چکیده مقاله :

در این مقاله ما قصد داریم بطور خلاصه نگاهی به روشهای گوناگون تنظیم علائم ترافیک داشته باشیم و سپس توضیحاتی برای توسعه سیستم کنترل ترافیک در مناطق شهری با استفاده از روش پایگاه برنامه‏ریزی منطقی ارائه نماییم. استفاده از برنامه‏ریزی منطقی در خیلی از استراتژیهای کنترل انعطاف‏پذیر منجر می‏شود تا مهندسین ترافیک بتوانند براحتی دانش و مهارت خود را اعمال کنند. این سیستم موجبات استفاده از خیلی از برنامه‏ریزیهای منطقی حل کننده را فراهم می‏کند. سیستم leibrniz توانایی ایجاد حل الگوریتمی سریع برای مشکلات مرتبط با علائم ترافیک را دارد. اجزا عمده سیستم مورد نظر همانند سیستم توسعه که برای کمک به مهندس ترافیک در طراحی موضوع، اجرا و نگهداری سیستم کنترل ترافیک مشخص شده است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

کلمة کلیدی   :         Leibniz

 

 

مقدمه :

در سالهای اخیر توجه روزافزونی در بکارگیری روشهای جدید برای کنترل ترافیک شبکه‏های شهری صورت گرفته است که منجر به توسعه چندین شیوه پژوهشی که با تجربه مهندسین ترافیک، تحلیل سیستم، تئوری کنترل و بهینه سازی در هم آمیخته است. عبارت یا قضیه کنترل ترافیک هوشمند برای نشان دادن شیوه‏ها و کنترل ترافیک اخیر مورد پذیرش قرار گرفته است که ابزارهای بهینه‏سازی و مدل‏سازی پیچیده را جهت تقاضا برای راه موثر و کافی برای اداره حرکات انبوهی و ازدحام وسایط نقلیه مستقر می‏کند. در متن تعدادی از روشها تنظیم علائم ترافیک مورد تصور است که با توجه به مدلها و شیوه‏های ارجاعی متفاوت هستند. هزینه‏های تولید و نگهداری و نهایتاً تاثیر آنها روی ترافیک است. در برخورد با مشکل تنظیم علائم ترافیک یک شبکه شهری لازم است انتخابهای متفاوت و وسایل گوناگونی برای تعریف سیستم کنترل مناسب برای هریک از کاربردهای ویژه در دست داشته باشیم.

تفاوت عمده بین استراتژیهای کنترل ترافیک به طرحهای پیش تعریف شده
 (predi Fired) و استراتژیهای فعال ترافیک بستگی دارد. در استراتژیهایی که برپایه طرحهای از پیش تعریف شده قرار دارد پارامتر داده‏ها (input) به جریان ساعتی در دستیابی به تقاطع است. بطور کلی یکی از آنها به دانش واقعی روندها که بوسیله واحد زمان در روزهای متفاوت و در فواصل زمانی مختلف در طول روز انجام می‏گیرد. بمنظور تعریف یک روش منظم طرحها و مدلهای برنامه‏ریزی ریاضیاتی برای انجام محاسبات Offline ، centralisedor distributed  و ساخت طرحهای از پیش تعریف شده برای زمانهای مختلف در طول روز مورد استفاده قرار می‏گیرد. استراتژی فعال شده بر پایه وضعیت رایج جریانهای ترافیکی یا بر پایه کمیت حضور وسایل نقلیه در مقاطع تحت کنترل بستگی دارد. در اینجا می‏توان تفاوتی بین استراتژیهای فعال شده بوسیله جریانهای دستیابی (بطور کلی جریان ساعتی، عبور وسایط نقلیه در هر ساعت) و استراتژیهای فعال شده توسط تعداد وسایط نقلیه‏ای که در پشت خطوط‏ایست با نزدیک به آنها صف می‏کشند. در مورد اول ارجاع به مدل و روشهای برنامه‏ریزی ریاضی است. در حالیکه در نوع دوم شاید مدلها و روشهای برنامه‏ریزی منطقی پذیرفته شده باشند. اندازه‏گیری داده‏ها در هر دو مورد بازمان واقعی انجام می‏پذیرد. در مورد استراتژیهای فعال شده توسط جریانها شرح داده‏ها که در on-line صورت می‏گیرد، می‏تواند در مرکز قرار گرفته توزیع شود و شامل گزینه طرحهای منظم از منبع اطلاعاتی (کتابخانه) یا توضیح نقشه‏ها و طرحهای جدید باشد. در مورد استراتژی فعال شده توسط وسایط نقلیه on-line توضیحات در راه توزیع قرار می‏گیرد و شامل زمان واقعی تولید تصمیمات روی تنظیم علائم ترافیک می‏شود که باید در هریک از علائم تقاطعها پذیرفته شده است.

در متن چندین روش کنترل که از برنامه‏ریزی ریاضی استفاده می‏کند در کنار دیگران Heydecha.chin (1987)، (1987) Dudgeon and، (1988) Hisai، (1987) Moller، (1987) Smith روشهایی را ارائه می‏دهند که برپایه ایجاد طرحهای ثابت شده برای علائم صورت می‏پذیرد. Cantarella و پیروانش (1991a،1991b) که روش interative را برای تنظیم علائم ترافیک شبکه متعادل تصور می‏کنند.

موفق‏ترین نمونه سیستم پذیرفته شده سیستم‏های SCOOT هستند، (Luk 1984) SCATS، Cop و  UTOPIA (Mauro and Di Taranto|(1990)) و Mirchandani| Head) ، Sen (1992)| Sheppond و ((1997) Head کاربردهای نوع یکنواختی از آن توسط Chen و پیروانش بررسی شد (1987)، (1983) Gartner، Yagar و Shabardonis (1996) Dion.

این کنترل ترافیک برپایه برنامه‏ریزی منطقی است که اخیراً بوجود آمده و شیوه بررسی شده دراین مقاله یکی از اولین کاربردهای این نوع می‏باشد. آن شیوه‏ای پذیرفته شده‏ای است که بوسیله وسایط نقلیه فعال می‏شود که برنامه‏ریزی منطقی را جهت قرار دادن مدل و حل مشکلات تصمیم‏گیری مرتبط با کنترل ترافیک را پذیرفته‏اند. این روش را می‏توان با موفقیت تمام برای مقاطع داخلی شهر با سطوح ترافیک بالا اعمال کرد. حال آنکه مشکلات فراوان و حوادث غیرقابل پیش‏بینی را نوسانات تعدد وسایط نقلیه‏ایی که از آن استفاده می‏کنند ایجاد می‏کند. روشهای برنامه‏ریزی منطقی که مبتنی بر تعدد خودروها طراحی استراتژیهای کنترل ترافیک را با درصد بالای سادگی و انعطاف‏پذیری ممکن می‏سازد.

مقاله حاضر به شرح ذیل منظم شده است. در بخش دوم اصول اولیه برنامه‏ریزی منطقی مرتبط با کنترل ترافیک بیان شده است. در بخش سوم در مورد برخی از موضوعات مرتبط با تدوین و نحوه حل مشکلات تصمیم‏گیری برنامه‏ریزی منطقی را بحث می‏کنیم. و جهت حل مشکلات برنامه‏ریزی منطقی حل کننده‏ها مناسب کاربرد در سیستم Leibniz را ارائه میدهیم. در بخش چهارم سیستم توسعه کامل که برای طرح مدیریت استراتژی منطقی برای کنترل ترافیک ایجاد شده بحث می‏کنیم این سیستم شبیه ساز میکرو ترافیک با رابط ساده کاربر جهت گسترش وقت استراتژی کنترل را انجام می‏بخشد. در بخش پایانی یعنی بخش پنجم ما گزارشی از کاربرد این سیستم را در یک تقاطع داخلی در یک شهر کوچک را جنوب ایتالیا نزدیک ناپل را ارائه می‏دهیم.

 

 

2-شیوه برنامه‏ریزی منطقی برای کنترل ترافیک شهر :

در این بخش ما قصد داریم در مورد اجزا اصلی سیستم مورد نظر برای کنترل ترافیک مناطق شهری صحبت کنیم. و نیز جهت دستیابی به اطلاعات بیشتر در این مورد می‏توانید به (Felici ، Rinaldi Truemper|، 1995a، 1995b، 1996، 1997 | 1999) مراجعه کنید.

این سیستم دارای دو ویژگی عمده است. این سیستم استفاده گسترده از برنامه‏ریزی منطقی را فراهم می‏کند و دارای ماهیت تمرکززدایی می‏باشد. این سیستم خصوصیات خود را از بخشهای کنترل مستقل بدست آورده که هریک از اینها با یک بخش واحد در شبکه در ارتباط است. هریک از بخشها داده‏های ترافیکی مرتبط  با راهها را دریافت می‏کنند در حالیکه بخشهای همسایه نیز احتمالاً اطلاعات ساختگی روی موقعیت ترافیک در نزدیکی خودشان را مبادله می کنند. در این بحثهای کنترل مختلف در شبکه هیچ گونه تسلسلی دیده نمی‏شود و نیز بخش مرکزی برای نظارت در فرایند کنترل وجود ندارد و هریک از بخشها بطور مستقل با توجه به داده‏های محلی عمل می‏کنند.

مکاتبه داده‏ها مابین اجزا کنترل و جستجوگر خیلی محدود می‏باشد. به همین جهت اتصالات کم هزینه‏ای را می‏طلبد. استراتژی کنترل متفاوت برپایه قضیه‏های منطقی با تعداد زیاد می‏توانند در هر بخش مورد استفاده قرار گیرند. حل الگوریتمی که تعیین کننده تصمیم‏گیری کنترل گردآوری off line  در حالت غیرمفصل می‏باشد. که پس از آن به وضعیت on-line برمی‏گردد که درزمان واقعی با کامپیوترهای کاری استاندارد عمل می‏کنند.

وظیفه اصلی این الگوریتم تعیین زمان در موقع قطع فاز رایج علائم واحد و انتخاب فاز بعدی است.

اولین قدم در تدوین و فرمول‏گذاری استراتژی کنترل تشریح موقعیت ترافیک در داخل یک مجموعه کامل متغیرهای منطقی درون داده‏ها که به برون داده‏های سنسور بستگی دارد می‏تواند یا False یا true را شامل شود. کارشناسان می‏توانند معقولیت که اجزا جستجوگر را مورد توجه قرار می‏دهند. مجموعاً به حجم ترافیک در نقاط مختلف راهها که به منطقه علائم نزدیک می‏شوند، سطح تراکم مقاطع، فاصله زمانی بین فاز رایج، سطح ترافیک و وضعیت علائم مقاطع بعدی مراجعه می‏کنند.

فرم دوم ارزشمند کردن تعاریف وضعیت ترافیک بوسیله اضافه کردن متغیرهای منطقی که ارزش آنها به متغیرهای درون داده‏ها و برخی از وضعیتهای منطقی که استراتژی کنترل را فراهم می‏آورند وابسته است. ما این دو نوع متغیر را متغیرهای  موقعیت بعنون فرم سوم می‏نامیم و متغیرهای تصمیم‏گیری که لازم است تعریف شود. این متغیرها ارائه‏گر کنترل تصمیم‏گیری و بطور کلی باتصمیم‏گیری اتنقال از فاز رایج به فاز دیگر یک سیکل واحد مرتبط است با ترکیب متغیروضعیت و تصمیم‏گیری مجموعه کامل از قضیه‏های منطقی بوجود می‏آید که از قواعد استاندارد منطق مفهومی استفاده می‏کنند. برای مثال اگر I₁، I₂، I₃، I₄ و I₅ متغیر وضعیت هستند و D₂ و D₁ متغیر تصمیم‏گیری باشند، عبارت منطقی ذیل بدست می‏آید.

if I₁ and I₂ and I₃ and not I₄ then D₁ or D_2.                                                    

 

یک مجموعه از قضیه‏های منطقی که بعنوان نمونه در بالا ذکر شد یک برنامه منطقی را فرم می‏دهند که ارائه‏گر استراتژی کنترل در حکم یک متصدی تولید در فواصل زمانی منظم برای یک کنترل تصمیم‏گیری یعنی کنترل تصمیم‏گیری، که آیا ترتیب وضعیت چراغهای علائم راهنما عوض می‏شوند یا نه.

این موضوع بااستفاده از قضیه اثبات در منطق مفهومی کامل می‏شود. یک بخش کنترل جایی که یک استراتژی منطقی واحد عمل می‏شود با مقاطع جداشده در ارتباط هستند. بخش ذیل برخی از جزئیات را درباره چگونگی اجرای این تکنیک با استفاده از ابزار برنامه‏نویسی منطقی ویژه را نشان می‏دهد.

 

3- برنامه نویسی منطقی با سیستم Leibniz  :

این بخشهای کنترل از سیستم leibniz برای نامه‏نویسی منطق جهت تولید کنترل تصمیم‏گیری استفاده می‏کنند. در پایین مثالی آورده شده که نحوه کار این سیستم را به وضوح نشان می‏دهد. به فرمول منطقی ساده زیرتوجه کنید:

if (V₁ and V₂ and V₄ and not V_n) then (D₁ or not D₂ Or Dm)                             

جایی که متغیر منطقی V_m| …| V₁ وضعیت ترافیک را نشان می‏دهد و متغیرهای تصمیم‏گیری D_n| …| D₁ با کنترل تصمیم مرتبط باشند. انواع فرمولهایی که می‏توان بوسیله سیستم Leibniz توصیف شود تمامی منطقهای مفهومی و فرمولهای مشمول مانند  :

D_m or D₂ not or D₁ or V₂ or V₁ را دربرمی‏گیرد.

این مسئله حائز اهمیت است که قدرت سیستم Leibniz را ماورای یکی از سیستمها برنامه‏ریزی منطقی استاندارد قرار دارد که معمولاً فرمولها را برای به اصطلاح قواعد تولید محدود می‏کند. بطوریکه تنها یک متغیر منطقی می‏تواند در طرف راست tSymbol بعد قرار گیرد.

هریک از قضیه‏های منطقی فرم مورد تشریح شده در بالا می‏تواند بعنوان یک جدا کننده متغیرهای منطقی محسوب شود. برخی از آنها احتمالاً خنثی باشند. Disjunctive clause نام دارند. این عمل انتقال بطور تساوی مابین قضیه (iFA then B) و clau. (not AorB) disjin قرار دارد. یک disjunctive clouse زمانی گفته می‏شود قابل قبول است که حداقل یکی از متغیرهای خنثی نشده دارای ارزش true و یا حداقل یکی از متغیرهای خنثی شده دارای ارزش false باشند.

یک برنامه منطقی تشکیل شده از چندین قضیه منطقی، می‏توانند بعنوان رابط یک تعداد محدود عبارت منفک کننده را ارائه شود. یک چنین سیستمی درمنطق مفهومی بعنوان یک فرمول Boolean در فرم نرمال ربط کننده (CNF) شناخته شده است. اگر تکلیفی از متغیرهای منطقی برای ارزش true/false وجود داشته باشد تمامی این نوع عبارات در فرمول CNF وظایف بخش می‏باشد و می‏توان گفت که فرمول رضایت بخش است.

هر زمان که یک تصمیم کنترل مجداً در زیر یک ارزش رایج متغیرهای موقعیت ساخته قرار می‏گیرد. این تصمیم قضیه برنامه منطقی است بدین معنا که تصمیم‏گیری الزاماً بوسیله متغیرهای implied input می‏شود. برای مثال ما S  را فرمول CNF می‏خوانیم که استراتژی منطقی و T را به طور ضمنی متغیر تصمیم‏گیری کنترل ممکن قلمداد می‏کند.

هدف ما این است که نشان دهیم T از S استنباط شده یا بطور قیاسی T قضیه ای از S است. از اینروست که باید ببینیم اگر T قضیه‏ای از S باشد. قبل S زمانی که T ارزش false را داراست غیرممکن است. اگر یک چنین مواردی ممکن باشد. ما قضیه خلاف آنرا خواهیم داشت. پس برای اینکه نشان دهیم T قضیه‏ای از S است کافی است نشان دهیم که سیستم CNF در قضیه (S and not T) نمی‏تواند قابل قبول باشد. برای تعیین اینکه آیا سیستم CNF داده شده می‏تواند رضایت بخش باشد مقادیر مسئله satisfiability (مقبولیت) (SAT) مربوطه را حل می‏کند. این تکنیک بعنوان اثبات قضیه در منطق مفهومی، هوش مصنوعی و مراکز تحقیق مورد بررسی قرار گرفته است. آن مسئله متعلق به مسائل Np- complete است و یک عنصر پایه در تئوری پیچیدگی محاسبه‏ای محسوب می‏شود (Gareyeyohnson|1979). یک تغییر مهم مسئله مقبولیت MINSAT یعنی مسئله مقبولیت حداقل قیمت است که هیچ یک از قیمتهای غیر منفی را برای متغیرهای منطقی تعیین می‏کند. بطوریکه سیستم CNF رضایت بخش باشد. و مقدار قیمت متغیرهایی که ارزش true را دارا می‏باشند به حداقل کاهش یابد. استفاده از فرم‏بندی MINSAT می‏رود که بطور فزاینده‏ای در توسعه سیستم‏های کارشناسی مبتنی بر برنامه‏ریزی منطقی مفید واقع شود. با تخصیص قیمتهای مثبت برای رتبه‏های (classes) متغیرهای منطقی این امکان وجود دارد که زمان مورد نیاز برای اثبات قضیه‏ها تشریح یابد. این تکنیک که بطور گسترده(1998 Truemper) تشریح شده در کاربرد کنترل ترافیک مورد بحث در این مقاله نیز مورد استفاده قرار گرفته است. حل مسئله SAT مرتبط با ابعاد می‏تواند نیاز به زمان محاسبه‏ای قابل توجهی داشته باشد. چندین نوع الگوریتم در این متن پیشنهاد شده است. در حالیکه برخی از اینها فوق‏العاده برای نوع اولیه این مسائل بهتر است، اما آنها نمی‏توانند زمان حل کوتاه مدت را در موارد عمومی تضمین کنند. سیستمی که ما برای حل مسائل SAT، MINSAT مرتبط با کنترل ترافیک قبول کردیم برای اثبات قضیه‏های سیستم CNF در زمان جواب گویی حداکثر ایجاد محدودیت می‏کند. این ویژگی بدست آمده از نتایج عمق مرتبط با تجربه سیستمهای مختلط اساس و پایه‏ای برای آرایش موثر برنامه‏نویسی منطقی در کاربرد زمان واقعی محسوب می‏شد که در این مقاله تشریح می‏شود.

برای توضیح کامل Leibniz نمی‏توان به این چند صفحه بسنده کرد. برای پیدا کردن اطلاعات تئوریکی بیشتر در مورد ساختار این روش می‏توانید به (1998) Trumper مراجعه کنید. از زیر خلاصه طرح را برای شما آماده کرده‏ایم.

سیستم Leibniz شامل سه مرحله اصلی می‏باشد.

   qاین سیستم ساختار ترکیبی SAT داده شده MINSAT از تعدادی از الگوریتمهای بسته که زیر ساختارهای SAT که برای حل آسان هستند ار تجربه و تحلیل می‏کند. در میان این زیر ساخت ها  که ، 2-SAT، ماتریسهای شبکه تا حدودی ماتریسهای منفی، ماتریسهای بسته را عنوان کرده‏ایم .

   qاین سیستم الگوریتم زمانی چند جمله ad-hoc را جهت حل هریک از زیرساختهای مشخص شده آرایش می‏دهد و سپس راههای مشابه را با استفاده از نتایج مشخص شده از تئوری Matroid (مقادیر یکنواخت – مقادیر بسته- مقادیر خطی) ترکیب کرده راه‏حلی برای کل مسئله فراهم می‏کند.

   qاین سیستم فراینده بالا را در داخل یک الگوریتم Ad-hoc جمع کرده در حل هر مثال مشتق شده از رقم داده شده توسط متغیر ثابت کننده و یا حذف کننده عبارات بکار می‏رود حد بالای زمان جاری هر الگوریتم را روی تمامی مثالها ممکن مشتقی از این راه را محاسبه می‏کند. سپس این الگوریتم می‏تواند بطور انفرادی استفاده شده یا بوسیله کاربردها مجموعه یا کتابخانه برنامه C را فرا خواند.

تجارب نشان می‏دهد استراتژی منطقی توسعه یافته از خیلی مسائل کنترل متشابه و واقعی صدها متغیر منطقی و صدها قضیه منطقی را دربردارد. سیستم Leibniz همیشه در الگوریتمها حل مسائل با یک حد بالای محدود در زمان حل مسئله با یک دهم ثانیه روی کامپیوتر شخصی کاری عمل می‏کند. سپس طراحی بخشهای کنترل را که جهت تولید به موقع و منطقی ممکن می‏سازد.

 

 

 

4-سیستم توسعه :

سیستم کنترل منطقی تشریح شده در بالا در درون یک سیستم توسعه عمومی قرار داده شده که هدف آن حمایت از مهندسین ترافیک در طرح و تبدیل و نگهداری سیستم کنترل می‏باشد. اهداف عمده سیستم توسعه به شرح ذیل می‏باشد:

   ·جهت تهیه یک رابط ساده برای کاربر که کاربران را قادر می‏سازد بدون داشتن مهارت در برنامه‏نویسی منطقی استراتژی کنترل را بوسیله سیستم پیشنهاد شده توسعه و با کمک سیستم Leibniz این نوع مدلها را حل کند.

       ·تصحیح نحوه کاربرد صحیح سیستم کنترل با تنوع بخشیدن به موقعیتهای ترافیک بوسیله سیستم حل میکرو گرافیکی.

   ·تحلیل عملکرد سیستم بوسیله شبه‏سازی، هم با هدف تبدیل مدل منطقی روی جریانهای ترافیک ههم هدایت آزمایشهای متوازن با سیستمهای کنترل دیگر به منظور ارزیابی اطلاعات بدست آمده از سیستم پیشنهادی.

سیستم توسعه‏ای که از یک رابط گرافیکی ساخته شده در محیط UNIX در زبان C با مجموعه گرافیکی حوزه عمومی X11 توسعه یافته است. شبیه‏ساز میکرو برای تولید مجدد شبکه راه که در آن علائم و وسایط نقلیه به چشم می‏خورد فعال می‏شود. تعامل بین این فعالیت On - screen سیستم کنترل ترافیک بطور اتوماتیک فعال می‏شود به گونه‏ای که مدیریت استراتژی کنترل که براحتی قابل ویراستن است عوض شده و توسط کاربر در زمان شبیه سازی مجدداً تدوین شود.

سه پیمانه عمده سیستم در حال توسعه عبارتند از:

1-Module (پیمانه) اصلی که پنجره‏های روی صفحه را رهبری می‏کند. درون داده‏ها کاربر را دریافت کرده بخش شبیه‏سازی را کنترل می‏کند.

2-پیمانه کنترل ترافیک، مرتبط با تقاطع تحت کنترل در شبکه راه، حجم ترافیک را در بخشهای مختلف شبکه راه بدست آمده از جستجوگرهای ترافیک را محاسبه کرده این ارقام عددی را به ارزشهای false/true متغیرهای منطقی برمی‏گردانند و کمک می‏کنند تا حل کننده Leibniz تصمیم کنترل را بدست آورده در علائم اعمال کند. این پیمانه همچنین در حکم مدیریت پویایی‏های وسایط نقلیه، افزایش سرعت این وسایل نقلیه، در صورت حاضر بودن موانع آنها را از حرکت باز می‏دارد یا آنها را نگه داشته با توجه به موقعیت علائم به آنها زمان حرکت مجدد می‏دهد.

3-پیمانه تولید ترافیک که تولید ترافیک وسایط نقلیه کرده آنرا بسوی نقاط ورودی شبکه هدایت می‏کند. وسایط نقلیه باتوجه به توزیع تصاعدی منفی تولید می‏شود که پارامتر  تعداد وسایل نقلیه‏ای که باید در هر دقیقه تولید شوند را نشان می‏دهد و براحتی بوسیله کاربر کنترل می‏شود.

در شکل یک شبیه سازی با شش تقاطع برای شبکه شطرنجی نشان داده می‏شود. این شبکه‏ها نشانگر راه، وسایط نقلیه، علائم در موقعیت‏های رایج خود، چندین عملکرد است که نشانگر ارتباط با بخشهای کنترل مختلف است. یک شبیه سازی بعد از گرفتن ویژگی ابعاد شبکه شطرنجی ترافیک (تعداد تقاطع روی محورهای افقی و عمودی) خود آغاز بکار می‏کند. هر یک از راهها می‏توانند پارامترهای تولید وسایل متفاوتی را تعیین کنند که می‏توانند با پیشرفت زمان شبیه‏سازی تغییر کنند. دیگر پارامترهایی که می‏توانند در فرایند زایش (تولید ترافیک) دخیل باشند. سرعت وسایط نقلیه و تداوم زمان ترافیک سنگین و زمان ترافیک پایین هستند که می‏توانند در تقلید کردن الگوی ترافیک که بوسیله علائم بیرون تقاطع تحت کنترل تولید می‏شوند مورد استفاده قرار گیرد.

5-استعمال :

این سیستم کنترل ترافیک پیشنهادی در یک تقاطع پر از دهام در شهری کوچک در جنوب ایتالیا اعمال شد. در آن موقع تنها مقاطع دارای علائم بود و این اولین شبکه علائم‏دار طراحی شد و قرار شد تا خیلی زود در آنجا اعمال گردد. نمایان ساز ترافیک با چهار دوربین که بطور مدام اطلاعات را در مورد حجم ترافیک تهیه می‏گردند کنترل می‏شد.

 

5-1- تقاطع :

این تقاطع دارای چهار مسیر یک باندی است. ساختار و سازماندهی آن تا اندازه‏ای پیچیده است. در هریک از چهار مسیر وسایط نقلیه می‏توانند مستقیم یا چپ و یا راست حرکت کنند. این تا حدودی باعث بروز برخورد در همان فاز سبز چراغ با خودروهایی که در حال گردش مجبور بودن راه را برای خوردوهای مقابل بازکنند می‏شد. مسیر شرقی مستقیماً با ترافیک سنگین بزرگراه داخل شهری وصل است. بعلاوه در مسیر جنوب مرکز بهداشت عمومی قرار دارد و در طرف شمال در مجاورت علائم، گاراژ بزرگی برای خودروهای سنگین وجود دارد که ترافیکی از وسایط نقلیه را ایجاد می‏کند.

5-2- System Architecture :

این سیستم سرتاسری تصویر شکل 3 از پیمانه‏های متفاوتی تشکیل می‏شود که با استفاده از windows NT  استاندارد اطلاعات را مبادله می‏کند.

       ·پیمانه کنترل: داده‏های ترافیکی را درخواست می‏کنند، برنامه منطقی را اجرا و تصمیمات کنترل را تولید می‏کند.

   ·پیمانه Monitoring : (اداره کردن)بطور مدام عملکرد کنترل و سیستم تصمیم‏گیری ترافیک و نیز تشخیص و ضبط هرگونه تغییر در وضعیت سیستم راکنترل و تنظیم می‏کند.

   ·پیمانه تشخیص : این پیمانه نحوه کارکرد دوربینها و جستجوگرها را کنترل می‏کنند. اگر خطایی عارض شود مانند عدم ثبات در داده‏های ترافیکی یا عدم فعالیت کشورها دیگر پیمانه‏ها را باخبر می‏سازد.

   ·پیمانه fiont-End : این پیمانه در حکم مبادله اطلاعات با علائم در درون ارتباط فیبری چشمی می‏باشد. هر نوع پیامی که از طرف چراغهای علائم رد و بدل می‏شود (تعویض فاز (چراغها) تعویض نقشه، کنترل‏ایست و غیره) توسط Front/End اداره می‏شود که پیامها را از دیگر پیمانه‏ها دریافت و ارسال کرده و منتظر جواب صحیح از جانب علائم می‏شود و سپس این جوابها را بسوی پیمانه‏ای که پیام اولیه را ارسال داشته روانه می‏کند.

   ·پیمانه پایگاه داده : تمامی اطلاعات در مورد وضعیت سیستم (حجم ترافیک) خطاهای مشخص شده در پارامترهای منظم علائم از طرف هریک از پیمانه‏ها به سوی این پیمانه ارسال می‏گردد که داده‏ها را برای تحلیل بعدی در پایگاه داده ذخیره کرده با استفاده از چارتها و جداول گزارشهای ترکیبی راتهیه و تدوین می‏کند.

 5-3- استراتژی کنترل منطقی :

استفاده از برنامه نویسی منطقی اثبات کرده است که می‏تواند در داده‏های ترافیکی ناقص یا نادرستی که اغلب توسط دوربینها تهیه می‏گردد مفید واقع شود. همچنین منظم استراتژهای کنترل در وقت واقعی با توجه به پیشنهادهای کارشناسان ترافیکی محلی ممکن است و رفتار کنترل که توسط سیستمی که در تمامی وضعیتها ترافیک معقول و نیرومند است نشان داده می‏شود. بعلاوه هیچ مشکل ویژه در بازگشت مجموعه کوچک پارامترهای مورد استفاده بروز نمی‏کند. مگر آنهایی که وظیفه منظم و طرح‏ریزی شمارشگر ترافیک را در درون متغیرهای متعلقی به عهده دارند. در واقع تنها در برخی از روزها بازرسی و مشاهده جهت بدست آوردن رفتار رضایت بخش اهمیت دارد.

در زمان واقعی دوربینها زمان شمارش‏گر و اشغال را برای 16 جستجوگر حاضر و 12 جستجوگر ردیفی نصب شده در تقاطع تهیه می‏کنند. این سیکل علائم می‏تواند یا با دو فاز و یا با چهار فاز تجهیز شوند. در مورد آخر و فاز نامتقارن معرفی می‏شود که فاز سبز را روی یکی از مسیرهای مقابل جهت کمک به ترافیک گردش به چپ نصب می‏شود.

در هر سه ثانیه داده‏ها توسط جستجوگر به ارزشهای منطقی ترجمه می‏گردد و برنامه منطقی شروع به اجرای برنامه کرده تصمیم کنترل جدیدی را اعمال می‏دارد. متغیرهای منطقی که طور رایج استفاده می‏شود با نزدیکی راهها به علائم (تقریباً از 0 تا 40 متر) و به سیگنال بعدی (تقریباً از 40 تا 100 متر) برای هریک از چهار مسیر تقاطع مرتبط است. ترافیک به سه سطح طبقه‏بندی می‏شود. هیچ (هیچ خودرو حاضری) کم (از 1 تا 4 خودرو) و چندین (بیشتر از 4 خودرو).

برنامه منطقی مخصوص توسعه یافته برای این کاربرد مطابق ساختار زیر هست :

   ·قضیه‏های منطقی حجم: این قضیه برای اشتغال ارزشهای false/true متغیرهای منطقی که سطوح ترافیک را از روی شمارشگرهای دوربین نشان داده می‏شود.

   ·قضیه‏های منطقی کنترل: این قضیه‏ها سطوح ترافیک را به تصمیماتی که جهت تغییر فاز رایج باتغییر ساختار رایج سیکل (2 یا 4 فاز) صورت می‏گیرد ربط می‏دهد. که می‏توان آنها را به بخشهای ذیل تفکیک کرد :

       qقضیه‏های منطقی Max-time  (زمان بالا) که تصمیم برای تغییر فاز در موقع زمان بالا فرصت تنفس را برای فاز رایج ایجاد می‏کند.

       qقضیه منطقی ازدحام: که تصمیم به تغییر فاز در موقعی که تعداد خودروها با وسایط نقلیه منتظر افزایش یابد.

       qقضیه منطقی Empty  که تصمیم به تغییر فاز در موقعی که وسایط نقلیه کم از فاز چراغ سبز رایچ استفاده می‏کنند.

   ·قضیه‏های منطقی خطای دوربین بطور مداوم در دوربینها اشتباه و خطای رفتاری به چشم می‏خورد. سیستم تشخیص قادر به ساختن این مشکلات موجود و انتقال آن به بخش کنترل می‏باشد. در این صورت قضیه واقعی تخمینی از سطح ترافیک را برای دوربینهایی که عمل نمی‏کنند را تولید می‏کند. یک چنین تخمینی به حجم ترافیک در مسیرهای دیگر زمان چراغ سبز و داده‏های واقعی بستگی دارد.

Logicprogram توصیف شده در بالا دارای 104 متغیر منطقی و 185 قضیه منطقی می‏باشد. سیستم Leibniz این گونه مشکلات را در عوض 05/0 ثانیه بر روی پردازشگر Pentiam II 200 MHZ حل می‏کند، نتایج بدست آمده در بخش آتی به طور مختصر بیان خواهد شد.

 

5-4- نتایج آزمایشی :

این آزمایش که بر روی تقاطع جهت کنترل با هدف مقایسه سیستم کنترل منطقی (که در logic تعریف شد) یا دو سیستم ثانوی صورت گرفته است.

   ·یک سیستم طرح ثابت با عنوان MAUAL که طول سیکل و طول زمان فازهایی که با نرم‏افزار (1986 Robertson) TRANSYT بر روی حجم ترافیک تقاطع تعیین شده است.

   ·سیستم کنترل پذیرفته شده کاری در درون تجهیزات نصب شد در تقاطع بوسیله self sime در مرجع ذیل بعنوان Dynamic توزیع می‏شود. این سیستم بعنوان درون داد برای پویایی مناسب که ارزشهای ترافیکی یکنواخت را کنترل می‏کند که بوسیله دوربینی که بوسیله استراتژی کنترل منطقی استفاده می‏گردد پی‏گیری می‏شود.

به منظور ارزیابی عملکرد سیستم کنترل ترافیک چندین تشخیص‏گر بطورمعمول در درون متن در نظر گرفته می‏شود، بمانند میانگین زمان معرفی در صف وسایط نقلیه، میانگین سرعت حرکت یا مقدار کلی ایستهایی که وسایط نقلیه مجدداً باید در نزدیکی تقاطع تحت کنترل صورت دهند. ما برای ارزیابی آزمایشی بهتر چندین گزینه را در نظر گرفته‏ایم و تشخیص‏گر اجرایی ایجاد کرده‏ایم که در ذیل تشریح خواهد شد.

دوربین نصب شده داده‏های ترافیکی را برای دو نوع جستجوگر فراهم می‏کند. جستجوگرهای شمارش و جستجوگرهای ردیفی هر دو نوع جستجوگر، در زمان واقعی تعداد وسایط نقلیه حاضر در منطم تحت بررسی و زمان اشغال کلی مرتبط را تهیه می‏کند. چنین داده‏هایی همیشه معقول نیستند و درجه خطا در شمارش‏گر وسایط نقلیه باید به حساب آورده شود. از این نوع مشکل می‏توان در موقعی که داده‏ها بعنوان درون داد استراتژی کنترل فعال شده استفاده می‏شود چشمپوشی کرد به عبارت دیگر زمانی که داده‏های جستجوگر جهت ارزیابی عملکرد محاسبات سیستمهای کنترل استفاده شود دقت بیشتری را می‏طلبد. ما در اینجا جستجوگر را در چنین مرحله تشکیل داده‏ایم.

اول: ما وضعیت ترافیک را در تقاطع در یک فاصله زمانی داده شده تا کل زمان اشغال جستجوگرهای ردیفی را اندازه‏گیری می‏کنیم. این ارزش بطور مستقیم سیالی ترافیک را در محلهای تحت بررسی اندازه‏گیری می‏کنند. در زیر حجم ترافیک یکنواخت، تفاوت درکل زمانهای اشغال در صفوف به محل استراتژی کنترل مثبت داده می‏شود.

دوم: اندازه‏گیری ما از زمانهای اشغال صف که از کارکرد استراتژیهای کنترل متفاوت فقط در زمان اعمال در طول فواصل زمانی روز مشخص می‏شود. بنابراین ما فواصل زمانی ابعاد کوچک تقریباً از 30 تا 60 دقیقه در نظر می‏گیریم.

سوم: ما با استفاده از یک اندازه‏گیری ترافیک که در تقاطع از فاصله زمانی استفاده می‏شود برای عادی کردن ارزشهای اشغالی در نظر گرفته می‏شود. ما این اندازه‏گیریها را از چهار جستجوگر شمارش که تعداد وسایط نقلیه‏ای که از مسیرهای 4گانه تقاطع رد می‏شوند را می‏شمارد. در واقع این جستجوگرها یکی از معمولترین‏ها هستند. آنها در موقعیتهای خوب در نقاط مرتبط با موقعیت دوربینها قرار داده می‏شوند و وسایط نقلیه‏ای که از آنها رد می‏شوند فضای کافی و نرمالی رانسبت به همدیگر دارند.

آخرین جستجوگر اجرائی از نسبت بین مقدار زمان اشغالی صف و حجم ترافیک بدست می‏آید.

بعلاوه برای محبوس کردن بیشتر فرایند مقایسه ما تنها آن فواصل زمانی را مقایسه می‏کنیم که دارای حجم ترافیک کلی مشابه هستند در اینصورت هیچ ارتباط خطی بین حجم ترافیک و جستجوگر اشغال نمی‏توان تصور کرد و ما می‏توانیم نسبت بین دو ارزش را بعنوان جستجوگر اجرایی صحیح استراتژی کنترل بپذیریم.

پس فرایند کامل برای تعیین جستجو را می‏توان به شرح ذیل بیان کرد :

فاصله زمانی را (t| t¢) در نظر بگیرید سپس:

       ·{a₁| a₂| …| a_n}=M_a مجموعه n در دوره آزمایشی با روش n در یک فاصله زمان (t|t¢)

       ·{b₁| b₂| …| b_n}=M_b مجموعه m در دوره آزمایشی با روش b در یک فاصله زمان (t| t¢)

       ·TOC (a_i) مقدار جستجوگر صف زمان اشغال در طول دوره آزمایش a_i

       ·TOC (b_j) مقدار جستجوگر صف زمان اشغال در طول دوره آزمایش b_j

       ·VOL (a₁) مقدار وسایط نقلیه بررسی شده بوسیله چهار جستجوگر شمارنده، در طول دوره آزمایش a_i

       ·VOL (b_j) مقدار وسایط نقلیه بررسی شده بوسیله چهار جستجوگر شمارنده، در طول دوره آزمایش b_j

             If VOL(a1)  ?VOL(a2) … ?VOL(an) ?VOL(b1) ?VOL(b2) … ?VOL(bm)

VOL (b_m) هر دو روش می‏توانند در فواصل زمان (t| t¢) مورد مقایسه قرار گیرند :

نتیجة نهایی مقایسة دو روش که بصورت درصدی بیان شده است به صورت زیر است :

که اگر روش b جلو اتلاف وقت رادر وسائل نقلیه بگیرد در مقایسه با روش a تأثیر مثبتی دارد .

ما از میان همة جلسات تجربی یک تعداد محدودی از بازه های زمانی که داده با کیفیت خوب در دسترس بود انتخاب کردیم و سپس شاخص های زیادی را همانگونه که در بالا شرح داده شد ایجاد کردیم و برای هر بازة زمانی ما میانگین شاخص های اجرایی را گرفتیم . به عنوان نتیجه ، ما 16 بازة زمانی متفاوت داریم با طول متفاوت بین ( 30 تا 60 دقیقه ) که با 3 استرانژی ( دستی ، منطقی ،پویا ) میتوان مقایسه کرد، با گزارشات جدول 1  .

 

 

اعداد جدول نشان می دهند که استراتژی منطقی تقریباً در همة آزمایشات این نتیجه را می دهد که این روش در ذخیرة زمان بسیار کارآمدتر از سایر روشها است . ذخیره های زمانی بدست آمده در دو چارت زیر مشخص شده اند در اینجا می توان درصد بدست آمده از این روش را با انواع پویا و دستی به راحتی مقایسه کرد .