دانلود ترجمه مقاله طراحی قوی برای سیستم های مترو زیرزمینی با وسایل نقلیه مدولار (ساینس دایرکت – الزویر ۲۰۲۳)

طراحی قوی برای سیستم های مترو زیرزمینی با وسایل نقلیه مدولار

Robust design for underground metro systems with modular vehicles

چکیده
۱- مقدمه
۲- فرمولاسیون مساله
۳- متدولوژی
۴- مطالعه موردی
۵- نتیجه گیری
منابع

چکیده
تقاضاهای سفر نامتقارن خطوط مترو در کلانشهرها میتواند موجب افزایش زمان انتظار برای مسافران و بهره گیری اساساً اندکی از ظرفیت وسیله نقلیه گردد. بعلت عدم قطعیتهای جریان مسافر و تاخیرات تصادفی، حل این مساله دشوار است. ما یک سیستم حمل و نقل مدولار (MTS) پیشنهاد میکنیم که این امکان را فراهم می آورد که یک ناوگان مترو بتواند بطور پویا در ماژولهای (یا کوپه های) یکسانی در پایانه های مترو تجمیع و سرهم-بندی شده یا برچیده شود. فرمولاسیون قراردادی این مساله با یک مدل برنامه ریزی غیرخطی (NLP) ارائه میشود که نیروی پیشران، نشر گازهای گلخانه ای، مقاومت باد و هزینه اقتصادی عملیات را بررسی میکند. آنگاه خطی سازی مدل NLP، دستیابی به پاسخ سریع آنرا امکانپذیر میسازد. با بهره گیری از آزمایشات عددی بر مبنای داده های بدست آمده از متروی شهر شنژن چین، ما ماندگاری مدل ریاضی را شرح داده و سودمندی مدل را از نظر اقتصادی، کم کربن بودن و پیامدهای اکولوژیکی تایید و اثبات میکنیم. سپس اعتبار مدل پیشنهادی و آنالیز حساسیت با مقادیر پارامترهای گوناگون گزارش میشوند.

۲- فرمولاسیون مساله
جدول ۱ برای راحتی مخاطبین، خلاصه ای از نمادهای مهم بکار رفته در تمام این مطالعه را ارائه میدهد.
ما یک کریدور مترو با مجموع I ترمینال در این مطالعه در نظر میگیریم. فرض کنید مجموعه J={1.2.…i.…I} ترمینالهای پشت سر هم شماره گذاری شده را نشان میدهد که J به مجموعۀ ترمینالها اشاره میکند و i شاخص هر ترمینال است. آنگاه مجموع افقهای زمانی پژوهش به T بازه تقسیم میشوند که دارای طول برابر δ هستند. فرض کنید g={1.2.…t.…T} به نقاط زمانی گسسته اشاره میکند. در طول افق عملیاتی، مسافران بطور پیوسته به هر ترمینال وارد میشوند. ما مسافرانی را که در هر بازه زمانی [t^’-1.t’] سفر به ترمینال j، وارد ترمینال i میشوند با p_ijt’.∀i∈J.j ∈ J_i^+.t^’∈g نشان میدهیم که یک متغیر تصادفی است که از توزیع پواسون تبعیت میکند. در هر توقف، ممکن است اندازه هر قطار مجدداً از یک مجموعه کوپه G=[1.2….s]، شاخص بندی شده بصورت s∈G انتخاب شود که در آن، s به حد بیشینه تعداد کوپه هایی اشاره میکند که ممکن است به یک قطار مترو متصل شوند. برای ارائه خدمات به این مشتریان، کمترین فاصله زمانی اعزام قطارها بصورت H تعریف میشود. همچنین حداکثر تعداد مسافران متناسب با یک کوپه را با c نمایش میدهیم.

هدف ما در این مطالعه، تعیین نحوه کارکرد موثر سیستمهای متروی تحت بررسی با توجه به فاکتورهایی مثل مقدار زمان لازم برای هر توزیع مسافر و کل تعداد کوپه های موجود در هر پایانه با کاهش مجموع هزینه سیستم میباشد. همراستا با تحقیقات پیشین، این مطالعه دو بُعد از هزینه سیستمهای مترو را بررسی میکند. ما کل هزینه تحمیل شده در قطارهای اعزام شده را بررسی میکنیم. هزینه کل شامل هزینه عملیات و هزینه زمان انتظار سفر هستند. هزینه عملیات شامل هزینه استهلاک سیستم، هزینه مصرف انرژی برای غلبه بر مقاومت هوا، و هزینه آلودگی محیط زیست ناشی از نشر 〖CO〗_۲ است. بخشی از این هزینه های عملیاتی به تعداد کوپه های حمل شده در قطار مربوط نمیشوند. برای مثال، هزینه استخدام راننده با افزایش تعداد کوپه ها افزایش نمی یابد. بخشی از هزینه ها به تعداد کوپه ها مربوط میشوند مثلاً هر چقدر طول قطار بیشتر شود انرژی لازم برای غلبه بر نیروی درگ آئرودینامیک افزایش می یابد.

میانگین هزینه عملیات وسیله نقلیه که ارتباطی با تعداد کوپه ها ندارد با نماد C_op و هزینه عملیات به ازای هر مسافت واحد که به تعداد کوپه ها بستگی دارد با نماد C_s مشخص میشود. میانگین هزینه زمان انتظار سفر مولفه دیگری از مجموع هزینه ای است که ما اینجا بررسی میکنیم. این متریک اغلب برای سنجش سطح خدمات ارائه شده توسط سیستمهای مترو استفاده میشود.