وبلاگ

:

سرمت آلیاژ مقاوم در برابر حرارت است که با همجوشی پودر فلزات و مواد سرامیکی تولید می شود. بیشتر سرامیک ها در مقابل عوامل اکسیدکننده مقاومت بالایی از خود نشان داده اند. این خاصیت با شکل پذیری(انعطاف پذیری) فلزات توام شده و ماده ای به نام سرمت(مخففceramic metal) را ایجاد کرده است که دارای استحکام وسختی بسیار می باشد و در برابر حرارت های بالا و در برابر تغییرشکل و ضربه مقاوم است.

روشهای مختلفی برای ایجاد پوشش های سرمتی روی سطح مواد فلزی وجود دارد مانند پاشش حرارتی، لایه نشانی لیزری، رسوب دهی با بخار و غیره. در میان این روش ها، روش رسوب دهی با الکترولیز پلاسمایی(PED) از بهترین روش ها است چون حرارت دهی پنهانی مواد زیرلایه را در حین فرایند داریم و پوشش هایی با اتصال متالورژیکی به سطح زیرلایه فلزی ایجاد می شود. البته عیب اصلی این روش، ولتاژ بالا برای بدست آوردن شدت میدان الکتریکی بحرانی 610،810 V/m می باشد که این به دلیل جدایش الکترود با الکترولیت بوسیله لایه گازی است.[1-3]

در این روش، قوس هایی در الکترولیت ایجاد می شود که باعث بوجود آمدن پلاسما می گردد. با این روش می توان با سرعت های رسوب دهی بالا و به طور مناسبی پوشش دهی را انجام داد. در این روش می توان هم از روش آندی و هم کاتدی استفاده نمود.[4]

یکی از سرمت هایی که می توان روی سطوح فولادی اعمال کرد، سرمت WC-Co می باشد. این سرمت برای جاهایی که نیاز به مقاومت سایشی بالایی دارند استفاده می شود. مقاومت سایشی بالای این سرمت به علت سختی بالا و تافنس شکست متوسط آن می باشد. مواد دیگری مانند Cr3C2/TiC-NiCrMo نیز قابل استفاده و بررسی می باشد.

پیشینه تحقیق:

آزمایشاتی در مورد پوشش دهی فولاد با سرمت WC-Co به روش PED انجام شده است.مؤثرترین آن پوشش دهی با استفاده از الکترولیت (NH2)2CO و KF می باشد.اعمال روش ‍PED روی WC-Co چسبندگی بسیار خوبی را بین پوشش سرمت و زیرلایه فولادی بدست آورده است. همچنین با این کار کاربیدهای بیشتری و نیز بعضی نیتریدها به جای اکسیدها تشکیل شده اند. با این کار سختی بالا و مقاومت سایش عالی از این پوشش سرمت بدست آمده است.[1,5]

تئوری تحقیق:

• فرآیند انجام شده روی سطح الکترود در الکترولیز:

با توجه به شکل 1 در الکترولیز روی سطح الکترودها تعدادی فرآیند داریم. در سطح آند آزادسازی اکسیژن گازی و/یا اکسید فلزی اتفاق می افتد. با توجه به فعالیت شیمیایی الکترولیت، فرآیند اکسیداسیون می تواند منجر به انحلال سطح یا تشکیل فیلم اکسیدی شود. در سطح کاتد هم آزادسازی هیدروژن گازی و/یا احیای کاتیون می تواند رخ دهد.

شکل1

2- مشخصات جریان– ولتاژ فرآیند الکترولیز پلاسمایی:

شکل 2 نموداری از جریان ـ ولتاژ یک سیستم فلز-الکترولیت با آزادسازی گاز روی سطح کاتد را نشان می دهد. در این سیستم در ناحیه 0-U1 با افزایش ولتاژ، جریان هم با توجه به قانون اهم بالا می رود. در این حالت حباب های زیادی روی سطح الکترود به علت الکترولیز شدید محلول و آزادسازی حرارت، ایجاد می شود. در U1-U2 با افزایش پتانسیل، نوسان جریان همراه با نورافشانی را داریم. این افزایش جریان بوسیله ایجاد پوششی با هدایت الکتریکی پایین از محصولات گازی واکنش(O2 یا H2) روی سطح الکترود محدود می شود. در نواحی که الکترود در تماس با مایع باقی می ماند، دانسیته جریان زیاد می شود. این امر باعث جوش آمدن موضعی در مجاور الکترود می شود. در این ناحیه E به بین106و108می رسد که برای آغاز فرایند یونیزاسیون در پوشش بخار کافی است. یونیزاسیون در ابتدا مانند یک جرقه سریع در حباب های گاز پخش و ظاهر می گردد. سپس به صورت یکنواخت انجام می شود. به دلیل پایداری هیدرودینامیکی پوشش بخار در ناحیه U2-U3، جریان افت می کند. در این ناحیه، پوشش پلاسما در حال تشکیل شدن است. در نقطه U3، کاتد بوسیله پلاسمای بخار گازی پیوسته احاطه شده است. این جدایش کامل الکترود از الکترولیت بوسیله این پوشش گازی باعث کاهش شدید جریان در سطح الکترود می شود. در این حالت شرایط عملیات هایی مثل کربوره و نیتروره کردن الکترولیز پلاسمایی(PEN/PEC) ایجاد شده است. بعد از این نقطه ولتاژ تقریبا ثابت می شود. دراین ناحیه یون های فعال شده C  و N داریم که به ترتیب تحت تاثیر دما و غلظت موضعی بالای این مواد، روی سطح رسوب کرده و به درون قطعه نفوذ می کنند. تحت چنین  شرایطی اشباع سطح می تواند غالبا در 3 تا 5 دقیقه صورت گیرد و فرآیند کامل شود. با افزایش ولتاژ در نقطه U5 در پوشش پلاسما، قوس شدیدی ایجاد می شود که برای سطح قطعه مضر می باشد پس نباید به این نقطه در پوشش دهی برسیم[4,6,7]

شکل2

3- فرآیندهای فیزیکی-شیمیایی ناشی از وجود پلاسما:

پدیده پلاسما به طور قابل توجهی فرآیندهای اصلی الکترود را تغییر می دهد چون باعث افزایش هردو فرآیند فیزیکی و شیمیایی by-product و تحریک فرآیندهای جدید روی سطح الکترود می شود(شکل 3). بنابراین فرآیندهای حرارتی و نفوذی، واکنشهای شیمیایی پلاسمای جدید و جابجایی ماکروذرات(یعنی اثرات cataphoretic) در حین فرآیند الکترولیز محتمل می شود. این فرآیندها در کاربردهای گوناگونی از الکترولیز پلاسما استفاده می شود، که شامل عملیات حرارتی بوسیله پلاسما و ذوب، جوشکاری، تمیزکاری، اچ کردن، پولیش کردن، تخلیه نفوذی و رسوب(یعنیPED) می باشد و در میان این تکنیک های الکترولیتی پلاسما، گروه PED﴿که شامل روشهای PEO و PES- شامل PEC، PEN، PEBو … است﴾ به عنوان روشهای با هزینه مناسب برای شکل دهی لایه های سطحی با تریبولوژی ،خوردگی و مانع حرارتی بالاپذیرفته شده است.. با توجه به شکل 3، لایه هایی که تشکیل می شود نتیجه اصلاح فرآیندهای اصلی الکترود است،که اصولا ناشی از واکنشهای شیمیایی متاثر از وجود پلاسما و فرآیندهای نفوذی روی سطوح الکترود است. در ابتدا اکسیداسیون آندی در مورد PEO و الکترولیز محلول و احیای کاتیون در مورد ‍PES داریم. نقش فرآیندهای دیگر فیزیکی- شیمیایی ناشی ازوجود پلاسما در تشکیل لایه سطحی، کمتر آشکار می باشد؛ ولی غالبا وابستگی داخلی با فرآیندهای شیمیایی و نفوذی وجود دارد و بنابراین مستحق توجه بیشتری است.[6]

– –
موضوع توسعه پایدار چند دهه ای است كه در علوم و ح فه های مختلف از جمله معماری و شه سازی
مط ح شده و ریشه آن در بح ان های زیست محیطی و نیز مص ف بی رویه ان ژی های فسیلی در جهان می
باشد . موضوعاتی چون گ مایش عمومی ك ه زمین، رشد فزاینده گازهای گلخانه ای در جو زمین كه خود
عامل گ مایش جهانی است، آلودگی آب و هوا و خاک همه و همه به تشدید فعالیت های جدی علیه تخ یب
روزافزون محیط زیست و استفاده بی رویه از ان ژی های محدود فسیلی منج شده است . ب این اساس،
بحث ط احی صحیح ساختمان ها و كالید شه ها ب اساس اقلیم پی امون خود موضوع روز بوده و تیدیل به
گل س سید محافل و همایش های علمی جهانی در زمینه معماری و شه سازی شده است)همان(.
این نكته نیز حائز اهمیت است كه ام وزه ساخت مجتمع های مسكونی بیشت از آنكه به جنیه های
ط احی ،كیفیت ، پایداری و ش ایط اقلیمی آنها توجه شود بیشت به سمت و سوی تجاری شدن ح كت می
كند و این ام علاوه ب پایین آوردن كیفیت مجتمع ها ی مسكونی ، سای ویژگی های ط احی آنها را نیز زی
سوال می ب د.معماری ساختمان با تناسب اقلیمی ، تنوع آب و هوایی منطقه ، ص فه جویی در مص ف ان ژی
های به میاحث بسیار مهم و رای در سطح بین المللی تیدیل شده است، به طوریكه رعایت و اج ای
صحیح آن ها با راهكار های كم هزینه و پایدار )معمارانه( و هم زیستی با ش ایط طییعی و اقلیمی میدل به
یكی از مهمت ین تدابی در معماری و شه سازی شده و معماران و شه سازان را ملزم به رعایت اصول و
) قواعد خاصی در زمینه ساخت و ساز می كند كند )زندیه و پ وری نژاد ، 0339 .
عدم رعایت اصول معماری متناسب با ش ایط خاص اقلیمی علاوه ب افزایش شدید مص ف ان ژی ها
باعث افزایش مخارج خانواده و همین طور از بین رفتن ذخای غی قابل ب گشت فسیلی و نابودی زندگی
. ) آیندگان خواهد شد)حیدری ، 0391
همچنین هدف ی ساختمان اقلیمی استفاده خ دمندانه از زمین ، به حد اقل رساندن به ه ب داری از
منابع تجدید ناشدنی ،ارتقا كیفیت محیط زیست طییعی ، ت وی زندگی سالم ،به كار گی ی ان ژی های
.) طییعیه داراری چ خه زیستی وهماهنگ سازی بنا با محیط می باشد )هاشمی و حیدری ، 0391
لذا نگارنده در این ط ح به دنیال ط احی وایجاد تنوع در معماری مسكونی اقلیم س د شه ك د با راه
حل های مناسب و تكیه ب ایده های معمارانه به منظور استفاده صحیح از ش ایط اقلیمی ،ان ژی خورشید ،
جلوگی ی از اتلاف ان ژی ،كم ك دن هزینه های ساكنین ،جلوگی ی از آلوده ك دن محیط زیست و همخوانی
و همسازی با اقلیم است .
4
2 1 اهمیت و ضرورت طرح – –
به دنیال رشد ف آیند شه ی در دهه های اخی در ای ان به ویژه شه های بزرگ ،تامین مسكن به یكی از
بزرگت ین مشكلات كشورتیدیل شده است .نگ ش كمی به مسكن وتوجه به رفع كمیود ها و از ط فی محور
ق ار دادن سود آوری منج به نادیده گ فتن بسیاری از نیاز ها ی انسانی و ض ورتهای معمارانه انجامیده
است.بی توجهی ب اصول و مفاهیم انسانی و میدل شدن مسكن به كالای سود آور،تولید آن را به ع صه
وسوسه انگیز همگانی ب ای انیاشتن ث وت میدل ك ده است به طوری كه بسیاری از واحد های مسكونی
ع ضه شده فاقد ارزشهای معمارانه و ویژگی های لازم ب ای ب آوردن نیاز های ساكنین می باشند)مسییی،
.)0332
از ط فی ام وزه منابع ان ژی به عنوان یكی از مهمت ین چالش های دولت ها ، به دلیل پایان پذی
بودن این منابع و همین طور به دلیل نگ ان بودن به منظور جایگزین ك دن آنها و احت ام به زندگی آیندگان

همواره مورد ب رسی ق ار گ فته است .استفاده از اقلیم در مناطق مختلف یكی از روشهای موث جهت
استفاده بهت از محیط پی امون می باشد چ اكه رعایت مسائل فنی و اقلیمی بهت ین راهكار به منظور حفظ و
. ) ماندگار بودن منابع ان ژی در صورت اج ای صحیح می باشد)ای وانی و همكاران، 0391
از ط فی ایجاد مجتمع های مسكونی ، با ق ار دادن اهداف اقلیمی علاوه ب شكل گی ی بنا ب اساس
الگوی محیط ، موجب ص فه های اقتصادی موث ی هم ب ای ساكنین و هم ب ای دولت خواهد داشت چ اكه
از اتلاف ان ژی نسیت به مسكن های مشابه و از ایجاد زی ساخت های پ هزینه نیز جلوگی ی می شود و
از همه مهمت علاوه ب سازگاری با محیط پی امون هیچ گونه لطمه و آسیب جدی نیز به محیط زیست وارد
نمی كند.
3 1 میزان نیاز به موضوع – –
ام وزه بیشت ین مشكلات زیست محیطی كشور ما به دلیل استفاده بی رویه از ان ژیهای فسیلی می باشد .
توسعۀ بی رویه و نامحدود شه ها به صورت افقی و عمودی، تولید بی سابقه ی مواد زاید، پدیدار شدن
تاثی ات گلخانه ای و جزای ح ارتی، افزایش دمای ك ه زمین، تغیی ات آب وهوایی و بالا آمدن سطح دریاها،
تنها بخشی از نتای عمومی این مشكلات ) است)ف اهانی و همكاران ، 0391 .
معماری ق ن بیستم به واسطه اهمیت بیش از حدی كه به تكنولوژی داده است عامل از بین ب دن بسیاری از
دقت نظ هایی است كه به عامل اقلیم در معماری سنتی شده است ام وزه به ویژگیهای آب و هوایی و
5
اقلیمی و مصالح بومی ه محل در معماری ) كه كمت ین تأثی نامطلوب ب محیط را دارند ( توجه كمی می
شود و به همین دلیل ما شاهد ی سی بین المللی در س اس جهان ) هستیم)خالدی و همكاران ، 0391 .
از ط فی ایجاد هماهنگی بین ساختمان با ش ایط محیطی پی امون آن ام وزه بسیارمهم تلقی می شود
وبهت ین راه حل،توجه به اصول ط احی اقلیمی است . ط احی اقلیمی در زم ه اهداف پایداری محیطی است
. با توجه به پایداری محیطی ضمن استفاده صحیح از زمین و منابع موجود طییعت به بهت ین شكل ،آنهارا
ب ای نسل آینده نیز باقی می گذاریم . بناب این حداقل مص ف سوختهای فسیلی وآلاینده ها وحداكث استفاده
از ان ژی های تجدید پذی مارادر این ام یاری می ) كند)شمس وخداك می ، 0339 .
شه ك د به دلیل ق ار گی ی در اقلیم س د و كوهستانی و عدم رعایت اصول اقلیمی در ط احی مجتمع
های مسكونی و به دلیل دید تمام اقتصادی به این نوع مجتمع ها، همواره مستعد ی تلاش كافی به منظور
اقلیمی نمودن این سكونتگاه ها وتجدید نظ ك دن در مورد نگاه به نوع ساخت آن ها وهمینطور به منظور
كاهش اتلاف ان ژی ،كم ك دن هزینه ی خانوار ها ،توجه به حق زندگی آیندگان و از همه مهمت استفاده از
ان ژی های رایگان طییعی بوده است.لذا نگارنده در این ط ح با نگاهی اقلیمی به مجتمع مسكونی سعی در
اقلیمی ت نمودن این مجتمع ها به منظور رسیدن به پایداری بیشت ،ك ده است.
4 1 اهداف تحقیق – –
0 تلاش به منظور اقلیمی نمودن مجتمع های مسكونی با استفاده صحیح از الگوها و منسجم نمودن منابع –
محیطی)فضای سیز، آب ، خورشید ، ان ژی و بارش ( .
2 تدوین راهكارهای معمارانه ب ای ط احی مجموعه های مسكونی در اقلیم س د و كوهستانی. –
3 ارتقا كیفیت زندگی ساكنان مجتمع مسكونی از ط یق همسازی با اقلیم س د و كوهستانی –
5 1 سوال آغازین تحقیق – –
0 چگونه می توان با به ه گی ی از اصول ومعیارهای معماری اقلیمی )خورشید، نور، باد، رطوبت( ب شكل –
گی ی مجتمع های مسكونی در اقلیم س د و كوهستانی شه ك د تاثی گذاشت وموجب بهیود كیفیت كالیدی
آنها شد؟
2 در راستای ص فه جویی ان ژی در ساختمان چه راهكارهای معمارانه ای می توان ارائه نمود؟ –
3 چگونه می توان ب كیفیت زندگی ساكنان از ط یق همسازی با اقلیم تاثی گذاشت؟ –
6 1 فرضیه های تحقیق – –
6
0 استفاده از ف م مناسب و منطیق با منطقه كوهستانی در مجتمع مسكونی شه ك د، موجب كاهش اتلاف –
ان ژی و به ه گی ی بهینه از تابش روزانه می شود .
2 توجه به ویژگی های منطقه ای و اقلیمی شه ك د علاوه ب اینكه جز اصلی ت ین اصول ط احی مجتمع –
های زیستی می باشد ، می تواند ش ایط آسایش ساكنین را نیز بوجود بیاورد .
3 بین كیفیت كالیدی مجتمع مسكونی و استفاده از شاخص های معماری اقلیمی)تابش ،ف م و پلان ،باد ، –
نوع مصالح ،بارش و میزان نوسانات دمایی ( به عنوان عوامل موث منطقه كوهستانی شه ك د، رابطه وجود
دارد.
2 رعایت اصول اقلیمی در مناطق س د و كوهستانی ب ص فه جویی ان ژی تاثی گذار است. –

طراحی شبکه های توزیع به علت کثرت متغیرهای آن و لزوم بررسی آیتم های زیادی، از مسائل پیچیده و تا حد زیاد مشکل محسوب می گردد. طراحی بهینه شبکه های توزیع اساسا به صورت یک مسئله بهینه سازی چند منظوره بیان می گردد که در آن تابع هدف که شامل هزینه های سرمایه گذاری و بهره برداری است می بایستی نسبت به محدودیت های الکتریکی و جغرافیائی حداقل گردد. از این رو طراحی شبکه های با حداقل هزینه های نصب و بهره برداری و کاهش تلفات یک سناریوی پیچیده است.
به دلیل گزینه های فنی بسیار زیاد قابل انتخاب، روش های بهینه سازی توانمندی مورد نیاز می باشد که نتایج آن منجر به صرفه جوئی قابل ملاحظه در هزینه های شرکتهای برق، سرمایه گذاران این بخش و مصرف کنندگان گردد. بدلیل پیچیدگی و گستردگی مسئله، معمولا طراحی شبکه های توزیع، به قسمت های زیر تقسیم می گردد.
– پیش بینی بلند مدت بار
– جایابی و تعیین ظرفیت بهینه پست های توزیع
– تعیین مسیر فیدرهای فشار متوسط و جایابی پست های فوق توزیع
2-1- بیان موضوع و اهداف تحقیق
بطورکلی برای حل مسائل بهینه سازی دو روش سنتی و هوشمند وجود دارد، با توجه به ماهیت مسائل توزیع و وجود توابع هدف و بعضا محدودیت های غیرخطی، حل مسائل  بهینه سازی با استفاده از روش های سنتی از قبیل روش لاگرانژ[1]و روش برنامه ریزی خطی سیمپلکس[2] و … خیلی مشکل و عملا نا ممکن می گردد. از این رو، استفاده از روش های هوشمند از قبیل الگوریتم ژنتیک، روش جستجوی غذای باکتری[3]، روش شبیه سازی حرارتی[4]، روش جستجوی مورچگان[5]، روش فازی سازی، روش هجوم ذرات[6] و … در حل مسائل بهینه سازی سیستم های توزیع مرسوم می باشد. در بسیاری از موارد از روش های تلفیقی و ارتقاء یافته  موارد فوق استفاده می شود. روش های هوشمند مذکور با توجه به نوع مسئله و نحوه بکارگیری آنها، دارای مزایا و معایبی نسبت به یکدیگر می باشند.
3-1- چارچوب پایان نامه
بطور کلی چارچوب این تحقیق بصورت زیر است:
1-3-1- پیش فرض ها
در این تحقیق مطالعات با درنظرگرفتن فرضیات ذیل صورت می گیرد:
– محل پست فوق توزیع معلوم می باشد.
– محل مولدهای پراکنده معلوم می باشد.
– بار پست های توزیع ثابت فرض می گردد.
– محل و بار پست های توزیع معلوم می باشد.
– در پخش بار شبکه، مولدهای پراکنده بعنوان یک بار ثابت منفی اکتیو و راکتیو فرض می گردد.
2-3-1- تابع هدف

تابع هدف مجموع هزینه های سرمایه گذاری اولیه و تلفات می باشد.

3-3-1- قیود مسئله
در حل مسئله مسیریابی بهینه فیدرها محدودیت های ذیل در نظر گرفته می شود:
– محدودیت افت ولتاژ
– محدودیت شعاعی شبکه
– محدودیت جریان فیدرها
– محدودیت های جغرافیائی
– محدودیت تغذیه تمامی بارها
– محدودیت ظرفیت پست های توزیع
– محدودیت ظرفیت پست فوق توزیع
4-3-1- خروجی اجرای برنامه
در این تحقیق در نهایت بهترین مسیر فیدرها با بررسی انواع سناریوها در دو حالت وجود و یا عدم وجود مولدهای پراکنده بدست می آید.
4-1- بر فصول پایان نامه
در این پایان نامه، تاثیر منابع تولید پراکنده[1] بر مسیریابی فیدرهای فشار متوسط در نظر گرفته شده و با معلوم بودن محل پست فوق توزیع و پست های توزیع و منابع پراکنده، بهترین مسیر تغذیه از پست فوق توزیع تا پست های توزیع با استفاده از تلفیق روش درخت پوشای کمینه[2] و  الگوریتم ژنتیک[3] تعیین می شود.
در فصل دوم پایان نامه که مربوط به بررسی منابع است، به تشریح و بررسی روش های مختلف مورد استفاده در مسیریابی بهینه فیدرها پرداخته و سپس نظریه گراف[4]، الگوریتم ژنتیک و دو تابع sparse و  graphtraverseاز توابع matlab توضیح داده شده است.
در فصل سوم به تشریح و بررسی درخت پوشای کمینه و الگوریتم پریم، الگوریتم ژنتیک، زیر برنامه تست شعاعی بودن شبکه و نیز الگوریتم پخش بارشعاعی پیشرو- پسرو[5] پرداخته شده و در ادامه، مراحل مسیریابی بهینه فیدرها طی روش پیشنهادی با معرفی انواع سناریوها، آورده شده است.
در فصل چهارم شبکه ‌های نمونه معرفی و مطالعات عددی بر روی شبکه 24 باسه انجام شده و جهت درست آزمائی[6] روش پیشنهادی نتایج حاصله با نتایج]13[ مقایسه گردیده است. همچنین مطالعه بر روی شبکه 33 باسهIEEE در حضور مولدهای پراکنده صورت گرفته و به جایابی مولدهای پراکنده و نیز تعیین حساسیت شبکه با توان مولدهای پراکنده در باس مشخصی پرداخته شده است.
 و در بخش پنجم  به نتیجه گیری پرداخته شده است.
[1]Distributed source
[2]Minimum Spanning Tree
[3]Genetic Algorithm
[4]Graph Theory
[5]Forward-Backward Load Flow
[6]
[1]Lagrange Method
[2]Simplex Linear Programming Method         
[3]Bacterial Foragine Technique
[4]Simulated Annealing
[5]Ant Colony Search
[6]Particle Swarm Optimization

محیط شهر به عنوان سکونتگاه شهروندان تاثیر بسیاری در کیفیت زندگی آنان دارد. کیفیت زندگی شهری را می‌توان در عوامل مختلفی جستجو کرد. از جمله عواملی که باعث ایجاد آرامش درکاربری‌های مختلف برای شهروندان می‌شود پاکی هوا و وجود مطلوبیتهای زیست محیطی شهری است. مسایل زیست محیطی امروزه و با توجه به افزایش بی‌رویه آلودگی هوا اهمیت خاصی پیدا کرده است. کلان شهر تهران که یکی از پرجمعیت ترین شهرهای دنیا به حساب می‌آید نیز با این مساله روبرو است. درحال حاضرآلودگی هوا به عنوان یکی از مهمترین متغیرهای زیست محیطی، یکی ازمسایل و مشکلات شهر تهران به حساب می‌آید. یکی از راههای کاهش آلودگی هوا در شهر، افزایش فضای سبز درون شهری و نیزآگاه‌کردن مردم از باارزش بودن محیط‌زیست[1] می‌باشد. به هر حال متغیرها و عواملی که قیمت آنها در بازار تعیین می شوند و مردم برای استفاده و یا عدم استفاده از آنها مستقیما هزینه می پردازند، ملموستر خواهند بود. متغیرهای زیست محیطی  وهوا از جمله کالاهای عمومی به حساب می‌آیند كه در بازار مبادله نمی‌شوند و مردم برای استفاده از آنها هزینه‌ای پرداخت نمی‌کنند، بنابراین از ارزش واقعی آن اطلاعی دردست نیست.

از آنجا که منابع زیست‌محیطی از جمله هوای تمیز در بازار مبادله نمی‌شوند و بازار نمی‌تواند ارزش واقعی آنها را كشف كند، برای ارزش‌گذاری آنها از روش‌های غیرمستقیم استفاده می‌شود. برای مثال درست است كه مردم ساكن یك شهر بطور مستقیم برای هوای تمیز و یا مطلوبیتهای زیست محیطی پولی پرداخت نمی‌كنند اما عموما زندگی در ناحیه‌ای از شهر كه دارای هوای تمیزتر و یا مطلوبیتهای زیست محیطی بیشتری است، را ترجیح می‌دهند. این ترجیح در نهایت باعث افزایش تقاضای مسكن در آن ناحیه شده و قیمت مسكن را افزایش می‌دهد. براین اساس می‌توان قضاوت كرد كه مردم با پرداخت هزینه بیشتر برای مسكن، در عمل به طور غیرمستقیم برای استفاده و بهره مندی از هوای تمیزتر هزینه می‌كنند. بر همین اساس یكی از راههای رسیدن به ارزش هوای تمیزتر یا مطلوبیتهای زیست‌محیطی[2] بیشتر می‌تواند بررسی قیمت واحدهای مسكونی و نیز عوامل موثر بر آن باشد. برای رسیدن به هدف فوق‌الذكر قدم اول آن است كه نحوه و میزان تاثیرگذاری آلودگی هوا را برای قیمت مسكن كشف و بررسی نمود.هدفی که در این پایان نامه دنبال می شود. 

در این پایان نامه با استفاده از روش قیمت‌گذاری هدانیک[3] برآوردی از ارزش محیط‌زیست شهری تهران (با توجه به متغیرهای در نظر گرفته شده در پایان نامه) ارائه می‌گردد. برای این منظور میل نهایی به پرداخت[4] خانواده های ساكن تهران برای هرکدام از ویژگی‌های مسکن از جمله ویژگی‌های زیست‌محیطی مثل آلودگی هوا برآورد گردیده است. 

2.1- سوالات تحقیق:

• از بین متغیرهای ساختاری، همسایگی و زیست محیطی، تاثیرگذارترین متغیرها بر قیمت منازل مسکونی شهر تهران چه متغیرهایی هستند( با توجه به متغیرهای در نظر گرفته شده در مدل).

• آیا متغیرهای غیر بازاری مانند: دسترسی به خیابان، سرانه فضای سبز، میزان آلودگی هوای هر منطقه و تراکم جمعیت، نیز بر قیمت منازل مسکونی شهر تهران تا ثیر گذار هستند.

• آیا می توان نحوه تاثیر گذاری متغیر های زیست محیطی بر قیمت مسکن را بررسی کرد.

• آیا می توان قیمت های ضمنی متغیرهای زیست محیطی را محاسبه کرد.

 3.1- فرضیه‌های تحقیق:

• متغیرهای غیر بازاری مانند متغیرهای زیست محیطی نیز بر قیمت منازل مسکونی تاثیر گذار هستند.

• نحوه تاثیر گذاری و نیز قیمتهای ضمنی متغیرهای زیست محیطی را می توان با استفاده از روش هدانیک محاسبه نمود.

4.1- اهداف تحقیق :

 مهمترین هدفی که در این پایان نامه دنبال میشود ارزشگذاری متغیرهای زیست محیطی شهر تهران می باشد.  در این راستا و برای

 رسیدن به این هدف از تابع قیمتی هدانیک، که یکی از روشهای ارزشگذاری متغیرهای غیر بازاری می باشد، استفاده شده است. در استفاده از این تابع قیمتی متغیر وابسته استفاده شده در آن قیمت واحدهای مسکونی، و متغیرهای ثابت نیز متغیرهای زیست محیطی مورد نظر و نیز متغیرهایی مربوط به ویژگیهای فیزیکی و ساختاری مانند: مساحت زیر بنای هر واحد، قدمت هر واحد، و…  میباشد. بنابراین، قدم اول در این پایان نامه تعیین یک مدل مناسب بر اساس متغیرهای در نظر گرفته شده و نیز تابع قیمتی هدانیک می باشد. پس از انتخاب مدل ، در قدم بعدی می توان نحوه تاثیر گذاری هر یک از متغیرها از جمله متغیرهای زیست محیطی بر قیمت منازل مسکونی  و نیز قیمت ضمنی نهایی هر کدام از آنها را بررسی و به دست آورد. در قدم سوم با استفاده از تابع قیمت هدانیک تخمین زده شده قیمت ضمنی تمامی ویژگیها محاسبه می شود. در این پاین نامه از دو  طریق تمامی این مراحل انجام شده است: در حالت اول داده ها به صورت مقطعی در نظر گرفته شده اند، بدین ترتیب که از داده های 17 منطقه شهرداری تهران در سال 1383 و نیز از روش تخمین ols  استفاده شده است. در حالت دوم داده ها به صورت ترکیبی(پنل) در نظر گرفته شده است، بدین ترتیب که داده های مربوط به 17 منطقه شهرداری تهران (داده های مقطعی)  در 5 سال متوالی 1385-1381 (سری زمانی) با هم ترکیب شده اند.

 5.1- روش شناسی:

به طور کلی در تحقیقات اقتصادی از سه نوع داده استفاده می شود:

• داده های سری زمانی

• داده های مقطعی

• داده های تلفیقی سری زمانی و مقطعی

در سری زمانی مقدار یک یا چند متغیر در طول یک دوره زمانی مشاهده می شود در صورتیکه در داده های مقطعی، مقادیر یک یا چند متغیر برای چندین واحد اقتصادی برای یک زمان مشخص جمع آوری می شود.

داده های ترکیبی (پنل)، ترکیبی از داده های مقطعی و سری زمانی می باشد، یعنی اطلاعات مربوط به داده های مقطعی در طول زمان مشاهده می شود. بدین صورت که چنین داده هائی دارای دو بعد می باشند که یک بعد آن مربوط به واحدهای مختلف در هر مقطع زمانی خاص است و بعد دیگر آن مربوط به زمان می باشد.در این تحقیق از دو روش داده های مقطعی و داده های ترکیبی به عنوان روش تخمین مدل استفاده شده است.

6.1-تعریف مفاهیم و واژگان اختصاصی:

• متغیر های غیر بازاری: متغیرهائی هستند که افراد به طور مستقیم در بازار برای آنها قیمتی پرداخت نمی کنند اگر چه ممکن است از آنها استفاده کنند.

• مطلوبیت های زیست محیطی: مطلوبیتهای زیست محیطی نوعی از کالاهای غیر بازاری هستند که افراد در فرآیند زنگی از آنها مطلوبیت کسب می کند و کاهش در این مطلوبیتها مطلوبیت فرد را کاهش می دهد.

• داده های ترکیبی: داده های ترکیبی (پنل)، ترکیبی از داده های مقطعی و سری زمانی می باشد، یعنی اطلاعات مربوط به داده های مقطعی در طول زمان مشاهده می شود. بدین صورت که چنین داده هائی دارای دو بعد می باشند که یک بعد آن مربوط به واحدهای مختلف در هر مقطع زمانی خاص است و بعد دیگر آن مربوط به زمان می باشد.

• هدانیک: اصطلاح هدانیک از ریشه یونانی هدانیکوس به معنی لذت جویی است (دایره المعارف مزاپا). در متنهای اقتصاد رفاه واژه هدانیک به معنی مطلوبیت یا رضایت کسب شده به وسیله مصرف کننده از مصرف کالاها یا خدمات است .

• تابع هدانیک: مسکن به عنوان یک سبد چند بخشی کالاها و خدمات مفهومی گسترده تر از یک پناه گاه معمولی دارد. از این رو تئوری قیمت هدانیک این گستردگی در مفهوم و ویژگیهای متنوع و متعدد یک واحد مسکونی را در نظر می گیرد . بر اساس این تئوری مطلوبیت هر فرد تابعی از کالاهای مصرفی مختلف ((X برداری از ویژگیهای رفاه محیطی مانند آلودگی هوا و آلودگی صوتی (Q ( برذاری از ویژگیهای ساختاری مربوط به ساختمان خریداری شده توسط فرد،مانند اندازه ،تعداد اتاق،قدمت و نوع ساختمان (s ( و برداری از خصوصیات همسایگی مانند کیفیت اموزشگاههای علمی محل ، میزان دسترسی به پارکها و مراکز تفریحی ، نزدیکی به محل کار و نرخ جرم و جنایت در آن منطقه (N) است باتالهون و دیگران(2002)[1] و فریمان(1993)[2] .

 7.1- مشكلات و تنگناهای احتمالی تحقیق :

مهمترین مشکلی که در انجام این تحقیق ممکن است با آن روبرو شویم به داده ها و اطلاعات آماری مربوط می شود. مسلم است که داده های مربوط به مسائل زیست محیطی مانند میزان انتشارات گازهای آلوده کننده ممکن است در دسترس نباشند و یا محدود باشند. مشکل دیگری که ممکن است با آن روبرو شد قابلیت اعتماد داده هاست که در صورت غیر واقعی بودن آنها ممکن است مدل، متغیرهای زیست محیطی را درست پیش بینی نکند.

 بطور کلی، کیفیت سرویس1 عبارتست از قابلیتی که شبکه در تمیز گذاری بین انواع سرویسها و کلاسهای ترافیکی دارا می باشد بنحوی که کاربرانی که در یک کلاس ترافیکی قرار گرفته اند، بسته به نوع نیاز خود، عملکرد متفاوتی از شبکه را نسبت به انواع دیگر مشاهده کنند. از جمله راههای حمایت از کیفیت سرویس می توان به انواع روشهای کنترل نرخ و کنترل ازدحام2 اشاره نمود.
روشهای کنترل نرخ و کنترل ازدحام در شبکه های کامپیوتری بمنظور کنترل ترافیک در شبکه ها و تقسیم پهنای باند با در نظر گرفتن معیار عدالت3 مفروض به کار می روند.
كنترل نرخ عبارتست از مجموعه ای از روش های مورد استفاده شبكه برای كنترل نرخ ورودی به شبكه در حالی که كنترل ازدحام عبارتست از اعمال پاره ای از كنترل ها بر روی ورودی هائی كه باعث پر شدن بافرهای شبكه شده اند.
در یك تقسیم بندی عمومی، كنترل ازدحام در شبكه های مخابراتی داده به دو روش صورت می گیرد. روشهای براساس پنجره كه در آنها تعداد بسته های موجود در شبكه با كنترل هوشمندانه یك پنجره به نام پنجره ازدحام4، در حدی معین تنظیم می گردد [6,5,4,3,2,1] و روشهای بر اساس نرخ كه در آنها به
 
ترافیك موجود در شبكه بصورت جریان مایع نگاه كرده می شود و با الگوریتم های مشخص سعی در تخصیص نرخ به كاربرهای شبكه می گردد بنحوی كه عدالت در تخصیص نرخ به كاربرها رعایت گردد[11,10,9,8,7].
معیارهای متعددی برای پیاده سازی این عدالت معرفی شده اند كه از شاخص ترین آنها می توان معیارهای عدالت حداکثر- حداقل1، تناسبی2 و حداقل تأخیر بالقوه3 را نام برد[14,13,12].
Mo و Walrand در [13] به بررسی معیار عدالت (W,a) پرداخته اند و نشان داده اند که تمامی معیارهای عدالت مذکور را می توان بعنوان حالتهای خاص از معیار عدالت عمومی تر(W,a)  بدست آورد.
با تحقیقاتی كه در زمینه كنترل ازدحام و الگوریتم های تخصیص نرخ صورت گرفته است این نتیجه حاصل شده است كه هرگونه الگوریتمی كه بمنظور كنترل ازدحام یا تخصیص نرخ بكار می رود باید در حد امكان، بصورت توزیع شده در سطح شبكه قابل پیاده سازی باشد زیرا در غیر اینصورت اگر الگوریتم بصورت متمركز پیاده سازی گردد، با بزرگ شدن ابعاد شبكه، بار محاسباتی قابل توجهی به پردازشگر مركزی اعمال می گردد و بعلاوه در صورت بروز نقص در این پردازشگر، رفتار كل سیستم دچار اختلال و آشفتگی می گردد در حالی كه در یك الگوریتم توزیع شده، مسئولیت تخصیص نرخ و كنترل ازدحام بر عهدة تمامی گره های شبكه و كاربرهای انتهائی قرار می گیرد و ایجاد خطا و یا نقص در جزئی از این سیستم توزیع شده، تأثیر زیادی بر رفتار كل الگوریتم نخواهد داشت. بهمین دلیل محققینی از جمله Bertsekas [15] و Gallager [16] سعی در سوق دادن الگوریتم های تخصیص نرخ به سمت الگوریتم های توزیع شده و گسترده در سطح شبكه نموده اند.
ایده اولیة پیاده سازی مسئله كنترل نرخ بصورت یك مسئله بهینه سازی عمومی توسط S.J.Golestani  مطرح گردیده است [17] و پس از او محققین بسیاری سعی در توسعة روشهای موجود برای دسترسی كاربرهای موجود در سطح شبكه به نرخ های بهینه و با روشهای توزیع شده نموده اند.
عمده كار این محققین را می توان بطور كلی به دو دسته عمده تقسیم بندی نمود. در دستة اول، محققینی مانند S. Low در [18,19] سعی نموده اند تا با استفاده از تئوری دوگانی4[15]، مسئلة بهینه سازی را به یك مسئلة گسترده در سطح شبكه مبدل كنند كه در آن كاربرهای انتهائی و لینك های شبكه با تبادل پاره ای اطلاعات به یكدیگر قادر به حل مسئلة بهینه سازی عمومی باشند و حتی این محققین در [18] به كمك روشهای ریاضی سعی در اثبات پایداری الگوریتم های توزیع شده خود نموده اند و در عمل نیز نحوة پیاده سازی اینگونه از الگوریتم ها در شبكه ATM 5 [21,20] و برای سرویس ABR موجود در آن با استفاده از امكاناتی كه این سرویس در اختیار قرار می دهد مورد بررسی و آنالیز قرار گرفته است.

محققینی كه در دستة دوم تقسیم بندی فوق قرار دارند سعی می كنند تا با استفاده از روشهای مبتنی بر تابع جریمه [15] به حل مسئله تخصیص بهینه نرخ با تئوری بهینه سازی عمومی بپردازند كه از این جمله می توان به تحقیقات صورت گرفته در [24,23,22,10,8,7] اشاره نمود.

البته لازم به توضیح است، محققینی نیز وجود دارند كه با استفاده از روشهائی متفاوت با دو روش كلی فوق، سعی در حل مسئله بهینه سازی عمومی تخصیص نرخ نموده اند. بعنوان مثال Başar et al. T. در [25] و R. Srikant et al. در [8] سعی كرده اند تا با كمك تئوری بازی1 مسئله بهینه سازی تخصیص نرخ را مورد تجزیه و تحلیل قرار دهند.
از مهمترین روشهای دسته دوم می توان به نتایج تحقیقات در [7]  اشاره کرد. Kelly et al. در [7] سعی نموده اند علاوه بر پیاده سازی یك الگوریتم گسترده در سطح شبكه به معیار عدالت تناسبی دست پیدا كنند. از جمله مهمترین ویژگی های این معیار، نزدیكی آن با روش معروف كنترل ازدحام در اینترنت كه توسط Jacobson et al. در [26] ارائه گردیده است، می باشد. از دیگر ویژگی های برجستة این الگوریتم، بررسی و اثبات پایداری آن  با انتخاب توابع لیاپانوف مناسب می باشد.
از آنجائیكه تأخیر زمانی در الگوریتم Kelly كمتر مورد توجه واقع گردیده است، R.Johari و D.Tan تحقیقات دامنه داری را در [11] برای اثبات پایداری الگوریتم Kelly در حضور تأخیر و تحت شرایطی مشخص انجام داده اند و به نتایج قابل توجهی دست یافته اند و در نهایت، پایداری الگوریتم برای یك توپولوژی عمومی شبكه و تأخیرهای دلخواه ولی محدود توسط L. Massoulié  در [27] و S.Deb  و R.Srikant  در[28] ارائه شده است.
مسئله ورود و خروج كاربرها در الگوریتم Kelly ، در [10] مورد بررسی قرارگرفته است.
یكی از موثرترین روشهای اعمال شده جهت پرهیز از بروز ازدحام و یا كنترل آن، استفاده از متدهای هزینه گذاری2 بر لینكهای شبكه به ازاء ترافیك عبور كننده از آنها می باشد [31,30,29] كه در این روشها هر لینك به ازاء ترافیك تجمعی كه از آن عبور می كند، هزینه ای را بر كاربرهای عبوری اعمال می كند و این هزینه با افزایش ترافیك تجمعی عبوری افزایش می یابد و بعنوان مثال در [7]  از اینگونه روشهای هزینه گذاری بمنظور دستیابی كاربرهای الاستیك3 [32] موجود در شبكه به نرخ های عادلانه و بهینه استفاده شده است. اخیراً با توجه به رشد روز افزون برنامه های كاربردی موجود در اینترنت و نیاز به سرویس هائی كه دارای كران های مشخص برای تأخیر (و یا تغییرات تأخیر4) می باشند توجه خاصی به اعمال روشهای مبتنی بر الگوریتم های بهینه سازی و هزینه گذاری بر ترافیك های بلادرنگ5 معطوف شده است و از آنجا كه یكی از بهترین روشهای دستیابی به كیفیت سرویس در اینترنت كنونی، استفاده از سرویسهای تفكیك شده1 [33] می باشد، اعمال روشهای هزینه گذاری بر سرویس های تفكیك شده[34] و هزینه گذاری براساس اولویت و هزینه گذاری بر ترافیكهای بلادرنگ با استفاده از مفهوم پهنای باند موثر2 [35] از زمینه های تحقیقاتی مهم كنونی به شمار می روند و محققین بسیاری در سرتاسر جهان، مشغول به تحقیق در این زمینه می باشند.
2-1- تبیین موضوع
هدف از انجام این رساله، پیشنهاد و بررسی الگوریتم های تخصیص نرخ بهینه با عملکرد بهبود یافته بر مبنای تابع سودمندی3 در شبکه های داده می باشد.
یک الگوریتم تخصیص نرخ بهینه بر مبنای تابع سودمندی در ابتدا توسط دکتر گلستانی مطرح گردیده است سپس Kelly  نشان داده است که میتوان مسئله تخصیص نرخ بهینه  را به دو زیر مسئله تبدیل کرد که یکی توسط شبکه و دیگری توسط کاربرها حل میشود و نشان داده است که مسئله شبکه در حقیقت، مسئله تخصیص نرخ با معیار عدالت تناسبی می باشد و دارای مزایای بسیاری از جمله شباهت با الگوریتم کنترل ازدحام در TCP/IP (روش AIMD4 ) می باشد و از مبنای ریاضی قوی جهت اثبات پایداری و همگرائی الگوریتم، بهره مند است ولی در عین حال، دارای برخی نقاط کاستی نیز می باشد که از آن جمله می توان به عدم سهولت گسترش پذیری5 الگوریتم Kelly به شبکه های وسیعتر و ترجیح به استفاده از الگوریتم های ساده مقدماتی (با سرعت همگرائی کم) بدلیل حجم زیاد سربار محاسباتی ایجاد شده اشاره کرد.
در این رساله، با معرفی دو الگوریتم سلسله مراتبی، یک الگوریتم فازی و یک الگوریتم ترکیبی فازی- سلسله مراتبی با هدف برطرف کردن نقائص فوق الذکر و ضمن برقراری عدالت تناسبی (W,a) به روشهای تخصیص نرخ با سرعت های همگرائی بالاتر دست می یابیم و ضمناً به بررسی ریاضی پایداری الگوریتمهای مطرح شده می پردازیم.
الگوریتمهای سلسله مراتبی، بر اساس لینکهای گلوگاه6 موجود، شبکه را به دو سطح سلسله مراتب افراز می کنند. اینگونه الگوریتمها کاربرهای شبکه را بر اساس عبور دسته های کاربرها بطور مشترک از لینکهای گلوگاه به کاربرهای مجازی تفکیک می کنند. سپس عمل تخصیص نرخ به این کاربرهای مجازی بصورت مشترک و توسط گره های مرزی موجود در مرز میان دو سطح سلسله مراتب، انجام می پذیرد.
از جمله ویژگیهای الگوریتمهای سلسله مراتبی تخصیص نرخ مطرح شده در این رساله می توان به کاهش سربار محاسباتی و حجم عملیات مورد نیاز جهت تخصیص نرخ در سطح بالای سلسله مراتب اشاره کرد.
علاوه بر روشهای سلسله مراتبی تخصیص نرخ، با بکارگیری تکنیکهای فازی به افزایش سرعت همگرائی الگوریتمهای تخصیص نرخ متعارف پرداخته ایم. همچنین با بکارگیری روش ترکیبی سلسله مراتبی و فازی سعی کرده ایم که از ویژگیهای هردو روش سلسله مراتبی و فازی بهره ببریم.
بررسی رفتار الگوریتمهای سلسله مراتبی در حضور ترافیک زمینه با نرخ متغیر، و بررسی پدیدة ورود و خروج کاربرها به سیستم از دیگر مواردی می باشندکه در این رساله مورد بررسی قرار خواهند گرفت.
3-1- ترتیب ارائه مطالب
در فصل دوم مفهوم كیفیت سرویس در شبكه های داده و روشهای مختلف زمانبندی مورد بررسی قرار خواهند گرفت. در فصل سوم به مسئله كنترل نرخ و روشهای دستیابی به آن در شبكه های داده
می پردازیم و معیار های مختلف برای برقراری عدالت در تخصیص نرخ به كاربرها در این فصل بررسی خواهند شد. در فصل چهارم ضمن مرور نتایج کارهای انجام شده قبلی، بیان شده است که مسئله تخصیص نرخ عادلانه و بهینه به کاربرهای شبکه را می توان به یک مسئله بهینه سازی عمومی مقید بر اساس محدودیت های مربوط به منابع شبکه تبدیل کرد. فصل پنجم به بررسی روشهای كلی برای حل مسائل بهینه سازی محدب مقید اختصاص یافته است که از این میان می توان به روشهای تصویر گرادیان1، تصویر جاکوبی2، لاگرانژ و … اشاره کرد[15]. در فصل ششم به ارائه و پیشنهاد چند الگوریتم تخصیص نرخ به کاربرهای سطح شبکه می پردازیم. این الگوریتم ها در نهایت به نقطه بهینه پاسخ همگرا می شوند. در این بخش، به بیان ریاضی مسئله پایداری الگوریتم های تخصیص نرخ خواهیم پرداخت.
همچنین، در فصل ششم مسئله ورود و خروج کاربرها به شبکه (با در نظر گرفتن توزیع های مشخص برای فرایند ورود و خروج) بررسی می شود.
 در فصل هفتم با انجام شبیه سازی كامپیوتری بر روی چند توپولوژی دلخواه شبكه به بررسی نحوة عملكرد الگوریتم های مطرح شده در فصل پنجم و مقایسة نتایج حاصل با الگوریتمهای متعارف می پردازیم.
در خاتمه، در فصل هشتم ضمن مرور بر نتایج حاصله از این تحقیق به بیان راهكارهائی جهت ادامة آن خواهیم پرداخت.