Karayolu bağ kapasite artırımlarının çevresel faktörler dikkate alınarak belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada optimum bağ kapasite genişletme değerlerinin belirlenmesi sürekli ulaşım ağ tasarım problemi olarak formüle edilmiştir. Emisyon salınım miktarlarının dikkate alınarak optimum bağ kapasite genişletmelerinin hesaplanabilmesi için diferansiyel gelişim algoritması tabanlı iki seviyeli programlama modeli geliştirilmiştir. Problemin çözümü için geliştirilen iki seviyeli modelde üst seviyedeki amaç fonksiyonu, ağdaki toplam seyahat süresi, bağ kapasitesi genişletmelerinin toplam yatırım maliyeti ve kirleticilerin oluşturduğu emisyon salınım maliyeti olarak tanımlanmıştır. Alt seviyede ise deterministik trafik atama problemi çözülmüştür.Geliştirilen modelin etkinliğini gösterebilmek için Sioux-Falls karayolu ağında model test edilmiştir. Emisyon salınım maliyetinin sürekli ulaşım ağ tasarım problemine eklenmesinin etkilerinin daha iyi görülebilmesi için dört adet senaryo analiz edilmiştir. Senaryo 1’de amaç fonksiyonu olarak sadece emisyon salınımlarının oluşturduğu maliyet dikkate alınmıştır. İkinci senaryoda amaç fonksiyonu hesaplanırken emisyon salınımlarına ait maliyet ve ağdaki kapasite genişletmesine ilişkin yatırım maliyeti dikkate alınmıştır. Senaryo3’te toplam seyahat maliyeti ve yatırım maliyetleri amaç fonksiyonuna dahil edilmiş ve son senaryoda ise bu maliyetlere ek olarak emisyon salınım maliyetleri de göz önüne alınmıştır. Senaryolar karşılaştırıldığında emisyon salınım maliyetinin dikkate alınması durumunda elde edilen optimum bağ kapasite genişletmeleri değerlerinin sadece seyahat ve yatırım maliyetlerinin dikkate alındığı durumda elde edilen sonuçlara göre yaklaşık olarak %3,5 fazla olduğu bulunmuştur.

In this study, determining of optimum link capacity expansions is formulated as a continuous transportation network design problem. To calculate the optimum link capacity expansions by considering the emission, a bi-level programming model based on the differential evaluation algorithm has been developed. In the bi-level model, the upper-level objective function is defined as the total travel time in the network, the total investment cost of link capacity expansions, and the emission cost. The deterministic traffic assignment problem is solved at the lower level.To demonstrate the effectiveness of the developed model, the model has been tested in the Sioux-Falls transportation network. Four scenarios are analysed to better understand the effect of adding the emission cost to the continuous transportation network design problem. In Scenario 1, only the emission cost is considered as the objective function. In the second scenario, the emission and the investment costs of link capacity expansions in the network are taken into account while calculating the objective function. In scenario 3, total travel costs and investment costs are included in the objective function, and in the last scenario, emission cost is also considered in addition to these costs. When the scenarios are compared, it was found that the optimum link capacity expansions obtained when the emission cost is considered, are approximately 3.5% higher than the results obtained when only travel and investment costs are taken into account.