2-10-2- ساختار شبكه­ های عصبی…………….37

 

2-10-2-1- شبكه تك لایه……………. 37

 

2-10-2-3- شبكه های چند لایه…………… 38

 

2-10-2-3- شبکه پرسپترون…………….. 39

 

2-10-2-4- شبكه­ های پسخور یا برگشتی…………….. 40

 

2-11 مزیتهای استفاده از شبکه ­های عصبی…………….. 41

 

2-11-1- شبکه­های عصبی در مقابل کامپیوترهای معمولی…..42

 

2-12- رگرسیون……………. 43

 

2-13- جمع بندی و نتیجه گیری…………….. 45

 

فصل سوم : ی بر تحقیقات انجام شده

 

3-1- مقدمه……………. 47

 

3-2- تحقیقات رونهار……………. 57

 

3-3- تحقیقات یانگ و هوانگ……………… 61

 

3-4- تحقیقات یانگ و منگ……………… 63

 

3-5- تحقیقات سولیوان و هاراکه……………. 65

 

3-6- تحقیقات صورت گرفته در ارتباط با پیش بینی ترافیک……… 66

 

فصل چهارم : روش تحقیق

 

4-1- مقدمه……………. 70

 

4-2- تعریف سنگینی ترافیک……………… 71

 

4-3- پیامدهای سنگینی ترافیک……………… 73

 

4-3-1- سنگینی ترافیک و تصادفات……….75

 

4-4- محدود ساختن سنگینی ترافیک……………… 76

 

4-4-1- حجم ترافیک و راهنمای ظرفیت راه……………….77

 

4-4-2- شرایط راه سواره رو…………………….79

 

4-4-3- وظایف عملکردی مسیر ارتباطی و برآورد زمان تاخیر……81

 

4-4-4- سنگیی ترافیک تکرار شونده و غیر تکرار شونده………83

 

4-5- راه حل هایی برای کاهش سنگینی ترافیک……………… 83

 

4-5-1- راه حل های مربوط به افزایش ظرفیت………84

 

4-5-1-1- توسعه و افزایش ظرفیت…………….. 85

 

4-5-1-3- مدیریت مسیرها…………… 87

 

4-5-2- راه حل های مربوط به تقاضا…………..88

 

4-5-2-1- هزینه یابی حجم یا سنگینی ترافیک…………. 88

 

4-6- برآورد هزینه های جانبی سفر……………. 91

 

4-7- تشریح مدل ارائه شده……………. 95

 

4-8-1- مدل های ساده…………………98

 

4-8-2- مدل های غیر ساده……………..100

 

4-9- مدل ویکری…………….. 102

 

4-10 هزینه تراکم……………. 103

 

4-11- محاسبه هزینه تراکم توسط مدل توسعه یافته HCM………………

 

4-11-1- دادههای مورد نیاز مدل………………………106

 

4-11-1-1- ارزش زمان سفر…………… 107

 

4-11-2 مطالعات نمونه صورت گرفته با توجه به مدل ارزش زمان سفر………107

 

4-12- پیش بینی حجم ترافیک……………… 111

 

4-12-1- یادگیری شبكه ­های عصبی………………111

 

1-1-12-4- الگوریتم یادگیری پس انتشار خط(BP)……………

 

2-1-12-4 -ساختار مدل پیشنهادی…………….. 116

 

4-12-2- رگرسیون چند متغیره……………..118

 

4-12-2-1- اهداف بررسی های علمی روش های چند متغیره……………. 119

 

4-12-2-2- كاربرد های روش های چند متغیره……………. 120

 

4-12-2-3- رگرسیون خطی ساده……………. 120

 

4-12-2-4- رگرسیون خطی چندگانه……………. 121

 

4-12-2-5- رگرسیون چند متغیره……………. 123

 

4-12-2-5-1 الگوی رگرسیونی خطی چند متغیره با متغیر های توضیحی ثابت……… 123

 

 

4-13- جمع بندی و نتیجه گیری…………….. 127

 

فصل پنجم : ارزیابی مدل پیشنهادی

 

5-1 مقدمه……………. 130

 

5-2- هزینه های حمل ونقل…………….. 1305-3- برآورد هزینه نهایی تراکم……………. 132

 

5-3-1 داده های ورودی مدل………………..132

 

5-3-1-1- ارزش زمان سفر…………….133

 

5-3-1-2- توابع سرعت-جریان…………….. 134

 

5-3-2- نحوه محاسبه متغیر هزینه تراکم…………136

 

5-4- برآورد سهم تردد در مسیرهای جایگزین به ازای سیاستهای مختلف اخذ عوارض……. 139

 

5-5- مدلسازی شبکه عصبی…………….. 141

 

5-5-1- طراحی شبکه عصبی مصنوعی……………….142

 

5-5-2- ارزیابی شبکه طراحی شده……………………143

 

5-6- مدلسازی رگرسیون خطی…………….. 146

 

5-6-1- روش تجزیه و تحلیل داده ها……………146

 

5-6-2- نتایج آزمون مدل رگرسیون…………….147

 

5-7- شناسایی سیستم های اخذ عوارض………….. 151

 

5-7-1- حالتهای کنونی شارژ…………………153

 

5-7-1-1- شارژ کاربران راه……………. 153

 

5-7-2- روش های مستقیم………………154

 

5-7-2-1- ثبت خارج از دستگاه……………. 155

 

9-7-2-2- شارژ دستی از طریق باجه های عوارض……………… 156

 

5-7-2-3- اسکن اتوماتیک از طریق تکنولوژی شناسایی خودکار وسیله نقلیه…… 158

 

5-7-2-4- ترکیبی از جمع آوری دستی و الکترونیکی عوارض……………… 161

 

5-7-2-5- ثبت در داخل وسیله نقلیه……………. 162

 

5-8- جمع بندی و نتیجه گیری…………….. 163

 

فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادها

 

6-1- مقدمه……………. 165

 

6-2- چارچوب تحقیق…………….. 165

 

6-3- نتیجه گیری…………….. 170

 

چکیده:

 

بخش حمل ونقل نیز به عنوان یکی شاهرگ اصلی اقتصاد، نقش بسزایی در شکوفایی و توسعه جامعه ایفا می­کند. سنگینی ترافیک از تقاضای بیش از ظرفیت سیستم های حمل و نقل نشات می گیرد و اثرات منفی آن به شکل تاخیر یا افزایش زمان سفر نمود می یابد.

 

قیمت گذاری تراکم یکی از مکانیزم­های مدیریت تقاضای حمل ونقل است. در این روش استفاده کنندگان بگونه ای ترغیب می شوند که در طول ساعات شلوغ و پرتردد از سفر پرهیز کنند و سفرهای خود را در ساعات کم تردد انجام دهند. بدین طریق جریان ترافیک تعدیل شده و تقاضای سفر بگونه ای در طول ساعات روز توزیع می شود که کمتر بار ترافیکی شدید به وجود آید. از طرف دیگر شاید بهترین گزینه جلوگیری از وقوع تراکم باشد، که خود مستلزم پیش بینی وقوع آن در زمان آینده می باشد. مدل پیش بینی حجم ترافیک در کوتاه مدت یکی از بخش هایی است که از این اطلاعات استفاده می کند. این مدل با بکارگیری اطلاعات شناسگرهای ترافیکی هر معبر، حجم عبوری از یک معبر در لحظات پیش رو را پیش بینی می­کند، و از این اطلاعات برای مدیریت پیشگیرانه ترافیک میتوان استفاده نمود.

 

فصل اول: مقدمه و طرح مسئله

 

1- مقدمه

 

1-1- مقدمه

 

بخش حمل ونقل نیز به عنوان یکی شاهرگ اصلی اقتصاد، نقش بسزایی در شکوفایی و توسعه جامعه ایفا می کند. در کشور ما تاکنون این بخش نتوانسته به جایگاه واقعی خود دست یابد. شاید به جرأت بتوان گفت که امروزه ملاك توسعه یافتگی کشورها پس از صنعت، مربوط به توسعه ارتباطات ریلی، جاده ای، هوایی و دریایی است. بنابراین حمل و نقل را می توان به شریانی تشبیه کرد که موجب پویایی و شکوفایی اقتصاد کشورها می شود.

 

اگر امروز در جهان از خدمات حمل ونقل تحت عنوان صنعت یاد می شود بخاطر گستردگی و اهمیت این خدمات به عنوان حلقه اتصال صنایع با یکدیگر و عامل ارتباط میان بازارهای تولید و مصرف است . بدین خاطر است که بین نظام حمل ونقل و فرآیند توسعه اقتصادی و اجتماعی جوامع همبستگی شدیدی وجود دارد و اقتصاد دانان، صنعت حمل ونقل را به عنوان نیروی محرکه توسعه می دانند و کارآمدی و توانمندی آن را زمینه ساز توسعه پایدار می شناسند. لذا چنانچه این بخش از اقتصاد، مورد بی مهری و بی توجهی برنامه ریزان اقتصادی قرار گیرد یا به دلیل سیاستگذاری های نامناسب کارایی لازم را نداشته باشد، خواسته یا ناخواسته اقتصاد کشورها را با مشکلات جدی مواجه خواهد کرد.

 

کشور ایران به دلیل موقعیت جغرافیایی و دسترسی به آبهای آزاد، از موقعیت ویژه ای در حمل ونقل منطقه برخوردار است. اینکه ایران موقعیت طلایی برای ترانزیت و عبور کالا را دارد بر کسی پوشیده نیست ولی متأسفانه طی دهه اخیر، علیرغم گنجاندن این مهم در راهبردهای اقتصادی و برنامه های توسعه کشور، عملاً شاهد تحقق بهره برداری از این پتانسیل نبوده ایم. یکی از مهم ترین عوامل زیربنایی برای توسعه هر کشوری، وجود یک شبکه کارا و مناسب جهت رفع نیازهای حمل ونقلی آن است. بطور کلی حمل ونقل به جهت رفع نیازهای مختلف اقتصادی، اجتماعی و دسترسی صورت می گیرد و تقاضای آن ناشی از تقاضا برای سایر بخش ها است (صفارزاده،هدایتی،1378).

 

بین صنعت حمل ونقل و سایر بخش های صنعتی از منظر اقتصاد تفاوت هایی وجود دارد . فعالیت های حمل ونقل دارای هزینه ثابت بسیار بالا هستند که بیشتر صرف زیرساخت های حمل ونقل می شود و برای ساخت زیرساخت های حمل ونقل نیاز به سرمایه گذاری بلند مدت است. این دو خصیصه از جمله ویژگی های بارزی هستند که حمل ونقل را از نظر اقتصادی، از دیگر صنایع جدا می کند. بر همین اساس تامین منابع مالی و جذب سرمایه گذاری در این بخش در مقایسه با دیگر بخش های اقتصادی با مشکلات بیشتری همراه است.

 

حمل ونقل جاده ای به دلیل خصوصیات ویژه ای که داراست (از جمله انعطاف پذیری در انتخاب مسیر، میزان بار، زمان سفر، دسترسی به نقاط مختلف، عدم نیاز به تجهیزات بارگیری و تخلیه) به عنوان متداول ترین شیوه حمل ونقل در کشورهای مختلف محسوب می شود. در ایران نیز علاوه بر ویژگی های خاص حمل ونقل جاده ای، موقعیت ویژه جغرافیایی، عدم پوشش گسترده شبکه ریلی در سطح کشور، فقدان مقررات محدود کننده در خصوص آثار منفی حمل ونقل جاده ای همچون مسائل زیست محیطی، سبب گشته تا درصد بسیار بالایی از حمل ونقل کالا و مسافر توسط این زیربخش صورت گیرد، بطوریکه هم اکنون بیش از 90 % کل حمل بار و مسافر در کشور توسط جاده انجام می شود(سازمان راهداری و حمل و نقل جاده ای، 1383).

 

در حالیکه فعالیت های حمل و نقل بیش از 9% از تولید ناخالص ملی کشور را در بر می گیرد و در حدود 5/7 میلیون نفر از شاغلان کشور در این حوزه فعالیت می کنند و همچنین بر اساس برآوردهای کارشناسان در صورتی که تمام فعالیتهای مستقیم و غیر مستقیم حمل ونقل به حساب این بخش منظور شود، ارزش افزوده آن بالغ بر 20 % از تولید ناخالص داخلی را تشکیل خواهد داد (سایت اینترنتی بانک مرکزی جمهوری اسلامی ایران، 1389).

 

ضرورت توجه به حمل ونقل در کشور دو چندان نمایان می شود. در برنامه چهارم توسعه و در ماده 28 آن بطور مشخص اقداماتی در این خصوص پیش بینی شده است که بر اساس آن دولت موظف شده است اقداماتی را به منظور تقویت اقتصاد حمل و نقل، بهره برداری مناسب از موقعیت جغرافیایی کشور، افزایش ایمنی و سهولت حمل ونقل بار و مسافر انجام دهد.

 

علاوه بر این موارد، افزایش جمعیت، روند رو به رشد اقتصاد کشور و گذر از درحال توسعه به توسعه یافته و استعداد ترانزیت بین المللی، لزوم توسعه و ساخت هر چه بیشتر زیرساخت های حمل ونقل را بیشتر نمایان می کند. اما محدودیت منابع مالی و سرمایه، اکثر کشورهای جهان و ازجمله ایران را به فکر یافتن راه حلی جهت تامین سرمایه مورد نیاز توسعه زیرساخت های حمل ونقل انداخته است . کشورهای مختلف خط مشی های متنوعی برای تامین سرمایه در پروژه های راهسازی در پیش گرفته اند. از روش های متداول اتخاذ شده از سوی دولت ها می توان به وضع مالیات بر سوخت و سایر کالاهای مرتبط با حمل ونقل، مالیات بر خودرو و دریافت عوارض از رانندگان وسایل نقلیه اشاره نمود. معمولاً هزینه های دوره بهره برداری زیربناها نیز از محل اخذ عوارض از کاربران راهها تامین می شود (پژوهشکده حمل و نقل،1389).

 

در دهه های 80 و 90 میلادی، در سطح دنیا تمایل بسوی ساخت زیربناهای حمل ونقل با مشارکت بخش غیردولتی به جای زیربناهایی عمومی و رایگان صددرصد دولتی، بسیار افزایش یافت . ساخت و توسعه راهها از طریق مشارکت بخش غیردولتی به دلیل استحصال فواید و نتایج مطلوبی همچون کمک به جبران کمبود بودجه عمومی جهت ساخت و نگهداری راهها، پاسخگویی به رشد تقاضا و نیز ارتقا کیفیت و مطلوبیت خدمات حمل ونقل فراگیر شده است. همچنین قیمت گذاری راهها به عنوان فرآیندی مناسب جهت بازگشت سرمایه و هزینه های مدیریت و نگهداری راهها، از سوی کشورها پذیرفته شده و در بیشتر آنها به اجرا درآمده است (Heggie,1995).

 

بنابراین باید اذعان داشت که امروزه قیمت گذاری راهها به یکی از اولویت های کاری در رئوس سیاست های حمل ونقل در سراسر جهان تبدیل شده است . بیشتر کارشناسان و اقتصاددانان حمل ونقل و همچنین سیاست مداران متقاعد شده اند که قیمت گذاری راه، و هزینه های جانبی مربوط به آنها، راهکار مؤثری برای کسب و جذب منابع مالی جهت توسعه و بهبود سیستم های حمل ونقل و همچنین مدیریت تقاضا و کنترل ازدحام روی راهها است.

 

در مجموع با بررسی اجمالی وضعیت خدمات راهسازی و راهداری در ایران می توان گفت: کشور ایران از نظر توسعه زیرساخت ها و بهبود شبکه راههای خود دارای نیاز زیادی است. تامین منابع مالی و سرمایه از مشکلات اصلی کنونی برای رفع نیازهای زیرساختی است. همچنین در صورت عدم ایجاد فضای منطقی و هدفمند برای ساخت آزادراهها با مشارکت بخش غیردولتی، مشکلات تقاضای برآورده نشده دوچندان شده و آثار نامناسبی بر اقتصاد خواهد گذاشت. علاوه براین، در صورتیکه حتی بخش غیر دولتی نیز به مشارکت بخش دولتی بیاید اما ساز و کار مناسب برای بازگشت سرمایه به سرمایه گذاران در نظر گرفته نشود، مشکلات بیشتری به دولت و سیستم حمل ونقل وارد شده و بار مالی زیادی به بودجه عمومی وارد می شود.

 

قیمت گذاری راه مفهوم جدیدی نیست. عوارض روی جاده ها و پلها از اواخر قرن هیجدهم یعنی سال 1790 میلادی در آمریکا رایج بوده است. این دوران با شکوفایی اقتصاد آمریکا مقارن بود . در آن موقع حمل ونقل بهتر به معنی آزادراههای بهتر بود. ایالت ها و دولت های محلی بودجه و منابع مالی محدودی در اختیار داشتند که پاسخگوی نیازهای حمل ونقل نبود . بهمین دلیل آزادراههای خصوصی با فاینانس شرکت های سهامی احداث شد و سهام آن در بازارهای بورس معامله می شد. صاحبان سهام از محل دریافت عوارض و مالیات های بزرگراهها، سود سهام خود را دریافت می کردند (Durenberger,1981).

 

به این طریق راههای خصوصی و سیستم عوارضی در این راهها تا اواسط قرن نوزدهم ادامه داشت و در آن سا لها به اوج خود رسید. توسعه ریل رقابت شدیدی را بین ریل و جاده به وجود آورد که منجر به کم رنگ شدن اهمیت جاده شد. در نتیجه بیشتر بزرگراهها یا به دولت واگذار شدند یا به صورت نیمه دولتی درآمدند. از آن زمان یعنی اواسط قرن نوزدهم تا اواسط قرن بیستم مردم آمریکا رغبت چندانی به قیمت گذاری راهها نشان داده و با آن مخالفت ورزیده اند . از اوایل سال های 1960 سیستم عوارض سنتی برچیده شد و بجای آن سیستم پرداخت فوری[1] جایگزین شد و در دهه های60، 70 و 80 میلادی مورد استفاده قرار گرفت (پژوهشکده حمل و نقل، 1389).

 

در کشور انگلیس از سال 1964 تاکنون با هدف کم کردن بار ترافیکی راهها و کمک به تامین اعتبارات برای ساخت و توسعه راهها، استراتژی های مختلفی برای قیمت گذاری راهها اجرا شده است. از سال 2003 به بعد در شهر لندن سیاست های سخت گیرانه تر و همراه با نرخ های بالاتر با هدف کاهش هرچه بشتر بارترافیک اعمال شده است.

 

یکی از موفق ترین تجربه های قیمت گذاری راهها را کشورهای هنگ کنگ(Ison, Rye,2005) و سنگاپور(Goh,2002) از اواسط دهه 70 میلادی تا کنون داشته اند. هنگ کنگ در خلال سال های 80 و 90 میلادی علیرغم رشد جمعیت و تقاضای حمل و نقل توانست 20 % از بارترافیکی درون پایتخت بکاهد. همچنین سنگاپور نیز در مدیریت ترافیک توفیق زیادی داشته و دو دهه است اخذ الکترونیکی عوارض را تجربه می کند.

 

در کشور نروژ از سال 1930 تا 1980 5% کل بودجه ساخت و توسعه زیرساخت های حمل ونقل از ، محل قیمت گذاری راهها تامین شده است . اما در دو دهه 80 و 90 میلادی تحولات زیادی در سیستم قیمت گذاری راهها به وجود آمد و در نتیجه 26 % کل بودجه ساخت زیربناهای حمل ونقل کشور نروژ در دو دهه مذکور از محل قیمت گذاری راهها تامین گردید. در سال 1997 تعداد پروژه های راهسازی با استفاده از درآمد های حاصل از قیمت گذاری راهها به 30 پروژه رسید(Odeck, Bråthen,1997).

 

در کشور ایران تا کنون قیمت گذاری سیستماتیک و جامعی روی شبکه راههای کشور انجام نشده است و تنها در چند آزادراه کشور سیستم اخذ عوارض سنتی وجود دارد که البته بیشتر درآمدهای آن صرف پوشش هزینه های ساخت آزادراههای مذکور می شود. در واقع این آزادراهها با سرمایه بخش خصوصی یا بانک ها ساخته شده و در قالب قراردادهای ساخت-عملیات-واگذاری[2] احداث شده اند و تا دوره ی مشخصی با نظارت دولت مجازند کابران این راهها را شارژ کنند.

 

بطور كلی در بیشتر كشورهای دنیا در سه دهه اخیر، قیمت گذاری راهها به عنوان منبعی مكمل جهت تامین اعتبارات و منابع مالی بخش حمل ونقل، همچنین مشوقی جهت همكاری و تعامل توأم بخش خصوصی و دولتی برای ساخت و توسعه راههای جدید، مدیریت تقاضا و كنترل ترافیك روی شبكه راهها، مورد نگاهی ویژه قرار گرفته است(پژوهشکده حمل و نقل،1389).

 

1-2- اهداف قیمت گذاری راه ها

 

اهدافی زیادی برای قیمت گذاری راهها ذكر شده است. در اینجا به ۴ هدف اشاره می شود كه در زیرآمده اند.

 

1- از مشهورترین و مهمترین اهداف قیمت گذاری راهها، هدف مالی و سرمای های است.قیمت گذاری راهها به عنوان منبعی برای کسب درآمد جهت بهسازی و توسعه زیر ساخت های حمل ونقل عمل می کند. شکاف موجود بین نیازهای زیرساختی حمل ونقل و درآمدهای موجود یکی از محرك های اصلی قیمت گذاری است. جمع آوری منابع مالی از این طریق برای پوشش دادن و جبران هزینه های ساخت راه، توسعه راههای فعلی و ساخت زیرساخت های جدید حمل ونقل صورت می گیرد. در بیشتر کشورهای دنیا بخش زیادی از این منابع از محل مالیات بر سوخت، مالیات بر وسائل نقلیه تامین می گردد. با توجه به تحولات تکنولوژیکی و ورود وسائل نقلیه با سوخت های نوین مانند باطری های خورشیدی، پیل های سوختی و امثالهم، که جایگزین وسایل با سوخت فسیلی می شوند ، انتظار می رود بخش حمل ونقل با کاهش مالیات بر سوخت و در نتیجه کاهش منابع مالی مواجه شود. لذا اهمیت قیمت گذاری راهها به عنوان محلی برای تامین منابع مالی مذکور بیشتر می شود . البته به دلیل اینکه در کشور ایران مالیات بر سوخت گرفته نمی شود، این نگرانی بدین صورت برای کشور ما وجود ندارد؛ بلکه بیشتر کمبود منابع مالی برای ساخت و توسعه شبکه راهها دغدغه اصلی محسوب میشود. قابل ذکر است این هدف بیشتر در قیمت گذاری راههای بین شهری در کشور ما و نیز دیگر کشورها دنبال میشود. (پژوهشکده حمل و نقل،1389).

 

2- هدف دوم ارائه مکانیزمی برای مدیریت تقاضای حمل ونقل است. با تغییر تعرفه ها در طول شبانه روز (که گاهی قیمت گذاری تراکم[3] یا قیمت گذاری ارزش[4] نامیده می شود ) استفاده کنندگان بگونه ای ترغیب می شوند که در طول ساعات شلوغ و پرتردد از سفر پرهیز کنند و سفرهای خود را در ساعات کم تردد انجام دهند. بدین طریق جریان ترافیک تعدیل شده و تقاضای سفر بگونه ای در طول ساعات روز توزیع می شود که کمتر بار ترافیکی شدید به وجود آید. علاوه بر توزیع تقاضا در ساعات مختلف، با تقسیم شبکه راهها به بخش های مختلف و تخصیص تعرفه های متفاوت به هر کدام به توزیع مناسب تقاضا روی کل شبکه پرداخته و از ترافیک شدید جلوگیری می کنند. طبیعی است با کاهش ترافیک، شاخص دسترسی پذیری[5] افزایش یافته و کارایی حمل ونقل بهبود می یابد(May,1992). البته این هدف، بیشتر در مناطق شهری و درون شهرها مدنظر قرار می گیرد. امروزه در بیشتر شهرهای بزرگ و شلوغ دنیا از جمله شهر تهران این هدف دنبال می شود.