مقاله یک فعالیت وابسته به زمان و مدل انتخاب سفر با گزینه های چند تایی محل پارکینگ

مقدمه:

در سال های اخیر، به دلیل افزایش چشمگیر تعداد وسایل نقلیه، در شهرهای شلوغ و پرجمعیت، پارک کردن، یک مسئله جدی است که اهمیت آن به طور روز افزونی در حال افزایش است.

بنابراین در بسیاری از مناطق شهری به ویژه در ساعات شلوغ شرایط ترافیکی بدتر می‌شود.

در نتیجه باعث افزایش زمان جستجو برای پیدا کردن ناحیه ای برای پارک کردن خودرو، در مناطق تجاری می شود. عمل پارک کردن خودرو، استفاده کنندگان از جاده، محدود شدن است (گلازر و نیسکان، 1992).

و هر خودرو باید در انتهای یک سفر، پارک نشود. از این رو سیاست های پارک کردن خودرو برای تأثیر روی جریان های ترافیک یک ابزار بسیار قدرتمند را پیشنهاد می کند (ورهوف و همکارانش، 1995). کاملاً پذیرفته شده است که سیاست های پارک کردن خودرو نقش مهمی را در طراحی و مدیریت سیستم های حمل و نقل در مناطق شهری پرجمعیت و شلوغ ایفا می کند (یونگ و همکارانش، 1991 و ونگ و همکارانش،2000 و تونگ و همکارانش2004) مشخص شد که رانندگان، درصد زیادی از وقت سفرشان را صرف پیدا کردن جا برای پارک کردن خودرو می کنند (اکسهوسن و پلاک، 1991).

در مناطق شهری این می تواند بر روی کیفیت محیط زیست، میزان ترافیک و ازدحام جمعیت، تأثیر زیادی داشته باشد (فینی، 1986).

عمل پارک کردن، به عنوان یکی از اجزاء اصلی سیستم های حمل و نقل شهری، نه تنها بر روی خود سیستم پارک کردن تأثیر می گذارد بلکه همچنین بر روی کل سیستم حمل ونقل و حتی بر روی سیستم اجتماعی- اقتصادی تأثیرگذار است. (بینلکو،1993). برای ساختن یک سیستم حمل ونقل با راندمان بالا لازم است تا با توجه به سیاست های مختلف پارک کردن رفتار مسافران برای انتخاب محل پارک و همچنین رفتار انتخاب سفر آن در ارتباط با تغییرات در عرضه پارکینگ و قیمت های پارکینگ، را پیش بینی کرده و درک کنیم.

در مورد مدل های انتخاب سفر و پارکنیگ و قیمت های پارکینگ را پیش بینی کرده و درک می کنیم.

(1) روش های انتخاب مجزا (پلاک و همکارانش، 1990، هنت و تپلی، 1993 و تامپسون و ریچاردسون1998، هنستر وکینگ،2001 و هس و پلاک،2004).

(2) روش هایی بر پایه شبکه (فلوریان ولس، 1980، بیفلکو، 1993، لام و همکارانش ،2002) اگرچه این مطالعات اصولاً بر روی آنالیز تعادلی (اسکن) که با گذشت زمان تغییر نمی کند، متمرکز شده است و به آنالیز وابسته به زمان، توجه کمتری شده است. مدل ثابت وایتها نمی تواند بر هم کنش بین ترافیک جاده و انباشتگی پارکینگ را نشان دهد.

از این رو مکن است نتواند اثرات تراکم و شلوغی بر روی تصمیمات جاده ای و رفتار پارک کردن که می تواند در طی روز انجام شود را پیش بینی کند.

همه مطالعاتی که در بالا به آنها اشاره شد به روشی ؟؟ که بر اساس سفر و مسافرت پایه گذاری شده است، تعلق دارند که در این روش سفر به عنوان یک واحد مستقل از آنالیز مورد بررسی قرار می گیرد (کیتامورا، 1984). برای تشخیص و بررسی وجود ارتباطات بیان سفرها و بین سفرها و شرکت های فعال این روش که بر پایه سفر و مسافرت می‌باشد، دچار ضعف بوده و رد می شود (جونز و همکارانش، 1990).

به دلیل تصور غلط این مدل ها از رفتار حمل و نقل در برخی موارد ثابت شد که پیش بینی مدل ها بر پایه سفر و مسافرت نادرست می باشد. (رکر و همکارانش، 1986)

بنابراین روش بررسی بر پایه مسافرت نمی تواند بسیاری از عکس العمل های منحصر به فرد سیاست های مختلف حمل ونقل را پیش بینی کند و منجر به پیش بینی های اشتباه در مورد اثرات این سیاست های حمل و نقل می شود (پاس، 1983). در واقع تقاضای سفر که در داخل یک شهر به وجود می آید را می توان به عنوان نتیجه ای از تصمیمات زیاد مردم در ارتباط با شرکت در فعالیت ها در محل های مختلف و در مکان و زمان مشخصی در نظر گرفت.

به عبارت دیگر، مسافرت معمولاً نه تنها برای خودش بلکه همچنین برای شرکت در کارها و فعالیت ها در انتهای یک سفر، تعهداتی ایجاد می کند (دام رلرمن، 1981). بنابراین، پیش بینی تقاضا برای سفر، باید بر اساس یک تئوری منطقی و قابل قبولی که فعالیت های انسانی را مورد توجه قرار می دهد، انجام شود.

در سال های اخیر، کاملاً مشخص شده است که سفر، یک تقاضای مطلوب است که از نیازها، گرایش های افراد خاصی برای شرکت در فعالیت های مختلف نتیجه می شود (مهماسانی، 1988). به نظر می رسد که برهم کنش بین سفر و فعالیت، یک کلیدی برای فهم و درک گزینش های مربوط به سفر می باشد (سوپرناک. 1992) در ارتباط با مشارکت نیروی فعال، باید گفت که در انتهای سفر چنین مشارکتی ایجاد می شود، در حالی که سفری که نیروهای فعال را در زنجیره زمان، مکان به هم متصل می کند. وسیله‌ای برای مشارکت نیروی فعال است (رکر و همکارانش، 1986) بنابراین برای درک بهتر رفتار سفر، لازم است که مشارکت نیروی فعال را به روش آنالیز تقاضای سفر سنتی ضمیمه کنیم.

در سه دهه گذشته، آنالیزهای برپایه نیروی فعال توجه زیادی را به خود جلب کرده است و برای درک بهتر رفتار و سفر، تلاش های زیادی صورت گرفته است و این روش ساختار فعالیت ها از شخص یا افراد خانواده و بر اساس یک چارچوبی که بر اهمیت محدودیت های زمانی و مکانی تأکید دارد الگوهای سفر را مورد مطالعه قرار می دهد. (گودوین، 1983)

برای بررسی اینکه آیا کارگران شهری در راه از خانه به سر کار یا از سر کار به خانه، در فعالیت غیرعادی شرکت می کنند یا خیر و اگر شرکت می کنند این فعالیت چه مدت طول می کشد دام دارمان (1981) یک تئوری از برنامه ریزی فعالیت برای کارگران شهری را تنظیم کردند. برای آنالیز وابستگی زمانی، وابستگی تاریخی و وابستگی به آینده فعالیت و گزینش های هدف در یک زنجیره سفر، کیتامورها (1983) و کیتامورا و کرمانشاه (1984) از روش مدلسازی متوالی استفاده کردند.

برای آنالیز رفتار فعالیت- سفر روزانه، دانشمندی به نام پالس (1983) از روش شناسایی منظم طبقه استفاده کرد. بر اساس اصل بیشینه سازی کارآیی، هوریتز (1980) از یک مدل ساختاری برای سفر غیرکاری چند مقصدی استفاده کرد. با استفاده از مفهوم بیشینه سازی کارآیی اتفاقی، کیتامورا (1984) یک مدل از سهمیه زمانی روزانه را پیشنهاد کرد. برای شبیه سازی همزمان زنجیره های فعالیت و جریان های ترافیک: اکسهوسن (1990) مدل شبیه سازی زنجیره فعالیت را با مدل شبیه سازی جریان ترافیک ترکیب کرد. هامد و مانرینگ (1993) و مانرینگ و همکارانش (1994) با استفاده از مدل های اقتصاد سنجی مجزا/ پیوسته و مدل های تداوم ریسک با توزیع های پایدار، یک روشی که قادر به مدلاسزی الگوهای فعالیت- سفر روزانه است را توسعه دادند.

با استفاده از داده های حاصل از مطالعه ساکنان منطقه بوستون دانشمندی به نام بهات (1998) رفتار فعالیت مسافران را بعد از برگشت از خانه در انتهای مأموریت کاری بررسی کرد. مطالعات جامع از روش برپایه فعالیت را می توان در کارهای کیتامورا (1988) جونز و همکارانش (1990) و بومن و بن- اکیوا (2000) جستجو کرد. اخیراً دو دانشمند به نام های ؟؟ وین (2001) برای مدلسازی سهمیه بندی ترافیک وابسته به زمان، از روشی برپایه فعالیت استفاده کردند. برای جستجو و بررسی راه حل تعادلی پویا برای استفاده کنندگان از یک جاده ای شلغ لام و هیونگ (2003و 2002) یک مدل گزینش ترکیبی سفر/ فعالیت را توسعه دادند. هونگ و همکارانش (2003) رفتار جدول زمانی سفر و فعالیت را تحت سیستم اطلاعات پیشرفته مسافران، توضیح دادند. برای زنجیره‌های فعالیت/ سفر در یک قالب دینامیک و پویا، دو دانشمند به نام های ابدلگانی و مهماسانی (2003) یک مدل زنجیره ای فعالیت و میکر- انتقال موقتی- فضایی اتفاقی را نشان دادند.

با وجود این، ترکیب مسئله پارک کردن با آنالیزهایی برپایه فعالیت در یک قالب (چهارچوب) یکنواختی بررسی نشده است. در واقع یک رابطه نزدیک بین برنامه ریزی سفر- فعالیت و گزینش پارکنیگ وجود دارد. یک برنامه سفر- فعالیت ممکن است به طور چشمگیری بر انتخاب محل پارک کردن (انتخاب پارکینگ) برهم کنش داشته باشد. برای مثال، مسافرانی که برای انجام فعالیت کاری یا غیرکاری، از منزل خود حرکت می‌کنند، در ساعات شلوغ برای پیدا کردن یک فضای پارکینگ قابل استفاده ممکن است زمان زیادی را صرف کنند. این ممکن است همچنین باعث افزایش زمان سفر در شبکه جاده ای شود و از این رو باعث ایجاد مشکلاتی از قبیل آلودگی هوا و ترافیک سنگین می شود. همانطور که انتظار می رفت به احتمال زیاد خصوصیات مکان های پارکینگ همچون دسترسی به پاکینگ، زمان جستجو برای پیدا کردن پارکینگ و هزینه های پارکینگ ممکن است، برطبق الگوهای فعالیت – سفر مسافران در طی ساعات روز تغییر کند. بنابراین مسافران برطبق خصوصیات مکان های مختلف بزرگ کردن در زمان های مختلف روز، گزینش هایشان در مورد مکان پارکینگ و مدت زمان پارک کردن را تغییر می دهند در این مقاله، ما برای مطالعه رفتار پارک کردن مسافران در یک الگو بر پایه فعالیت، یک مدل تعالی وابسته به زمان را پیشنهاد می کنیم.

برای غلبه بر محدویت های زمانی و مکانی برنامه فعالیت- سفر ما مفهوم فرصت های زمانی را برای هر فعالیت موجود در یک برنامه سفر مسافر، معرفی می کنیم.

مسافرانی که در خارج از فرصت های زمانی، شروع به انجام فعالیت می کنند، شدیداً مجازات خواهند شد. بنابراین فرصت های زمانی فعالیت ها، نظم فعالیت ها و حتی الگوهای فعالیت را تعیین می کنند.

ما فرض می کنیم که احتمال اینکه یک مسافر، فعالیت خاصی را انتخاب کند، بر اصل بیشینه سازی کارآیی استوار است. به طوری که یک مسافر فعالیتی را انتخاب می کند که کارایی عمل او را به حداکثر برساند. برای توصیف گزینش ها در مورد نوع فعالیت مکان فعالیت و مدت فعالیت، ما از فرمول لجیت جایگزینی استفاده می کنیم و برای کنترل گزینش ها در مورد مکان پارک کردن و مسیر سفر، شرایط تعادلی جبرگرایانه را به کار می بریم. همه این گزینش ها، یک ساختار ترتیبی را دنبال می کند و در نهایت به وسیله یک مسئله نابرابری متغیر تکمیل می شوند. برای ارزیابی اثرات سیاست های پارک کردن بر روی رفتار برنامه ریزی سفر- فعالیت و به منظور ایجاد نقشه های استراتژیک دراز مدت می توان از روش مدلسازی پیشنهادی استفاده کنیم.

بقیه مقاله به صورت زیر مرتب شده است. در بخش بعدی در مورد روش مدل سازی پشنهاد شده، ما نظریه های اصلی را معرفی خواهیم کرد. سپس یک مدل تعالی، وابسته به زمان بیان شده و برای حل این مدل، یک الگوریتم راه حل داده شده است. علاوه بر این، براین آزمایش مدل پیشنهادی و الگوریتم راه حل، ما یک مثال عددی را ارائه می‌دهیم. در بخش آخر برای تحقیقات و معادلات آتی، توصیه هایی ارائه شده است.

نظریه های اصلی فرضیه ها: برای ساده تر شدن معرفی ایده های اصلی این مقاله، فرضیات زیر در نظر گرفته می شوند.

A1 حوزه کلی مطالعه [o,T] به فواص مکانی مساوی تفکیک شده به ترتیب شماره گذاری شده اند و  طول یک دوره است بنابراین،

A2 در ارتباط با مقادیر دریافت کارآیی و زمان مسافران همگی یکجور هستند، با وجود این به وسیله نوع فعالیت، مکان فعالیت و مدت فعالیت، فعالیت آنها از هم متفاوت می‌شود. علاوه براین، تسهیلات پارکینگ به وسیله نوع (همچون در داخل خیابان بودن و در خارج از خیابان بودن) و هزینه های پارکینگ که با زمان تغییر می کند مشخص می‌شوند.

A3  قبل از ورود به شبکه گزینش فعالیت، جاده و مکان فعالیت تصمیم گیری می شود. برای ارزیابی سیاست های حمل و نقل در یک سطح استراتژیک، این فرضیه مناسب است.

A­4 قبل از اینکه یک فرد برای یک فعالیت، یک سفر داشته باشد الگوی زنجیره سفر او از قبل مشخص نشده است بلکه به وسیله گزینش های او در یک سری از تصمیم گیری‌ها در یکروز مشخص می شود. یک فرد همواره بعد از انجام فعالیت، به محض کامل کردن یک جریان تصمیم گیری می کند.

A5 فرآیند تصمیم گیری در مورد گزینه هایی از قبیل نوع فعالیت، سفر و پارکینگ، یک ساختار ترتیبی را دنبال می کند. به طوری که مسافران در ابتدا تصمیم می گیرند که چه کاری انجام دهند (انتخاب نوع فعالیت) و کجا انجام دهند (انتخاب محل فعالیت) سپس در مورد مدت آن تصمیم گیری می کنند (انتخاب مدت فعالیت) و در نهایت در مورد مکان پارک کردن خودروهایشان (انتخاب محل پارک کردن) و مسیری که به محل پارکینگ مورد نظر می رسند (انتخاب مسیر سفر) تصمیم گیری می کنند.

A6 مسافران باید اطلاعات کاملی در مورد شرایط پارکینگ و ترافیک داشته باشند تا اینکه بتوانند با کمترین زیان آوری (حداقل هزینه) مکان هایی برای پارک کردن خودرو پیدا کنند و در کمترین زمان جاده های سفری مناسب را پیدا کنند.

A7 هر عملی در ارتباط با یک فاصله زمانی خاص است، اگر مسافری در خارج از این محدوده زمانی، شروع به انجام فعالیت کند، به شدت مجازات خواهد شد.

A8 هزینه پارکینگ به زمانی که مسافر وارد مکان پارکینگ می شود، به مدت زمان پارک کردن بستگی دارد، زمان پیاده روی و به مسافت بین محل پارکینگ و مقصد نهایی وابسته است (بیفلکو، 1993)

A9 در یک ناحیه ممکن است یک یا تعداد بیشتری فعالیت انجام شود. اگر در یک ناحیه، دو یا تعداد بیشتری فعالیت انجام شود، مسافران باید در ابتدا فعالیت اصلی را انجام دهند و در ادامه فعالیت دیگر را انجام دهند. (بومن و بن- اکیوا2000).

سفر و کارآیی های فعالیت، یک شبکه شهری G=(N,A) را در نظر بگیرید، که N، مجموعه ای از همه گره ها، شامل گره های اصلی، گره های تقاطع گره های مقصد و مکان های پارکینگ است.

A، مجموعه ای از همه تقاطع های مستقیم، شامل متصل کننده های گرانیگاهی از مبدأ تا شبکه جاده ای، اتصالات جاده ای، اتصالات ورودی به پارکینگ از شبکه جاده ای به محل پارکینگ و اتصالات راهپیمایی یا پیاده روی از محل پارکینگ تا مقصد نهایی است. اگر r نشانگر گره مبدأ باشد،  وS یک گره مقصد می باشد.  یک گره مبدأ که سفرها را ایجاد می کند ممکن است برای یک فعالیت خاص، یک گره مقصد باشد و برعکس. اجازه دهیدJ بیانگر مجموعه ای از همه فعالیت هایj باشد.

وDj مجموعه همه مدت های فعالیت عملیJj در ارتباط با فعالیتj باشد،. اجازه دهید Irs مجموعه همه مکان های پارکینگ ممکن باشد که مسافران بین جفت(r,s)OD رزرو می کنند. در تجزیه و تحلیل تقاضای سفر بر پایه فعالیت، کارآیی فعالیت به عنوان اهمیت یا میزان نیاز برای یک سفر تعریف می شود و به خاطر اینکه برنامه های فعالیت‌های روزانه افراد خاص، مستقیماً بر روی تقاضای سفر تأثیرگذار است. نقش مهمی را ایفا می کند (سوپرناک، 1992).

در هنگام تصمیم گیری، بسته به شرکت یا عدم شرکت در یک فعالیت، بین کارآیی فعالیت یابی مصرفی در ارتباط با سفر- پارکینگ یک مبادله صورت می گیرد. در این مقاله، ما فرض می کنیم که هر مسافری سعی می کند یک برنامه ریزی سفر- فالیت را به گونه ای طرح کند تا ماکزیمم کارآیی را داشته باشد.

 را به عنوان کارآیی جامع تعریف می کنیم که توسط مسافری که از مبدأr برای مقصدS در زمانt حرکت کرده و فعالیتj را در مدتJj در محل مقصدs انجام می‌دهد، به دست می آید. این کارآیی جامع به صورت زیر بیان می شود.

Vj(t,Jj) کارآیی کلی انجام فعالیتj به وسیله مسافری است که برای رسیدن به مقصدs، در زمانt، مبدأr را ترک می کند و فعالیتj را در مدت Jj انجام می دهد، Vs جزء سازمان  یافته ای از کارایی است که در همه عناصر با مقصدs مشترک است (برای مثال، اینها به وسیله منطقه، جمعیت و حرفه به وجود می آیند)  جزء سازمان یافته ای از کارایی است که با فعالیت و مقصد (با هر دو) تغییر می یابد (برای مثال اگرj نشان دهنده فعالیت فروشگاه باشد، اینها به وسیله شرایط شغلی در اطراف مقصد ایجاد شده اند).

 فاکتور تبدیل بیان بی مصرفی سفر و کارآیی فعالیت است، به طور کلی کارآیی یک فعالیت به زمان شروع فعالیت و مدت آن فعالیت بستگی دارد. هنگامی که زمان حرکت یک مسافر از خانه و مدت فعالیت معین باشد می توان زمان های شروع و پایان را برای فعالیت او محاسبه کرد. بنابراین فعالیت و برنامه سفر یک مسافر، به وسیله زمان حرکت، مدت فعالیت کنترل می شود اجازه دهید کهG(t)، زمان شروع فعالیت برای مسافرانی باشد که در زمانt، از مبدأr حرکت می کنند، که همچنین زمان رسیدن به محل فعالیت نیز می باشد (یعنی مقصد) اجازه دهید Tri(t) زمان سفر برای آن دسته از وسایل نقلیه ای باشد که در زمان t از نقطهr حرکت کرده و در مکانi خودروهایشان را پارک می کنند.

di(t+Tri(t)) تأخیر زمانی جستجو برای پیدا کردن یک مکان قابل دسترس برای پارک کردن خودرو، برای آنهایی که در زمانt از نقطهr حرکت کرده و در زمانt+Tri(t) به محل i می رسند، وWis زمان پیاده روی (راه رفتن) ازi بهs می باشد. بنابراین، G(t) به صورت زیر بیان می شود. در معادله (1) کارآییVj(t,Jj) مجموع همه کارآیی هایی است که در اثر انجام فعالیتj از زمانG(t) تا زمانG(t)+Jj به دست می آید. می توان آن را به صورت زیر بیان کرد: کهVj(t) کارآیی فعالیت کم سود در فاصله زمانیt است.  به عنوان بی مصرفی سفر تعریف می شود که از طریق ترک مبدأr برای رسیدن به مقصد که در فاصله زمانیt و به منظور انجام فعالیتJ در مدتJj و پارک کردن خودرو در مکانi به دست می آید و به صورت زیر فرمول بندی شده است.

 بی مصرفی سفر است که از طریق حرکت کردن به سمت محل پارکینگi برای مقصدs و انجام فعالیتj در مدتJj ایجاد می شود و به صورت زیر بیان می شود.

 هزینه پارکینگ است که با زمان تغییر می کند،  تأخیر از برنامه، که برای انجام فعالیتj زودتر یا دیرتر به مقصدs می رسند،  هزینه تبدیل متقابل بین زمان جستجو، زمان پیاده روی و بی مصرفی سفر است و  فاکتورهای تبدیل بین هزینه پارک کردن، هزینه تأخیر از برنامه و بی مصرفی سفر است.