بهینه سازی سیستم حمل و نقل عمومی با استفاده از الگوریتم بهینه سازی انبوه ذرات با بردار ارزیابی - مطالعه موردی در سازمان اتوبوس رانی

عطائی, اسفندیار; توکلی مقدم, رضا; عزیزی, زینب

بهینه سازی سیستم حمل و نقل عمومی با استفاده از الگوریتم بهینه سازی انبوه ذرات با بردار ارزیابی - مطالعه موردی در سازمان اتوبوس رانی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشگاه پیام نور

² استاد دانشکده مهندسی صنایع، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران

چکیده

گسترششهرها باعثافزایشتقاضایسفرمیشود. پاسخگوییبه نیازسفرجمعیتشهرهایبزرگ توسطوسایلنقلیه غیرجمعیامکانپذیرنیست. لذارویآوردنبه سمتاستفادهازانواعسیستمهای حملو نقلعمومی،جهت جابجاییمردمدر شهرها،امریبدیهیواجتنابناپذیراست. پارامترهای مختلفی در توسعه سیستم حمل و نقل عمومی دخیل است که از جمله آنها میتوان به زمان سفر، زمان پیادهروی تا ایستگاه، راحتی سفر، هزینه استفاده از سیستم حمل و نقل عمومی و حداکثر پوشش مسیرها و عبور از مراکز اصلی شهر و غیره نام برد، ولی مهمترین پارامتری که باعث افزایش استفاده از سیستم حمل و نقل عمومی میشود، زمان سفر و هزینه سفر برای متقاضیان است. بنابراین در این مقاله، یک مدل ریاضی چندهدفه با حداقل کردن هزینه و زمان سفر در حالی که مسیرها با حداقل اتوبوس پوشش داده میشود، ارایه میشود. با توجه به پیچیدهگی و سخت بودن مسایل مسیریابی، برای حل این مسأله از الگوریتم بهینهسازی انبوه ذرات با بردار ارزیابی (VEPSO) برای مسیرهای موجود در سیستم اتوبوسرانی شهر اردبیل استفاده و نتایج آن با الگوریتم بهینهسازی انبوه ذرات چندهدفه (MOPSO) مقایسه میشود. مقایسه نتایج الگوریتمها با شاخصهای چندهدفه، کارایی الگوریتم VEPSO را نسبت به MOPSO، برای مطالعه موردی موردنظر نشان میدهد.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.20086598.1397.9.3.8.2

موضوعات

مهندسی صنایع

عنوان مقاله [English]

Optimizing a public transportation system by a vector-evaluated particle swarm optimization algorithm – A case study in an urban bus organization

نویسندگان [English]

Esfandiar Ataei ¹
Reza Tavakkoli-Moghaddam ²
Zinab Azizi ¹

¹ Payame Noor University

² Professor, School of Industrial Engineering, College of Engineering, University of Tehran

چکیده [English]

Expanding cities and population causes an increase of travel demands. Private vehicles cannot cope with responding to the travel demand of the large urban population. Therefore, it is interesting and unavoidable issue to use different urban public transportation systems for commuters in cities. Different parameters are involved in the public transportation system development. Some parameters are as follows: travel time, walking time to bus stop, travel convening, utility cost resulted from a public transportation system and maximum routes covering and crossing the downtown and the like. However, the most important parameters that causes in increasing the use of the public transportation system is travel time and travel cost for commuters. For this purpose, a multi-objective mathematical model is presented to minimize the travel time and travel cost while covering the routes with the minimum number of buses. Due to the NP-hardness of such a hard routing problem, a vector-evaluated particle swarm optimization (VEPSO) algorithm is proposed to solve a real case problem for the current routes of the Ardabil urban bus system. The associated results are compared with the multi-objective particle swarm optimization (MOPSO) algorithm. The comparison of the obtained results shows the efficiency of the VEPSO algorithm for the considered case study.

کلیدواژه‌ها [English]

public transportation
urban bus system
Vehicle routing
vector-evaluated particle swarm optimization

مراجع

-آقاجانزاده، ح. و آقاجانزاده، ن. (1388) "یافتن مسیر بهینه حرکت برای اتوبوسهای درون شهری و بهترین محل برای احداث ایستگاههای اتوبوس درون شهری بوسیله الگوریتم ژنتیک"، مجموعه مقالات دومین کنفرانس شهر الکترونیکی.

-برگگل، الف.، کیامهر، ر.، احمدی چالسرا، ع.، احمدی چالسرا، م. (1392) "بهینهسازی شبکه اتوبوسرانی درونشهری با استفاده از الگوریتم ژنتیک (مطالعه موردی: شهر رشت)"، کنفرانس بینالمللی مهندسی عمران، معماری و توسعه پایدار شهری.

-تارخ، ج.، دبیری، م.، یدالله نژاد، ن.الف. و کرمی، و. (1390) "مدلسازی و حل مسأله مسیریابی وسیله نقلیه با تابع هزینه پلهای وابسته به مقدار بارگیری (مطالعه موردی: شرکت فرگاز مازندران)"، نشریه تخصصی مهندسی صنایع، دوره 45، شماره 2، ص. 131-144.

-توکلی مقدم، ر.، علینقیان، م.و سلامت بخش، ع. (1393) " مسأله مسیریابی وسائط نقلیه دوره ای با پنجره زمانی در حالت رقابتی با روش شبیه سازی تبرید بهبود یافته"، فصلنامه مهندسی حمل و نقل، دوره 5، شماره 4، ص. 449-470.

-چگینی، ف.، صفارزاده، م.، زرین مهر، الف.ع. و فغانی، ع. (1391) "طراحی شبکه اتوبوسرانی با هدف بیشینهسازی رضایت استفاده کنندگان"، دوازدهمین کنفرانس بین المللی مهندسی حمل و نقل و ترافیک.

-حسنی نسب، س.ش.، صفارزاده، م و ممدوحی، الف.ر. (1390) "روشی برای مسیریابی بهینه در حمل و نقل همگانی یکپارچه شبکه اتوبوس و اتوبوس تندرو"، فصلنامه مهندسی حمل و نقل، سال 2، شماره 4، ص. 303-316.

-عیدی، ع.، قاسمی نژاد، س.ع. و محققی، ح. (1392) "مسیریابی وسایل نقلیه چندهدفه با کالاهای مناسبتی"، نشریه تخصصی مهندسی صنایع، دوره 47، شماره 2، ص. 215 تا 228.

-کهفی، ع. و توکلیمقدم، ر. (1394) "حل مدل مسیریابی وسایل نقلیه چندانباره مبتنی بر کاهش ریسک با استفاده از یک الگوریتم خفاش چندهدفه"، فصلنامه مهندسی حمل و نقل، دوره 6، شماره 3، ص. 383-547.

-مهرآوران، م.، فرقانی، و. و باقری، ع. (1391) "مسیریابی بهینه سیستمهای اتوبوسرانی داخل شهری با استفاده از الگوریتم ژنتیک"، دوازدهمین کنفرانس بین المللی مهندسی حمل و نقل و ترافیک.

-یقینی، م.، مومنی، م. و سرمدی، م.ر. (1389) "یافتن کوتاهترین مسیر همیلتونی برای شهرهای ایران با استفاده از الگوریتمهای جستجوی ممنوعه و ممتیک"، فصل نامه مهندسی حمل و نقل، سال 2، شماره 2، ص. 181-19

-Baños, R., Ortega, J., Gil, C., Márquez, A. L. and deToro, F. (2013) "A hybrid meta-heuristic for multi objective vehicle routing problems with time windows", Computers and Industrial, Engineering, Vol. 65, No. 2, pp. 286-296.

-Bielli, M., Caramia, M. and Carotenuto, P. (2002) "Genetic algorithms in bus network optimization", Transpiration Research, Part C 10, pp. 19-34.

-Chakroborty, P. )2003) "Genetic algorithms for optimal urban transit network design", Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, Vol. 18, pp. 184-200.

-Chakroborty, P. and Wivedi, T. (2002) "Optimal route network design for transit system using genetic algorithms", Journal of Engineering Optimization, Vol. 34, No 1, pp. 83-100.

-Coello, C. C. (1999) "A comprehensive survey of evolutionary-based multi-objective optimization techniques", Knowledge and Information Systems, Vol. 1, No. 3, pp. 269-308.

-Ghannadpour, S. F., Noori, S. and Tavakkoli-Moghaddam, R. (2014) "A multi-objective vehicle routing and scheduling problem with uncertainty in customers’ request and priority", Journal of Combinatorial Optimization, Accepted for publication, Vol. 28, No. 2, pp. 414-466.

-Hahsler, M and Hornik, H. (2009) "Introduction to TSP-infrastructure for the traveling salesperson problem ", Journal of Statistical Software, Vol. 23, pp.1-21.

-Hwe, S. K., Cheung, R., Wan, Y. (2006) "Merging bus routes in Hong Kong’s Central Business District: Analysis and models", Transportation Research, Part A, 40, pp.918-935.

-Kechagiopoulos, P. and Beligiannis, G. (2014) "Solving the Urban Transit Routing Problem using a particle swarm optimization based algorithm", Applied Soft Computing Vol. 21, pp. 654–676.

-Kennedy, J., Eberhart, R. C. and Australia, P. (1995) "Particle swarm optimization", Proc. IEEE International Conferences Neural Networks 1995 (ICNN’95), Vol. 5, pp.1942-1948.

-Kennedy, J. and Eberhart, R. C. (1997) "A discrete binary version of the particle swarm algorithm", IEEE International Conference on Computational Cybernetics and Simulation, Vol.5, pp. 4104-4108.

-Kritikos, M. N. and Ioannou, G. (2013) "The heterogeneous fleet vehicle routing problem with overloads and time windows", Int. J. Production Economics, Vol. 144, No. 1, pp. 68-75.

-Moore, J. and Chapman R. (1999) "Application of particle swarm to multi-objective optimization", Department of Computer Science and Software Engineering, Auburn University.

-Norouzi, N., Sadegh-Amalnick, M. and Alinaghiyan, M. (2015) "Evaluating of the particle swarm optimization in a periodic vehicle routing problem", Journal of Measurement, Vol. 62, pp.162–169.

-Parsopoulos, K. E. and Vrahatis, M. N. (2010) "Particle swarm optimization and intelligence advances and applications", Yurchak Printing Inc., United Sates of America, ISBN 978-1-61520-666-7.

-Szeto, W. and Yongzhong, W. (2010) "A simultaneous bus route design and frequency setting problem for Tin Shui Wai, Hong Kong", European Journal of Operational Research, Vol. 209, pp. 141-155.

-Taguchi, G., Chowdhury, S. and Wu, Y. (2005) "Taguchi’s quality engineering handbook", Wiley Publishing.

-Yang, C. and Simon, D. (2005) "A new particle swarm optimization technique", 18th International Conferences System Engineering, 2 .ICS Eng. 2005, pp.164-169.

-Zhao, F. (2006) "Larg-scale transit network optimization by minimizing user cost and transfers", Journal of Public Transportation, Vol. 9, No. 2, pp. 107-129.

-Zhao, F. and Zeng, X. (2006) "Simulated annealing-genetic algorithm for transit network optimization", Journal of Computing in Civil Engineering, Vol. 20, No. 1, pp. 57-68.