پژوهشنامه حمل و نقل

پژوهشنامه حمل و نقل

توسعه ایمنی‌محور مسئله طراحی شبکه گسسته با در نظر گرفتن شاخص تصادفات

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
مهرداد عسگری 1
امین میرزا بروجردیان 2
1 دانشجو دکتری، گروه راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران محیط زیست ، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
2 دانشیار، گروه راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
10.22034/tri.2024.430287.3212
چکیده
مسئله طراحی شبکه به عنوان یک چارچوب تصمیم‌گیری، یک جهت گیری مبتنی بر سیاستگذاری در حوزه حمل و نقل را در بر می‌گیرد. این مسئله پایه مفهومی‌خود را در قلمرو بهینه‌سازی هزینه، با تاکید کلیدی بر هزینه‌های مربوط به زمان سفر می‌یابد. این در حالی است که دامنه هزینه‌ها در مسئله طراحی شبکه فراتر از زمان سفر است. این مطالعه یک کاوش دقیق از هزینه‌های جانبی ناشی از کاستی‌های ایمنی و تصادفات را دنبال می‌کند و مفهوم جدید مسئله طراحی شبکه ایمن را معرفی می‌کند. بررسی این موضوع با استفاده از شبکه سوفالز به عنوان مطالعه موردی در مدل لبلانک انجام شد و راهبرد بهینه بهبود شبکه را روشن کرد. مسئله لبلانک که شامل انتخابی از بین پنج پروژه با محدودیت بودجه است، منجر به سناریوی بهینه 10110 می‌شود که نشان‌دهنده اجرای پروژه‌های اول، سوم و چهارم است. معرفی ایمنی به عنوان یک عامل کلیدی در این مسئله، به ویژه در زمینه مثال لبلانک، نتایج جالبی به همراه دارد. در این سناریو، راه‌حل به 01110 تغییر می‌کند. رویکرد ترکیبی که هزینه‌های زمان سفر و تصادفات را در بر می‌گیرد، همراه با یک تحلیل حساسیت جامع که شدت و وزن حادثه را محاسبه می‌کند، یک تغییر پارادایم در راه‌حل مسئله ایجاد می‌کند.
کلیدواژه‌ها
ایمنی حمل و نقل
طراحی شبکه
تابع عملکرد ایمنی

موضوعات

عنوان مقاله English

Safety-Oriented Development of Discrete Network Design Problem Considering Accident Index

نویسندگان English

Mehrdad Asgari 1
Amin Mirza Boroujerdian 2
1 Ph.D., Student, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.
2 Associate Professor, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.
چکیده English

The network design problem, functioning as a decision-making framework, embodies a policy-based orientation. This problem finds its conceptual footing in the realm of cost optimization, with a key emphasis on the travel time-related expenditures. However, the scope of costs in the network design problem extends beyond travel time. This study undertakes a meticulous exploration of the ancillary costs stemming from safety shortcomings and accidents and introduces the novel concept of the Safe Network Design Problem (SNDP). The investigation of this issue was carried out using the Sioux Falls network as a case study in LeBlanc's model, shedding light on the optimal network improvement strategy. The LeBlanc problem, comprising a selection among five projects within a budget constraint, resulted in the optimal scenario of 10110, indicating the execution of the first, third, and fourth projects. The introduction of safety as a key factor in the problem, particularly in the context of LeBlanc's example, yields intriguing results. In this scenario, the solution shifts to 01110. The combined approach that encompasses travel time costs and accidents, coupled with a comprehensive sensitivity analysis that accounts for accident severity and weighting, engenders a paradigm shift in the solution to the problem.

کلیدواژه‌ها English

Transportation Safety
Network Design
Safety Performance Function
-سازمان پزشکی قانونی (1401). مقایسه آمار متوفیات حوادث رانندگی ترافیکی سال ١٣٩٩ و ١٤٠٠.
-Abdulaal, M., & LeBlanc, L. J. (1979). Continuous equilibrium network design models. Transportation Research Part B: Methodological, 13(1), 19-32.
-Allsop, R. E. (1974, August). Some possibilities for using traffic control to influence trip distribution and route choice. In Transportation and Traffic Theory, proceedings (Vol. 6).
-Behbahani, H., Nazari, S., Kang, M. J., & Litman, T. (2019). A conceptual framework to formulate transportation network design problem considering social equity criteria. Transportation Research Part A: Policy and Practice, 125, 171-183.‏
-Caggiani, L., Camporeale, R., & Ottomanelli, M. (2017). Facing equity in transportation Network Design Problem: A flexible constraints based model. Transport Policy, 55, 9-17.‏
-Caggiani, L., Camporeale, R., Binetti, M., & Ottomanelli, M. (2017). A road network design model considering horizontal and vertical equity: Evidences from an empirical study. Case studies on transport policy, 5(2), 392-399.‏
-Cantarella, G. E., & Vitetta, A. (2006). The multi-criteria road network design problem in an urban area. Transportation, 33(6), 567-588.
-Dehnavi, H. K., Rezvan, M. T., Shirmohammadli, A., & Vallée, D. (2013). A solution for urban road selection and construction problem using simulation and goal programming—case study of the city of Isfahan. Transport Policy, 29, 46-53.‏
-Drezner, Z., & Wesolowsky, G. O. (2003). Network design: selection and design of links and facility location. Transportation Research Part A: Policy and Practice, 37(3), 241-256.
-Ewing, R., & Dumbaugh, E. (2009). The built environment and traffic safety: a review of empirical evidence. Journal of Planning Literature, 23(4), 347-367.
-Fancello, G., Carta, M., & Serra, P. (2020). Data Envelopment Analysis for the assessment of road safety in urban road networks: A comparative study using CCR and BCC models, Case Studies on Transport Policy, 8(3), 736-744.‏
-Farahani, R. Z., Miandoabchi, E., Szeto, W. Y., & Rashidi, H. (2013). A review of urban transportation network design problems. European Journal of Operational Research, 229(2), 281-302.
-Farvaresh, H., & Sepehri, M. M. (2011). A single-level mixed integer linear formulation for a bi-level discrete network design problem. Transportation Research Part E. Logistics and Transportation Review, 47(5), 623-640.‏
-Friesz, T. L., Cho, H. J., Mehta, N. J., Tobin, R. L., & Anandalingam, G. (1992). A simulated annealing approach to the network design problem with variational inequality constraints. Transportation Science, 26(1), 18-26.
-Gao, Z., Wu, J., & Sun, H. (2005). Solution algorithm for the bi-level discrete network design problem. Transportation Research Part B: Methodological, 39(6), 479-495.
-Gomes, S. V., Cardoso, J. L., & Azevedo, C. L. (2018). Portuguese mainland road network safety performance indicator. Case Studies on Transport Policy, 6(3), 416-422.‏
-Harmon, T., Bahar, G. B., & Gross, F. B. (2018). Crash costs for highway safety analysis (No. FHWA-SA-17-071). United States. Federal Highway Administration. Office of Safety.‏
-Jasiūnienė, V., Ratkevičiūtė, K., & Peltola, H. (2020). Road Network Safety Ranking Using Accident Prediction Models. In Vision Zero for Sustainable Road Safety in Baltic Sea Region: Proceedings of the International Conference Vision Zero for Sustainable Road Safety in Baltic Sea Region. 5–6 December 2018, Vilnius, Lithuania, Springer International Publishing.‏ 166-176.
-Kirkpatrick, S., Gelatt Jr, C. D., & Vecchi, M. P. (1983). Optimization by simulated annealing. Science, 220(4598), 671-680.‏
-Luathep, P., Sumalee, A., Lam, W. H., Li, Z. C., & Lo, H. K. (2011). Global optimization method for mixed transportation network design problem: a mixed-integer linear programming approach. Transportation Research Part B: Methodological, 45(5), 808-827.
-Lyon, C., Persaud, B. N., & Gross, F. B. (2016). The Calibrator-An SPF Calibration and Assessment Tool User Guide (No. FHWA-SA-17-016). United States. Federal Highway Administration. Office of Safety.‏
-Marshall, W. E., & Garrick, N. W. (2011). Does street network design affect traffic safety? Accident Analysis & Prevention, 43(3), 769-781.
-Moeinaddini, M., Asadi-Shekari, Z., & Shah, M. Z. (2014). The relationship between urban street networks and the number of transport fatalities at the city level. Safety Science, 62, 114-120.
-Najmi, A., Waller, T., & Rashidi, T. H. (2023). Equity in network design and pricing: A discretely-constrained MPEC problem. Transportation Research Part A: Policy and Practice, 176, 103800.‏
-Poorzahedy, H., & Abulghasemi, F. (2005). Application of ant system to network design problem. Transportation, 32(3), 251-273.
-Poorzahedy, H., & Rouhani, O. M. (2007). Hybrid meta-heuristic algorithms for solving network design problem. European Journal of Operational Research, 182(2), 578-596.
-Rifaat, S. M., Tay, R., & De Barros, A. (2011). Effect of street pattern on the severity of crashes involving vulnerable road users. Accident Analysis & Prevention, 43(1), 276-283.
-Solanki, R. S., Gorti, J. K., & Southworth, F. (1998). Using decomposition in large-scale highway network design with a quasi-optimization heuristic. Transportation Research Part B: Methodological, 32(2), 127-140.
-Wang, D. Z., & Lo, H. K. (2010). Global optimum of the linearized network design problem with equilibrium flows. Transportation Research Part B: Methodological, 44(4), 482-492.
-Wang, D. Z., Liu, H., & Szeto, W. Y. (2015). A novel discrete network design problem formulation and its global optimization solution algorithm. Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review, 79, 213-230.‏
-Wang, X., Jin, Y., Abdel-Aty, M., Tremont, P. J., & Chen, X. (2012). Macrolevel model development for safety assessment of road network structures. Transportation Research Record, 2280(1), 100-109.
-Who (2021). Road traffic injuries. who.int. https://www.who.int/news-room/fact sheets/detail/road-traffic-injuries.