زمانبندي حركت قطارهاي مسافري با رويكرد بهينه‌سازي بر پايه شبيه‌سازي گسسته - پيشامد

A Discrete Event Simulation-Based Optimization Approach for Train Timetabling Problem

در اين مقاله از رويكرد بهينه‌سازي مبتني بر شبيه‌سازي براي حل مسئله زمان‌بندي حركت قطارها در شبكه‌هاي ريلي تك خطه و دوخطه، استفاده شده است. در رويكرد پيشنهادي، مدل شبيه‌سازي براي توليد برنامه­ هاي زمان‌بندي شدني بكار گرفته شده است. مدل شبيه‌سازي در محيط نرم‌افزار شيء­گراي ED طراحي شده است. اطلاعات ورودي مسئله شامل نوع بلاك‌ها، ترتيب و موقعيت مكاني ايستگاه‌ها، تعداد خطوط و سكوي ايستگاه­ها، امكانات ايستگاه (آبگيري، سوخت‌گيري، نمازخانه)، زمان‌هاي مسدودي بلاك‌ها و اوقات شرعي است. متغير تصميم مسئله، زمان اعزام قطارها از مبدأ بوده و هدف مسئله حداقل كردن مجموع وزني زمان‌هاي توقف غيربرنامه‌اي قطارها است. براي يافتن برنامه زمان‌بندي نزديك به بهينه، يك روش بهينه‌سازي مبتني بر شبيه‌سازي بر پايه الگوريتم فراابتكاري اتصال مسير تكاملي، طراحي شده است. براي بررسي كارايي الگوريتم فراابتكاري پيشنهادي، زمان‌بندي قطارهاي مسافري در مسير تهران-رازي انجام شده است. نتايج تحقيق نشان مي‌دهد كه پياده‌سازي مدل پيشنهادي نسبت به برنامه زمان‌بندي فعلي راه‌آهن ج.ا.ا، منجر به بهبود قابل‌ملاحظه‌اي در زمان‌هاي توقف غيربرنامه اي قطارها شده است. همچنين الگوريتم پيشنهادي قادر است در يك مدت زمان منطقي، برنامه حركت قطارهاي مسافري را با توجه به بازه‌هاي زماني مجاز جهت اقامه نماز توليد كند.

In this paper, a simulation-based optimization approach is proposed to solve train scheduling problem in single-line and double-track rail networks. In the proposed approach, the simulation model is used to generate feasible train timetable. The simulation model is designed in an object software environment called Enterprise Dynamics (ED). The input data of the problem includes the type of blocks, the order and location of the stations, the number of lines and platform inside the stations, the station facilities (dewatering, refueling, and prayer room), maintenance intervals and praying intervals. The decision variable is the departure time of trains from the origin and the objective of the problem is to minimize the total weighted non-planned stopping times of trains. To find a near-optimal timetable, a simulation-based optimization method based on the evolutionary path relinking algorithm is designed. To evaluate the efficiency of the proposed algorithm, the scheduling of passenger trains in the Tehran-Razi route has been performed. The results of the research show that the implementation of the proposed model has led to significant improvement in non-planned train stopping times as against to the current schedule of the Iranian railways. The proposed algorithm is also able to generate a train timetable in a reasonable time according to the intervals allowed for prayer.