هزینه تولید آلایندههای هوا
هوا مایه زندگی است و نیاز به آن بیش از نیاز به آب و غذا میباشد . متوسط مقدار هوایی که انسان بالغ در یک شبانه روز تنفس می کند تقریباً ۱۵ کیلوگرم است ،در حالیکه غذا و آب مورد مصرفش به ترتیب ۱۵ و ۵/۲ کیلوگرم میباشد.در سال ۲۰۰۶ گزارشی توسط بانک جهانی منتشر شده که به بررسی اثرات بخش انرژی بر محیطزیست ایران پرداخته است.این گزارش، مقاله انرژی و محیطزیست EER[39] نام دارد. در EER برای محاسبه هزینه های ناشی از خسارات آلودگی هوا از تکنیکی به نام Externe استفاده شده است که بطور گستردهای در اتحادیه اروپا بکار گرفته می شود و هزینه های خسارت ( به ازای هر تن آلودگی ) برآورد شده در کشورهای اتحادیه اروپا را مشخص می کند،به اینصورت که با بهره گرفتن از برآورد برابری قدرت خرید از سرانه تولید ناخالص داخلی، مقادیر برای ایران تعدیل میشوند.این گزارش هزینهها را برای خسارات ناشی از آلایندههای هوا بصورت زیر برآورد نموده است. ]۳و۲۷[
هزینه خسارات ناشی از آلاینده های مختلف هوا در ایران ( گزارش بانک جهانی ۲۰۰۶ (EER,
اما در کشور ایران هم پژوهشهای بسیاری در زمینه تعیین هزینه های ناشی از آلایندههای هوا توسط دانشجویان در پایان نامه ها ،ادارهها و موسسههای مختلف بخصوص شهرداری ها انجام گرفته است ،که در این پژوهش از آمار مربوط به مقاله زهره حسامی و فرناز والیزاده معجزی با عنوان هزینه های اجتماعی ناشی از آلودگی هوا در بخش حمل و نقل عمومی ،به دلیل به روز بودن آمار و ارقام استفاده شده است ،که طبق این مقاله هزینه ناشی از آلایندههای هوا به ازای هر تن آلاینده ۲۱۴۵۸۰۷۵۸ ریال است.]۴ [
هزینه سوخت
با توجه به وضعیت کنونی سوخت در کشورمان هزینه هر لیتر بنزین بصورت آزاد و معادل ۱۰۰۰۰ ریال در نظر گرفته می شود.
معرفی الگوریتم انبوه ذرات
الگوریتم فرا ابتکاری بهینه سازی انبوه ذرات [۴۰] یک روش محاسباتی تکاملی مبتنی بر جمعیت جوابها است.مانند سایر الگوریتمهای جمعیت محور ، الگوریتم بهینهسازی انبوه ذرات نیز ابزار بهینهسازی است که می تواند انواع مختلفی از مسایل بهینهسازی را حل نماید . این الگوریتم با الهامگیری از رفتار اجتماعی گروهی از پرندگان مهاجر که در تلاش برای دستیابی به مقصد ناشناختهای هستند ، توسط ابراهات و کندی[۴۱] توسعه داده شده است . ] ۸ و۲۰[
در الگوریتم بهینهسازی انبوه ذرات ، جمعیت جوابها گروه[۴۲] نامیده می شود و هر جواب مانند یک پرنده در گروهی از پرندگان است و ذره[۴۳] نام دارد و شبیه کرموزوم در الگوریتم ژنتیک است.تمامی ذرات دارای مقدار شایستگی[۴۴] هستند که با بهره گرفتن از تابع شایستگی[۴۵] محاسبه میگردد و تابع شایستگی ذرات باید بهینه گردد . جهت حرکت هر ذره توسط بردار سرعت[۴۶] آن ذره تعیین می شود . در مقایسه با الگوریتم ژنتیک ، این الگوریتم از دو مزیت برخوردار است :
۱) سهولت پیادهسازی و ۲) تعداد پارامترهای قابل تنظیم کمتر . بر خلاف الگوریتم ژنتیک در فرایند تکاملی،در الگوریتم بهینهسازی گروه ذرات،پرندگان جدیدی از نسل قبل (تولید جوابهای جدید از جوابهای قبلی ) ایجاد نمیگردد ، بلکه هر پرنده رفتار اجتماعی خود را با توجه به تجربیاتش و رفتار سایر پرندگان گروه تکامل بخشیده و مطابق آن حرکت خود را به سوی مقصد بهبود میدهد.به عبارت دیگر ، در این الگوریتم ، عملکردهای تکاملی چون تقاطع و جهش وجود ندارد. الگوریتم بهینهسازی انبوه ذرات با جمعیتی از جوابهای اولیه تصادفی (دسته ذرات) آغاز میگردد.هر ذره به صورت تکراری در فضای جواب حرکت می کند و جهت حرکت در هر گام تحت تأثیر موقعیت بهترین جواب بدست آمده توسط ذره و نیز موقعیت بهترین جواب به دست آمده در میان تمامی ذرات تعیین میگردد .
به عبارت دیگر ، با توجه به تقلید این الگوریتم از دستهای از پرندگان که در حین پرواز با یکدیگر ارتباط دارند ، در زمان پرواز ، هر پرنده به سوی مشخصی نگاه می کند.با برقراری ارتباط میان پرندگان ، پرندگان با موقعیت بهتر شناسایی میگردند و بر همین اساس ، هر پرنده به سوی بهترین پرنده با سرعتی که وابسته به موقعیت کنونیاش است ، حرکت می کند . سپس هر پرنده از موقعیت جدیدش به جستجو ادامه میدهد و فرایند تا زمان رسیدن پرندگان به مقصد مطلوب تکرار می شود. این نکته قابل ذکر است که این فرایند شامل تراکنش و هوشمندی همزمان به گونه ای است که پرندگان از تجربیات خودشان و نیز از تجربه سایر پرندگان جهت یافتن مسیر خوب استفاده می کنند . ] ۸ و۲۰[
در این قسمت، نحوه پیادهسازی الگوریتم انبوه ذرات شرح داده می شود. الگوریتم با یک جمعیت اولیه که به صورت تصادفی تولید میشوند، آغاز و با یک شرط پایانی به اتمام میرسد. شرط پایانی برای الگوریتم اجرای ۱۰۰ تکرار متوالی الگوریتم است.
متغیرهای مستقل و وابسته پژوهش
از آنجایی که هدف نهایی این پژوهش را میتوان در تعیین تقاطعهای غیرهمسطح مناسب برای شرایط ترافیکی مختلف دانست، میبایست قابلیت انعطاف لازم را داشته باشد و بتواند هر سه جنبه میزان مصرف سوخت، میزان آلایندگی و نیز زمان سفر را را در نظر گیرد. لذا به صورت واضح میتوان متغیرهای زیر را نام برد.
متغیرهای وابسته تحقیق
با توجه به متغیرهای مستقل ،نوع تقاطع غیرهمسطح مناسب ،متغیرهای وابستهی این پژوهش میباشند،در واقع هر پاسخی به این سوال که “در شرایط منتخب، کدامین نوع از تقاطع غیرهمسطح باید استفاده شود ؟” متغیر وابسته است.
متغیرهای مستقل تحقیق
متغیر مستقل این تحقیق را میتوان همانا شرایط و داده های ورودی مساله دانست،یعنی:
-
- میزان زمان سفر
-
- میزان تولید آلاینده
-
- میزان مصرف سوخت
تعریف مدل و تابع هدف مساله
این پژوهش به دنبال آن است تا با بهره گرفتن از الگوریتم انبوه ذرات تابع زیر را به صورت کمینه محاسبه نماید:
| (۲-۵) | = T + P + F |
در این رابطه:
= Z هزینه نهایی
= T رابطه زمان سفر بر حسب حجم ترافیک (V)
= P رابطه میزان تولید آلایندههای هوا بر حسب حجم ترافیک (V)
= F رابطه میزان مصرف سوخت برحسب حجم ترافیک (V)
رابطه (۲-۵) به این دلیل که هر کدام از سه پارامتر مورد بررسی به تنهایی و مستقل از سایر پارامترها عمل می کند، همچنین به دلیل اینکه اگر میزان هر کدام از پارامترها مقداری تغییر کند،مقدار تابع هدف نیز به همان میزان تغییر خواهد کرد و نیز به دلیل برقراری مفروضات جمع پذیری پارامترها،بخش پذیری و معین بودن آنها، به صورت تابع خطی مدل گردیده است.
رابطه های زمان سفر ،میزان تولید آلایندههای هوا و میزان مصرف سوخت ،حاصل از خروجیهای نرمافزار AIMSUN میباشند که همگی بر اساس میزان حجم ترافیک بر حسب تعداد وسیله نقلیه در ساعت هستند که در فصل آینده به آنها پرداخته می شود.
محدودیت مساله
از آنجا که محدودیتهای مساله میبایست با بهره گرفتن از روابط حاصل از خروجی نرمافزار AIMSUN محاسبه گردد ،لذا محدودیتهای موجود در فصل بعد ارائه گردیدهاند.
کدگذاری و شیوه نمایش جوابها
برای استفاده از الگوریتمهای فراابتکاری نیاز است هر جواب از مسئله به صورتی ساده و قابل استفاده در برنامه نویسی، کدگذاری شود. نحوه کدگذاری جواب تاثیر بسزایی در سرعت و دقت هر الگوریتم فراابتکاری دارد؛ کدگذاری جوابها بر اساس رعایت شرایط زیر باید صورت گیرد.
