- محاسبهی محدودیتهای مسئله PAGEREF _Toc410919144 \h 773-8- نتایج اجرای الگوریتم انبوه ذرات PAGEREF _Toc410919145 \h 783-9- اعتبار سنجی مدل PAGEREF _Toc410919146 \h 823-10- نتیجهگیری کلی PAGEREF _Toc410919147 \h 833-11- پیشنهادات PAGEREF _Toc410919148 \h 84پیوست 185پیوست 293پیوست 399منابع و مراجع …………………………………………………………………………. ………………………………………………………….105
فهرست شکلها
TOC \h \z \t “شکل” \c شکل 1-1 تقاطع سه راهی T و Y شکل PAGEREF _Toc416512547 \h 7شکل 1-2 تقاطع سه راهی T و Y شکل اصلاح شده PAGEREF _Toc416512548 \h 8شکل 1-3 تقاطع چهار راهی اصلاح شده PAGEREF _Toc416512549 \h 8شکل 1-4 فلکه PAGEREF _Toc416512550 \h 9شکل 1-5 تقاطع غیر همسطح لوزی PAGEREF _Toc416512551 \h 10شکل 1-6 تقاطع غیر همسطح تکنقطهای PAGEREF _Toc416512552 \h 11شکل 1-7 تقاطع غیر همسطح شیپوری PAGEREF _Toc416512553 \h 12شکل 1-8 تقاطع غیر همسطح شبدری کامل PAGEREF _Toc416512554 \h 13شکل 1-9 تقاطع غیر همسطح نیمه شبدری PAGEREF _Toc416512555 \h 14شکل 1-10 تقاطع غیر همسطح جهتی PAGEREF _Toc416512556 \h 15شکل 1-11 اولویتبندی پارامترهای مؤثر بر انتخاب نوع بهینه تقاطع غیرهمسطح PAGEREF _Toc416512557 \h 27شکل 2-1 روندنمای پژوهش PAGEREF _Toc416512558 \h 33شکل 2-2 محیط نرمافزار ایمسان PAGEREF _Toc416512559 \h 37شکل 2-3 میزان تأثیرگذاری سه عامل مورد بررسی بر انتخاب گزینه برتر تقاطع غیرهمسطح PAGEREF _Toc416512560 \h 41شکل 2-4 مقایسه سهم منابع آلاینده های هوا PAGEREF _Toc416512561 \h 44شکل 2-5 سهم گروههای مختلف سیستم حمل و نقل در آلودگی منتشره از منابع متحرک در هوای تهران PAGEREF _Toc416512562 \h 44شکل 2-6 تقاطع غیرهمسطح جهتی در نرمافزار ایمسان PAGEREF _Toc416512563 \h 48شکل 2-7 هزینه خسارات ناشی از آلایندههای مختلف هوا در ایران ( گزارش بانک جهانی 2006 (EER, PAGEREF _Toc416512564 \h 52شکل 2-8 روندنمای الگوریتم انبوه ذرات PAGEREF _Toc416512565 \h 59شکل 2-9 شبه کد الگوریتم انبوه ذرات PAGEREF _Toc416512566 \h 61شکل 2-10 روندنمای اجرای مراحل تحلیل PAGEREF _Toc416512567 \h 62شکل 3-1 نمودار میزان تولید آلاینده- حجم ترافیکی برای تقاطع غیرهمسطح تکنقطهای PAGEREF _Toc416512568 \h 68شکل 3-2 نمودار میزان تولید آلاینده- حجم ترافیکی برای تقاطع غیرهمسطح شبدری کامل PAGEREF _Toc416512569 \h 68شکل 3-3 نمودار میزان تولید آلاینده- حجم ترافیکی برای تقاطع غیرهمسطح نیمه شبدری PAGEREF _Toc416512570 \h 69شکل 3-4 نمودار میزان تولید آلاینده- حجم ترافیکی برای تقاطع غیرهمسطح جهتی PAGEREF _Toc416512571 \h 69شکل 3-5 نمودار میزان تولید آلاینده- حجم ترافیکی برای تقاطع غیرهمسطح لوزی PAGEREF _Toc416512572 \h 70شکل 3-6 نمودار میزان مصرف سوخت- حجم ترافیکی برای تقاطع غیرهمسطح تکنقطهای PAGEREF _Toc416512573 \h 70شکل 3-7 نمودار میزان مصرف سوخت- حجم ترافیکی برای تقاطع غیرهمسطح شبدری کامل PAGEREF _Toc416512574 \h 71شکل 3-8 نمودار میزان مصرف سوخت- حجم ترافیکی برای تقاطع غیرهمسطح نیمه شبدری PAGEREF _Toc416512575 \h 71شکل 3-9 نمودار میزان مصرف سوخت- حجم ترافیکی برای تقاطع غیرهمسطح جهتی PAGEREF _Toc416512576 \h 72شکل 3-10 نمودار میزان مصرف سوخت- حجم ترافیکی برای تقاطع غیرهمسطح لوزی PAGEREF _Toc416512577 \h 72شکل 3-11 نمودار زمان سفر- حجم ترافیکی برای تقاطع غیرهمسطح تکنقطهای PAGEREF _Toc416512578 \h 73شکل 3-12 نمودار زمان سفر- حجم ترافیکی برای تقاطع غیرهمسطح شبدری کامل PAGEREF _Toc416512579 \h 73شکل 3-13 نمودار زمان سفر- حجم ترافیکی برای تقاطع غیرهمسطح نیمه شبدری PAGEREF _Toc416512580 \h 74شکل 3-14 نمودار زمان سفر- حجم ترافیکی برای تقاطع غیرهمسطح جهتی PAGEREF _Toc416512581 \h 74شکل 3-15 نمودار زمان سفر- حجم ترافیکی برای تقاطع غیرهمسطح لوزی PAGEREF _Toc416512582 \h 75شکل 3-16 نمودار تقاطع غیرهمسطح جهتی به عنوان تقاطع غیرهمسطح بهینه در حجم ترافیک 1000 وسیله نقلیه در ساعت PAGEREF _Toc416512583 \h 79شکل 3-17 نمودار تقاطع غیرهمسطح لوزی به عنوان تقاطع غیرهمسطح بهینه در حجم ترافیک 3500 وسیله نقلیه در ساعت PAGEREF _Toc416512584 \h 80شکل 3-18 نمودار تقاطع غیرهمسطح تکنقطهای به عنوان تقاطع غیرهمسطح بهینه در حجم ترافیک 6500 وسیله نقلیه در ساعت PAGEREF _Toc416512585 \h 81
فهرست جداول
TOC \h \z \t “جدول” \c جدول 1-1 مقایسه خصوصیات انواع مختلف تبادلها PAGEREF _Toc416512824 \h 24جدول 1-2 مروری بر پژوهشهای گذشته PAGEREF _Toc416512825 \h 30جدول 2-1 سهم وسایل نقلیه شمارهگذاری شده در شهر تهران PAGEREF _Toc416512826 \h 47جدول 2-2 شکل شماتیک یک مثال از مساله انتخاب نوع بهینه تقاطع غیرهمسطح PAGEREF _Toc416512827 \h 58جدول 3-1 واریانس جوابهای حاصل از الگوریتم انبوه ذرات PAGEREF _Toc416512828 \h 82
مقدمه
مقدمه:
با افزایش جمعیت و به تبع آن رشد تقاضای سفر، مدیران حمل ونقل با چالش فرایند انتقال ایمن و کارآمد انسان و کالا با توجه به محدودیتهای تملک اراضی و بودجه مواجه میباشند،که بویژه درآزادراهها و راههای پرتراکم واقع در نواحی شهری و برونشهری که امکان افزایش ظرفیت راه وجود ندارد، ایجاد ازدحام سبب افزایش زمان سفر و کاهش ایمنی و در نتیجه شرایط غیرقابل تحمل برای راننده میشود. در سالهای اخیر تبدیل تقاطعهای همسطح به غیرهمسطح به عنوان یک راه حل امید بخش در مدیریت مؤثر تقاطعها با توجه به زیرساختهای موجود مورد توجه قرار گرفته است که کاربرد این تبدیل منافع بالقوهای مانند بهبود زمانهای سفر،کاهش آلایندههای زیست محیطی، ذخیرهی سرمایه در بلند مدت و کاهش در مصرف سوخت را فراهم میکند. در سال 1972 میلادی واتلورث و اینگرام برای ارزیابی ترافیکی هر یک از گزینه ها، ظرفیت ساعت اوج آنها را با استفاده از یک مدل خطی محاسبه کردهاند. عضوی از تقاطع که تحت تأثیر حجم ماکزیمم بوده و شرایط بحرانیتری دارد شناسایی شده و در مرحله بعدی افزایش ظرفیت می یابد تا مدل مناسب نتیجه شود. در سال 1973 مولینازی و ساترلی مقایسه تقاطع های غیر همسطح را از طریق سطح سرویس، ایمنی، انعطافپذیری طول و تعداد خطوط مناطق همگذری ،زمان سفر، و فاکتورهای اجتماعی بر روی تقاطعهای غیرهمسطح انجام دادهاند. در سال 1977 اسمیت و گاربر بر اساس پارامتر ایمنی دو تقاطع غیرهمسطح لوزی و تکنقطهای را با هم مقایسه کردند.
تعریف مسأله:
یکی از راهکارهایی که جهت بهبودبخشی وضعیت تقاطع موجود مد نظر مهندسین قرار میگیرد اصلاح طرح هندسی، اعمال محدودیتهای ترافیکی و غیره میباشد که در ردیف راه حلهای کم هزینه قرار میگیرند. در صورتی که اینگونه راهکارها نتواند مشکل ترافیکی تقاطع را حل نماید راه حل دیگری که همان تبدیل تقاطع همسطح به تقاطع غیرهمسطح میباشد مد نظر قرار میگیرد. با توجه به تنوع زیاد انواع تقاطعهای غیرهمسطح و حوزه عملکرد هریک از آنها و نیز هزینههای متفاوت اقتصادی آنها گزینههای متفاوتی برای انتخاب نوع تقاطع غیرهمسطح وجود دارد. در کشور ما نیز هنگامیکه یک تقاطع همسطح به یک تقاطع غیرهمسطح تبدیل میشود هیچگونه معیاری برای انتخاب بهینهی تقاطع غیرهمسطح وجود ندارد . وجود مدلی که بتواند عواملی همچون عوامل ترافیکی ، اقتصادی ، زیست محیطی را در یک چارچوب کلی برای انتخاب بهینه نوع تقاطع غیرهمسطح ارائه کند از نیازهای اصلی و اساسی جامعه مهندسان میباشد. در نتیجه ضروری است به منظور ایجاد یکنواختی روشها و ضوابط طراحی و اجرائی و مدیریتی این مدل تدوین شود تا بتواند به عنوان یک قضاوت کارشناسی و نیز یک راهنما مورد استفاده قرار گیرد.
در پژوهش پیشرو،با استفاده از دادههای ترافیکی و نرمافزار شبیهسازی،پنج نمونه از تقاطعهای غیرهمسطح شبیهسازی شدند و تحت بارهای ترافیکی مختلف قرار گرفتند و در نهایت از خروجیهای نرمافزار شبیهسازی،معادلات مربوط به پارامترهای مورد نظر که عبارتند از زمان سفر،میزان آلایندههای زیست محیطی و میزان مصرف سوخت بودند،حاصل گشت.سپس با استفاده از این معادلات و الگوریتم بهینهسازی انبوه ذرات به حل مساله پرداخته شده است.
محتوای فصول بعدی:
در ادامه ، سه فصل پیش رو میباشد ،که فصل اول به معرفی انواع مختلف تقاطعهای غیرهمسطح و مزایا و معایب هرکدام میپردازد و سپس مروری بر پژوهشهای انجام گرفته در رابطه با موضوع مورد بحث که همان انتخاب نوع بهینه تقاطع غیرهمسطح میباشد را شامل میشود.در فصل دوم با عنوان مواد و روشها ،به معرفی اطلاعات و دادههای اولیه پرداخته میشود و نیز نحوهی انجام و بکارگیری روشهای مورد استفاده در این پژوهش تشریح میگردد.در فصل سوم با موضوع بحث و نتیجهگیری به بیان نتایج حاصله از روشهای بکار رفته (و مذکور در فصل دوم) پرداخته شده است و نهایتاً نتایج ،جمعبندی و همچنین پیشنهاداتی برای پژوهشهای آتی ارائه میگردد.
( بررسی منابع )
معرفی انواع تقاطعهاانواع تقاطعهای همسطحالف- تقاطع های سهشاخه (سه راهی )
متداولترین نوع سه راهیها T و Y شکل هستند،که این نوع از تقاطعها برای ارتباط راههای فرعی،راههای محلی و حتی تقاطع راههای اصلی و فرعی مورد استفاده قرار میگیرد،البته شایان ذکر است که در این نوع تقاطعها باید حجم ترافیک کم باشد که در غیر اینصورت باید به رفع این مشکل روی آورد که با اصلاحاتی همچون لالهای کردن(تعریض کردن)و یا ایجاد خطوط گردش و هدایت کننده،مشکل این تقاطعها برای مدت زمانی مرتفع میشود. ]2و11[
294640045720005480054572000
تقاطع سه راهی T و Y شکل]17[1803400-7874000
-863603810000
197294516700500
تقاطع سه راهی T و Y شکل اصلاح شده]17[ب- تقاطعهای چهار رویکردی ( چهارراه )
166370229108000 این نوع از تقاطعها نیز برای ارتباط راههای فرعی،راههای محلی و حتی تقاطع راههای اصلی و فرعی مورد استفاده قرار میگیرد،البته لازم به ذکر است که در این نوع تقاطعها باید حجم ترافیک بالا نباشد که در غیر اینصورت باید به اصلاح این تقاطعها پرداخت که با اصلاحاتی مانند لالهای کردن(تعریض کردن)و یا ایجاد خطوط گردش و هدایت کننده مشکل این تقاطعها برای مدت زمانی مرتفع میشود. ]2و11[
31572203429000
تقاطع چهار راهی اصلاح شده]17[ج- تقاطع های میدانی ( فلکه )
فلکهها نوع خاصی از تقاطعهای همسطح می باشند که به دلیل احتیاج به فضای زیاد استفاده از آنها محدود میباشد و همچنین به دلیل اینکه ماکزیمم حجم ترافیک ورودی به فلکه 3000 وسیله در ساعت میباشد،با توجه به افزایش روزافزون ترافیک،استفاده از این نوع تقاطع بسیار محدود شده است. ]2و11[

فلکه]17[انواع تقاطعهای غیرهمسطح (تبادلها)
الف- لوزی
این نوع تبادل سادهترین و شاید معمولترین نوع تبادل میباشد. یک تبادل لوزی کامل، وقتی شکل میگیرد که یک رمپ قطری یک طرفه در هر یک از چهار ربع وجود داشته باشد. تبادل لوزی چند مزیت دارد: تمام ترافیک می تواند با سرعت نسبتا بالا به راه اصلی وارد و یا از آن خارج شوند و حرکات گردش به چپ به طی مسافت زیاد نیاز ندارند و به یک باند کم عرض برای حریم راه نیاز دارد.تبادلهای لوزی هم در مسیرهای شهری و هم برون شهری کاربرد دارند.این نوع تبادلها به خصوص در تقاطعهای اصلی که گردش به چپ همسطح در راه فرعی با حداقل تداخل با ترافیک عبوری ممکن است،کاربرد دارند. تبادلهای لوزی در جاهایی که تقاطع دارای ترافیک متوسط تا نسبتاً زیاد است نیاز به چراغ راهنمایی دارند.در یک تبادل لوزی، بزرگترین مانع ایجاد یک ترافیک روان، حرکت گردش به چپ در انتهای تقاطع میباشد.شایان ذکر است که یکی از راهکارها برای کاهش تداخل میتواند، ایجاد ترکیبی از میدان و تقاطع غیر همسطح باشد. ]2و11[

تقاطع غیر همسطح لوزی]17[ب- تک نقطه ای
تبادلهای شهری تکنقطهای به عنوان یک تبادل شهری یا یک تبادل لوزی تکنقطهای نیز شناخته میشود.یکی از مشخصات این نوع تبادل این است که تمام حرکات گردشی توسط یک چراغ راهنمایی کنترل میشوند.از مشخصات دیگر این نوع تبادلها حریم راه کم عرض، هزینه ساخت بالا و دارا بودن ظرفیت بالاتری نسبت به تبادلهای لوزی را می توان نام برد. این تبادلها معمولا در مناطق شهری که حریم راه محدود است،کاربرد دارند. تبادلهای تکنقطهای شهری دارای چند مزیت میباشند که میتوان به امکان ساخت در یک حریم راه باریک اشاره نمود.از آنجا که تبادل تکنقطهای در مقایسه با تبادل لوزی که دو تقاطع دارد، فقط دارای یک تقاطع میباشد،تاخیر ایجاد شده توسط چراغ راهنمایی در محدوده تقاطع کمتر است. وجود هزینههای بالای ساخت تبادلهای شهری تکنقطهای معمولا با کاهش هزینههای حریم راه جبران میگردد. ]2و11[

تقاطع غیر همسطح تک نقطهایج- شیپوری
این نوع تقاطع برای اتصال سه مسیر که به صورت T شکل به هم وصل شدهاند به کار میرود بنابراین همه جا از این نوع تقاطع نمیتوان استفاده کرد و صرفا برای حل مشکلات سه راهیها از این تبادل استفاده میشود. ]2و11[

تقاطع غیر همسطح شیپوری]17[د- شبدری کامل
تبادلهای شبدری،تبادلهای چهارراهی هستند که رمپهای حلقوی برای انجام حرکات گردش به چپ استفاده میکنند.معایب اصلی تبادلهای شبدری شامل مسافت سفر طولانی برای ترافیک گردش به چپ، تداخل به وجود آمده در جریان ترافیک وکوتاه بودن طول تداخل جریان میباشد.
از آن جا که تبادلهای شبدری نسبت به تبادلهای لوزی گستردهترند، از آنها کمتر در مناطق شهری استفاده میگردد و بهتر است که در مناطق برون شهری که فضای کافی وجود دارد مورد استفاده قرار گیرند. ]2و11[

تقاطع غیر همسطح شبدری کامل]17[ه- نیمه شبدری
این نوع تبادل مانند شبدری کامل است بجز اینکه حداکثر در سه طرف آن رمپ وجود دارد. این حالت برای مواقعی بکار میرود که در چهار گوشه،زمین کافی برای ایجاد رمپ وجود نداشته باشد و یا حجم گردش به چپ در یکی از مسیرها از مسیر دیگر کمتر باشد.
ایمنی تبادل نیمه شبدری هنگامی که حرکت گردش به چپ در یک مسیر از چپ وجود داشته باشد نسبت به تبادل شبدری کامل کمتر میباشد. ]2و11[

تقاطع غیر همسطح نیمه شبدری]17[و- جهتی
از رابطهای جهتی و نیمهجهتی برای حرکات گردشی مهم به منظور کاهش مسافت سفر، افزایش سرعت و ظرفیت استفاده میشود.در رابطهای جهتی و گاهی نیمهجهتی سطح سرویس بالایی به دلیل سرعتهای نسبتاً بالا و احتمال طراحی بهتر بخشهای انتهایی قابل دسترس خواهد بود. اغلب یک رابط جهتی با دو باند ساخته میشود.]2و11[در این موارد ظرفیت رمپ ممکن است نزدیک به ظرفیت یک بزرگراه با تعداد خطوط مساوی برسد.یک رابط جهتی عبارت است از یک راه یک طرفه که از مسیر سفر مورد نظر زیاد منحرف نمیشود.تبادلهایی که از رابطهای جهتی برای حرکات گردش به چپ اصلی استفاده میکنند، تبادلهای جهتی هستند.رابطهای جهتی یک یا تمام حرکات گردش به چپ تبادل را جهتی خواهد کرد حتی اگر گردش به چپ جزئی از طریق حلقهها صورت پذیرند. هنگامی که یک یا چند رابط از رابطهای تبادل غیر مستقیم هستند، ولی از حلقه ها مستقیمتر باشند، تبادل را یک تبادل نیمه جهتی میگویند. تمام رابطهای گردش به چپ یا تنها حرکات گردش به چپ اصلی ممکن است در مسیر نیمهجهتی باشند.تبادلهای کاملاً جهتی معمولاً در تقاطع دو آزادراه با حجم ترافیک بالا ترجیح داده میشوند.از آنجا که جریان ترافیک بین دو آزادراه از طریق این تبادلها آزاد است، هیچ تقاطع همسطحی وجود ندارد، فقط رابطهای رمپ مستقیم از یک آزادراه به آزادراه دیگر وجود خواهد داشت.تبادلهای کاملاً جهتی به لحاظ تعداد زیاد و طول رمپ ها و تعداد زیاد پلها بسیار پرهزینه میباشند اما دارای ظرفیت بالایی برای جریان ترافیک عبوری و گردشی میباشند و فضای اضافی کم برای ساخت آن مورد نیاز است. ]2و11[

تقاطع غیر همسطح جهتی]17[
مروری بر پژوهشهای گذشتهروش واتلورث و اینگرام در انتخاب تقاطع غیرهمسطحدر این روش هم از تحلیل ترافیکی و هم از آنالیز اقتصادی جهت قیاس گزینههای مختلف استفاده میشود.برای ارزیابی ترافیکی هر یک از گزینهها،ظرفیت ساعت اوج آنها با استفاده از یک مدل خطی محاسبه میشود.این مدل دو فرضیه دارد:
الف)نسبت حجم به ظرفیت همیشه کوچکتر از یک است.
ب)ترافیک در تمام سطح تقاطع بصورت یکنواخت توزیع شده است.
این مدل حداکثر حجمی را که قبل از ایجاد تراکم در تقاطعهای غیر همسطح میتواند از آن عبور کند ،مییابد همچنین با استفاده از این مدل عضوی از تقاطع که تحت تاثیر حجم ماکزیمم شرایط بحرانیتری دارد،شناسایی میشود.بر اساس نتایج بدست آمده از مدل،شکل قبل به گونهای اصلاح میشود که ظرفیت عضو بحرانی افزایش یابد.با استفاده از این روش در هر مرحله تقاطع انتخابی دارای ظرفیت بیشتری نسبت به مرحله قبل است.بعد از یافتن شکل مناسب تقاطع،هزینه اجرایی هر یک از گزینهها را محاسبه میکنند،حال با استفاده از این مدل و بودجه موجود با سطح خدمت مورد نظر گزینه بهینه انتخاب میشود.عیب عمده این روش خطی بودن مدل مورد استفاده برای انتخاب تقاطع است.در این مدل فرض شده است که میزان منفعت کاربران و ظرفیت تقاطع دارای یک رابطه خطی هستند،حال آنکه افزایش اندکی در حجم ترافیک تقاطع سبب افزایش تصاعدی مقدار هزینه کاربران میشود. ]3[
روش مولینازی و ساترلی در انتخاب تقاطع غیرهمسطحمولینازی و ساترلی روشی را برای انتخاب نوع تقاطع غیر همسطح در یک محل خاص پیشنهاد دادند که شامل مراحل زیر است:
الف)ابتدا باید مشخص شود در محل مورد نظر تبادل سیستم یا تبادل سرویس مورد نیاز است و در صورت نیاز به تبادل سیستم حتما انتهای رمپها باید بدون کنترل بوده و امکان جریان آزاد فراهم شود و در صورت استفاده از تبادل سرویس رمپها هم میتوانند بصورت کنترل شده و هم به شکل آزاد به کار روند.
ب)شناسایی تعداد بازوهای تقاطع
ج)شناسایی محدودیتهای طرح مانند محدودیتهای حریم،تاسیسات،کاربری زمین و موانع دیگر
د)تعیین نوع طرح اعم از پیچیده یا ساده ،به عنوان مثال زمانی که تنها دو گزینه برای انتخاب نوع تقاطع وجود دارد طراحی ساده(در زمینهای مسطح)و زمانی که چند گزینه موجود باشد طراحی پیچیده میباشد.
هنگامی که به این سوالات اساسی پاسخ داده شد گزینههایی که تامینکننده شرایط فوق باشند از جنبههای مختلف مانند موارد ذیل ارزیابی میشوند.
الف-عاملهای عملکردی
سطح سرویس
ایمنی
انعطافپذیری
طول و تعداد خطوط مناطق همگذری
زمان سفر
ب- عاملهای اجتماعی
حریم موجود
تعداد معابری که بسته میشوند
میزان تاثیر بر روی اماکن عمومی و تاریخی
ج- عاملهای متنوع دیگر
شعاع قوسها
درجه عملکردی رمپها
توپوگرافی محل
سرعت طرح
نحوه ترکیب ترافیک (نوع وسایل نقلیه عبوری و درصد هریک)
هزینههای اجرایی
پس از محاسبه هزینه گزینههای مختلف،برای هر یک از معیارهای فوق با در نظر گرفتن میزان اهمیت آنها یک عدد در نظر گرفته میشود.با توجه به درجه تطابق هر یک از گزینهها در معیار مورد نظر نمرهای به آن داده میشود.گزینهای که در مجموع دارای بالاترین نمره باشد به عنوان گزینه نهایی انتخاب میشود.عیب عمده این روش این است که عدد در نظر گرفته شده برای هر معیار اختیاری و دلخواه بوده و با توجه به سلایق طراح تغییر میکند.در نتیجه گزینه انتخابی با توجه به عدد در نظر گرفته شده برای هر معیار متغیر خواهد بود که این امر به میزان زیادی از اعتبار روش فوق میکاهد. ]22و3[
روش اسمیت و گاربر در انتخاب تقاطع غیرهمسطحاین روش زمانی به کار برده میشود که بخواهیم تقاطع مورد نظر را صرفا از میان تقاطعهای لوزی یا تکنقطهای انتخاب کنیم. اسمیت و گاربر مطالعات جامعی را در مورد میزان ایمنی و خصوصیات عملکردی این دو نوع تقاطع انجام دادند که نتایج آن در ادامه ارائه شده است.
زمانیکه حجم وسایل نقلیه در هر رویکرد افزایش مییابد،میزان افزایش تاثیر در مبدلهای لوزی بیش از مبدلهای تکنقطهای است.هنگامی که تعداد عابرین پیاده زیاد است مبدلهای لوزی به مبدل های تکنقطهای ترجیح داده میشوند.زیرا در تقاطع های تکنقطهای میزان تاخیر جهت سازگاری تقاطع با عبور زیاد عابرین پیاده به سرعت افزایش پیدا میکنند.
هنگامی که یکی از دو راه متقاطع دارای مسیرهای جمع و پخشکننده است،مبدلهای لوزی بر تکنقطهای ترجیح داده میشوند زیرا در این حالت در مبدلهای تکنقطهای مجبوریم جهت سازگاری با مسیرهای جمع و پخشکننده از چراغهای فازبندی شده استفاده کنیم که این امر سبب افزایش میزان تاخیر میشود.
مبدلهای لوزی معمولا در مواردی که زاویه تقاطع خیلی حاده است بر مبدلهای تکنقطهای ترجیح داده میشوند زیرا در این حالت هزینه ساخت مبدلهای تکنقطهای به علت نیاز به سازه بزرگتر افزایش یافته و فاصله دید نیز به شکل قابل ملاحظه ای کاهش مییابد.
زمانیکه حجم گردش به چپ ها در تقاطع قابل توجه است،بکار بردن مبدل های تکنقطهای می تواند سطح خدمت بالاتری را نسبت به مبدل های لوزی در تقاطع ایجاد کند.مبدل های تکنقطهای بعلت دارا بودن فاز گردش به چپ جداگانه دارای قابلیت انتقال میزان گردش به چپ بیشتری هستند.
هنگامیکه توزیع ترافیک در مسیر اصلی بزرگتر است مبدلهای تکنقطهای و زمانیکه حجم ترافیک در مسیر فرعی بیشتر است مبدلهای لوزی برترند. ]23و3[
روش سید کمال سید حسین در انتخاب تقاطع غیر همسطحشیوه مورد استفاده در این تحقیق شامل مراحل مختلفی بوده است که هر یک از این مراحل با توجه به اهداف موردنظر در پژوهش و ضرورت رعایت مسیر کلی یک طرح مطالعاتی به ترتیب صورت پذیرفتهاند. با توجه به موضوع مطالعه و دستاوردهای حاصل از بخشهای قبلی، نرمافزار مناسب جهت تحلیل عملکرد اجزاء مختلف تقاطعهای غیرهمسطح شناخته شده و در ادامه اطلاعات مورد نیاز برای شروع تحلیلها از چند تقاطع در سطح شهر تهران جمعآوری شده و بعنوان دادههای ورودی نرمافزار مورد استفاده قرار گرفتند. سپس از طریق تطبیق پارامترهای ترافیکی در شرایط واقعی و مدلهای شبیهسازی شده، طی یک پروسه زمانبر شبکه مورد استفاده در مورد هر یک از تقاطعهای غیرهمسطح کالیبره شد. نهایتاً جهت شناخت نقاط ضعف و قدرت انواع تقاطع غیرهمسطح، هر یک از آنها تحت تأثیر یک سری حجم سناریو قرار گرفت و نتایج مورد نظر در هر مورد، از خروجیهای برنامه استخراج شد. با توجه به یافتههای حاصل از بررسی کتب و مقالات و خروجیهای بدست آمده از هر مدل و مطابقت آن با حجم سناریوی معادل با آن، نتایج تحقیق بدست آمده و ارائه شده است. ]10[
جهت بررسی نحوه عملکرد هر یک از انواع تقاطع غیرهمسطح تحت شرایط مختلف ترافیکی، ابتدا از هر یک از انواع تقاطع یک نمونه در سطح شهر تهران انتخاب شده و خصوصیات فیزیکی و عملکردی آن برداشت شد. تقاطعهای منتخب عبارتند از: شبدری کامل،نیمه شبدری،لوزی و تکنقطهای
برای ارزیابی عملکرد تقاطعهای غیرهمسطح باید داده های زیادی جمعآوری شوند.این دادهها را میتوان در دوگروه دستهبندی کرد:
ثابت(استاتیکی( و وابسته به زمان(دینامیکی (.جهت استخراج دادههای استاتیکی تقاطعهای غیرهمسطح فوقالذکر، پارامترهایی نظیر عرض و تعداد خطوط عبور، مساحت تقاطع، شیب مسیر، طول و شعاع قوس در رابطها، فاصله تقاطعهای همسطح مجاور هم، طول خطوط افزایش و کاهش سرعت، طول پاکتهای گردش به چپ و … از عکسهای هوایی موجود در سایت اینترنتی Google Earthبرداشت شده است. دادههای دینامیکی عموماً شامل پارامترهایی نظیر حجم ترافیک، ترکیب ترافیک، زمانبندی و فازبندی چراغهای متغیر و … هستند که از ضبط تصویر ویدیویی از محل تقاطع در ساعت اوج ترافیک حاصل شدهاند. علاوه بر برداشت حجم و ترکیب ترافیک، مشخصات عملکردی و رفتاری نظیر میانگین سرعت وسایل نقلیه در هر رویکرد، میانگین تأخیر در تقاطعهای چراغدار ، فاصله ما بین وسایل نقلیه و … نیز جهت کالیبراسیون مدل ساخته شده برداشت شدهاند. برای بدست آوردن یک تصویر بهتر از نحوه عملکرد تقاطعهای غیرهمسطح، لازم است یک سری حجم سناریو برای انواع تقاطعهای غیرهمسطح اتخاذ شده و هر تقاطع تحت تأثیر هر یک از آنها مورد آنالیز قرار گیرد. به همین دلیل در این تحقیق پنج حجم متفاوت تعریف شدهاند که، عبارتند از: 6500،5500،4500،2500،1500 وسیله در ساعت. برای هر یک از حجمهای اعمال شده، ده سناریو در نظر گرفته شده است که ترافیک را به اشکال مختلف در سطح تقاطع توزیع میکنند. حجم سناریوها طوری در نظر گرفته شدهاند که کلیه حالات ممکن را شامل شده و بتوانند حساسیتهای ترافیکی هر یک از انواع تقاطع غیرهمسطح را نشان دهند. ]10[
در این تحقیق، جهت مقایسه کیفیت خدمتدهی تقاطعهای غیرهمسطح با یکدیگر، سطح سرویس(سطح خدمت) هر یک محاسبه شده و مبنای این قیاس قرار گرفته است. برای محاسبه سطح سرویس(سطح خدمت) هر یک از انواع تقاطع غیرهمسطح، ابتدا عناصر تأثیرگذار در نحوه عملکرد هر یک از انواع تقاطع شناخته شده، سپس سطح خدمت هر یک از این عناصر با استفاده از جداول موجود در HCM2000 (کتاب راهنمای ظرفیت راهها)محاسبه و با یکدیگر قیاس شده است. جهت تحلیل عملکرد انواع مختلف تقاطع غیرهمسطح تحت شرایط مختلف ترافیکی و شناخت حساسیت و محاسن و معایب هر یک، از شبیهسازی ترافیکی در محیط نرمافزار AIMSUN استفاده شد. برای این کار همانطور که پیشتر بیان شد از هر یک از انواع تقاطع غیرهمسطح یک نمونه در سطح شهر تهران انتخاب شده و پس از برداشت دقیق دادههای استاتیکی و دینامیکی، مدل مربوط به آن ساخته شد. سپس دادههایی نظیر میزان تأخیر، سرعت و تراکم از مدل شبیهسازی شده استخراج شده و با مقدار واقعی این پارامترها تطبیق داده شد و در صورت وجود مغایرت، با تغییر پارامترهای رفتاری و عملکردی وسایل نقلیه و رانندگان مدل شبیهسازی شده کالیبره شد.برای بدست آوردن یک تصویر بهتر از نحوه عملکرد تقاطعهای غیرهمسطح، یک سری حجم سناریو برای انواع تقاطعهای غیرهمسطح اتخاذ شد و هر تقاطع تحت تأثیر هر یک از آنها مورد آنالیز قرار گرفت.در ادامه نتایج حاصل از شبیهسازی هر یک از انواع تقاطع غیرهمسطح ارائه شده است.
برخی از مهمترین نتایج حاصله از این پژوهش:
الف) سطح خدمت تبادلهای لوزی متأثر از نحوه عملکرد دو تقاطع همسطح موجود در آن است و در کل میتوان گفت زمانیکه حجم وسایل نقلیه ورودی به تقاطع 4500 وسیله در ساعت یا کمتر از آن است، تبادلهای لوزی در سطح خدمت D یا بهتر از آن عمل میکنند.
ب) نحوه عملکرد تبادلهای تکنقطهای مستقیماً وابسته به کیفیت خدمتدهی تقاطع همسطح موجود در آن است و در کل زمانیکه حجم وسایل نقلیه ورودی به تقاطع 5500 وسیله در ساعت یا کمتر از آن باشد، تبادلهای تکنقطهای در سطح خدمت D یا بهتر از آن عمل میکنند.
ج) تبادلهای تکنقطهای همواره دارای عملکرد بهتر و سطح خدمت مطلوبتری نسبت به تبادلهای لوزی در حجم سناریوهای مشابه هستند.
د)نحوه توزیع ترافیک در تبادلهای تکنقطهای نقش تعیینکنندهای در میزان تأخیر و سطح خدمت این تقاطعها دارد. بنحوی که عدم تقارن در حجم چپگردهای خروجی از رمپها یا چپگردهای مسیر فرعی، سبب افزایش میزان تأخیر و افت سطح خدمت تقاطع میشود.
ه) نحوه عملکرد تبادلهای شبدری کامل، متأثر از میزان تراکم ترافیک در مناطق همگذری و همچنین نواحی واگرایی و همگرایی ترافیک در محل اتصال رمپها با بزرگراه است. با توجه به طول معمولاً کوتاه مناطق همگذری در تبادلهای درون شهری، غالباً این نواحی دارای شرایط بحرانیتری نسبت به مناطق واگرایی و همگرایی رمپها هستند. با در نظر گرفتن شکل معمول تبادلهای شبدری کامل در مناطق درون شهری میتوان گفت زمانیکه حجم ترافیک ضربدری 1170 وسیله در ساعت یا کمتر از آن باشد، تقاطع در سطح خدمت D یا بهتر از آن عمل میکنند.
و) سطح خدمت تبادلهای نیمه شبدری وابسته به میزان تراکم ترافیک در مناطق واگرایی و همگرایی رمپها و نحوه عملکرد مناطق همگذری میباشد.
در صورتیکه حجم ترافیک ضربدری در مناطق همگذری بیش از 1170 وسیله در ساعت باشد، میتوان با بکاربردن رمپهای جهتی این مناطق را حذف کرد، در نتیجه سطح خدمت تبادلهای نیمه شبدری تنها وابسته به نحوه عملکرد نواحی واگرایی و همگرایی رمپها خواهد بود.نتایج تحلیلهای صورت گرفته نشان میدهد، تبادلهای نیمه شبدری در کلیه حجم سناریوها دارای عملکرد بسیار مناسبی بوده و در سطح خدمت D یا بهتر از آن عمل میکنند.
ز) با توجه به اینکه معمولاً ارزش زمین در مناطق درون شهری بسیار زیاد است لذا تبادلهای که حریم کمتری نیاز داشته باشند اقتصادیتر هستند.از این حیث، تبادلهای تکنقطهای در میان تقاطعهای غیرهمسطح کم هزینهترین تبادل بشمار میروند و بعد از آن به ترتیب تبادلهای لوزی، نیمه شبدری و شبدری کامل در اولویتهای بعدی قرار دارند. ]10[
اولویت بندی عوامل مؤثر بر انتخاب تقاطعهای غیرهمسطح توسط شهاب حسن پور
نگاه تک بعدی به تقاطعها باعث میشود که گاه معضلها را از یک نقطه به نقطه دیگری در شبکه راهها منتقل نمود.از سوی دیگر نگاه جامع دستیابی به مبدا، مقصد، و تمایلات تردد محدوده تقاطع را امکانپذیر نموده و ارائه راهکارهای ترکیبی را ممکن میسازد. تامین حرکت روان و ایمن ترافیک در تقاطعها، باعث جلوگیری از ایجاد گرههای ترافیکی و کاهش تاخیر وارده میشود.بر این اساس در تحلیلهای اقتصادی، باید ارزش زمان صرفهجویی شده و پارامترهای مثبت دیگر در این ارتباط مدنظر قرار گیرد. ]5[
این پارامترهای مثبت عبارتند از :
261175527305000
رویکردهای ترافیکی
هزینه
توپوگرافی منطقه
314198010795پارامترهای ارزیابی
00پارامترهای ارزیابی
منفعت استفاده کنندگان
کنترل دسترسی
تاسیسات معارض
موقعیت نسبت به دیگر تقاطعات
رویکردهای ترافیکی : با مطالعه بر روی رویکردهای ترافیکی تقاطعهای غیرهمسطح،نتایجی حاصل گشته است که در شکل 1-11 نشان داده شده است.
نوع تبادل مقدار فضای لازم
جهت ساخت ظرفیت قیمت توضیحات
لوزی کم کم کم سادهترین تبادل است
تک نقطه ای کم متوسط کم- متوسط بیشتر برای مناطق شهری طراحی میشود و مشکل آن عدم تطبیق با عابر پیاده است
نیمه شبدری متوسط متوسط متوسط لوپها باید جوری طراحی شوند که بتوانند به
گردش به چپ زیادی خدمت رسانی کنند.
شبدری کامل زیاد متوسط زیاد ایمنی و ظرفیت به محدوده تداخلی وابسته است.
شیپوری متوسط-زیاد متوسط متوسط-زیاد در محل تقاطع سه شاخه باید استفاده شود.
جهتی خیلی زیاد زیاد خیلی زیاد برای اتصال آزادراه به آزادراه مناسب است.
مقایسه خصوصیات انواع مختلف تبادل ها ]5[هزینه : در این پژوهش منظور از هزینهها،خرید زمین برای احداث تبادل و هزینهی طراحی، ساخت و اجرای تبادل میباشد که یکی از عوامل مهم و تاثیرگذار در انتخاب نوع بهینهی تقاطع غیرهمسطح میباشد.
توپوگرافی منطقه : در بعضی مناطق، تقاطعهای غیرهمسطح تنها گزینهای هستند که توجیه اقتصادی دارند. نوع توپوگرافی سایت ممکن است به گونهای باشد که نیازهای طرح را برآورده کند و انواع دیگر تقاطع قابل اجرا نباشند یا هزینهای برابر یا بیش از تقاطع غیر همسطح داشته باشند.
کنترل دسترسی : دستیابی به یک بزرگراه با بالاترین حد تحرک و دسترسی کنترل شده بین دو نقطه معیاری برای صدور مجوز تقاطع غیرهمسطح یا تبادل در تقاطع یک راه اصلی با فرعی است. با وجود این که کنترل دسترسی و حذف پارکینگ و ترافیک عابر پیاده مهم هستند تقاطع غیرهمسطح یا تبادل در تقاطع یک راه اصلی با فرعی، ایمنی را افزایش میدهد. لذا کلیه تقاطعهای آزادراه باید به صورت غیرهمسطح یا تبادل طراحی شوند و هدف اصلی یک جریان مداوم و روان ترافیک در مسیر اصلی است.
منفعت استفادهکنندگان : هزینه ناشی از تاخیر رانندگان در تقاطعهای پرتراکم همسطح معمولا بسیار بالاست. چنین هزینههایی شامل سوخت، روغن، تعمیرات و تصادفاتی است که به خاطر تغییرات سرعت اتفاق میافتد. در تبادلها اگرچه معمولا مسافت بیشتری نسبت به تقاطعهای نظیر طی میشود اما هزینه طی این مسافت اضافی بسیار کمتر از هزینههایی است که در تاخیر ناشی از توقف ایجاد میشود. نسبت منافع احداث تبادل(کاهش هزینه استفاده کنندگان برای یک سال)، بر هزینه سرمایهگذاری و توسعه آن ( بر حسب ارزش تبدیل شده برای یک سال)شاخص خوبی برای تعیین اقتصادی بودن تبادل است. هرچه این نسبت بزرگتر باشد، طرح توجیه اقتصادی بیشتری دارد. مقایسه این نسبت برای گزینههای طراحی، عامل بسیار مهمی در تعیین نوع و میزان اصلاحات است. اگر این نسبت برای یک پروژه محاسبه گردد، نسبت بزرگتر از یک، بدین معنی است که طرح از لحاظ اقتصادی توجیه پذیر است. به علاوه تبادلها معمولا برای توسعههای مرحلهای طراحی میشوند و توسعههای مقدماتی ممکن است سودهای زیادی حتی بیشتر از توسعههای آتی در بر داشته باشد. ]5[
تاسیسات معارض : تاسیسات زیرزمینی و زیرساختی از مهمترین مباحث در زمینه احداث هر پروژهای میباشد. این تاسیسات به جهت اهمیتی که به لحاظ ساخت و قرارگیری در اعماق زمین دارند و از سویی هریک از آنها در حوزه ارگانها و نهادهای مختلفی هستند، هم به لحاظ ساخت و مکانیابی مجدد و هم به لحاظ هماهنگی حقوقی میان نهادهای مختلف، تاخیر زمانی زیادی را در روند پروژه پدید میآورند. لذا گزینهای را بایستی انتخاب نمود که تا حد امکان دارای کمترین تعارضات با تاسیسات زیرزمینی باشد.
موقعیت نسبت به دیگر تقاطعها : کمبود ظرفیت تقاطع در جادههای پر ترافیک باعث تراکم بیش از حد در یک یا چند شاخه تقاطع میشود. عدم توانایی در تامین ظرفیت لازم با توسعه یا اصلاح تقاطع همسطح، دلیلی برای تبدیل یک تقاطع همسطح به تبادل است. به بیان دیگر گاهی تقاطع همسطح به صورت گلوگاه ترافیکی در میآید که معمولا در نقاط مرکزی شهرها چنین وضعیتی پیش میآید و احداث زیرگذر، روگذر یا تبادل مورد توجه قرار میگیرد. در بسیاری از موارد، غیر همسطح کردن تقاطع، گره ترافیکی را رفع نمیکند بلکه آن را به نقطهای دیگر در همان نزدیکی انتقال میدهد. به این دلیل اثر بخشی منابعی که صرف اصلاحات ناهماهنگ موضوعی میشوند، مورد تردید است. برای اطمینان از اثر بخشی اقدامات اصلاحی باید تاثیر ترافیکی اصلاحات مورد نظر را بر شبکه راههای مجاور و نیز بر محیطزیست شهری بررسی کرد.
همانگونه که ذکر گردید، تقاطعهای غیرهمسطح به لحاظ نقش زیرساختی در شبکه حمل و نقل به خصوص در معابر شهری و نیز تاثیرات بالقوهای که بر مطلوبیت ترافیک دارا میباشند حائز اهمیت بسزایی هستند.لذا این اهمیت زیاد تقاطعها،مدیران شهری را با دغدغههایی برای انتخاب گزینه برتر و مناسبتر تقاطعها روبرو مینماید.از این رو ارائه الگویی که بتواند راهنمای مناسبی برای تصمیمگیری باشد ضروری به نظر میرسد.لذا در این تحقیق عوامل مؤثر بر انتخاب گزینه برتر شامل رویکردهای ترافیکی، هزینه، توپوگرافی منطقه، منفعت استفاده کنندگان، کنترل دسترسی، موقعیت نسبت به دیگر تقاطعها و تاسیسات معارض شناخته گردید. اولویتبندی گزینههای مذکور با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) حاکی از این است که رویکردهای ترافیکی، هزینه و توپوگرافی منطقه با 3/33% ، 1/24% و 7/15% دارای بیشترین میزان اهمیت و موقعیت نسبت به دیگر تقاطعها و تاسیسات معارض با 1/3% و 9/2% دارای کمترین میزان اهمیت هستند. ]5[
لذا نکات ذیل قابل توجه است:
در انتخاب گزینهها حجم تقاضای رویکردهای ترافیکی در اولویت اول قرار گیرد.
منفعت استفاده کنندگان و میزان دسترسیها دارای اولویت متوسط هستند.
تاسیسات معارض گزینهها دارای کمترین میزان اولویت باشد.

اولویت بندی پارامترهای مؤثر بر انتخاب نوع بهینه تقاطع غیرهمسطح ]5[
روش آرین امیرامجدی در انتخاب تقاطع غیر همسطحدر این پژوهش در مرحلهی اول پس از انتخاب نرمافزار مورد نظر AIMSUN تمامی تقاطعهای غیرهمسطح لوزی، تکنقطهای، جهتی، شبدری کامل و نیمه شبدری با رعایت پوستهای مشخص در نرمافزار مذکور مدل میشوند.در ادامه تقاطعهای مدل شده تحت چند سناریوی ترافیکی مختلف برای احجام ترافیکی مختلف قرار گرفته و هر تقاطع غیرهمسطح در نرمافزار شبیهسازی شده است و پس از کالیبراسیون نرمافزار که با توجه به دادههای میدانی در بزرگراه نیایش بدست آمده است خروجیهای نرمافزار استخراج میگردد.پارامترهایی که در این تحقیق مورد بررسی قرار میگیرند و در معادلات وارد میشوند عبارت اند از حجم ترافیکی، میزان تولید آلایندههای هوا، میزان مصرف سوخت، زمان سفر،هزینه ساخت و ایمنی.در ادامه و با استفاده از خروجیهای نرمافزار AIMSUN برای پارامترهای مذکور معادلهای بر حسب میزان حجم گردش به چپها که نقش تعیین کنندهای را در عملکرد تقاطعهای غیرهمسطح دارند بدست میآید. در مرحله آخر تمامی پارامترها به هزینه ریالی تبدیل شده و در نتیجه خروجی معادلات برای هر تقاطع هزینهی آن تقاطع میباشد که در نتیجه تقاطعی که هزینه کمتری دارد را میتوان بعنوان تقاطع غیرهمسطح انتخابی معرفی کرد. ]3[
برای وزندهی پارامترها با استفاده از پرسشنامههای تهیه شده و با بهرهگیری از کارشناسان و متخصصان حمل و نقل و ترافیک و نیز اساتید دانشگاهی و با استفاده از روش AHP به وزندهی پارامترهای اشاره شده ،پرداخته شده است و پس از وارد کردن ماتریسها در نرمافزار expertchoice11 و تحلیل آنها توسط نرمافزار، با میانگینگیری هندسی وزنهای نهایی پارامترهای آلودگی، مصرف سوخت، زمان سفر، فضای مورد نیاز، هزینه ساخت بدست آمدهاند.
پس از بدست آوردن وزن پارامترها برای نوشتن معادلهی هزینه کلی،هر کدام از پارامترهای آلودگی ، زمان سفر ، سوخت ، فضای مورد نیاز ، هزینه ساخت در وزنهای بدست آمده از نرمافزار Expert choice 11 ضرب شده است.در نتیجه تا این مرحله سعی شده بنابر اهمیت هر کدام از پارامترهای مورد بحث وزن آنها اعمال شود. در گام بعدی جهت همسانسازی واحد این پارامترها برای جمع کردن آنها با هم ،تمام پارامترها را در هزینههای محاسبه شده از روشهای مختلف ضرب شدند و در نتیجه در این مرحله میتوان برای هر کدام از5 نوع تقاطع غیرهمسطح ، پارامترهای تبدیل شده به هزینه را با هم جمع نمود.
در نتیجه 5 معادلهی اصلی


تعیین نوع بهینه تقاطع غیرهمسطح با استفاده از الگوریتم انبوه ذرات (PSO) پایان نامه ها
قیمت: 11200 تومان

این نوشته در پایان نامه ها ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *