استفاده از دوگان گراف و تبدیل موجک در ارزیابی و برنامه ریزی سیستم‌های حمل‌ونقل

استفاده از دوگان گراف و تبدیل موجک در ارزیابی و برنامه ریزی سیستم‌های حمل‌ونقل

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

چکیده

سیستم‌های اطلاعات مکانی در زمینه مدیریت حمل‌ونقل قابلیت‌های فراوانی را در اختیار کاربران خود قرار می‌دهند. در این زمینه قابلیت‌های تجزیه و تحلیل شبکه در سیستم‌های اطلاعات مکانی از جمله محاسبه کوتاه‌ترین مسیر می‌تواند بسیار مفید واقع شود. برای انجام آنالیزهای شبکه از تئوری گراف استفاده می‌شود. دیدگاه رایج برای مدل‌سازی شبکه‌های حمل‌ونقل توسط گراف‌ها به این صورت است که ایستگاه‌ها به عنوان گره و مسیرهای بین ایستگاه‌ها به عنوان یال مدل می‌شوند. در این مقالهدر روشی جدید به مدل‌سازی شبکه‌های حمل‌ونقل از منظر دوگان گراف پرداخته شده است. دوگان‌های گراف برای ساده‌سازی و یا حل مسایل گراف اولیه ارائه شده‌اند. طبق تعریف یکی از انواع دوگان گراف که در این مقاله به آن اشاره شده است هر خط در سیستم حمل‌ونقل توسط یک گره و ارتباطات بین خطوط توسط یال‌های گراف مدل‌سازی می‌شوند. نمونه عملی پیاده شده در این زمینه، شبکه حمل و نقل متشکل از 5 خط اتوبوس را تنها با 5 گره و 5 یال مدلسازی کرد که می‌تواند بخصوص در ارزیابی سیستم حمل و نقل مفید واقع شود.
در ادامه با استفاده از تبدیل موجک به ارزیابی مناسب بودن تعداد ناوگان اختصاص یافته به سیستم‌های حمل‌ونقل در هر ساعت از شبانه‌روز پرداخته می‌شود. تبدیل موجک یکی از تبدیلات ریاضی است که اطلاعات بسیار مفیدی از یک سری اطلاعاتی استخراج می‌کند. تا کنون از تبدیل موجک در بسیاری پدیده‌های متناوب استفاده شده است. اما در زمینه حرکت ناوگان حمل و نقل که پدیده‌ای متناوب است استفاده نشده است. برای نمونه در این مقاله ارزیابی تخصیص اتوبوس‌ها به ناوگان حمل‌ونقل اتوبوس شهری با استفاده از تبدیل موجک بررسی شده است. نمونه عملی پیاده شده، رابطه مستقیم تعداد اتوبوس مورد نیاز با ترافیک مسیر را بخوبی نشان داد به نحوی که در ساعات پیک ترافیک مسیر، تعداد ناوگانی که باید به خط اختصاص یابد بیشتر خواهد بود.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.20086598.1393.5.3.2.8

عنوان مقاله [English]

Using Dual Graph and Wavelet Transform for Evaluation and Planning Transportation systems

چکیده [English]

Geographic Information Systems have many capabilities for transportation systems management. The network capabilities of GIS such as shortest path computations are very useful for transportation management. Graph theory is the base of network analysis in GIS. The current method for conversion of a transportation network to a graph is modeling the stations as nodes and the paths between stations as edges. In this paper we have proposed a new method for translation of a transportation network to a graph by dual graph concepts. Dual graphs are presented for simplifying and solving of the original graph problems. In dual aspect the transportation lines are modeled by nodes and their relations are modeled by edges. The implemented case study showed that a bus transportation network with 5 bus lines could be translated to a graph with 5 nodes and 5 edges that could be very useful in many cases, specially in evaluation of transportation system.
In continuous, we have explained the wavelet transform and its applications in evaluating and planning of transportation systems. Wavelet is a mathematical transform that could extract much useful information from a signal. For instance in an innovative task, we used the wavelet transform for extracting the moment precise number of needed vehicles in every transportation lines. The implemented case study illustrates the direct relation between number of required vehicles and the rate of traffic in a bus line.

کلیدواژه‌ها [English]

Dual graph
Adjacency matrix
wavelet transform
transportation system
Temporal frequency

مراجع

- امین ناصری، م. ر. و برادران، و. (1388) "بررسی عوامل موثر بر زمان سفر در سیستم حمل و نقل عمومی و پیش بینی زمان سفر مورد کاوی: سیستم اتوبوسرانی شهر تهران"، پژوهشنامه حمل و نقل، 6(3).

- صدیق باور، م. و حدیقه جوانی، م. (1391) "ارزیابی و تحلیل عملکرد سیستم حمل و نقل سریع اتوبوس رانی در کلان شهرها"، دهمین کنفرانس بین المللی مهندسی حمل و نقل و ترافیک. ایران.

-Afandizadeh, S., Javanshir, H. and Elyasi, R. (2010) "Development of a model for designing urban bus transit network based on tabu search", Transportation Engineering, 1(4): pp.13-26.

-Andaleeb, S. S., Haq, M. and Ahmed, R. I. (2007) "Reforming inner city bus transportation in a developing country: A passenger-driven model", Journal of Public Transportation, 10 (1): pp.1-25.

-Boundy, J. A. and Murty, U. S. R. (1999) "Graph Theory with Applications", London: McMillan.

-Casey, R. F., Collura, J. and Volpe, J. (1994) "Advanced public transportation systems: evaluation guidelines", Office of Technical Assistance Federal Transit Administration 400 Seventh Street SW Washington, DC 20590.

-Eboli, L. and Mazzulla, G. (2007) "Service quality attributes affecting customer satisfaction for bus transit", Journal of Public Transportation, 10(3): pp.21-34.

-Goldburg, M. (1993) "Applications of Wavelets to Quantization and Random Process Representation", Stanford University. PhD dissertation.

-Gross, J. L. and Yellen, J. (2006) "Graph theory and its applications", Chapman & Hall.

-Heil, C. and Walnut, D. F. (1989) "Continuous and Discrete Wavelet Transforms", SIAM Review, 31(4): pp. 628-666.

-Hiller, B. and Hanson, J. (1984) "The Social logic of space", Cambridge, UK, Cambridge University Press.

-Jiang, B. and Claramunt, C. (2004) "Topological analysis of urban street networks", Environment and Planning B: Planning and Design, 31(1): pp.151-162.

-Kuswara, M., Prihandana, R. and Desriani, R. (2006) "Characteristics of urban development and commuters in metropolitan Bandung", MapAsia.

-Lake, M. and Ferreira, L. (2002) "Towards a methodology to evaluate public transport projects", Physical Infrastructure Centre Research Report 02-03. Queensland University of Technology, Brisbane, School of Civil Engineering.

-Raothanachonkun, P., Indra-Payoong, N. and Sumalee, A. (2009) "A practical approach to determine optimal bus frequencies: An empirical study of a Bangkok bus service", The Thirteehnth International Conference of Honk Kpng Society for Transporation Studies. Hong Kong: pp. 61-64.

-Saberian, J. and Mesgari, M. S. (2010) "Optimum path finding base on time criteria under traffic variation", Transportation Engineering, 1(4): 53-66.

-Saberian, J. Mesgari, M. S. and Shirzadi, A. (2010) "A new method for planning of urban bus transportation paths using of GIS", Journal of Transportation Research, 7(1): pp. 67-78.

-Torrence, C. and Compo, G. P. (1998) "A practical guide to wavelet analysis", Bulletin of the American Meteorological Society, 79(1): pp. 61-78.

-Van der Perre, P. G. and Van Oudheusden, D. L. (1997) "Reducing depot-related costs of large bus operators a case study in Bangkok", European Journal of Operational Research, 96(1): pp.45-53.

-Van Oudheusden, D. L. and Zhu, W. (1995) "Trip frequency scheduling for bus route management in Bangkok", European Journal of Operational Research, 83(3): pp.439-451.

-Yu, B., Yang, Z. and Yao, J. (2010) "Genetic algorithm for bus frequency optimization", Journal of Transportation Engineering, 136(6): pp.576-583.