(۲-۲)

کاهش حجم در معادله (۲-۲) محاسبه می‌شود ، فاکتورهای وزنی عوامل معین شده توسط فاصله رمپ از گلوگاه و تقاضای معمول روی رمپ برای محاسبه نرخ کنترل گلوگاه قابل استفاده هستند. بدین ترتیب تعداد وسایل نقلیه ورودی به راه اصلی از این رمپ‌ها به خاطر ذخیره سازی تعدادی وسایل نقلیه در مقطع بزرگراه کاهش می‌یابد. هر رمپ ممکن است چندین نرخ کنترل گلوگاهی داشته باشد که محاسبه می‌شود و در پایان محدودکننده‌ترین آنها به عنوان نرخ کنترل گلوگاه نهایی انتخاب می‌شود.

این الگوریتم نرخ کنترل گلوگاه نهایی را با نرخ کنترل محلی مقایسه می‌کند و مورد محدودکننده‌تر را انتخاب می‌کند. گام نهایی تعدیل نرخ کنترل برای شرایط مختلف رمپ مانند صف بندی^[۴۱] است. الگوریتم گلوگاه از دو مرحله برای فرایند کنترل صف استفاده می‌کند. بخش اول تنظیم صف است. به این صورت که وقتی صف یک رمپ به طول معینی می‌رسد، نرخ کنترل برای آن رمپ به آرامی افزایش می‌یابد. مرحله دوم، قطع کردن پیشروی صف است. به این صورت که وقتی صف به بیشترین طول مجاز می‌رسد، کنترل رمپ متوقف^[۴۲] می‌شود.
الگوریتم گلوگاه در Seattle یکی از بهترین الگوریتم‌های کنترل رمپ ابتکاری و مفهومی است که در این زمینه اجرا شده است. از مزایای آن می‌توان به لحظه ای، هماهنگ ، در عین حال ساده و منطقی (بر مبنای عرضه- تقاضا و حفظ جریان) و انعطاف پذیر (تعداد کمی پارامتر قابل تعدیل) بودن اشاره کرد.
فصل سوم
مبانی و اصول و متدولوژی
۳-۱ استراتژی‌های کنترل رمپ استفاده شده در پژوهش
از استراتژها‌ی کنترل رمپ، الگوریتم ZONE و استراتژی SZM در این پژوهش استفاده شده که شرحی از آنها در این فصل گنجانده شده است.
۳-۱-۱ الگوریتم ZONE
الگوریتم ZONE (1996 (Lau, در Minneapolis، منطقه Paul در امتداد شرق I-35در سال ۱۹۷۰ معرفی شد. در این الگوریتم بزرگراه به چند ناحیه یا زون تقسیم می‌شود. ناحیه یا زون به عنوان یک مقطع یک سویه از بزرگراه با طول ۳ تا ۶ مایل تعریف شده است. مرز بالادست زون معمولا یک منطقه با جریان آزاد است. مرز پایین دست گلوگاهی است که نسبت تقاضا / ظرفیت در آن زون بالاترین مقدار است.
مفهوم اساسی الگوریتم زون ایجاد تعادل بین حجم ورودی و حجم آزاد شده ترافیک در زون است. در هر مدت کنترل ۳۰ ثانیه‌ای، معادله نگهداری زون برای محاسبه مجموعه‌ی حجم‌ها از رمپ‌های کنترل شده استفاده می‌شود. معادله نگهداری زون می‌تواند به صورت زیر بیان شود:

(۳-۱)

یا

(۳-۲)

A : حجم مسیر اصلی بالا دست است، یک متغیر اندازه گیری شده؛
U : مجموع حجم رمپ‌های کنترل نشده است، یک متغیر اندازه‌گیری شده؛
M : مجموع حجم رمپ‌های کنترل نشده با دسترسی محلی است، یک متغیر کنترل^[۴۳]؛
F : مجموع حجم‌های بزرگراه به رمپ های کنترل شده بزرگراه است، یک متغیر کنترل ؛
X : مجموع حجم‌های رمپ خروجی است، یک متغیر اندازه‌گیری شده؛
B : ظرفیت گلوگاه پایین دست است، یک مقدار ثابت؛
S : فضای موجود بین زون برای ترافیک ورودی است، یک متغیر محاسبه شده بر مبنای اشغال از طریق شناساگرهای راه اصلی ؛
نرخ کنترل سیستم- سطح برای هر رمپ با مقایسه M+F که در معادله (۳-۲) به صورت لحظه‌ای اندازه‌گیری شده، در یک مجموعه با حد آستانه‌ای معین شده است. برای هر تغییر بزرگ خارجی بدون از دست دادن شرایط ترافیکی غالب ، مجموع ۵ دقیقه‌ای در معادله (۳-۲) کاربرد دارد. باید به این موضوع توجه کرد که مقدار ۵ دقیقه برای B مجموعه‌ای است که به طور معمول عددی ثابت خواهد بود و معادل ۱۲/۱ بالاترین نرخ جریان ثبت شده در یک ساعت در ۱۵ روز است.
هم چنین یک نرخ کنترل محلی- سطح در الگوریتم ZONE با پذیرش مکانیزم کنترل اشغال محاسبه شده است. هر رمپ کنترل شده به تعداد معینی ایستگاه شناساگر در پایین دست بزرگراه مرتبط شده است. اشغال بر مبنای نرخ کنترل برای هر رمپ بر اساس بزرگترین مقدار اشغال متناظر ایستگاه شناساگر در پایین دست بزرگراه خواهد بود. دلیل این تنظیم حذف تاثیر منفی موقت حوادث است. اگر یک حادثه رخ دهد و یک گلوگاه موقت در پایین دست رمپ کنترل شده تولید کند، محدودکننده ترین نرخ کنترل برای هر رمپ نیاز است تا از ناکارایی بعدی پیشگیری کند.
سرانجام، محدودکننده ترین نرخ کنترل از دو مورد بالا برای اجرای پروژه انتخاب می‌شود.
نتایج ارزیابی)۲۰۰۱ (Cambridge Systmatics, نشان می‌دهد استراتژی کنترل ZONE در بهبود توان خروجی بزرگراه، افزایش سرعت بزرگراه، کاهش تاخیر ناشی از تراکم بزرگراه و همچنین تاخیر بیش از حد در رمپ که منجر به نارضایتی عمومی می‌شود بسیار موثر است. استراتژی کنترل Zone طبقه بندی شده در منطقه Minnesota برای سازگاری با نگرانی‌های عمومی درباره زمان انتظار روی رمپ‌ها توسعه داده شد.
۳-۱-۲ استراتژی کنترل Zone طبقه بندی شده (SZM)
استراتژی کنترل Zone طبقه بندی شده (SZM) یکی از الگوریتم‌های کنترل رمپ است که با دیگر الگوریتم‌ها در رقابت است. این الگوریتم جانشین مفهومی و تابعی از الگوریتم ZONE و کاملا متفاوت از آن است. گذار الگوریتم ZONE به الگوریتم SZMنشانگر تغییر با تاکید از جریان بزرگراه به سبک و سنگین کردن بین ترافیک بزرگراه و وسایل نقلیه رمپ است. شرح مفصلی از استراتژی جدید کنترل رمپ در بخش بعدی ارائه شده است.
فلسفه کنترل
دو هدف از استراتژی کنترل SZM به حداکثر رساندن توان خروجی بزرگراه و تضمین کاهش زمان انتظار رمپ نسبت به حد آستانه ای از پیش تعیین شده برای هر رمپ است. در این الگوریتم دو محدودیت وجود دارد. یکی محدودیت زمان انتظار رمپ است، که زمان انتظار رمپ تحت مقدار از پیش تعیین شده در طول دوره کنترل را محدود می‌کند. دیگری محدودیت ظرفیت زون است که ورودی زون را طوری تنظیم می‌کند که کل حجم ورودی از ظرفیت زون تجاوز نکند. بازتاب این دو محدودیت، دو سطح طراحی در استراتژی SZM خواهد بود: طراحی سطح رمپ^[۴۴] و طراحی سطح زون و لایه^[۴۵].