خوارزمية اختيار أفضل شبكة حافلات لمدينة كربلاء

رسالة ماجستير

اسم الباحث : هدى كاظم دخيل

الكلية : كلية الهندسة

الاختصاص : هندسة البنى التحتية‏

سنة نشر البحث : 2019

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

    يتسبب الازدحام المروري في أغلب دول العالم زيادة كبيرة في زمن التنقل وكلفة النقل والحوادث المرورية ومستوى التلوث البيئي، تقليل عدد رحلات النقل الخاص وزيادة فعالية النقل العام يعتبر من اهم الإجراءات التي من الممكن ان تخفف من المشاكل المرورية، جهود مستمرة تبذلها سلطات المرور في العديد من المدن لزيادة تغطية وتردد واعتمادية شبكات النقل، هذا ينعكس في العدد الكبير من الدراسات في مجال هندسة النقل التي سعت لتحليل وتقييم وتحسين وتصميم شبكات نقل حالية وجديدة، ولكن البحوث في حل مشكلة تصميم شبكة النقل ما زالت تنبثق، بالتالي فإن هذه الدراسة تهدف الى اقتراح طريقة للاختيار الأمثل لمواصفات شبكة النقل بالاعتماد على منهجيات غير حدودية، الخوارزمية الجينية بالإضافة الى التحليل المكاني تم استخدامها لإيجاد مواصفة مثلى لشبكة النقل في مدينة كربلاء، تم صياغة ذلك كمشكلة إيجاد الحل الأمثل التي تقلل من الكلفة الكلية للنظام بالتعبير عنها كدالة لوقت الرحلة الكلي للمسافرين والكلفة التشغيلية للحافلات: هذه الدراسة تمت على مرحلتين: في المرحلة الأولى تم استخدام خوارزمية توليد المسارات لتوليد مجموعة من المسارات الأولية‏ في المرحلة الثانية ثم تطوير موديل رياضي اعتمادا على علم الوراثة الطبيعي للحصول على الحل الأمثل من مجموعة المسارات الاولية في المرحلة الأولى، الموديل المتعدد الأهداف والغير خطي تم تطويره من خلال لغة الماتلاب البرمجية وباستخدام شبكة متوسطة الحجم تعود لمدينة كربلاء/ العراق، مقارنة الحل الأمثل الناتج من المرحلة الثانية مع الحلول الأولية التي حصلنا عليها في المرحلة الأولى تظهر ان الحل الأمثل قد حقق اقل وقت رحلة للمسافرين واقل حجم اسطول للحافلات واقل مسافة يمكن ان تقطعها الحافلات وبالتالي تحقيق اقل كلفة اجمالية للنظام الكلفة الكلية للنظام الخاصة بالحل الأمثل كانت 22، 9، 21، 11% اقل من كلفة الحلول الاولية وبالتوالي، بهذه الطريقة فان الموديل الرياضي المطور باستخدام مبادئ علم الوراثة يظهر فعالية اكثر من مبادئ خوارزميات البحث المحلي.

Optimization Algorithm for Bus Network in Karbala

    Traffic congestion in many cities around the world causes an excessive increase in travel time, transportation cost, traffic accidents, and the level of environmental pollution. Reducing the volume of trips made by private cars, along with increasing the attractiveness of public transportation are vital actions that can partially alleviate these traffic issues. Persistent efforts being made by traffic authorities in many cities to increase transit network coverage, service frequency, and reliability. This is reflected in the vast number of studies in transportation engineering literature that sought to analyse, evaluate, enhance and design existing and new transit route networks.

    However, research on solving transit network design problem (TRNDP) is still emerging. Thus, this study aims to suggest a method to optimize the geometry of transit route network based on non-parametric techniques.

    Genetic Algorithm (GA) along with spatial analysis tools were used to find an optimal geometry for the bus network in Karbala city. This is formulated as an optimization problem that reduces the overall system cost and expresses in a function of passenger total travel time and bus operating cost. This study was processed in two stages: in the first stage, candidate route generation algorithm (CRGA) was used to generate a set of initial bus lines. In the second stage, a mathematical model was developed based on natural genetics to obtain the optimal solution from the initial candidate route set that developed in the first stage. The multi-objective nonlinear mixed-integer model was developed through MATLAB programming language using data of medium-sized network belongs to the city of Karbala, Iraq.

     The comparison of the optimal solution resulted from the second stage with the initial solutions in the first stage showed that the optimal solution offered the least user time, fleet size, bus kilometres and therefore the lowest total system cost. The total system cost of the optimal solution was (22, 9, 21, and 11) % less than the cost of the four initial solutions respectively. In this way, the developed model using natural genetics approach outperforms local search algorithm principles.