نداشتن معیار مطلق برای درست یا غلط و خیرو شر.

طبیعی بودن ناکام شدن، و در صورت عدم توانایی مقابله با ناکامی، انسان الم آن را می پذیرد.
نسبت ندادن شکست ها به عوامل بیرونی
عدم ترس شدید از خطرهای بالقوه
تلاش برکسب استقلال و مسئولیت و عدم روگردانی از کمک های دیگران در صورت لزوم
انجام وظایف محوله از خصوصیات انسان سالم است.
فرد سالم بیش از آنکه به گذشته فکر کند به حال و وضعیت موجود یعنی « اینجا و اکنون » توجه دارد.
کمک کردن به دیگران نه نگرانی در مورد مشکلات دیگران، و در صورت عدم توفیق کمک به دیگران وضعیت آنها و مشکل آنان را می پذیرد.
فرد سالم برای هر مشکل راه حلهایی مختلفی را در نظر می گیردو سعی دارد که بهترین راه حل در حد توانش انتخاب کند.
فرد سالم در نگرش ها و رفتارش « الزام و اجبار » ندارد و می تواند خودش را از قید و بند رها نماید و در جهت سلامت نفس حرکت کند (سالاری، ۱۳۹۲).
۲-۴- مبانی نظری مربوط به عملکرد تحصیلی
۲-۴-۱- تعریف پیشرفت تحصیلی
هر تشکل سازمان یافته ای جهت حفظ و ادامه حیات خود نیازمند اجزایی است که طی یک فرایند مشخص و معین طی زمان تعیین شده از دروندادی که به آن داده می شود، برونداد مورد انتظار را تأمین نماید. واضح است که اگر سیستمی نتواند به اهداف مورد انتظار برسد موجودیت آن زیر سئوال می باشد. آموزش و پرورش به عنوان یک نظام آموزشی در هر جامعه‌ای با صرف هزینه فراوان تعلیم و تربیت فرزندان واجب التعلیم آن جامعه را به عهده دارد. انتظار می رود که محصولات نهایی این سازمان در آینده از کارآیی و بهره وری کافی برخوردار باشند. موفقیت تحصیلی عبارتست از به پایان رساندن هر مقطع از تحصیل توأم با موفقیت و در نهایت به اتمام رساندن دوره متوسطه و اخذ مدرک دیپلم و یا پیش دانشگاهی و این پایان مسئولیت آموزش و پرورش نسبت به هر محصل می باشد(رستمی، ۱۳۹۱).
۲-۴-۲- عوامل مؤثر در پیشرفت تحصیلی
کودک در طی مراحل مختلف رشد همان قدر که نیاز به استقلال فکری و عملی دارد، به همان میزان هم به کمک والدین نیاز دارد.این نیاز با شروع دوران تحصیل محسوس تر می شود.اینجاست که اولیاء باید با علم و اطلاع و کاملاً آگاهانه به یاری کودکان خود بشتابند اما این مشارکت نیابد به گونه ای باشد که طفل ضعیف و متکی به دیگران بار بیاید.به وجود آوردن اتکاءبه نفس در کودک و ایجاد حس مسئولیت در او بهترین راه موفقیت آنان است و کمک های اولیاء در یاددادن مطالب درسی باید چنان باشد که کودک فکر کند این خود اوست که مشکلاتش را از پیش پایش بر می دارد.باید دانست که کودکان هم از داشتن استقلال احساس غرور می کنند. توجه به مراحل زیر می تواند عامل موثری در پیشرفت تحصیلی کودکان باشد:عادت دادن کودک به نظم و ترتیب در کارهای روزانه: مسئله ای که کودکان و والدین آنها با شروع دوران تحصیل با آنها مواجه می شوند، زمان انجام تکالیف درسی است و معمولاً کودکان از زمان برداشتی سطحی و تئوریک دارند.طفل موقعی به یاد انجام تکالیف مدرسه اش می افتد که خستگی های ناشی از بازی و شیطنت او را از پا انداخته است. در چنین هنگامی که کودک خسته و خواب آلود مشغول سرهم بندی تکالیفش است، با غر زدنهای والدینش روبه رو می شود: این چه وقت انجام تکالیف است… این همه وقت را چه کردی؟ اولیاء از همان روزهای اول تحصیل و حتی قبل از آن باید کودک خود را به نظم و انظباطی آگاهانه عادت دهند.مشروط براینکه چنین نظمی توام با تنوع و خلاقیت باشد.انضباط خشک طفل را خشن و عاصی بار می آورد. برخورد منطقی و معتدل با کودک: کودک شما از نظر سن کودک نیست، بلکه یک انسان است که هرچیزی را درک می کند. درک این نکته ظریف لزوم برخورد منطقی و مستدل با کودک را بخوبی توجیه می کند.کودکان معمولاً به چیزهای توجه دارند که در نظر بزرگترها کم اهمیت و بی مورد جلوه می کند.الزاماً چنین توجهی سؤالات متعددی را در کودکان موجب می شود که گاه برای بزرگترها خنده آور و بی مفهوم است. والدین باید در جواب دادن به سئوالات کودکان و در برخورد با آنها توجه داشته باشند که ممکن است یک برخورد غیرمنطقی و یک حرف ناسنجیده در شخصیت کودکشان اثر سوء و پایداری داشته باشد، بخصوص در تشویق و تنبیه کودکان باید وسواس بیشتری نشان داد. کودک باید بداند که چرا تشویق یا تنبیه می شود نتایجی که از تشویق و تنبیه های بیجا حاصل می شود بدتر از آن است که بتوان در این جا ذکر کرد(غفارزادگان، ۱۳۶۸).
۱- اولیاء‌ نباید نقطه مقابل مربیان قرار گیرند: کوچک شمردن معلم و نادان جلوه دادن او در ذهن کودک نسبت به مربی و کتاب ایجاد تردید می کند.کودک مطالب درسی را فقط به این خاطر به ذهن نمی سپارد که در کتاب نوشته شده است، بلکه بیشتر به این جهت آن را قبول دارد که از زبان ساده و شیرین معلمش می شنود. در مواردی ممکن است والدین هنگام بازدید کتابچه درس کودک، در جواب پرسشی که توسط معلم داده شده تردید کنند. در چنین مواقعی بهترین راه،مراجعه به مدرسه و مطرح کردن موضوع با معلم اروش تدریس امری است پویا و تجربی، به این معنی که نباید روش های تدریس امروزی را با روش تدریسی که مثلاً بیست سال پیش مرسوم بوده، مقایسه کرد.امروزه روانشناسان و علمای تعلیم و تربیت با تکیه بر یافته های علمی خود که مبتنی بر تجربه و آزمایش است،برای بهبود بخشیدن در کیفیت وضع تحصیلی دانش آموزان در مقاطع مختلف تحصیلی روش ها و طرق گوناگونی را ارائه می دهند. هر معلمی با بهره گرفتن از تجربیات خود و با ارتقاء مهارتهای شغلی خویش روشی دارد که مختص خود اوست.این مورد بیشتر در رسیدگی به مقدار تکلیفی که معلم تعیین کرده و همچنین در روش تدریس ریاضی بروز می کند.
۲- در چنین مواردی والدین کودکان خود را متهم به دروغگویی کرده و یا معلمان آنها را نسبت به کارشان کم علاقه و بی توجه به حساب می آورند. به طور مثال اکنون تاکید بیشتری روی این مسأله می شود که تعیین تکلیف های سخت و طاقت فرسا نه تنها در یادگیری عامل مؤثری نیست بلکه موجب زدگی و فرار کودک ازمدرسه می شود.معلم ممکن است روی شناختی که نسبت به دانش آموزان خود دارد برای هر یک مقدار معینی تکلیف تعیین کند یا در مورد تدریس ریاضی که گاه والدین راسردرگم می کند، مسئله ملموس تراست که جای خود خواهد آمد. والدین قبل از هر گونه پیش داوری نسبت به کار معلم باید بیشتر در جریان تغییر و تحولات نظام آموزشی قرار گیرد.
۳- اولیاء باید با مطالب کتاب های درس فرزندشان آشنا باشند: مطالبی برای هر سال در نظر گرفته شده، همانطور و بی حساب و کتاب نیست. مطالب درسی در دوره پنج سالگی (ساله) ابتدایی متناسب با نیازهای سنی، روحی کودک و گنجایش ذهنی او است. والدین که نسبت به تحصیل فرزندان خود علاقه بیشتری دارند، باید قبل از هر چیزی ازمطالبی که به فرزندشان آموخته می شود، مطلع باشند.
مرورکردن کتاب های درسی کودک می تواند چنین اطلاعاتی را در اختیار آنها قرار دهد. همچنین بیشتر تمرینات و موضوعاتی که در کتاب های درس دوره ابتدایی آمده، هدف خاصی را دنبال می کند، والدین باید به دور از هرگونه ساده نگری سعی کنند، هدف های درسی را دریابند. در اینجا نباید به میزان تحصیلات و درجه علمی خود بالید. حتی معلمان مجرب هم که سال ها در یک پایه تدریس کرده اند خود را بی نیاز از مطالعه کتاب های درسی نمی دانند.
۴- والدین باید آموخته های اطفال خود را به بیرون از کلاس تعمیم دهند: همانطور که پیش از این آمد والدین باید به طور غیرمستقیم در یادگیری مطالب درسی به کودکان خود کمک کند اکنون توجه خاصی روی این موضوع می شود که طفل آموخته های خود را صرفاً مشتی مفاهیم مجرد و انتزاعی که در چارچوب تنگ کلاس محدود می شود، به حساب نیاورد، بلکه بتواند دانشی را که فرامی گیرد، در بیرون از مدرسه بکار برد و بدین وسیله نیازهای روحی و جسمی را برطرف سازد. والدین می توانند با اطلاعاتی که از کتابهای درسی فرزند خود کسب کرده اند، در گردش ها و مسافرتها،در خانه و خیابان و به بهانه های مختلف باب مصاحبت با آنان را بگشایند و دانش فرزندانشان را عملاً ‌در بیرون از کلاس تعمیم دهند. روشن است که اگر این گفتگوها دو جانبه و دوستانه باشد،کودک را جذب خواهد کرد.
۵- مراجعه به مدرسه و جویا شدن از وضعیت تحصیلی کودکان: مراجعه مداوم اولیاء به مدرسه و مشورت با معلمان و مربیان می تواند مشکل گشای بسیاری از مسائل باشد. همیشه باید به خاطر داشت که معلم کودک شما، برای پیشرفت در کار خود،که الزاماً به نفع فرزند شماست، همواره به همفکری شما نیازمند است(رستمی، ۱۳۹۰).
۲-۴-۳- نظریه های عملکرد تحصیلی
گلشن فومنی (۱۳۸۲) می‌نویسد: به منظور تعریف افت تحصیلی، فرض ‌کنیم هدف تمام دانش‌آموزانی که در یک دروه تحصیلی ثبت نام می‌کنند، گذارندن موفقیت آمیز تمام پایه‌های آن دوره تحصیلی در مدت تعیین شده باشد، از این نظر «تکرار پایه تحصیلی» یک دوره و «ترک تحصیل» پیش از پایان دوره، هر دو افت و اتلاف به حساب می‌آیند، بدین قرار:
الف: تکرار پایه تحصیلی عبارتست از «تکرار یک کلاس برای دانش‌آموزانی که در خلال یک سال تحصیلی در همان کلاس و پایه‌ای که در سال قبل بوده به تحصیل بپردازد و همان کاری را انجام دهد که در سال گذشته نیز انجام داده است».
تکرار پایه تحصیلی، اتلاف آموزشی قلمداد می‌شود، زیرا آنانکه پایه‌ای را تکرار می‌کنند از یک سو باعث کاهش ظرفیت ثبت نام در آن پایه تحصیلی شده و مانع پذیرش دیگران درآن دوره تحصیلی می‌شوند و از سوی دیگر موجب افزایش تعداد بیش از ظرفیت نظام آموزشی شده و هزینه‌های بیشتری را به نظام آموزشی و پرورشی تحمیل می‌کنند.
ب: ترک تحصیل نیز به طور کلی عبارتست از «وضع دانش‌آموزی که پیش از پایان آخرین سال یک دوره آموزشی که در آن ثبت نام کرده است، آن دوره را ترک گوید.» به این نوع ترک تحصیل که پیش از پایان یک دوره مشخصی از تحصیل صورت می‌گیرد، ترک تحصیل زودرس می‌گویند.
ج: افت تحصیلی عبارتست از: وقوع ترک تحصیل زودرس وتکرار پایه تحصیلی در نظام آموزش و پرورش یک کشور (گلشن فومنی، ۱۳۸۲: ۱۶۶).
منادی(۱۳۷۲) هم می‌نویسد: در زبان فارسی برای شکست تحصیلی، بیشتر، از کلمه افت تحصیلی استفاده می‌شود. طبق گفته آقای امین‌فر «کاربرد اصطلاح افت یا اتلاف در آموزش و پرورش از زبان اقتصاد دانان گرفته شده است و آموزش و پرورش را به صنعتی تشبیه می‌کنند که بخشی از سرمایه و مولد اولیه‌ای را که باید به محصول نهایی تبدیل می‌شود، تلف نموده و نتیجه مطلوب و مورد انتظار را به بار نیاورده است» وی می‌افزاید «شاید این تشبیه چندان خوشایند نباشد و اصطلاح قصور در تحصیل یا واماندگی از تحصیل مطلوبتر باشد».
با توجه به اینکه واژه «افت تحصیلی» یا «اتلاف تحصیلی» به معنی هدر دادن تحصیل است. بیشتر جنبه اقتصادی مساله را مطرح می‌کند واژه «قصور در تحصیل» بیشتر متوجه دانش‌آموز شده و واژه «واماندگی از تحصیل» نیز با توجه به تعبیر روانشناسی آن (وامانده – عقب مانده) جنبه فردی پیدا می‌کند و باز دانش‌آموز را زیر سوال می‌برد. خانم ایزامبرت ژاماتی معتقد است که «شکست تحصیلی فقط در یک مؤسسه تحصیلی و بر اساس سطح از قبل تعیین شده مفهوم پیدا می‌کند» به دنبال این تعریف وی می‌افزایند «شاگرد شکست خورده کسی است که نتوانسته است مطالبی را که مؤسسه‌ای در یک زمان خاص برای او سطوح کرده است کسب کند».
شاخص‌هایی که برای شکست تحصیلی استفاده می‌شوند عبارتند از:
۱- مردودی در یک پایه تحصیلی
۲- عقب ماندگی تحصیلی در سطح دانش از قبل تعیین شده
۳- عقب ماندگی تحصیلی در سطح سنی از قبل تعیین شده
۴- ترک تحصیل قبل از اتمام پایان دوره تحصیل اجباری
با توجه به تعاریف عنوان شده و شاخص های مطرح شده می‌توان شکست تحصیلی را مردودی و ترک تحصیل قلمداد کرد.(منادی، ۱۳۷۲، ۵۶-۵۵).
افت تحصیلی را به افت کمی و افت کیفی تقسیم می‌کنند. افت کمی عبارتست از درصد دانش‌آموزان یک دوره آموزشی که به سبب مردود شدن با ترک تحصیل توانسته‌اند آن دروه را با موفقیت بگذرانند و منظور از افت تحصیلی کیفی، نارسایی در رسیدن به هدف های تعیین شده و یا عدم تحقیق بخشی از این هدف هاست. بنابراین تفاوت بین دانش و مهارت فارغ التحصیلان یک دوره آموزشی و هدف های تعیین شده برای این دوره، افت کیفی را نشان می‌دهد. معمولاً مشاهده می‌شود که میزان ترک تحصیل کرده‌ها و افرادی که مردود می‌شوند در مقاطع تحصیلی راهنمایی و متوسطه در پسران بیشتر از دختران است و یکی از دلایل مهم آن می‌توان این باشد که دختران اوقات فراغت خود را بیشتر در خانه می‌گذرانند و فرصت و امکان سرگرمی در بیرون از منزل را کمتر از پسران دارند و بیشتر مطالعه می‌کنند (رستمی، ۱۳۹۰).

۲-۴-۴- عوامل افت تحصیلی

عوامل افت تحصیلی را بر دو نوع تقسیم نموده‌اند:

۱- عوامل داخلی: عواملی هستند که عمدتاً مربوط به خود سازمان آموزش و پرورش می‌باشد و از دورن سازمان سرچشمه می‌گیرد مانند نا متناسب بودن هدفها و محتوای برنامه با نیازهای، استعدادها و علایق فراگیران،‌ نامناسب بودن روش های برنامه‌ها و امکانات آموزش و پرورش با محتوای برنامه‌ها، نامتناسب بودن فضای آموزشی مدرسه و کلاس و … (رستمی، ۱۳۹۰).

۲- عوامل خارجی: عواملی هستند که مربوط به خود نظام آموزش و پرورش نمی‌شوند. بلکه خارج از نظام آموزش و پرورش بر کار این سازمان تأثیر می‌گذارند و باعث افت تحصیلی دانش آموزان می‌شوند. از جمله این عوامل می‌توان به: فقر و محرومیت اقتصادی، شرایط و عوامل فرهنگی و اجتماعی، شرایط عوامل و خانوادگی و توزیع نامناسب امکانات آموزشی اشاره کرد. البته باید یادآور شویم که این عوامل از یکدیگر جدا نبوده و بر هم تأثیر متقابل دارند و نمی توان هر کدام از اینها را به طور جداگانه مورد بررسی قرار داد (معیری، ۱۳۷۰ ،‌۲۵).

۲-۴-۵- انواع شکست های تحصیلی

به طور کلی می‌توان تحقیقات موجود پیرامون شکست های تحصیلی را به سه قسمت تقسیم کرد:
۱- «آنهایی که خود دانش‌آموز را عامل اصلی شکست می‌دانند و در این رهگذر، معتقد به ‌«عامل هوش» به عنوان عامل موفقیت و یا شکست دانش‌آموز می‌باشند. طبیعی است که نظریه هوش بیشتر در حیطه روانشناسی است و تحقیقات مختلف نشان می‌دهد که هنگامی که عامل هوش ثابت نگه‌داشته می‌شود،‌ بین گروه های مختلف اجتماعی، فرهنگی از نظر پیشرفت تحصیلی، اختلاف معنی‌داری وجود دارد، یعنی عامل هوش نمی‌تواند تعیین کننده باشد(منادی، ۱۳۷۲: ۵۸).
به موجب توافق عمومی، هوش، ناشی از هر دو عوامل ژنتیکی و محیطی است. بخشی از هوش به ژنهایی که فرد از والدین به ارث می‌برد و بخشی دیگر به محیطی که در آن رشد و زندگی می‌کند، مربوط می‌شود. هوش در مقابل دگرگونی های محیط حساس است و نسبت به آنها واکنش نشان می‌دهد پژوهش نشان داده است که دامنه وسیعی از عوامل محیطی از جمله با تجربه قبلی و تعلیم و تربیت شخصی که مورد آزمون قرار می‌گیرد. میزان آشنایی او با موضوع مندرج در آزمون، انگیزه اشتیاق به کسب نمره خوب، تسلط او به زبانی که در آزمون به کار رفته است و موارد بسیاری دیگر می‌تواند در اجرای آزمونهای هوشی موثر واقع شود. پاولزوجین تیس دریافته‌اند که بهره هوشی تقریباً ارتباطی با موفقیت تحصیلی و اقتصادی ندارد. بدین ترتیب، تفاوت های هوشی در بین طبقات اجتماعی و گروه های خواه عمدتاً به دلیل فاکتورهای محیطی و یا ژنتیکی، به خوبی می‌تواند کم اهمیت تلقی شوند(رستمی، ۱۳۹۰).
۲- آنهایی که نظریه هوش را رد کرده و «طبقه اجتماعی» دانش‌آموز را عامل اصلی می‌شناسند و در این رهگذر، عوامل اقتصادی، فرهنگی و یا هر دو را مد نظر دارند،‌ گروه پیروان «تئوری محرومیت فرهنگی» هستند. در این راستا، نظام ارزش ها، نوع برخورد، خواسته‌ها، تیپ‌ خانواده‌ها، زبان،‌ فرهنگ و …. به عنوان عوامل تفاوت مطرح می‌باشد (منادی، ۱۳۷۲: ۵۹- ۵۸).

Sequence of N examples D <( x₁ ,y₁ ),….., ( x_N, y_N )> with labels y _i€ Y={ 1,…,L }
Distribution D over the N example
Integer K specifying number of iterations
Weak Learning algorithm WeakLearn (tree)
Do k=1,2,.., K

• • Choose bootstrapped sample Di (n sample) by randomly from D.

• • Call WeakLearn k with Di and receive the hypothesis (tree) h_t.

• • Add h_t to the ensemble.

End
Test: Simple Majority Voting – Given unlabeled instance x

• • Evaluate the ensemble {h₁,….,h_k} on x

• • Choose the class that receives the highest total vote as the final classification.

شکل ۲-۱٫ معماری کلی الگوریتم بگینگ. با دریافت مجموعه‌ی آموزشی D با سایز N ، به تعداد K مجموعه آموزشی جدید D_i، با سایز n<N، تولید می‌شود)بعنوان Bootstrap sample ). K مدل مختلف با بهره گرفتن از K زیر مجموعه، آموزش داده می‌شوند و در نهایت کلاسی که تعداد بیشتری از مدل­ها به آن رای داده­اند، انتخاب می­ شود.

از جمله عوامل تأثیرگذار در موفقیّت متدهای یادگیری تجمعی، بحث تنوع^[۶۱] مدل‌های پایه و همچنین دقت هرکدام از مدل‌هاست. همانطور که واضح است اگر مدل‌های پایه متنوع یا به اصطلاح diverse نباشند، ترکیب آن‌ها بی فایده است. در متد بگینگ، استفاده از مجموعه‌های متفاوت از مجموعه داده اولیه، شرط تنوع را تضمین می‌کند. از طرف دیگر، زمانی یک مدل می‌تواند از تغییرات مجموعه داده آموزشی خود استفاده کند که ناپایدار^[۶۲] باشد . ناپایدار بودن به این معناست که تغییرات کوچک در ورودی (مجموعه­ آموزشی) منجر به تغییرات بزرگ در خروجی مدل شود. از جمله پیش ­بینی کننده‌های ناپایدار می‌توان به شبکه‌های عصبی مصنوعی و درختان تصمیم‌گیری اشاره کرد. هرچند مدل نزدیکترین همسایگی^[۶۳] جزء کلاسه بندهای پایدار به حساب می‌آید [۲۹].
با توجه به مباحث مطرح شده، می‌توان نتیجه‌گیری کرد که استفاده از درخت تصمیم‌گیری بعنوان مدل‌های پایه‌ای متدهای یادگیری تجمعی کارایی مؤثری دارد و برهمین اساس تحقیقات زیادی انجام و منجر به تولید الگوریتم‌های بسیار قدرتمندی نظیر رندوم فارست شد. در ادامه نیز به بررسی دو نوع متد مبتنی بر بگینگ خواهیم پرداخت.
از جمله انواع الگوریتم‌هایی که روند بگینگ را دنبال می‌کنند، می‌توان به دو نوع (۱) pasting small votes و(۲) رندوم فارست اشاره کرد.

• pasting small votes: که طراحی آن در راستای استفاده بر روی پایگاه داده‌های بزرگ بوده است. در این الگوریتم، یک مجموعه داده به زیرمجموعه کوچکتر به نام بیت^[۶۴] تقسیم شده و روی هرکدام یک کلاسه­بند متفاوت آموزش داده می‌شود. اگر انتخاب این مجموعه داده‌ها بر اساس رندوم باشد Rvotes (مشابه بگینگ) نامیده شده و اگر بر اساس اهمیت آن بخش باشد، با نام Ivotes (مشابه بوستینگ) شناخته می‌شوند[۲۹].

• رندوم فارست: نوع دیگر روش بگینگ الگوریتم رندوم فارست است که به دلیل گستردگی استفاده از آن در این پایان‌نامه، مفاهیم آن بطور مفصل در بطور مجزا در بخش بعدی توضیح داده شده است.

رندوم فارست

در سال ۲۰۰۱، Breiman الگوریتم رندوم فارست را ارائه داد که یک حالت عمومی‌تر از بگینگ به حساب می‌آید و در واقع یک لایه رندوم به بگینگ اضافه می‌کند. در این الگوریتم علاوه بر اینکه هر درخت با بهره گرفتن از سمپل‌های متفاوتی از داده‌ها ساخته می‌شود، روند ساخت درخت‌ها نیز تغییر می‌کند. در واقع در یک درخت استاندارد، هر گره تصمیم با بهره گرفتن از بهترین نقطه شکست^[۶۵] انتخاب از میان همه خصیصه‌ها^[۶۶] شکسته می‌شود، اما در رندوم فارست، هر گره تصمیم بر مبنای بهترین نقطه شکست از میان زیرمجموعه‌ای از خصیصه‌هایی که بطور رندوم در سطح آن گره انتخاب شده اند، شکسته می‌شود [۳۰]. معماری کلی مربوط به رندوم فارست برگرفته از [۳۱]در شکل۱-۲ آمده است.

شکل ۲-۲٫ نمایی کلی از الگوریتم رندوم فارست که یک متد یادگیری تجمعی برای کلاسه‌بندی و رگرسیون است. مدل‌های پایه، درختان تصمیم‌گیری CART هستند و خروجی نهایی K، بر اساس رای‌گیری خروجی‌های B عدد درخت تعیین می‌شود. در مورد کلاسه‌بندی، رای نهایی بر مبنای مُد خروجی‌ها و در مورد رگرسیون بر اساس میانگین‌گیری تعیین می‌شود.

بکارگیری این استراتژی باعث عملکرد مناسب و کارا در مقایسه با دیگر الگوریتم‌ها همچون آنالیزهای جداسازی، بردارهای پشتیبان کننده^[۶۷] و شبکه‌های عصبی مصنوعی می‌شود. همچنین این تکنیک فقط به تنظیم دو پارامتر (۱) تعداد متغیرهای قرار گرفته در زیرمجموعه‌ی رندوم انتخاب شده و (۲) تعداد درختان مورد استفاده، نیاز دارد و علاوه بر آن، حساسیت شدیدی نسبت به مقادیر این پارامترها ندارد.

مراحل توسعه‌ی رندوم فارست

بطور کلی الگوریتم رندوم فارست یک مجموعه از درخت‌های شبه CART^[68] است . مروری کلی بر این الگوریتم را تحت ۴ مبحث ۱) مرحله رشد درختان^[۶۹]، ۲) مرحله ترکیب درختان^[۷۰]، ۳) مرحله خودآزمایی^[۷۱]و ۴) مرحله پس پردازش^[۷۲] بررسی می‌کنیم که این مباحث از [۳۲] آمده است.

• مرحله رشد درختان:

درختان موجود در رندوم فارست، شاخه‌های دوتایی^[۷۳] دارند، یعنی هر والد، تنها به دو فرزند تقسیم می‌شود. رندوم بودن در دو مرحله به هرکدام از این درختان تزریق می‌شود، (۱) در توسعه هر درخت روی نمونه‌های رندوم انتخاب شده از داده آموزشی و (۲) در مرحله انتخاب بهترین نقطه شکست از میان متغیرهایی که بطور رندوم از میان همه متغیرها انتخاب شده‌اند. اگر m، تعداد کل خصیصه‌ها باشد، مقادیری که Breiman برای تعداد متغیرهای انتخابی R پیشنهاد داد، به ترتیب در فرمول‌های (۲-۱)، (۲-۲) و (۲-۳) بدین ترتیب بود:

خشک کردن، تقطیر و گاززدایی استیل
خلأ میانی (۱ تا ^۳-۱۰ میلی‌بار)
تقطیر مولکولی، خشک کردن سرمایشی، تلقیح، ذوب و ریخته‌گری کوره‌ها و کوره‌های آرکی (جرقه‌ای)
خلأ بالا (^۳-۱۰ تا ^۷-۱۰ میلی‌بار)
لایه نشانی به روش تبخیر حرارتی، پردازش کریستال، ساخت لامپ^[۴]، میکروسکوپ الکترونی، دستگاه‌های پرتوالکترونی و شتاب‌دهنده‌های ذرهای.
خلأ بسیار بالا (کمتر از ^۷-۱۰ میلی‌بار)
گداخت همجوشی هسته‌ای، ذخیره‌سازی حلقه برای شتاب‌دهنده‌ها، تحقیقات فضایی و فیزیک سطح.

مهم‌ترین فرایندهایی که تحت خلأ انجام می‌شود و محدوده فشار کاری آن‌ها در شکل ‏۱‑۱ ارائه شده است.
شکل ‏۱‑۱: نمایش محدوده خلأ که فرایندهای فیزیکی و شیمیایی انجام می‌شود.
شکل ‏۱‑۲: نمایش محدوده خلأ که فرایندهای صنعتی انجام می‌شود.
کاربرد خلأ در صنایع
فناوری سیستم‌های خلأ چند دهه در صنایع مختلف ضرورتا مورد استفاده قرار گرفته است. از جمله صنایع:
پالایش نفت، گاز
پمپ وکیوم جهت واحدهای روغن سازی^[۵]، تقطیر فراورده‌ها، فیلتراسیون خلأ، جایگزین اژکتورهای بخار، ایجاد خلأ و هواگیری در پروسه‌های مختلف و هواگیری پمپ‌‌های با NPSH کم.
پتروشیمی
پمپ وکیوم جهت فیلتراسیون، ایجاد خلأ و هواگیری در پروسه‌های مختلف.
معادن
پمپ وکیوم جهت فیلتراسیون، کنسانتره.
کاغذ
پمپ خلأ جهت خشک‌کردن و آبگیری از خمیر کاغذ، عملیات اشباع چوب در خلأ.
شیمیایی و دارویی
پمپ وکیوم جهت تخلیه مخلوط‌های گاز و بخار، خشک‌کردن، ایجاد خلأ در راکتور‎ها، حباب‌گیری هوای داخل مواد، آب‌گیری از خمیر صابون، هواگیری از آب و فیلتراسیون خلأ.
کاربردهای حساس خلأ در صنعت هوافضا
ساخت قطعات استراتژیک از جمله یاتاقان موتورجت، شافت روتور هلیکوپتر نظامی، بازو فعال‌کننده بال‌های هواپیمای نظامی، دنده‌ها در سیستم گیربکس هواپیما و هلیکوپتر و اتصالات در موتور هواپیما.
هسته‎ای
از جمله کاربردهای مهم خلأ در دستگاه‌های آنالیز می‌باشد. طیف‌سنج جرمی از دستگاه‌های حساس و دقیق آنالیز است که در علوم و تحقیقات هسته‌ای برای اندازه‌گیری فراوانی نسبی ایزوتوپی از اهمیت ویژه‌ای بر خوردار است. این دستگاه بدون داشتن یک سیستم خلأ بالا و فوق بالا، قادر به انجام آنالیز نخواهد بود زیرا برای حرکت الکترون‎ها و یون‎ها و انجام یونش، خلأ ^۴-۱۰ تا ^۶-۱۰ تور، در محفظه یونش الزامی است.
صنایع مواد غذایی
متالوژی و فلزات
اصطلاحات مورد استفاده در فیزیک خلأ
در این بخش اصطلاحات علمی مورد استفاده در فیزیک خلأ معرفی خواهند شد.
واحد‌های خلأسنجی
واحدهای خلأسنجی همان واحدهای فشارسنجی هستند. بنابراین در خلأسنجی نیز واحدهای پاسکال (Pa) و میلی‌متر جیوه (mmHg) به کار می‌روند. واحدی از فشار که عمدتا مورد استفاده قرار خواهد گرفت، تور^[۶] است که به نام توریچلی ساخته شده و با تقریب خوبی، برابر یک میلی‌متر جیوه است. دیگر واحدهای رایج، اتمسفر استاندارد^[۷]، بار (bar)، میلی‌ بار (mbar)، میکرو بار(Mbar)، پوند نیرو بر اینچ مربع (psi) است که ارتباط بین واحدها در زیر آمده است. واحد فشار در دستگاه SI عبارت است از نیوتن بر سطح مربع (^۲N/m) یا پاسکال (Pa). واحدهای بسیار دیگری برای فشار وجود دارد که پاره‌ای از آن‌ها در تکنیک خلأ به کار می‌روند. بنابراین واحدهای فشار به کار برده شده در اندازه‌گیری‌های خلأ یا به صورت نیرو به ازاء هر واحد سطح^[۸] (مانند نیوتن بر مترمربع، دین بر سانتیمتر مربع، پوند بر اینچ مربع، کیلوگرم بر مترمربع و…) یا بصورت ارتفاع یک ستون از مایع^[۹] که توسط گاز در فشار خاصی در تعادل قرار گرفته است (مانند سانتی‌متر یا اینچ آب، میلی‌متر یا میکرون جیوه و…) بیان می‌شود. واحد فشار پیشنهاد شده از جانب انجمن خلأ آمریکا برای استفاده در تکنولوژی خلأ، میلی‌بار^[۱۰] می‌باشد. در شکل ‏۱‑۳ واحدهای مختلف فشار و ارتباط بین واحدها ارائه شده است.
شکل ‏۱‑۳: نمایش واحدهای مختلف فشار و ارتباط بین آن‌ها
مسیر یا پویش آزاد میانگین^[۱۱]
از آنجا که سیستم‌های کم ‌فشار بیشتر ماهیت گازی دارند، بنابراین بررسی خلأسازی بیشتر در این حالت از ماده انجام می‌گیرد.
در یک گاز، مولکول‌ها در یک مسیر یا خط راست حرکت می‌کنند، تا وقتی که با مولکول‌های دیگر یا با دیواره سامانه خلأ، برخورد کنند. فاصله میانگین حرکت یک مولکول گاز بین دو برخورد، مسیر آزاد میانگین نامیده شده می‌شود. طول این مسیر از خصوصیات مهم گازها بوده و وابسته به فشار گاز است. این مفهوم را با λ نشان می‌دهند که طبق رابطه (‏۱‑۱)، به طور معکوس، متناسب با تعداد مولکول‌ها در واحد حجم (یا به بیان دیگر فشار گاز) می‌باشد.

در رابطه فوق K، ثابت بولتزمان برابر ^۲۳-۱۰× ۳۸۰۶۶۲/۱ ژول بر کلوین (J/ K)، T، دما بر حسب درجه کلوین (K)، P، فشار بر حسب پاسکال (Pa)، ، قطر برخورد مولکول‌ها بر حسب متر (m) می‌باشد. در این حالت دما و فشار در حالت استاندارد (P= 10⁵ Pa, T= 298/15 K) در نظر گرفته می‌شوند. در نتیجه معادله (‏۱‑۱) به صورت زیر در خواهد آمد.

۳-۵- آزمایشات کنترل فرمولاسیون های پراکندگی جامد تهیه شده
۳-۵-۱- حلالیت اشباع
پس از تهیه فرمولاسیونهای پراکندگی جامد به منظور محاسبه حلالیت اشباع معادل ۲۵ میلی گرم دارو، از پودر پراکندگی جامد از هر یک از فرمولاسیونها وزن شد و در بشر حاوی ۲۵ میلی لیتر آب مقطر به مدت ۲۴ ساعت هم خورد و جذب محلول حاصل پس از سانتریفوژ و عبور از کاغذ صافی خوانده شد و نتایج آن در جداول ۴-۳، ۴-۴، ۴-۵، ۴-۶، ۴-۷، ۴-۸ آمده است.
۳-۵-۲- مطالعه آماری حلالیت اشباع به منظور انتخاب فرمولاسیونهای برتر
برای انتخاب فرمولاسیونهای برتر از هر گروه از برنامه SPSS 19 با روش T test استفاده شد. که مقایسه به این صورت بود که ابتدا حلالیت اشباع همه موادی که با دارو استفاده شده بودند با حلالیت اشباع داروی خالص مقایسه شد. لازم به ذکر است که تمامی موادی که برای افزایش حلالیت استفاده شده بودند، حلالیت این داروی کم محلول را به شکل معناداری (۰۵/۰> Pvalue ) افزایش داده اند. اما هدف اصلی انتخاب بهترین فرمولاسیونها از هر گروه میباشد. این مقایسه ها در هر گروه ابتدا بین نسبتهای مختلف هر پلیمر از آن گروه انجام شد. بعد از انتخاب بهترین فرمول از هر پلیمر، مقایسه بین نسبتهای برتر پلیمرهای یک گروه انجام شد تا پلیمر برتر با نسبت مشخص در آن گروه تعیین شود؛ نهایتا ۶ فرمول برتر مشخص شد و آزمایشهای تکمیلی بر روی آنها انجام شد. نتایج این مطالعات آماری به تفصیل در فصل چهار آمده است.

۳-۶- آزمایشات تکمیلی بر روی فرمولاسیون های منتخب
جهت انجام آزمایشات تکمیلی فرمولاسیون های برتر از آنها قرص ساخته شد. بدین صورت که مشابه نمونه بازار که حاوی ۲۰ میلیگرم دارو می باشد، مقداری از فرمول تهیه شده که معادل ۲۰ میلیگرم دارو داشت به وسیله ترازوی آنالیتیکال وزن شد و سپس معادل ۲-۱ % وزنش به آن منیزیم استئارات به عنوان لوبریفیان اضافه شد و سپس پرس گردید.
۳-۶-۱- تعیین مقدار ماده موثره قرص تهیه شده از فرمولاسیون های منتخب
برای تعیین مقدار ماده موثره هر قرص، ابتدا از هر فرمولاسیون ۳ عدد قرص انتخاب شده،جداگانه توزین شد و در هاون پودر نموده و در بالن ۵۰۰ میلی لیتر ریخته شد و به حجم رسید. این سه بالن بر روی استیرر به مدت یک ساعت هم خورد، پس از سانتریفوژ و عبور از کاغذ صافی جذب آنها خوانده شد. جدول ۴-۲۱ نتایج حاصل از تعیین مقدار ماده موثره فرمولهای برتر را نشان میدهد.
۳-۶-۲- آزمون سرعت انحلال روی فرمولاسیونهای منتخب
برای مقایسه سرعت انحلال،قرص های ساخته شده از بهترین فرمولاسیون ها و داروی بازار در سل دستگاه dissolution حاوی ۹۰۰ میلی لیتر بافر فسفات و ۵/۰ % sls با ۷ PH= قرار گرفت.(آپاراتوسɪɪ،دمای ۵/۰±۳۷،دور چرخشrpm50). در زمان های ۵،۱۰،۱۵،۲۰،۲۵،۳۰،۴۵،۶۰ دقیقه نمونه گیری به میزان ۵ سی سی از محلول انجام شد و سپس توسط محیط انحلال جایگزین گردید در نهایت جذب نمونه ها با بهره گرفتن از دستگاه اسپکتروفتومترUV در طول موج ۲۳۹ نانومتر اندازه گیری شد.
۳-۶-۳- بررسی شباهت میان فرمولاسیون های منتخب
فرمولاسیون هایی که سرعت انحلال نزدیک به هم داشتند با بهره گرفتن از فاکتور شباهت که با کمک فرمول زیر بدست می آید بررسی شدند.
F₂=50×۱۰g{[1+1/n Σⁿ_n=1 (R_t-T_t)²]^-0.5 ×۱۰۰}
که در آن n تعداد زمان های نمونه گیری است.R_t درصد آزادسازی نمونه رفرنس و T_t درصد آزادسازی نمونه مورد مطالعه است.F₂ می تواند بین ۰ تا ۱۰۰ باشد.اگر بالای ۵۰ باشد یعنی دو نمونه شبیه هستند.
۳-۶-۴- مطالعه جریان پذیری فرمولاسیونهای منتخب
برای تعیین جریان پذیری از اندیس کار و ضریب هاسنر استفاده شد.بدین منظور ۱ گرم از هر فرمول ساخته شده در مزور با حجم ۵ میلی لیتر ریخته شد.حجم ابتدایی(حجم ظاهری) ثبت گردید.مزور حاوی جرم مشخص از پودر از ارتفاع cm5/2، ۱۰۰ بار روی صفحه چوبی ضربه زده شد تا به حجم ثابتی رسید.این حجم ثانویه (حجم ضربه ایی) نیز ثبت گردید.سپس با کمک فرمول ذکر شده اندیس کار و ضریب هاسنر بدست آمد. نتایج حاصل از این محاسبات در جدول قابل ملاحظه است.
۳-۶-۵- تعیین حلالیت اشباع اختلاط فیزیکی فرمولاسیونهای برتر
اختلاط فیزیکی فرمولاسیونهای برتر به منظور تعیین اینکه صرفا خود پلیمر باعث افزایش حلالیت شده است
یا اینکه علاوه بر آن، روشی که برای ساخت آنها به کار رفته هم روی حلالیت اثر داشته است ساخته شد.
بر اساس نسبت پلیمر به دارو فرمولاسیون های برتر مقدار مشخص از دارو و پلیمر وزن شد و به روش اختلاط هندسی مخلوط گردید و از الک عبور داده شد.
به منظور محاسبه حلالیت اشباع معادل ۲۵ میلی گرم دارو، از پودر پراکندگی جامد از هر یک از فرمولاسیونها وزن شد و در بشر حاوی ۲۵ میلی لیتر آب مقطر به مدت ۲۴ ساعت هم خورد و جذب محلول حاصل پس از سانتریفوژ و عبور از کاغذ صافی خوانده شد.
۳-۶-۶- مطالعه جریان پذیری اختلاط فیزیکی فرمولاسیونهای منتخب
برای تعیین جریان پذیری از اندیس کار و ضریب هاسنر استفاده شد.بدین منظور ۱ گرم از هر فرمول ساخته شده در مزور با حجم ۵ میلی لیتر ریخته شد.حجم ابتدایی(حجم ظاهری) ثبت گردید.مزور حاوی جرم مشخص از پودر از ارتفاع cm5/2، ۱۰۰ بار روی صفحه چوبی ضربه زده شد تا به حجم ثابتی رسید.این حجم ثانویه (حجم ضربه ایی) نیز ثبت گردید.سپس با کمک فرمول ذکر شده اندیس کار و ضریب هاسنر مطالعه شد.نتایج حاصل از این محاسبات در جدول قابل ملاحظه است.
۳-۶-۷- بررسی طیف های FTIR فرمولاسیون برت
ر
به منظور بررسی تداخل احتمالی دارو-حامل، فرمولاسیون با بیشترین محلولیت،مخلوط فیزیکی دارو-حامل،دارو و حامل خالص تحت مطالعات FTIR spectroscopic قرار گرفتند.این آزمایش توسط FTIR اسپکتروفتومتر و با روش پلت KBr انجام شد.ابتدا نمونه مورد نظر به نسبت ۱ به ۲۰۰ با KBr مخلوط شد،سپس از مخلوط مورد نظر قرص با قطرcm1 تهیه شد که تحت تابش اشعه قرار گرفت.نمودارهای نتایج حاصل از این بررسی را نشان می دهند.
۳-۶-۸- بررسی دیاگرام های حاصل از DSC فرمولاسیون برتر
این آزمون در دستگاه DSC60 با سرعت حرارت دهی ۱۰ درجه بر دقیقه از ۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد تحت گاز نیتروژن و با جریان ۳۰ میلی لیتر انجام شد. این آزمون نیز به منظور بررسی تداخل احتمالی دارو- پلیمر در فرمولاسیون B10 انجام شد.فرمولاسیون B10 ،سیمواستاتین،PEG4000 ،اختلاط فیزیکی سیمواستاتین و PEG4000،تحت این آزمایش قرار گرفتند.طیف حاصل از DSC این مواد را می توان در نمودارهای مشاهده نمود.
فصل چهارم:
نتایج
۴-۱- نتایج حاصل از مطالعات پیش فرمولاسیون
الف – نتایج حاصل از بررسی طیف UV سیمواستاتین
نمودار ۴-۱ طیف UV مندرج در رفرنس را نشان میدهد و نمودار ۴-۲ طیف UV غلظت مشخصی از سیمواستاتین را در طول موج ۴۰۰-۲۰۰ نانومتر نشان میدهد. چنان که مشاهده می شود این دو طیف بر یکدیگر منطبق هستند.
نمودار۴-۱٫ طیف UV سیمواستاتین مندرج در رفرنس
نمودار۴-۲٫ نمودار طیف UV نمونه پودر سیمواستاتین
ب– نتایج حاصل از رسم نمودار استاندارد سیمواستاتین در محیط آب مقطر
جذب غلظت های مختلف سیمواستاتین در محیط آب مقطر جهت رسم نمودار در طول موج ۲۳۹ نانومتر در جدول۴-۲ آورده شده است. با بهره گرفتن از داده های این جدول نمودار استاندارد سیمواستاتین رسم شده و ضریب رگرسیون آن ( R²) برابر ۹۹۹/۰ بود.
جدول ۴-۲- جذب غلظت های مختلف سیمواستاتین در محیط آب مقطر در طول موج ۲۳۹ نانومتر

غلظت ( µg/ml )

جذب

X ± SD

برنامه چراغ های راهنمایی و رانندگی
سرعت حرکت اتوبوس ها
فاصله زمانی حرکت اتوبوس ها از ایستگاه اول
مدت توقف در ایستگاه ها
تایید مدل اصلی
اصلاح مدل در صورت عدم صحت ودقت نتایج
انجام مقایسه
تاید مدل درصورت تایید صحت و دقت نتایج
مدل ریاضی MATLAB
انجام مقایسه و ارسال خروجی به مدل ریاضی در صورت تایید صحت ودقت مدل شبیه سازی
انجام مقایسه و اصلاح مدل در صورت عدم تایید صحت ودقت مدل شبیه سازی
نرم افزار AIMSUN
خروجی مدل شبیه سازی با نرم افزار AIMSUN
فاصله زمانی رسیدن اتوبوس ها به ایستگاه های میان مسیر
فاصله زمانی رسیدن اتوبوس به ایستگاه های میان مسیر
نرخ ورود مسافر به ایستگاه ها
جدول مبدأ-مقصد
خروجی مدل ریاضی
طول صف در ایستگاه
زمان انتظار
جمعیت درون اتوبوس
تعداد افراد پیاده و سوار شده
کیلومتر نفر صندلی خالی
۴- ۳- فرضیه استفاده از سیستم اولویت دهی در تقاطع ها (TSP)
روش کلی در این سیستم بر این اساس است که با تشخیص زمان عبور اتوبوس از تقاطع در صورت قرمز بودن چراغ وضعیت چراغ را به نفع اتوبوس تغییر می­دهیم. برای اجرای سیستم اولویت دهی در فاصله مناسبی قبل از تقاطع ابزار تشخیص دهنده ای (detector) جهت تشخیص عبور اتوبوس و محاسبه زمان رسیدن اتوبوس به تقاطع تعبیه می شود. پس از عبور اتوبوس از مقابل این دستگاه و محاسبه زمان عبور اتوبوس از تقاطع مورد نظر در صورت قرمز بودن، چراغ در زمان رسیدن اتوبوس به تقاطع، وضعیت چراغ به نفع اتوبوس تغییر کرده و سبز می­گردد. برای دادن اولویت سه روش چرخش فاز، تقسیم فاز و گسترش زمان چراغ سبز وجود دارد، که در این مدل از روش گسترش زمان چراغ سبز استفاده شده است.

ازجمله اشکالات وارد به طرح اجرای TSP اخلال در زمان بندی چراغ راهنمایی و رانندگی است، زیرا ممکن است چند اتوبوس با اختلاف زمانی کمی به تقاطع برسند، دوطرفه بودن مسیر حرکت اتوبوس ها احتمال این اتفاق را بیشتر می­ کند. تقاطع دو خط سامانه اتوبوس های تندرو نیز می تواند باعث ایجاد مشکلات بیشتری شود. ممکن است اجرای این روش در بعضی موارد اثر چندانی بر زمان طی کل مسیر نداشته باشد، لیکن از ایجاد بهم ریختگی (افزایش واریانس) در توزیع آماری سرفاصله زمانی بین اتوبوس ها به علت برخورد با چراغ قرمز جلوگیری می­ کند و این امر می تواند تاثیر قابل توجهی در عملکرد سامانه اتوبوس های تندرو از نظر زمان انتظار و قابلیت اطمینان زمان انتظار داشته باشد. لازم به ذکر است برای رسیدن به این هدف باید در تقاطع های متوالی و پشت سر هم این سیستم پیاده شود، و اگر به هر دلیلی این امر محقق نشود، عملکرد این روش از نظر کاهش واریانس سرفاصله زمانی رسیدن اتوبوس ها کاهش پیدا می­ کند.
۴- ۴- زمان بندی چراغ های راهنمایی و رانندگی
می توان برای افزایش سرعت و قابلیت اطمینان در زمان بندی حرکت اتوبوس ها از روش زمان بندی چراغ های راهنمایی و رانندگی استفاده کرد. در این روش هیچ تغیری در نسبت زمان فاز سبز و قرمز چراغ ها ایجاد نمی­ شود، همچنین در زمان رسیدن اتوبوس ها به تقاطع نیز تغییری در عملکرد چراغ ها ایجاد نمی­ شود، در این روش فقط زمان بندی اجرای فاز ها به گونه ای تنظیم می­ شود، که فاصله زمانی بین دو تقاطع به اندازه اختلف زمانی شروع فاز سبز باشد. یعنی وقتی اتوبوس در تقاطع اول از چراغ سبز عبور می­ کند، در زمان رسیدن به تقاطع بعدی نیز با چراغ سبز مواجه شود. برای این امر لازم است سیکل چراغ ها در دو تقاطع برابر باشدو اختلاف فاز آن ها به اندازه زمان لازم جهت طی مسافت بین دو تقاطع باشد. اجرای این طرح در تقاطع های شلوغ و پر رفت آمد مشکلی ایجاد نمی­کند، زیرا فقط لازم زمان فاز چراغ ها مدیریت شود وزمان سیکل تقاطع ها یکسان شود که این امر اخلالی در عملکرد چراغ ایجاد نمی­کند. لیکن اجرای این طرح نیز با مشکلاتی مواجه است که از آن جمله می­توان به موارد زیر اشاره کرد:
اگر در مورد اجرای سیستم اولویت دهی بهتر بود در تقاطع های متوالی و پشت سر هم اجرا شود این روش لزوماً باید در تقاطع های متوالی و پشت سر هم اجرا شود و اگر اجرای آن به هر دلیلی در یک تقاطع با اخلال همراه شود، عملکرد تقاطع بعدی نیز با اخلال مواجه می­ شود.
همچنین اگر در مورد روش اولویت دهی در تقاطع ها به دلیل ایجاد اخلال شدید در عملکرد چراغ راهنمایی بهتر بود از آن به صورت همزمان در دو جهت یک مسیر خود داری شود، در این روش عملاً امکان استفاده در دوجهت مخالف وجود ندارد.
این روش در مقاطعی از مسیر که واریانس زمان طی مسافت بین دو ایستگاه به هر دلیلی مثل اشتراک مسیر اتوبوس ها، خودروهای شخصی، زمان توقف های متفاوت در ایستگاه ها و … زیاد باشد، باز دهی این روش کاهش چشم گیری می­یابد.
برخی از مزیت های این روش نیز عبارتند از:
عدم اخلال در عملکرد چراغ راهنمایی در زمان عبور اتوبوس
امکان اجرا در دو مسیر وارد شده به یک تقاطع
عدم نیاز به تغیر نسبت زمان چراغ سبز به قرمز
… .
۴-۵- فرضیه استفاده از خطوط سریع السیر (توقف محدود)
۴-۵-۱- لزوم استفاده از خطوط سریع السیر (توقف محدود): یکی از عمده ترین اشکالات خطوط اتوبوس عدم هماهنگی عرضه و تقاضا در طول خطوط است. برای مثال فرض کنید در یک خط هر دو دقیقه یک اتوبوس با ظرفیت ۱۰۰ نفر وارد خط شود، در ایستگاه اول و ایستگاه های ابتدای مسیر ظرفیت کاف
ی برای مسافران وجود دارد، ولی با رسیدن به ایستگاه های مهم میان خط به علت پر شدن ظرفیت اتوبوس فضای کافی برای مسافران وجود ندارد، در چنین شرایطی افزایش تعداد اتوبوس جهت پاسخ به تقاضا در ایستگاه های میانی با دو اشکال عمده همراه است:
محدودیت ارسال اتوبوس از نظر تعداد ناوگان موجود و ظرفیت پذیرش خط، زیرا کاهش بیش از حد سرفاصله زمانی باعث می­ شود چند اتوبوس ها پشت سر هم گیر کرده و عملکرد آنها به شدت کاهش پیدا می­ کند.
افزایش تعداد اتوبوس به قصد پاسخ به تقاضای ایستگاه های میانی لزوماً باعث خالی ماندن ظرفیت خط در ایستگاه های اول خط می­گردد، به عبارتی شاخص کیلومتر نفر صندلی خالی که یک شاخص منفی است به شدت افزایش پیدا می­ کند.
معمولاً در ایستگاه های ابتدا و انتهای مسیر ظرفیت خالی به شدت بیش از تقاضا است که این باعث کاهش بازده یا راندمان سیستم می­گردد، از طرف دیگر در ایستگاه های میانی نیز تقاضا بیش از ظرفیت است که این اختلاف هرچند کم در ساعات اوج ترافیک باعث ایجاد صف هایی با طول بیش از ۱۰۰ نفر می­ شود و تراکم بیش از اندازه ای در اتوبوس ها ایجاد می کند. با توجه به عدم امکان افزایش تعداد ناوگان به دلایل ذکر شده، استفاده از یک خط با توقف های محدود در ایستگاه هایی با تقاضای بالا به صورت موازی با خط فعلی می ­تواند این مشکل را تا حد زیادی مرتفع کند.
۴-۵-۲- مزیت استفاده از خطوط سریع السیر (توقف محدود): اضافه کردن یک خط سریع السیر یا توقف محدود در کنار خط اصلی مزیت های زیر را به همراه دارد:
افزایش ظرفیت جا به جایی در ایستگاه هایی که خط جدید در آن ها توقف می­ کند.
افزایش سرعت جا به جایی بین ایستگاه های خط جدید که می توان باعث انتقال تقاضا به این ایستگاه ها شود.
کاهش طول صف در ایستگاه هایی که خط جدید در آن ها توقف می کند.
کاهش تراکم مسافران دورن اتوبوس در فواصل بین ایستگاه های میانی.
۴-۵-۳- طراحی خطوط سریع السیر (توقف محدود) به صورت یک خط موازی: در این رویکرد از یک خط موازیخط اصلی با تعداد محدودی توقف در ایستگاه هایی با رفت و آمد بالا استفاده می­ شود (شکل۴-۱۲). جهت مشخص کردن بهترین حالت انتخاب ایستگاه ها و تعداد اتوبوس های اختصاص داده شده به این خط می­توان به جدول مبدأ-مقصد مراجعه کرد و با در نظر گرفتن نرخ ورود مسافران به هر ایستگاه، ایستگاه های پر رفت آمد و مناسب جهت پیاده سازی این روش را انتخاب کرد. باید به این نکته توجه داشت که تعداد توقف زیاد هم عملاً باعث کاهش اثر خط سریع السیر و گیج شدن مسافران می­ شود. به عنوان مثال برای خطی که ۲۰ ایستگاه دارد و ۳ توقف (غیر از ایستگاه اول وآخر) را جهت سرویس توقف محدود در نظر می­گیریم. (شکل۴-۱۲). برای انتخاب درصد بهینه تخصیص ناوگان به جدول مبدأ-مقصد مراجعه می­کنیم.
ایجاد این خطوط با دو محدودیت عمده مواجه است: