فصلنامه مهندسی حمل و نقل
سال هشتم شماره 1 (پیاپی 29، پاییز 1395)

مخلوط های آسفالتی با استخوان بندی درشت دانه (SMA) با دارا بودن درصد بالای قیر نسبت به مخلوط های آسفالتی معمولی و همچنین میزان زیاد مصالح سنگی درشت دانه در اواسط دهه 60 میلادی در آلمان مورد مطالعه قرار گرفتند و طی سی سال در اروپا به علت مقاومت بالایی که در برابر ایجاد خرابی شیارشدگی و ترک های خستگی از خود نشان داده بودند، مورد توجه بسیار قرار گرفتند. در این تحقیق از پودر معدنی گیلسونایت با درصد های مختلف (%0 ، %5 ، %10 و %15 نسبت به وزن قیر) جهت اصلاح قیر استفاده شد. جهت بررسی تاثیر گیلسونایت بر قیر، آزمایشهای درجه نفوذ، نقطه نرمی و کندروانی کینماتیکی انجام شد. جهت بررسی تاثیر افزودنی گیلسونایت بر خصوصیات عملکردی مخلوط آسفالتی (SMA)، آزمایشهای مختلفی از جمله مقاومت مارشال و روانی، کشش غیرمستقیم و حساسیت رطوبتی و مدول برجهندگی، خزش دینامیکی و شیار جای چرخ بر روی نمونه های آسفالتی با درصد های مختلف گیلسونایت انجام شد. با توجه به نتایج آزمایشها مشخص شد، با افزودن 15% گیلسونایت به قیر در مخلوط های SMA ، مقاومت مارشال نمونه های آسفالتی 26% افزایش یافت. مقاومت کششی غیرمستقیم نمونه ها از 8/4 کیلونیوتن به 1/7 کیلونیوتن به ازای افزایش 20% گیلسونایت رسید. نتایج آزمایش حساسیت رطوبتی نمونه ها نشان داد افزایش گیلسونایت سبب بهبود مقاومت مخلوط در برابر رطوبت گردید. با توجه به آزمایش خزش دینامیکی افزودن گیلسونایت سبب افزایش عدد روانی نمونه ها از 3300 به 6900 شد همچنین نتایج آزمایش شیار جای چرخ نشان داد که افزودن 20% گیلسونایت سبب کاهش 25 درصدی در عمق شیار نمونه ها می شود.
مخلوط های آسفالتی با استخوان بندی درشت دانه (SMA) با دارا بودن درصد بالای قیر نسبت به مخلوط های آسفالتی معمولی و همچنین میزان زیاد مصالح سنگی درشت دانه در اواسط دهه 60 میلادی در آلمان مورد مطالعه قرار گرفتند و طی سی سال در اروپا به علت مقاومت بالایی که در برابر ایجاد خرابی شیارشدگی و ترک های خستگی از خود نشان داده بودند، مورد توجه بسیار قرار گرفتند. در این تحقیق از پودر معدنی گیلسونایت با درصد های مختلف (%0 ، %5 ، %10 و %15 نسبت به وزن قیر) جهت اصلاح قیر استفاده شد. جهت بررسی تاثیر گیلسونایت بر قیر، آزمایشهای درجه نفوذ، نقطه نرمی و کندروانی کینماتیکی انجام شد. جهت بررسی تاثیر افزودنی گیلسونایت بر خصوصیات عملکردی مخلوط آسفالتی (SMA)، آزمایشهای مختلفی از جمله مقاومت مارشال و روانی، کشش غیرمستقیم و حساسیت رطوبتی و مدول برجهندگی، خزش دینامیکی و شیار جای چرخ بر روی نمونه های آسفالتی با درصد های مختلف گیلسونایت انجام شد. با توجه به نتایج آزمایشها مشخص شد، با افزودن 15% گیلسونایت به قیر در مخلوط های SMA ، مقاومت مارشال نمونه های آسفالتی 26% افزایش یافت. مقاومت کششی غیرمستقیم نمونه ها از 8/4 کیلونیوتن به 1/7 کیلونیوتن به ازای افزایش 20% گیلسونایت رسید. نتایج آزمایش حساسیت رطوبتی نمونه ها نشان داد افزایش گیلسونایت سبب بهبود مقاومت مخلوط در برابر رطوبت گردید. با توجه به آزمایش خزش دینامیکی افزودن گیلسونایت سبب افزایش عدد روانی نمونه ها از 3300 به 6900 شد همچنین نتایج آزمایش شیار جای چرخ نشان داد که افزودن 20% گیلسونایت سبب کاهش 25 درصدی در عمق شیار نمونه ها می شود.

مسلح سازی قیر به کمک الیاف ازجمله راهکارهای نسبتا جدید در جهت بهبود خواص مکانیکی مخلوط بتن آسفالتی است. مزیت رقابتی اقتصادی، سرعت و سهولت اجرا و بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی از جمله مزایای تسلیح قیر با استفاده از الیاف در مقایسه با سایر افزودنی ها، نظیر پلیمرهاست. اما، بحث چسبندگی قیر به مصالح سنگی از جمله پارامترهای تعیین کننده دوام روسازی است. بنابراین، هدف اصلی این مقاله، بررسی میزان چسبندگی قیر مسلح با الیاف به مصالح سنگی است. این مهم، در دو بخش نظری (مدلسازی) و آزمایشگاهی محقق گردیده است. در بخش نظری، از یک مدل مکانیکی مبتنی بر «روش تعادل نیروها» و «نظریه سرش الیافی در مواد مرکب مسلح با الیاف کوتاه» جهت محاسبه نیروی خروج سنگدانه از درون قیر مسلح با الیاف استفاده گردید. در بخش آزمایشگاهی، از الیاف پلی پروپیلن و پلی استر با طول 12 میلی متر در درصدهای وزنی 1/0%، 2/0% و 4/0% به منظور تسلیح قیر 60-70 استفاده شد. مصالح سنگی نیز شامل دو نوع سنگدانه سیلیسی و آهکی بودند. در گام بعدی، دستگاه کشش اینسترون به منظور انجام آزمون خروج1 تجهیز گردید. در این آزمون، نیروی لازم برای بیرون کشیدن قطعه سنگدانه از درون قیر و یا قیر مسلح با الیاف در حالت های مختلف اندازه گیری شد. مقایسه نتایج آزمایشگاهی و مدل سازی نشان می دهد مدل مذکور، توانایی پیش بینی نیروی خروج را بخوبی دارد.

در طراحی و توسعه سیستم های حمل ونقل عمومی مانند راه آهن شهری، علاوه بر طراحی مسیر شبکه و مکان ایستگاه ها، ارائه زمان بندی حرکت ناوگان نیز مرحله ای از طراحی است. در زمان بندی مترو، جدا از فاصله زمانی میان ورود دو قطار متوالی به ایستگاه ها، متغیرهایی مانند مدت زمان شتاب گیری قطارها در شروع حرکت بین دو ایستگاه، اندازه شتاب حرکت آنها، مدت زمان ترمز گرفتن آنها در پایان حرکت بین دو ایستگاه، اندازه شتاب آنها در هنگام ترمز و مدت زمان توقف آنها در ایستگاه ها، تاثیر بسزایی در معیارهای زمان بندی مانند مدت زمان سفر مسافران، هزینه های شرکت بهره برداری مترو و انرژی مصرف شده توسط قطارها دارد. از آنجایی که معیارهای مذکور در تضاد با یکدیگر هستند، در این مطالعه سعی شده است با استفاده از الگوریتم NSGA-II، بهینه سازی زمان بندی حرکت و توقف قطارهای خط 1 متروی تهران انجام گیرد. برای این کار، پس از مدل سازی مسئله و طراحی توابع هدف بهینه سازی مطابق با معیارهای موردنظر در طراحی، راه حل های واقع در سطح پارتو مسئله به دست آمد. به علت تعداد زیاد راه حل ها، با استفاده از تحلیل K-Means خوشه بندی راه حل ها صورت گرفت و مراکز خوشه ها به عنوان راه حل های کاندید که در اختیار مدیر تصمیم گیرنده قرار می گیرد، مشخص شد. با بررسی نتایج به دست آمده، می توان نتیجه گرفت که روش ارائه شده در این تحقیق، مجموعه ای از راه حل های متنوع را در اختیار تصمیم گیرنده می گذارد که وی می تواند بسته به اهمیت هر کدام از سه معیار زمان، هزینه و انرژی مصرف شده، در شرایط مختلف راه حل ترجیح داده شده را برگزیند. در مرحله آخر، با مقایسه توابع هدف به ازای راه حل های کاندید با زمان بندی کنونی، راه حل ترجیح داده شده انتخاب شد. نتایج این مطالعه نشان می دهد که بکارگیری این راه حل در مقایسه با زمان بندی کنونی، زمان سفر مسافران و هزینه ناشی از خالی ماندن ظرفیت قطارها را به ترتیب تا 16/7 و 13/5 درصد کاهش می دهد.

مساله مکان یابی- مسیریابی بدلیل کاربردهای آن در دنیای واقعی از جمله مسائلی است که در ادبیات موضوع مورد توجه بسیاری از نویسندگان واقع شده است. در این مقاله مدل گسترش یافته در حالت دوسطحی و با فرض ارسال چند کالایی به مشتریان، گذاشت و برداشت همزمان و با لحاظ پنجره های زمانی نرم ارائه شده است. در این مقاله علاوه بر کمینه سازی هزینه های مرتبط با مکان یابی و حمل و نقل، کمینه سازی هزینه های ناشی از مصرف سوخت نیز به عنوان تابع هدف دوم در نظر گرفته شده است. رویکردهای مختلفی برای برخورد با عدم قطعیت ارائه شده که از جمله این رویکردها می توان به مدل های بهینه سازی استوار اشاره کرد. در این مقاله مقدار تقاضای مشتریان در حالت غیرقطعی و در قالب سناریو های مختلف با مقادیر گسسته در نظر گرفته شده و مدلسازی این مساله با استفاده از روش بهینه سازی P-Robust به صورت برنامه ریزی مختلط عدد صحیح صورت پذیرفته است. در نهایت از اطلاعات و داده های یک شرکت توزیع قطعات یدکی در ایران برای حل مدل استفاده شده و نتایج حاصل از حل مساله نمونه و تحلیل حساسیت روی مقادیر مختلف پارامتر p ارائه شده است. نتایج محاسبات نشان می دهد که با صرفظر کردن از افزایش جزئی در هزینه های انتظاری سیستم، می توان کاهش قابل ملاحظه ای در هزینه سناریوهای موجود به وجود آورد.

مقاومت لغزشی رنگهای خط کشی یکی از چالش های مهم ایمنی( مخصوصا ایمنی رانندگان وسایل نقلیه دوچرخ و عابرین) در سطوح معابر است. از میان انواع رنگ های خط کشی کاربرد رنگ های دوجزئی در تقاطع ها و میدان هابسیار گسترده است، لذا باید از رنگی استفاده شود که از مقاومت لغزشی قابل قبولی برخوردار باشد.در این پژوهش ارزیابی و بهبود مقاومت لغزشی یکی از رنگ های دوجزئی پر مصرف در معابر شهر تهران مورد بررسی قرار گرفته است. برای این کار از افزودنی های مختلف استفاده شده و آزمایش های تعیین مقاومت اصطکاکی، مقاومت سایشی، مقاومت چسبندگی و قدرت بازتابندگی بر روی نمونه ها انجام گرفت. بر پایه نتایج حاصله از آزمونها نتیجه گردید که رنگ های خط کشی دوجزئی اجرا شده در سطح شهر، از مقاومت لغزندگی کمی برخوردارند. این مشکل می تواند با استفاده از مصالحی نظیر خرده شیشه ضایعاتی، دانه های سیلیسی و خرده لیکا(رس منبسط شده) برطرف شود. از مقایسه نتایج نمونه های حاوی افزودنی های مختلف مشخص شد که خرده شیشه ضمن افزایش مقاومت لغزشی رنگ عملکرد بهتری نسبت به دیگر افزودنی ها داشته و تاثیرات سوء بر عملکرد رنگ نداشته است. با انجام آزمایش آونگ انگلیسی و تعیین پارامتر ارزش مقاومت لغزندگی(SRV) مشخص شد که با افزودن خرده شیشه به میزان 10% وزنی رنگ خط کشی، می توان اصطکاک سطح رنگ را در شرایط بارانی به اندازه 21 واحد (از 38 به 59) و مقاومت بازتابندگی را به اندازه 40 واحد(از 239 به 279) افزایش داد به گونه ای که در دیگر ویژگی های رنگ خط کشی تاثیرات منفی چندانی نداشته باشد. همچنین مشخص گردید که استفاده از افزودنی های یاد شده سبب کاهش مقاومت سایشی رنگ خط کشی می گردند.

مساله مورد بررسی در این مقاله مسیریابی اتوبوس مدرسه است. این مساله نوعی از مساله مسیریابی وسیله نقلیه است که در آن سه تصمیم بطور هم زمان گرفته می شود پیدا کردن مجموعه ای از ایستگاه ها که توسط اتوبوس ها باید بازدید شوند، تعیین ایستگاهی که هر دانش آموز باید سوار اتوبوس شود و تعیین ترتیب بازدید اتوبوس ها از ایستگاه های انتخاب شده تا کل مسافت پیموده شده توسط اتوبوسها کمینه شود. در مساله ی کلاسیک مسیریابی وسیله نقلیه، تعداد ایستگاه ها مشخص است اما در مساله ی مسیریابی اتوبوس مدرسه، فرض بر این است که تعدادی از ایستگاه ها بطور بالقوه موجودند به طوری که دانش آموزان به یک یا چند تا از این ایستگاه های بالقوه دسترسی داشته باشند و اتوبوس های مدرسه ظرفیت های متناهی دارند. در این مقاله، الگوریتم کلونی مورچگان توسعه داده و نشان داده می شود که روش مطلوبی برای حل بوده است و جوابهای بهینه یا نزدیک به بهینه برای مسایل زیادی از مسیریابی اتوبوس مدرسه در مدت زمانی معقول به دست می آورد.

سالیانه هزینه های بسیار زیادی مربوط به لغزندگی سطح معابر و تصادف و بروز اختلال درترافیک، هدر رفتن آب های سطحی، تشکیل رواناب و فاضلاب های آلوده و تخلیه ی آن در طبیعت که باعث آسیب رسیدن به محیط زیست می شود، بتن متخلخل به عنوان یک روسازی نفوذ پذیر می تواند تا حد زیادی جوابگوی این مشکلات باشد. در این مقاله سعی بر آن است که تاثیر اندازه سنگدانه بر عملکرد بتن متخلخل بررسی شود. بدین منظور ابتدا طرح اختلاط های مناسب بتن متخلخل طراحی می شود که دارای سنگدانه مصرفی درشت دانه و فاقد ریزدانه می باشد. در ادامه ساخت نمونه های استوانه ای و تیری شکل صورت می گیرد. سپس آزمایش های مقاومت فشاری، کششی و خمشی و نرخ نفوذپذیری بر روی نمونه ها انجام می شود و نتایج بدست آمده در خصوص تاثیر سنگدانه مورد ارزیابی قرار می گیرد. نتایج نشان می-دهد که در نسبت آب به سیمان و اندازه خمیر یکسان، هرچه اندازه سنگدانه افزایش پیدا می کند، مقاومت فشاری و خمشی کاهش می یابد و نرخ نفوذپذیری افزایش پیدا می کند.

گندم از جمله کالاهای استراتژیک کشور می باشد که سهم عمده ای در سبد خانوارها دارد. باتوجه به حجم بالای جابجایی گندم در کشور و اهمیت تامین به موقع آن، لزوم توجه جدی به سیستم توزیع و جابجایی گندم در کشور کاملا احساس می شود. سیستم فعلی توزیع گندم در کشور به صورت ارسال مستقیم است. با توجه به حجم بالای جابه جایی گندم در ماه های مختلف و همچنین وجود گندم با کیفیت های مختلف که لزوم ترکیب آن وجود دارد، استفاده از نقاط توزیع مطلوب به نظر می رسد. در این مقاله بهبود شبکه توزیع گندم داخلی با درنظرگرفتن قطب به عنوان نقاط تجمیع و انتقال مورد بررسی قرار گرفته است. همان طور که در نتایج نشان داده شده است شبکه توزیع جدید، هزینه های حمل ونقل را کاهش چشمگیری می دهد. برای مدل سازی شبکه توزیع گندم از مدل های مکانیابی قطب با در نظرگرفتن هزینه ثابت استفاده شده است؛ به این ترتیب تعداد و مکان های بهینه قطب که از جمله خروجی های مهم این مطالعه است، تعیین خواهد شد. همچنین در مدل ارایه شده ویژگی های گندم از جمله فصلی بودن تولید گندم و وجود مدهای مختلف برای حمل گندم درنظر گرفته شده است. برای حل مساله از نرم افزار CPLEX استفاده شده است. از دیگر خروجی های مساله تعیین مسیرهای بهینه از نقاط تولید گندم تا قطب، از قطب تا قطب و از قطب تا نقاط توزیع در هر پریود زمانی می باشد. همچنین نوع مد حمل ونقل بین قطب ها نیز تعیین می گردد. در نهایت این تحقیق با تحلیل حساسیت بر روی پارامترهای مختلف و نتیجه گیری پایان می پذیرد.

از آنجا که مدل های تقاضای سفر، در حال تغییر جهت از رویکرد سفر- مبنا به فعالیت- مبنا هستند، پیش بینی فعالیت ها و مدت زمان آن ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. با توجه به آنکه داده های مدت، نامنفی و اغلب سانسور شده و از توزیعی غیر از توزیع نرمال پیروی می کند، رگرسیون خطی مدل مناسبی نیست. از این رو مدل های مدت برای چنین داده هایی، پیشنهاد شده و در تحلیل رفتاری سفر افراد مورد استفاده قرار می گیرند. از آنجا که خرید به عنوان یکی از فعالیت های روزمره و ضروری افراد، در دو دهه ی اخیر، همواره مورد توجه بوده است، این مقاله سعی دارد با مدل سازی مدت زمان فعالیت خرید، ضمن شناخت عوامل موثر بر متغیر مدت و توزیع مناسب برای چنین داده هایی، نتایج چند رویکرد با فرض های مختلف مدل سازی را با یکدیگر مقایسه نماید. نمونه موردی این پژوهش سفرهای خرید تورهای خانه- مبنای 2 و 3 سفره داده های حاصل از پرسشگری نمونه‏ای از ساکنین شهر قزوین شامل مشخصات فردی و خانوادگی، ویژگی های شبکه ی حمل‏ونقل و ویژگی های محل های مستعد برای انجام فعالیت خرید با سهمی در حدود 99 درصد از سفرهای روزانه ی شهروندان قزوینی است. تحلیل و قیاس نتایج مدل ها نشان می دهد برآورد رویکرد پارمتری از نظر میزان خوبی برازش، نسبت به سایر رویکردها برتر و توزیع مناسب به کار گرفته شده برای داده های مدت زمان فعالیت خرید، توزیع لگ- لجستیک است. با توجه به اینکه پارامتر مقیاس برآورد شده ی مدل، مقداری کمتر از 1 است، منحنی خطر، غیریکنوا و U شکل معکوس است. با توجه به نتایج، زنان شاغل نسبت به مردان و مردان نیز نسبت به سایر افراد مدت زمان کمتری را به خرید اختصاص می دهند و این تفاوت از نظر آماری معنی دار است (p=0.000). شیوه های سفری غیرموتوری در کاهش مدت زمان خرید تاثیری مثبت دارند (p<0.05). همچنین متغیرهایی مانند مسافت و جاذبه تجاری مقصد سفر، در افزایش مدت زمان انجام فعالیت خرید سهمی به سزا دارند (p<0.05).

به منظور لحاظ نمودن تاثیر زمان بارگذاری بر روی سختی مخلوط های آسفالتی، در روش های اخیر طراحی مکانیستیک-تجربی روسازی، ازجمله برنامه ارائه شده در راهنمای طراحی مکانیستیک-تجربی روسازی (MEPDG)، از تحلیل شبه استاتیک با فرض رفتار الاستیک به جای تحلیل دینامیک با فرض رفتار ویسکوالاستیک مصالح آسفالتی استفاده می شود. تحلیل شبه استاتیک معمولا با توجه به منحنی مرجع مدول دینامیکی انجام می شود. بااین وجود تحقیقات گذشته نشان می دهند که مقدار مدول دینامیکی در مقایسه با مدول برجهندگی به علت در نظر گرفتن زمان استراحت در تعیین مدول برجهندگی، همواره مقدار بزرگ تری است. به همین دلیل استفاده از مدول دینامیک در تحلیل و طراحی شبه استاتیک روسازی سبب کاهش قابلیت اطمینان می شود. در این مقاله روشی جهت تحلیل شبه استاتیک روسازی با تکیه بر منحنی مرجع مدول برجهندگی برای سه شکل بارگذاری مربعی، نیم سینوسی و مثلثی پیشنهادشده است. در این روش منحنی مرجع مدول برجهندگی برای شکل های مختلف بارگذاری با استفاده از نتایج آزمایش مدول مختلط و بهره گیری از نظریه ویسکوالاستیک خطی به دست می آید. مقایسه عمر خستگی و شیار شدگی روسازی های آسفالتی حاصل از تحلیل شبه استاتیک نشان می دهد که در صورت استفاده از منحنی مرجع مدول دینامیک به جای منحنی مرجع مدول برجهندگی عمر روسازی بسیار بیشتر از مقدار واقعی آن تخمین زده می شود. همچنین مطالعات انجام شده نشان می دهند که برای تحلیل دقیق تر روسازی و در نظر گرفتن شکل پالس بارگذاری و زمان استراحت بر روی سختی لایه های آسفالتی، می توان از مقادیر مدول دینامیک استفاده نمود با این فرض که برای تعیین فرکانس بارگذاری از رابطه (f=1/2πt) به جای رابطه (f=1/t) استفاده شود.

در این پژوهش با استفاده از روش المانهای محدود و به کار گیری نرم افزار ABAQUS مدلهای سه بعدی از روسازی ترک خورده و ترک نخورده ساخته شده و تاثیر فشار باد لاستیک و وزن محور بر روی پاسخ آنها مورد بررسی قرار گرفته است. پاسخ های روسازی های ترک خورده و ترک نخورده، شامل کرنش کششی زیر لایه آسفالتی ، کرنش فشاری روی بستر ، تغییر شکل روسازی و ضرایب شدت تنش در مدهای مختلف تحت محور ساده با زوج چرخ، با وزن محور 2/8تن و 4 فشار باد لاستیک مختلف 80 ،100 ، 120 و psi150 تعیین شده اند. ترک های به کار رفته در مدلسازی ترکهای طولی با طول، عمق و موقعیت معین نسبت به چرخ ها بوده که در دو حالت بالا به پایین و پایین به بالا بررسی گردیده اند. همچنین، به منظور بررسی تاثیر وزن محور بر روی پاسخ ها، محور ساده با وزن های مختلف و فشار ثابت در تحلیل به کار رفته و پاسخ ها مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج نشان می دهند با افزایش فشار باد لاستیک و وزن محور میزان حداکثر کرنش کششی زیر لایه آسفالتی و کرنش فشاری روی بستر افزایش می یابد. اما، مقدار پاسخ ها عموما، برای روسازی های با ترکهای بالا به پایین بحرانی تر از روسازی های با ترک پایین به بالا می باشند. مقایسه انجام یافته بین روسازی دارای ترک و روسازی بدون ترک نشان دهنده آن است که مقادیر کرنش کششی زیر لایه آسفالتی و کرنش فشاری روی بستر در روسازی ترک خورده ممکن است تا حدود 60 درصد بیشتر از روسازی بدون ترک باشد. همچنین، نتایج بیانگر آن است که ضرایب شدت تنش با افزایش فشار باد لاستیک و وزن محور افزایش می یابد.