زمانبندی حرکت قطارها با هدف بهره‌برداری بهینه از مسیرهای ریلی دوخطه

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده فنی- مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 دانشکده مهندسی صنایع، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

3 دانشکده فنی - مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

در این تحقیق، مسئله زمانبندی حرکت قطارها در مسیرهای دو خطه ریلی با هدف کمینه‌سازی زمان بیکاری بلاک‌ها و بهره‌برداری بهینه از خطوط ریلی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این مسئله یک مدل برنامه‌ریزی عدد صحیح ارائه شده است. جهت بهره‌برداری بهینه از ظرفیت زیرساخت ریلی موجود، قطارها می بایست با حفظ شرایط عملیاتی، تا حدامکان در فشرده ترین حالت زمانبندی شوند تا طول زمان اشغال مسیر ریلی کمینه شود. متغیرهای تصمیم مسئله شامل توالی اعزام قطارها از ایستگاه مبدا، سرفاصله زمانی بین اعزام قطارهای متوالی، تخصیص قطارها به خطوط ایستگاهها و تعیین برنامه توقف قطارها برای اقامه نماز است. قطارها از ایستگاه مبدا در یک جهت به سمت ایستگاه مقصد مشترک، اعزام شده و به دلایل متفاوتی مانند مسافرگیری، آبگیری، اقامه نماز و غیره، در ایستگاههای بین راه توقف دارند. در مدل پیشنهادی، امکان سبقت گرفتن قطارها از یکدیگر به دلیل جلوگیری از انتشار تاخیرات، وجود ندارد. برنامه توقف قطارها برای مواردی مانند مسافرگیری، بارگیری و سوختگیری، از قبل مشخص و ثابت بوده ، اما برنامه توقف قطارها جهت اقامه نماز، متغیر تصمیم مسئله است. محدودیت ظرفیت ایستگاه شامل تعداد خطوط و سکوها در تعیین ظرفیت محور، در نظر گرفته شده است. برای کاهش زمان حل مدل برنامه‌ریزی عددصحیح، چندین دسته نامساوی معتبر ارائه شده است. عملکرد مدل برنامه‌ریزی عددصحیح روی تعدادی نمونه مسئله تصادفی با ابعاد کوچک، متوسط، بزرگ و همچنین برای مسیرهای دوخطه تهران-گرمسار و تهران–محمدیه به عنوان مطالعه موردی، بررسی شده است. نتایج نشان دهنده کارائی نامساویهای معتبر ارائه شده در کاهش زمان دقیق حل مسائل با ابعاد کوچک و متوسط، توسط نرم افزار CPLEX است. همچنین در صورتی که توالی اعزام قطارها مشخص باشد، نرم افزار CPLEX قادر به حل مسائل با ابعاد بزرگ در زمان پذیرفتنی است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Double-Track Train Scheduling Problem to Optimize Rail Line Utilization

نویسندگان [English]

  • Erfan Hassannayebi 1
  • Fereidoon Kiyanfar 2
  • Arman Sajedi nejad 3
چکیده [English]

In this study, the train scheduling problem in double track railway lines with makespan criteria is investigated. In order to maximize the use of railway capacity, trains should be scheduled as close as possible, subject to safety and operational constraints. An integer programming model is presented for maximize the use of existing capacity of a railway line. The main decision variables are the sequence of dispatches from origin station, headway time between successive trains, assignment of trains to tracks in stations and stop schedule for praying services in order to minimize the makespan criteria. Trains travel the railway line in the same direction with no permission to overtake. Stopping schedule of trains for performing praying services is unknown and should be determined as decision variables, but other services such as passenger load and unloading, refueling and water supplying are predetermined operations. The capacity of station is considered by the number of tracks and platforms existed for stop and pass of trains in the mathematical model. Some valid inequalities are developed to decrease the computational time. The performance of the integer programming model is tested on small, medium and large size randomly generated problems and two real cases of IRAN railway network. The output results show the effectiveness of the proposed valid inequality in reducing the CPU time for solving the small and medium size problems by CPLEX. The CPLEX can also solve the real size problems in reasonable time when the sequence of dispatch is known.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Train sequencing
  • dispatching sequence
  • double-track line
  • valid inequality