Location of railway stations by considering the uncertainty based on robust optimization approach

Document Type : Scientific - Research

Authors

1 Tehran University, Tehran, Iran

2 The full professor of Tehran university, Tehra, Iran

Abstract

Given the competitive advantage of transportation systems، increasing customer satisfaction is an important factor to attract them to use these systems.  On the other hand، a useful way to increase the attractiveness of rail travel is to build new stations، although locating stations on rail networks is a complex and time-consuming task. Therefore، a mathematical model can be a very useful way to find the best location of constructing the stations. On the other hand، our real-world has uncertainty and locating stations in fuzzy environments by considering the uncertainty will increase the reliability of the results. In this study، we modeled the location of stations in fuzzy environment by considering the uncertainty of data by using the optimization robust model with a realistic approach. A case study has been applied on the real data of Mashhad city and the results of solving the model in fuzzy environment were compared with those in crisp situations، which indicates a significant improvement.

Keywords

References

- آقایی، محمد، علینقیان، مهدی و صباغ، محمد سعید (1397) "مکان یابی مراکز امداد موقت و مسیریابی پویای وسایل نقلیه امداد هوایی در شرایط بحران"،  فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی حمل و نقل، سال نهم، شماره 4، تابستان 1396، ص 548-519.
 
- توکلی مقدم، رضا، توکلی، محمد مهدی وجابری، محمد (1397) " مدلسازی ریاضی دو هدفه برای مکان‌یابی ایستگاه‌های دوچرخه با در نظر گرفتن تعداد سفر – مطالعه موردی" فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی حمل و نقل، سال نهم، شماره 4، تابستان 1397، ص 496-483.
 
- جعفری، هستی، صندیدزاده، قصیری، کیوان، قوی بازو، امیر. (1395). "بررسی سطوح تمامیت ایمنی با استفاده از درخت خطای فازی (مطالعه موردی در صنعت ریلی(" فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی حمل و نقل، سال هشتم، شماره 3، زمستان 1396، ص 371-387.
 
- چراغی، اسماعیل، حیدری، جعفر، رحیمی، یاسر، رزمی، جعفر. (1397). "مکان یابی هاب چند محصوله در شبکه حمل و نقل کالای ایران با در نظر گرفتن روش های تامین مالی و رویکرد زیست محیطی" فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی حمل و نقل، سال دهم، شماره 2، زمستان 1397، ص 353-335.
 
- حقی، محمدرضا، پورعلیخاینی، مسعود و صداقت نیا، سعید (1397) "ارزیابی رضایتمندی شهروندان از طراحی و جانمایی ایستگاه های مترو، نمونه مطالعه : ایستگاه دانشگاه علم و صنعت خط 2 مترو تهران" فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی حمل و نقل، سال یازدهم، شماره 2، زمستان 1398، ص 474-461.
 
- شیری پور، صابر. (1398). "مساله مکان‌یابی-تخصیص در مسیریابی احتمالی برای برنامه ریزی بهینه مدارس و سیستم حمل ونقل شهری" فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی حمل و نقل، سال یازدهم، شماره 1، پاییز 1398، ص 43-21.
 
- Ben-Tal، L. El-Ghaoui، A. (2009).  “Nemirovski، Robust Optimization”. Princeton University Press.
 
- Bertsimas، D. Sim، M. (2004).”The price of robustness”. Operation. Research. Vol. 52 pp. 35–53.
 
- Bruno، G. Gendreau، M.. (2002). “A heuristic for the location of a rapid transit line.” Computers and Operations Research. Vol.  29. No، 1. pp. 1-12.
 
- Dubois، D. Prade، H. (1987).” The mean value of a fuzzy number “Fuzzy Sets and Systems.  Vol.24. pp. 279–300.
 
- Groß، D. R. P. Hamacher. H. W. Horn. S and Schobel. A. (2008). “Stop location design in public transportation networks: Covering and accessibility objectives.” TOP. Vol.  17. No. 2. Pp. 335-346.
 
- Hamacher، H. W.، A. Liebers، A. Schöbel، D. Wagner and F. Wagner (2001). “Locating new stops in a railway network.” Algorithmic Methods and Models for Optimization of Railways. Vol. 50. No.1.
 
- Jafari، H. Yaghini، M (2019) “Optimal Location of Subway Stations: A Case Study on Tehran Subway،” International Journal of Railway Research. Vol.  6. No.2. pp. 123-131.
- Jafari H, Sandidzadeh M A, Ghavibazoo A. (2020) “Determining Safety Integrity Level by Considering Uncertainty Aspects in Fuzzy Environment (Case Study on Train Braking System) ،” International Journal of Railway Research. Vol. 7. No. 2. pp. 51-59.
 
- Laporte، G.، A. Marin، J. M. Mesa and Orteg. d. A.  (2007). “An Integrated Methodology for the Rapid Transit Network Design Problem.” Railway Optimization: pp. 187-199.
 
- Laporte، G.، J. A. Mesa، F. A. Ortega and F. Perea (2011). “Planning rapid transit networks.” Socio-Economic Planning Sciences. Vol.  45.No. 3. pp. 95-104.
 
- Marin، A. and Garcia-Rodenas. R. (2009). “Location of infrastructure in urban railway networks.” Computers and Operations Research.Vol. 36. No. 5. pp. 1461-1477.
 
- Mula. J.  Poler. R. Garcia. J.P. (2006).  “MRP with flexible constraints: a fuzzy mathematical programming approach” Fuzzy Sets and Systems.Vol. 157. pp. 74–97.
 
- Mulvey، J. Vanderbei، R. Zenios، S. (1995) “Robust optimization of large-scale systems”، Operation. Research. Vol. 43. Pp.264–281.
 
- Ouyang، Y. Li. X. Barkan. C.P. Lai. Y. (2009). “Optimal locations of railroad wayside defect detection installations.” Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering. Vol. 24. No. 5. Pp. 309-319.
 
- Pan. F. Nagi، R. (2010). “Robust supply chain design under uncertain demand in agile manufacturing” Computer Operation Research. Vol. 37. pp. 668–683.
 
- Peng، F.، X. Li and Y. Ouyang (2011). “Installation of railroad wayside defect detectors:” Multiperiod design. pp. 148-154.
 
- Pishvaee M، Razmi J. (2012) “Environmental supply chain network design using multiobjective fuzzy mathematical programming”. Applied Mathematical Modelling Vol. .36. No. 8. pp.3433–46.
 
- Pu، H.، Zhang، H. Li، W. Wang، L. Xiong، J. (2019). “ Concurrent optimization of mountain railway alignment and station locations using a distance transform algorithm”. Vol.127. pp. 1297-1314.
 
- Schobel، A.، H. W. Hamacher، A. Liebers and D. Wagner (2009). “The continuous stop location problem in public transportation networks.” Asia-Pacific Journal of Operational Research. Vol.  26. No. 1. pp.13-30.
 
- Soyster، A. (1973). “Convex programming with set-inclusive constraints and applications to inexact linear programming”، Operation. Research. 21. pp. 1154–1157.
 
- Tanaka، K. and T. Furuta (2010). “Locating flow capturing facilities on a railway network with two levels of coverage”. The 9th International Symposium on Operations Research and Its Applications (ISORA 2010). China.
 
- Yaghini، M.، Jafari، H (2015) “A mathematical model for finding the optimal locations of railway stations،” Advances in Railway Engineering، An International Journal. Vol.  3. No.1. pp. 1-8.
 
- Zhang، H. Pu، H. Schonfeld، P. Song، T. Li، W. Wang، J. Peng، X. Hu، J.   (2020). “Multi-objective railway alignment optimization considering costs and environmental impacts”. Applied Soft Computing. Vol. 89.

Files

History

  • Receive Date: 08 February 2021
  • Revise Date: 23 June 2021
  • Accept Date: 18 July 2021

Share

How to cite

Statistics