مدل‌ شبکه عصبی در براورد تقاضای دورکاری: روشی برای کاهش ترافیک شهری

نویسندگان
1 دانشگاه تربیت مدرس
2 دانشگاه ایالتی مرگان، بالتیمور
چکیده
چکیده- هزینه های بسیار زیاد حمل ونقل، محققین را به سمت استفاده از شیوه های کاراتر مانند دورکاری برای کاهش این هزینه ها سوق داده است. این شیوه نوین مدیریت حمل ونقل باعث کاهش حجم سفرهای کاری و هزینه های آن مانند مصرف سوخت، زمان سفر، آلودگی هوا و سرمایه گذاری در توسعه زیرساخت ها می شود. با توجه به آثار مثبت و وسیع این شیوه و پیچیدگی فرایند تصمیم گیری انسان، این مقاله با به کارگیری توان زیاد مدل های شبکه ی عصبی مصنوعی در بازسازی روابط پیچیده و غیرخطی، به مدل سازی تقاضای دورکاری برای نمونه شهر تهران می پردازد. در این مقاله از مدل پرسپترونی چندلایه از نوع پس انتشار خطا برای براورد دورکاری استفاده می شود. شبکه ی پیشنهادشده، 21 نرون در 3 لایه با توابع انتقال تانژانت سیگموید، لگاریتم سیگموید و خطی دارد. با استفاده از اطلاعات به دست آمده از پرسش گری طراحی شده، مدل های مختلفی با حجم نمونه ی 676 پرداخت شدند. نتایج مدل پیشنهادی که با 171 مجهول و پس از 1800 تکرار به هم گرایی رسید، گویای قابلیت بالا در بازسازی مشاهدات است، به گونه ای که میانگین مربعات خطا، ضریب تعیین و شاخص براوردهای صحیح برای مجموعه ی آزمایش، به ترتیب، 1770/1، 19/0 و 39 درصد است. با استفاده از مدل پیشنهادی این پژوهش و اطلاعات چهار متغیر مستقل، می توان براورد ی از تعداد روز دورکاری در هفته داشت که هم فزونی آن ها براوردی از تقاضای کلان دورکاری در سطح شهر برای تصمیم گیری بهتر در مورد تدوین برنامه های مربوط به دست خواهد داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله English

Artificial Neural Network Model for Telecommuting Demand: A Technique to Decrease Urban Traffic

نویسندگان English

A.R. Mamdoohi 1
A. Ardeshiri 2
1 Tarbiat Modares University
2 -----
چکیده English

Abstract:
Heavy transport costs have lead researchers in the field towards more efficient techniques to reduce peak period congestion. One such technique is telecommuting which is planned to, in line with the most travel demand management techniques, to decrease motorized trips during commuting hours. By allowing employees to work from home or a center near home equipped with telecommunication technologies, telecommuting causes an increase in efficiency of the urban transport system and a decrease in fuel consumption costs, air pollution costs and the need to invest infrastructures. Identification of the actual demand for telecommuting is a prime to analyzing the potential consequences of telecommuting in mobility improvement, congestion reduction, and energy conservation. Considering the vast socio-economic dimensions of this technique, the present paper intends to model telecommuting demand for the metropolitan of Tehran, Iran, by employing the artificial neural network (ANN) approach. ANNs are applied as a modeling tool for the complex systems of recognition and prediction, inspired by the interconnectivity of the human nervous system. ANN simulates adaptive interaction between processing elements in parallel architecture. A multi-layer perceptron model using error back propagation is deployed to predict the suitable number of weekdays telecommuting for each employment category. Using the data from an interview-filled questionnaire, designed for this purpose, various structures of ANN models were calibrated based on 80 percent of a 676 size sample. The remaining 20 percent of the preference data was preserved to assess the prediction strength of the model as it encounters unforeseen cases. Four endogenous inputs that inferred from organizational characteristics of employees arrayed the neural network model. Due to unordered nominal values of independent variables, ANN was determined to be an appropriate approach to recognize the telecommuting suitability pattern. The proposed neural network is composed of 21 neurons in 3 layers with tan-sigmoid, log-sigmoid, and linear transfer functions in the corresponding hidden and output layers. Results of the proposed model with 171 unknown parameters, converging after 1800 iterations, indicated a fair capability to replicate observations, such that mean square error, coefficient of determination, and percent correct criteria for the test set equaled, respectively, 1.177, 0.19 and 39 percent. The ANN model successfully estimated the stated quantities of telecommuting days per week, within a range of one day error, to 86 percent and 84 percent correct for the train and test sets, respectively. The evaluation results of train and test subsets are relatively close, which indicates a low generalization error, meanwhile demonstrates the reliability of ANNs to forecast the telecommuting demand.

کلیدواژه‌ها English

Neural Networks
telecommuting
Urban Traffic
- مراجع
[1] سرمدی، ز؛ بازرگان، ع؛ حجازی، الف؛ "روش های تحقیق در علوم رفتاری"، انتشارات آگاه، چاپ پنجم، 1380.
[2] ممدوحی، الف و همکاران؛ "مقدمات، تشکیل پایگاه های اطلاعاتی و تحلیل های اولیه"، طرح پژوهشی اثرسنجی دورکاری به عنوان یک راهبرد کاهش تقاضای سفر در سطح شهر تهران، گزارش نهایی مرحله ی اول، مؤسسه عالی آموزش و پژوهش مدیریت و برنامه ریزی، 1386.
[3] ممدوحی، الف؛ "نقش دورکاری در مدیریت تقاضای حمل و نقل شهری، مبانی نظری و مدل های کاربردی"، پایان‏نامه دکتری، مهندسی عمران، گرایش مهندسی و برنامه‏ریزی حمل و نقل، دانشگاه صنعتی شریف، 1384.
[4] منهاج، م؛ "مبانی شبکه های عصبی"، انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر، چاپ سوم، 1384.
[5]  Alreck PL & Settle RB (1995), The Survey Research Handbook, 2nd edition, Chicago, Irwin.
[6]  Bernardino A & Ben-Akiva M (1996), Modeling the process of Adoption of Telecommuting: Comprehensive Framework, Transportation Research Record 1552, pp. 161-170.
[7]  Demuth H & Beal M (1997), Neural Networks Toolbox for Use with MATLAB, The Mathworks Inc.
[8]  Hegan M, Demuth H & Beale M (1996), Neural Network Design, PWS Publishing Company.
[9]  Hensher D & Ton T (2000), A Comparison of the Predictive Potential of Artificial Neural Networks and Nested Logit Models for Commuter Mode Choice, Transportation Research Part E, pp. 155-172.
[10]  Klodzinski J & Al-Deek H (2003), Transfe-rability of an Intermodal Freight Transportation Forecasting Model to Major Florida Seaports, Transportation Research Board.
[11]  Krejcie RV & Morgan DW (1970), Determining Sample Size for Research Activities, Educational & Psychological Measurement, 30, pp. 607-610.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
[12]  Mahmassani HS, Yen J, Herman R and Sullivan MA (1994), Employee Attitudes and Stated Preference toward Telecommuting, Transport-ation Research Record 1463, pp. 31-41.
[13]  Mamdoohi AR, Kermanshah M & Poorzahedy H (2006), Telecommuting Suitability Modeling: An Approach based on the Concept of Abstract Job, Transportation, Vol. 33, No. 4, pp. 329-346, Springer, Netherlands.
[14]  Mokhtarian P & Salomon I (1996), Modeling the Choice of Telecommuting: Identifying the Choice Set and Estimating Binary Choice Models for Technology-based Alternatives, Environment and Planning A, Vol. 28, pp. 1877-1894.
[15]  Nilles J, Carlson F, Gray P & Hanneman G (1976), The Telecommunications Transportation Trade off, New York, John Wiley.
[16]  Reggiani A, Nijkamp P & Tsang W (1998), European Freight Transport Analysis Using Neural Networks and Logit Models.
[17]  Sullivan MA, Mahmassani HS & Yen J (1994), Choice Model of Employee Participation in Telecommuting under a Cost-Neutral Scenario, Transportation Research Record 1413, pp. 42-48.
[18]   US Department of Transportation (1993), Transportation Implication of Telecommuting, Washington DC.