عنوان پایان‌نامه
رویکردی به منظور کاهش آلودگی هوا در مساله مسیریابی شبکه حمل و نقل چند حالت دو هدفه
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2781;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 65256
- تاریخ دفاع
- ۱۷ دی ۱۳۹۲
- دانشجو
- اکرم پیشه ور
- استاد راهنما
- رضا توکلی مقدم, حامد شکوری گنجوی
- چکیده
- در این تحقیق، مسأله مطلوب ترین مسیر در شبکه حمل و نقل چند حالته شهر تهران مطرح می شود. به طور دقیق تر تابع هدف، یافتن مسیر بهینه از نظر کاربر بین هر دو نقطه از شهر است. سپس تابع هدف تغییر کرده و مسأله، یافتن مسیری با کمترین هزینه سیستمی می شود. داده های لازم برای شبکه تهران گردآوری می شود و این مدل ریاضی با دو تابع هدف برای داده های شهر تهران با سه حالت حمل و نقل مترو، اتوبوس تندرو و خودروی شخصی در نرم افزار GAMS با CPLEX حل شده و نتایج آن ارائه می شود. از این نتایج برای پاسخ به این سؤال استفاده می شود: آیا مسیرهای بهینه پیشنهادی این مدل، یعنی مطلوب ترین مسیر از نظر کاربر، مسیری با کمترین هزینه سیستمی است؟ اگر جواب این سؤال خیر باشد، دور از انتظار نیست که در شهر، با مشکل ترافیک یا آلودگی هوا روبرو باشیم. در نتیجه باید به این سوال پاسخ داد که چه اقداماتی باید در شهر انجام شود تا به طور کلی مسیرهای مطلوب، مسیر با کمترین هزینه سیستمی باشند؟ یا به عبارت دیگر، کمترین تغییرات در شبکه حمل و نقل چقدر باشد تا مسیر های با کمترین هزینه سیستمی به اندازه مطلوب ترین مسیر، مطلوبیت داشته باشند. به این منظور، مدل معکوس مطلوب ترین مسیر ارائه می شود. در این مدل هدف، بدست آوردن کمترین تغییرات در ضرایب تابع هدف مطلوبیت است به طوریکه مسیر با کمترین هزینه سیستمی ( که جوابی شدنی ولی غیر بهینه برای مدل مطلوبیت است) بهینه شود. در این تحقیق، تابع مطلوبیت وابسته به زمان، هزینه سفر و حالت حمل و نقل است. در نتیجه، می توان تغییرات مطلوبیت را بر حسب زمان و هزینه بدست آورد. به عنوان یک راهکار مستقیم برای کاهش انتشار آلاینده های هوا، میتوان با اعمال هزینه مالیات کربن بر هزینه سفر، تغییرات در شبکه را بررسی کرد. نحوه ایجاد شبکه چند حالته از شبکه های با یک حالت حمل و نقل و آماده کردن شبکه برای ورودی مدل نیز به نحو جدیدی ارائه میشود که می تواند تاثیر بسزایی در حل مدل داشته باشد و مسأله را از وجود محدودیت های واقع گرایانه بی نیاز کند. این محدودیت ها باعث NP-سخت شدن مسأله میشدند که با حذف آنها مسأله به راحتی با روشهای دقیق در زمان مناسب قابل حل است. در نهایت با اعمال عدم قطعیت در زمان سفر مدل جدیدی برای مطلوب ترین مسیر در شبکه حمل و نقل چند حالته ارائه میشود و از الگوریتم مورچگان برای حل این مدل استفاده خواهد شد.
- Abstract
- In this research, first the optimal path problem in a multimodal transportation network is proposed. More precisely, the objective function is to find the optimal path between any two points of the city from the view point of the network users. In the second stage, the objective function has changed to admit the public point of view and the problem is to find a path with minimal system cost. The required data to solve the problem for Tehran network is collected and this mathematical model with the two abovementioned objective functions is solved. The sample network contains three modes of transport, including subway, BRT and car, and GAMS with CPLEX software is used to solve the optimization problems. The results are used to answer the question “whether the optimal proposed path of this model, optimal path in view of the network users, is the same path with minimal system cost or not?” If the answer is NO, it is not surprising to be faced with the problem of traffic and pollution in the city. Thus, It should be answered that what steps should be taken to achieve generally favorable routes which are the same routes with the minimal system cost? In the other words, what are the minimal changes in the transportation network which path with the minimal system cost is the best path in view of the network users. In this regard, the inverse model of optimal path is presented. In this model, the purpose is to achieve minimal changes in the utility objective function coefficients so that the route with the minimal system cost (the answer is feasible but might be not optimal for utility function) is optimal. In the research, the utility function is dependent to the time, expenses of travel and transportation mode. Consequently, changes in utility can be calculated based on terms of time and cost. As a direct approach to reducing air emissions, we can impose the cost of carbon tax on travel expenses and investigate the changes. A new model is proposed to present a multimodal network, including all studied network and relations between them, which is effective in solving the problem. This way, there is no need to consider realistic constraints which lead to an NP-hard problem. By using this network, the problem can be easily solved with exact methods in a reasonable time period. Finally, with applying uncertainty in the travelling time, a new model for the most optimal path in multi-modal transportation network is presented and the Ant Colony Optimization algorithm is used to solve this model. Keywords- Multimodal Transportation, Emission, System Cost, Utility, Inverse Optimization, Uncertainty, Ant Colony Algorithm.
