پديد آورندگان :
ابوطالبي اصفهاني، محسن دانشگاه اصفهان - دانشكده عمران و حمل‌ونقل , غني زاده، عليرضا دانشگاه صنعتي سيرجان - دانشكده مهندسي عمران , حيدرآبادي زاده، نسرين دانشگاه اصفهان - دانشكده عمران و حمل‌ونقل
كليدواژه :
روش هاي فرا ابتكاري , بهينه سازي , خط پروژه , الگوريتم كرم شب تاب , الگوريتم ازدحام پرندگان شتابدار
چكيده فارسي :
در طراحي مسير، بخش روسازي راه داراي جزئيات مشخص بوده و هزينه ي آن اجتناب‌ناپذير است. اما در بخش زيرسازي، مي توان با بهينه نمودن محل خط پروژه، هزينه ها را كاهش داد. يكي از هزينه هاي سنگين زيرسازي، هزينه عمليات خاكي است كه به شدت به خط پروژه طراحي شده وابسته است. بنابراين، هدف اين پژوهش، ارزيابي روش‌هاي مختلف فراابتكاري براي پيشنهاد توسعه روشي به منظور بهينه‌سازي خط پروژه، براي داشتن كمترين هزينه عمليات خاكي، است. بدين منظور، ابتدا تابع هدف و محدوديت‌هاي مسئله فرمول‌بندي و سپس كيلومتر، ارتفاع و طول قوس قائم در هر سومه به‌عنوان متغيرهاي تصميم در نظر گرفته شده اند. خط پروژه اوليه و موقعيت سومه‌ها طبق ضوابط و نيازها تعيين گرديدند. تابع هدف به صورت مجموع قدر مطلق اختلاف ارتفاع خط پروژه و خط زمين و محدوديت‌ها به‌صورت حداقل و حداكثر شيب طولي، حداقل ارتفاع پل‌ها، عدم تداخل قوس‌ها و حداقل طول قوس قائم تعريف شده اند. براي بهينه‌سازي مسئله از الگوريتم هاي ژنتيك، ازدحام پرندگان شتابدار و كرم شب‌تاب در محيط MATLAB استفاده شده است. براي ارزيابي بهتر روش، سه مسير مختلف در سه توپوگرافي دشت، تپه‌ماهور و كوهستاني طراحي و خط پروژه اوليه توسط هر يك از اين الگوريتم‌ها، بهينه‌سازي شد. علاوه بر مجموع قدر مطلق اختلاف ارتفاع خط پروژه و خط زمين، سنجش اين بهينه‌سازي با نسبت حجم خاكريزي به حجم خاكبرداري و هزينه عمليات خاكي صورت گرفت. نتايج، نشان‌دهنده درصد بالاي بهينگي توسط الگوريتم كرم شب‌تاب و سپس ازدحام پرندگان و ژنتيك، براي هر سه توپوگرافي است. بنابراين، مي توان با به‌كارگيري الگوريتم كرم شب‌تاب، هزينه هاي زيرسازي مسير را به مقدار قابل توجهي كاهش داد. همچنين، تكرار و زمان صرف شده جهت حل مسئله نشان ميدهد كه زمان لازم براي بهينه‌سازي و دست يافتن به جواب بهينه، در مقابل كاهش هزينه ها بسيار ناچيز است.
چكيده لاتين :
In road design, pavement has detailed design and its cost is inevitable. But, in the infrastructure, the costs can be considerably reduced by optimizing the position of vertical alignment. One of the most expensive parts of the infrastructure is earthwork costs, which is highly dependent on the project vertical alignment. Therefore, the aim of this study was to evaluate various meta-heuristic methods for proposing a method for vertical-alignment optimization to have the lowest cost of earthwork operations. In this study, first, the objective function and constraints of the problem were formulated and then the distance, height, and length of the vertical curve in every point of vertical intersection (PVI) were considered as decision variables. Initial vertical alignment and position of the PVIs were defined according to the guidelines and demands. The objective function was defined as the sum of absolute difference of the vertical alignment height and ground surface. Meanwhile, the constraints were defined as minimum and maximum longitudinal slope, minimum height of the bridges, avoiding interference of the curves, and minimum length of the vertical curve. For optimization of the problem, Genetic Algorithm (GA), Accelerated Particle Swarm Algorithm (APSA) and Firefly Algorithm (FA) were used in the MATLAB software. For better evaluation of the developed method, three different topographies (plain, rolling, and mountainous) were designed and the original vertical alignment was optimized by each algorithm. In addition to the difference of vertical alignment and ground surface, comparison of the ratio of volume of fill to volume of cut, and earthwork costs, was carried out. Results showed that the highest optimiztion percentage for the three topographies belonged to FA, APSA and GA, respectively. Therefore, application of FA highly reduced the costs of road infrastructure. In addition, the time and replications needed to solve the problem show that the necessary time for optimization and obtaining the optimum solution is ignorable in comparison to the achieved cost saving.
