-

Abstract

Discrete Design of Urban Road Networks with Meta-Heuristic Harmony Search Algorithm system performance of the road network, which is solved with this method, is improved about 16%

Keywords

• Discrete transportation network design, harmony search, generalized reduced gradient method, traffic assignment, optimization

Şehiriçi Karayolu Ağlarının Sezgisel Harmoni Araştırması Optimizasyon Yöntemi ile Ayrık Tasarımı

Abstract

Bu çalışmada, şehiriçi ulaştırma ağlarının ayrık tasarımı, doğrusal olmayan karma tamsayılı programlama problemi olarak formülize edilmiş ve sezgisel Harmoni Araştırması (HA) optimizasyon tekniği ile çözümlenmiştir. Trafik akımlarının yol ağındaki dağılımını temsil eden trafik ataması problemi, kullanıcı dengesi yaklaşımı altında Genelleştirilmiş İndirgenmiş Gradyan (GİG) yöntemi kullanılarak çözülmüştür. Ağ üzerindeki toplam seyahat süresini en aza indiren yatırım stratejisi, öngörülen yatırım bütçesi göz önünde bulundurularak belirlenmiştir. Önerilen yöntem, literatürde sıkça kullanılan iki örnek yol ağına uygulanmıştır. Çalışmada, şehiriçi ulaştırma ağlarının ayrık tasarımında sezgisel HA tabanlı çözüm yönteminin etkin bir şekilde kullanılabileceği gösterilmiş ve bu yöntem ile çözümlenen karayolu ağının sistem performansında yaklaşık %16’lık iyileşme sağlanmıştır

Keywords

• Ayrık ulaştırma ağ tasarımı, harmoni araştırması, genelleştirilmiş indirgenmiş gradyan yöntemi, trafik ataması, optimizasyon

References

1. Chen, M., Alfa, A. S., A Network Design Algorithm Using a Stochastic Incremental Traffic Assignment Approach. Transportation Science, 25, 215–224, 1991.
2. Chen, X., An Improved Branch and Bound Algorithm for Future Selection. Pattern Recognition Letters, 24, 1925-1933, 2003.
3. Gao, Z., Wu, J., Sun, H., Solution Algorithm for the Bi-Level Discrete Network Design Problem. Transportation Research Part B, 39, 479–495, 2005.
4. Zhang, H., Gao, Z., Two-Way Road Network Design Problem With Variable Lanes. J Syst Sci Syst Eng, 16(1), 2007.
5. Duthie, J., Waller, S. T., Incorporating Environmental Justice Measures into Equilibrium-Based Network Design. Transportation Research Board 87th Annual Meeting, Washington, 2008.
6. Frontline System Inc., A Tutorial on Spreadsheet Optimization, 1999.
7. Stokes, L., Plummer, J., Using spreadsheet solvers in sample design. Computational Statistics & Data Analysis, 44(3), 527-546, 2004.
8. Lasdon, L. S., Waren, A. D., Jain, A., Ratner, M., Design and Testing of a Generalized Reduced Gradient Code for Nonlinear Programming. ACM Transactions on Mathematical Software, 4(1), 34–49, 1978.

9. Ayvaz, M. T., Kayhan, A. H., Ceylan, H., Gurarslan, G., Hybridizing harmony search algorithm with a spreadsheet solver for solving continuous engineering optimization problems. Engineering Optimization, 41(12), 1119–1144, 2009.
10. Kayhan, A. H., Ceylan, H., Ayvaz, M. T., Gurarslan, G., PSOLVER: A New Hybrid Particle Swarm Optimization Algorithm for Solving Continuous Optimization Problems. Expert Systems with Applications, 37(10), 6798–6808, 2010.
11. Boyce, D. E., Urban Transportation Network Equilibrium and Design Models: Recent Achievements and Future Prospectives. Environment and Planning, 16, 1445–1474, 1984.
12. Geem, Z. W., Kim, J-H., Loganathan, G. V., A New Heuristic Optimization Algorithm: Harmony Search, Simulation, 76(2), 60–68, 2001.
13. Kim, J. H., Geem Z. W., Kim, E.S., Parameter Estimation of the Nonlinear Muskingum Model using Harmony Search. Journal of the American Water Resources Association, 37(5), 1131–1138, 2001.
14. Lee, K. S., Geem, Z. W., A New Structural Optimization Method Based on the Harmony Search Algorithm. Computers and Structures, 82(9–10), 781–798, 2004.
15. Geem, Z. W., Optimal Cost Design of Water Distribution Networks Using Harmony Search. Engineering Optimization, 38(3), 259–280, 2006.
16. Ayvaz, M. T., Simultaneous Determination of Aquifer Parameters and Zone Structures with Fuzzy c-Means Clustering and Meta-Heuristic Harmony Search Algorithm. Advances in Water Resources, 30(11), 2326–2338, 2007.
17. Ceylan, H., Ceylan, H., Haldenbilen, S., Baskan, O., Transport Energy Modeling with Meta–Heuristic Harmony Search Algorithm, an Application to Turkey. Energy Policy 36, 2527–2535, 2008.
18. Ceylan, H., Ceylan, H., Baksan, O., Haldenbilen, S., Armoni Araştırması Optimizasyon Tekniği İle Stokastik Trafik Ataması. ASYU-2008, Akıllı Sistemlerde Yenilikler ve Uygulamaları Sempozyumu, Isparta, 2008.
19. Ayvaz, M. T., Karahan, H., Gurarslan, G., Su Dağıtım Şebekelerinin Armoni Araştırması Optimizasyon Tekniği İle Optimum Tasarımı, 5. Kentsel Altyapı Sempozyumu, Hatay, 2007.
20. Lee, K. S., Geem, Z. W., Lee, S. H., Bae, K. W., The Harmony Search Heuristic Algorithm for Discrete Structural Optimization. Eng Optimiz, 37(7), 663–684, 2005.
21. Wardrop, J. G., Some Theoretical Aspects of Road Traffic Research. Proc. Inst. Civ. Eng., Part II, 325–378, 1952.
22. Beckmann, M., McGuire, C. B., Winsten, C., Studies in the Economics of Transportation, Yale University Press, New Haven, Connecticut, 1956.
23. OTC, Optimization Technology Center’s Web site (online). http://www- fp.mcs.anl.gov/OTC/Guide/SoftwareGuide/Blurbs/grg2.html, (31.05.2011 tarihinde erişildi).
24. Braess, D., Über ein Paradoxon aus der Verkehrsplanung. Unternehmensforschung, 12, 258–268, 1969.
25. Ceylan, H., A Genetic Algorithm Approach to the Equilibrium Network Design Problem. Doktora Tezi, University of Newcastle upon Tyne, England, 2002.
26. Patriksson, M., The Traffic Assignment Problem – Models and Methods. V.S.P. Intl Science, 1994.
27. Ceylan, H., Bell, M. G. H., Genetic algorithm solution for the stochastic equilibrium transportation networks under congestion. Transportation Research Part B, 39, 169– 185, 2005.
28. Başkan, Ö., Karınca Kolonisi Optimizasyonu ile Ulaşım Ağ Tasarımı. Doktora Tezi, Pamukkale Üniversitesi, 2009.
29. Ceylan, H., Şehiriçi Ulaşım Ağlarının Armoni Araştırması Optimizasyon Tekniği ile Tasarımı. Doktora Tezi, Pamukkale Üniversitesi, 2009.
30. Nguyen, S., Dupuis, C., An Efficient Method for Computing Traffic Equilibria in Networks with Asymmetric Transportation Costs. Transportation Science, 18, 185– 202, 1984.
31. BPR, Bureau of Public Roads, Traffic Assignment Manual, U.S. Department of Commerce, Washington, 1964.
32. The Highways Agency, Design Manual for Roads and Bridges, Part 3 – Traffic Capacity of Urban Roads, 5(1), 1999.