مدل‌سازی هدایت بهینه و تخلیه‌ی شبکه‌ی حمل‌ونقل شهری در شرایط اضطراری

نوع مقاله : مقاله علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران- مهندسی و مدیریت ساخت، گروه مهندسی عمران، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران

چکیده

حوادث و پدیده‌های طبیعی، معمولاً خسارت‌های وسیع و فاجعه‌آمیز به‌ بار می‌آورند. ارزیابی مناطق مختلف پس از بحران، معمولاً نشان می‌دهد که عملکرد نامناسب حین برنامه‌ریزی و مسیریابی در فرآیند مدیریت بحران و تخلیه‌ اضطراری، منجر به بروز ناهماهنگی و اتلاف زمان و ظرفیت شبکه می‌گردد. بر این اساس، هدف این پژوهش ارائه‌ی روشی برای شناسایی مسیرهای تخلیه‌ی شبکه در زمان کوتاه و به‌صورت یکپارچه می‌‌‌‌‌باشد؛ که منجر به پیشنهاد یک الگوریتم بر مبنای تحلیل شبکه و تعریف کمان‌ها و گره‌های امن و متاثر از بحران می‌گردد. مدل پیشنهادی بهینه‌سازی جریان در این پژوهش، با استفاده از روش MCNFP، در پیِ یافتن کوتاه‌ترین مسیر تخلیه از هر گره به منطقه امن و ارسال بیشینه‌ی جریان ممکن از طریق این مسیر است. برای کنترل کارایی مدل، 12 شبکه‌ی کوچک با ترکیب مختلفی از تعداد گره‌‌‌‌‌ها و وسایل نقلیه و 10 شبکه‌ی متوسط با تعداد گره‌‌‌‌‌های مختلف و تقاضای مشابه مورد بررسی قرار گرفته و زمان اجرای هر یک از الگوریتم‌‌‌‌‌های MCNFP  و مدل پیشنهادی مقایسه شده است. نتایجِ اجرای هر یک از روش‌ها نشان داد که زمان تخلیه با افزایش تعداد گره‌ها و گستردگی و پیچیدگی مسیریابی افزایش می‌یابد. همچنین در شبکه‌های محلی و محدود، افزایش تعداد وسایل نقلیه منجر به افزایش زمان تخلیه می‌شود که حائز اهمیت است. در حالت کلی، نتایج تمام تحلیل‌ها حاکی از سرعت مطلوب و بالای الگوریتم پیشنهادی در تخلیه‌ی شبکه می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


1- علمداری، ش.، 1398، روش‌های ارزیابی آسیب پذیری زیرساخت‌ها و مدیریت بحران، انتشارات بوستان حمید.
2- علمداری، ش.، 1397، مدیریت بحران، دیدگاه‌ها سامانه ملی تاب‌آوری تخلیه اضطراری، انتشارات بوستان حمید.
3- اسفندیاری، م.، نقش حمل و نقل در تخلیه اضطراری، انتشارات دانشگاه جامع امام حسین (ع).
4- Naseri, A., and Naseri, M., 2014, Strategies of Crisis Management in Urban Transportation, Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology, 7(13).
5- جهانتیغ پاک، م.، 1395، ملاحظات پدافند غیرعامل در شریان‌های حیاتی شهری، انتشارات بوستان حمید.
6- Ma, X., Guo, H., Tang, X., Gao, X., and Wang, X., 2023, Emergency traffic distribution and related traffic organization method under natural disasters, Sustainable Operations and Computers, 4, 1-9, doi: 10.1016/j.susoc.2022.09.001
7- Ford, L. R., and Fulkerson, D. R., 1956, Maximum Flow Through a network, Canadian Journal of Mathematics 8 , 399–404.
8- Naseri, A., and Mousavi, M. R., 2012, The Model of Arranging Trip Demand to the Central Areas of the Cities by Creating Traffic Restricted Zone, International Journal of Modeling and Optimization, 2(2): 153-157.
9- Kotnyek, B., 2003, An Annotated Overview of Dynamic Network Flow, France: Institut National de Rechereche Informatique ET en Automatique.
10- Hoppe B. and Tardos. É., 1994, Polynomial Time Algorithms for some Evacuation Problems, In Proceedings of the 5th Annual ACM-SIAM Symposium on Discrete Algorithms.
11- Ahuja, R. K., Magnanti, Th. K., and Orlin. J. B., 1993, Network flows, Prentice Hall.
12- Naseri, A., and Naseri, M., 2014, A Model for Heterogeneous Fixed Fleet Vehicle Routing Problem, Int. Journal of Transport, Highways & Railway Engineering, 1(2): 9-13.
13- Johnson. E.L., 1966, Networks and basic solutions, Operations Research, 14:619–623, doi:10.1287/opre.14.4.619
14- Huang, M., Smilowitz, K. R. and Balcik, B., 2013, A Continuous Approximation Approach for Assessment Routing in Disaster Relief, Transportation Research Part B: Methodology. 50: 20–4, doi:10.1016/j.trb.2013.01.005
15- Hamacher, H.W., Heller, S. and Rupp, B., 2013, Flow Location Problems: Dynamic Network Flows and Location Models for Evacuation Planning, Annals of Operations Research, 207(1): 161-180.
16- Li, X., Cui. X., Jiang R. and Jia B., 2022, Bus evacuation during no-notice disasters in downtown areas: A case study of the Zhongguancun area, Beijing, Journal of Safety Science and Resilience, 3(3): 235-242, doi: 10.1016/j.jnlssr.2022.03.007
17- Deghdak, K., T’kindt, V., and Bouquard, J. L., 2016, Scheduling Evacuation Operations, Journal of Scheduling, 19:467-478.
18- Naseri, A., Vafaeipour, R., and Safashour, H., 2015, A Model to Reduce the Effects of Traffic Congestion Using Allocation Constraint in Emergencies, Journal of Traffic and Logistics Engineering, 3(1): 52-56.
19-علی‌محمدی.، ک، 1396، پدافند غیرعامل در شبکه‌های مواصلاتی جاده‌ای و آزادراه‌ها، انتشارات قرارگاه سازندگی خاتم‌الانبیاء (ص)، قرب کربلا.
20- P. Gehl, P., Auclair, S., Fayjaloun, R., and Meresse, P., 2022, Decision support for emergency road traffic management in post-earthquake conditions, International Journal of Disaster Risk Reduction, 77, 103098, doi: 10.1016/j.ijdrr.2022.103098
21- Reihani, S. H., Naseri, A., Vafaeipour, R., and Zehforoush, K., 2013, Modelling the impact of on-street parking on main parameters on vehicular traffic, Life Science Journal, 10(6): 829-834.
22-قصیری، ک.، 1386، مسأله مسیریابی وسایل نقلیه همراه با پنجره زمانی، انتشارات دانشگاه آزاد اسلامی قزوین.
23- Naseri, A., and Mokhtari, A., 2014, Optimal Route Selection Model Based on Multiple Criteria Approach, Journal of Traffic and Logistics Engineering, 2(1): 76-79, doi: 10.12720/jtle.2.1.76-79
24- Wang, D., Yang, K., and Yang, L., 2021, Risk-averse two-stage distributionally robust optimization for logistics planning in disaster relief management, International Journal of Production Research, 1-24, doi: 10.1080/00207543.2021.2013559
25- Zhang, Z., Liu, Y., Tong, Q., Guo, S., and Li, D., 2021, Evacuation based on spatio-temporal resilience with variable traffic demand, Journal of Management Science and Engineering, 6(1), 86-98, doi: 10.1016/j.jmse.2021.02.009
26- Ford, L. R. and Fulkerson, D. R., 1956, Maximum Flow through a Network, Canadian Journal of Mathematics, (8):399–404.
27- Dulebenets, M. A., Pasha, J., Abioye, O. F., Kavoosi, M., Ozguven, E. E., Moses, R., ... and Sando, T., 2019, Exact and heuristic solution algorithms for efficient emergency evacuation in areas with vulnerable populations, International journal of disaster risk reduction, 39, 101114, doi: 10.1016/j.ijdrr.2019.101114
28- Pyakurel, U., and Dhamala, T. N., 2016, Continuous time dynamic contraflow models and algorithms, Advances in Operations Research, doi: 10.1155/2016/7902460
29- Borowska-Stefańska, M., Kowalski, M., Wiśniewski, S., and Dulebenets, M. A., 2023, The Impact of Self-evacuation from Flood Hazard Areas on the Equilibrium of the Road Transport, Safety Science, 157, 105934, doi: 10.1016/j.ssci.2022.105934