16489

16489

طراحي بهينه محدوده طرح ترافيك بر اساس تعيين محدوده و قيمت عوارض در شبكه چندمدي و چندكاربره با تقاضاي متغير

دكتري

مهندسي برنامه‌ريزي حمل‌ونقل

تابستان 1395

دكتر شهريار افندي زاده

عمران

چكيده تراكم ترافيكي يكي از عوامل اصلي هزينه‌هاي اقتصادي به شمار مي‌آيد، كه ناشي از انتخاب نادرست مسير در شبكه توسط كاربران مي‌باشد. يكي از ابزارهاي براي كاهش تراكم ترافيكي، قيمت‌گذاري است كه به عنوان ابزاري موثر براي مديريت تقاضا به حساب مي‌آيد. اما همواره بحث قيمت‌گذاري محدوده به دليل اثرات ناشي از آن بخصوص بر رانندگان وسايل‌نقليه شخصي مورد مخالفت و عدم رضايت رانندگان و سياست‌گذاران بوده است. بررسي‌هاي انجام شده نشان مي‌دهد كه دو نابرابري (بي‌عدالتي) با اجراي قيمت‌گذاري محدوده ايجاد مي‌شود كه شامل نابرابري (بي‌عدالتي) فضايي و زيست‌محيطي مي‌باشند. در نابرابري (بي‌عدالتي) فضايي نوع اول، برخي از كاربران وسايل‌نقليه شخصي كه مقصد سفر آنها در داخل محدوده بوده و يا مي‌بايست از آن عبور نمايند با افزايش زمان سفر مواجه مي‌شوند. اما نابرابري (بي‌عدالتي) نوع دوم، مربوط به كاربران و رانندگاني است كه مبداء سفر آنها در داخل محدوده واقع بوده و با نابرابري (بي‌عدالتي) مواجه مي‌شوند. چون محل سكونت اين دسته از كاربران وسايل‌نقليه شخصي در داخل محدوده واقع است، آنها مجبورند تا عوارض پرداخت نموده و قادر به تغيير مسير و استفاده از مسير بدون عوارض طولاني‌تر نمي‌باشند. بنابراين اين كاربران با نابرابري (بي‌عدالتي) مواجه مي‌شوند. همچنين اگرچه با اجراي قيمت‌گذاري محدوده، ميزان انتشار آلاينده‌هاي هوا در داخل محدوده كاهش مي‌يابد، اما ميزان انتشار آلاينده‌هاي هوا در برخي از كمان‌هاي شبكه و كل شبكه ممكن است افزايش يابد. افزايش در ميزان انتشار آلاينده‌هاي هوا در كل شبكه با توجه به كاهش آن در داخل محدوده به معناي افزايش بيشتر آن در ساير نقاط شبكه است. در واقع به دليل اجراي سياست قيمت‌گذاري محدوده، انتشار آلاينده‌هاي هوا ممكن است از يك نقطه از شبكه به نقطه ديگر آن جابجا شود. بنابراين اين مسأله موجب نابرابري (بي‌عدالتي) زيست‌محيطي نسبت به افراد جامعه (كاربران و غيركاربران سيستم حمل‌ونقل) مي‌گردد. در نهايت با در نظر گرفتن مسائل و نابرابري‌هاي بيان شده، يك مدل بهينه‌سازي چندهدفه دوسطحي با محدوديت توسعه داده شده و بر شبكه سايوكس‌فالز به عنوان يك نمونه كاربردي اعمال گرديده و نتايج مدل پيشنهادي مورد تحليل و بررسي قرار گرفته است. نتايج مدل نهايي نشان مي‌دهد كه: • مدل پيشنهادي نهايي قادر است ضمن در نظر گرفتن توابع هدف مرسوم در سطح بالا در مسئله قيمت‌گذاري محدوده يعني رفاه اجتماعي، توابع هدف جديد يعني تابع هدف برابري (عدالت) فضايي براي كاربران حمل‌ونقل شخصي و برابري (عدالت) زيست‌محيطي براي تمامي افراد جامعه (كاربران و غيركاربران سيستم حمل‌ونقل) را در نظر گرفته و به صورت يك مدل چندهدفه عمل نمايد. •مدل پيشنهادي نهايي قادر است در مسئله سطح پايين يعني تخصيص تعادلي كاربر، يك مدل تخصيص الاستيك بر اساس شيوه‌ها و مدهاي مختلف با دسته‌بندي مختلف كاربران ارائه نمايد. •مدل پيشنهادي نهايي قادر است ضمن در نظر گرفتن مسئله قيمت‌گذاري محدوده، اثر وجود پارك‌سوار را در اطراف محدوده در نظر بگيرد و رفتار كاربران وسايل‌نقليه شخصي را براي تغيير شيوه (مد) سفر از حمل‌ونقل شخصي به ساير مدها نظير تاكسي و اتوبوس پيش‌بيني نمايد. •مدل پيشنهادي با بكارگيري از روشي مبتني بر جبهه پرتو قادر است بجاي ارائه يك جواب براي مسئله قيمت‌گذاري، مجموعه‌اي از جواب‌ها را توليد نمايد تا تصميم‌گيران بر اساس اولويت و اهميت مسائل مختلف نظير رفاه اجتماعي، برابري (عدالت) فضايي و زيست‌محيطي، جواب مناسب را انتخاب نمايند. •مدل پيشنهادي با استفاده از يك روش ابتكاري قادر است مشكل محدوديت‌هاي منطقي روش‌هاي فراابتكاري در توليد جواب‌هاي تصادفي را مرتفع نمايد. •مشكل نابرابري (بي‌عدالتي) فضايي و زيست‌محيطي در دنياي واقعي با اجراي سياست قيمت‌گذاري محدوده وجود داشته و مدل پيشنهادي ابزار مناسبي براي حل اين مشكل مي‌باشد. •بكارگيري مدل پيشنهادي مي‌تواند با كاهش مشكل نابرابري (بي‌عدالتي) موجب افزايش اقبال عمومي و سياست‌گذاران براي اجراي اين سياست گردد. •نتايج مدل پيشنهادي با شكل‌گيري جبهه پرتو نشان مي‌دهد كه توابع برابري (عدالت) فضايي و زيست‌محيطي در تضاد با تابع رفاه اجتماعي بوده و بنابراين رويكرد چندهدفه معقول و منطقي مي‌باشد. •نتايج مدل نشان مي‌دهد كه با تغيير رويكرد و بكارگيري آن و جستجو در فضاي جواب مي‌توان جوابي را پيدا نمود كه در برخي از موارد با كاهش اندك در تابع رفاه اجتماعي مي‌تواند مشكل نابرابري (بي‌عدالتي) را نسبتاً كاهش داد. واژه‌هاي كليدي: قيمت‌گذاري محدوده، نابرابري (بي‌عدالتي) فضايي، نابرابري (بي‌عدالتي) زيست‌محيطي، مدل بهينه‌سازي چندهدفه دوسطحي، روش الگوريتم قوي پرتو نوع 2.

1395/11/13

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract Traffic congestion is one of the main economic costs that is created by choosing the wrong path by users in the network. One of the tools to reduce traffic congestion is cordon pricing scheme that is as an effective approach for travel demand management. But always cordon charging issue, due to its inequitable effects especially on drivers, hasn't been acceptable by drivers an​d policy makers. Our study shows that two inequalities are created by the implementation of cordon pricing, including the spatial an​d the environmental inequity. In first type of spatial inequality, some drivers for travelling to a destination with in the cordon o​r should pass through it will face with increasing in travel time. In second type of inequity, drivers whose origin is located within the cordon will face with inequality. Because the home location of these drivers is located within the cordon, they have to pay toll an​d they cannot change their path an​d choose longer toll free pass. Therefore, these drivers face with inequities. Furthermore, although air pollution emission is reduced by the implementation of the cordon pricing, but air pollution emission may increase in some links an​d the whole network. Increase in emissions in the network, due to its reduction within the cordon, means a further increase in emission in the out of the cordon. In fact, by the implementation of the cordon pricing policy, air pollution emission may be transfer from within the cordon to its outside. Therefore, this problem creates environmental inequity to people (users an​d non-users of transportation systems). Finally, considering mentioned inequities, a bi-level multi-objective optimization model with constraint has been developed. The proposed model has been applied on Sioux Falls network as a numerical example. The results of the developed model show that: • The final proposed model is able to consider the objective functions including the social welfare, the spatial equity, an​d the environmental equity at high level problem an​d act as a multi-objective model. •The final proposed model is able to consider a multi-class multi-modal traffic assignment as at low-level problem. •The final proposed model is able to consider the effect of Park & Ride around the cordon to show drivers’ behavior for mode shifting from private cars to taxis an​d buses. •The final proposed model, by using a method based on Pareto front, instead to provide an answer, is able to generate a set of suitable answers. Therefore, decision makers can choose a suitable answer based on the importance of problems such as social welfare, spatial equity, an​d environmental equity. •The final proposed model, by using a heuristic method, is able to solve the logical constraint problem of meta-heuristic methods to generate random answers for cordon location. •The spatial an​d environmental inequity problems create in the real world by the implementation of cordon pricing policy an​d the proposed model is an appropriate tool to solve these problems. •The final proposed model can reduce the inequity problems an​d increase public an​d policy makers acceptance to implement this policy. •The results of proposed model indicate that, by the formation of Pareto front, the equity functions are in contrast to the social welfare function an​d therefore the multi-objective approach is reasonable. •The results of proposed model indicate that, by researching in solution space an​d choosing another answer, we can reduce inequity problems with low reduction in social welfare in many cases. Keywords: Cordon Pricing, Spatial Inequity, Environmental Inequity, Bi-level Multi-objective Optimization Model, SPEA2.