بهبود برنامه‌ريزي جمع‌آوري پسماندهاي شهري در ابعاد واقعي (مطالعه موردي‌: شهر تهران)

A MATHEMATICAL MODEL AND SOLUTION METHOD TO ENHANCE THE URBAN WASTE COLLECTION PROCESS IN TEHRAN

در اين نوشتار الگوريتمي طراحي مي‌‌شود تا با ارايه‌ي مسيرهاي مناسب درون هر ناحيه‌ي شهرداري، هزينه‌هاي جمع‌آوري پسماند را به كم‌ترين حد ممكن كاهش دهد. از آنجا كه ميزان مصرف سوخت رابطه‌ي مستقيمي با مسافت طي‌شده توسط ماشين‌هاي جمع‌آوري پسماند دارد، با كمينه‌سازي مسافت طي‌شده مي‌توان هزينه‌هاي سوخت مصرفي را نيز كاهش داد. همچنين با توجه به اين كه جمع‌آوري پسماند در‌صد عمده‌يي (حدود 50 الي 70‌درصد) از مخارج كل يك سيستم مديريت پسماند شهري را تشكيل مي‌دهد[1]، اندكي بهبود در عملكرد سيستم، موجب كاهش قابل ملاحظه‌ي كل هزينه‌هاي مديريت پسماند مي‌شود. مدل رياضي اين مسيله از نوع برنامه‌ريزي عدد صحيح با سه نوع متغير تصميم‌گيري و چهار نوع محدوديت است كه براي حل آن در زمان نسبتاً كوتاه، روشي ابتكاري شامل سه الگوريتم پيشنهاد مي‌‌شود. در اين روش پيشنهادي، ابتدا كل محدوده‌ي مورد بررسي با استفاده از الگوريتم اول (الگوريتم بخش‌بندي ) به بخش‌هاي كوچك‌تر تقسيم مي‌‌شود كه هر ناحيه از تعدادي مخزن تشكيل مي‌شود و بين چهار خيابان محصور است. هر نقطه واقع در مرز هر ناحيه مي‌تواند يك نقطه‌ي شروع يا پايان بالقوه براي عمليات جمع‌آوري باشد. سپس با استفاده از الگوريتم دوم (الگوريتم توليد مسير) براي هر بخش كوتاه‌ترين مسير بين هر زوج نقطه‌ي شروع و پايان تعيين مي‌شود. در گام بعدي، الگوريتم تركيب بخش‌هاي هم‌جوارِ مناسب را با توجه به ظرفيت و تعداد ماشين‌هاي جمع‌آوريِ موجود در هر ناحيه مشخص مي‌كند به‌طوري كه كل مسافت طي‌شده در مجموع اين بخش‌ها كمينه شود. در اين روش ابتكاري موانع توپولوژيكي (مانند بن‌بست‌ها و بلوارها) و همچنين مقررات ترافيكي (مانند يك‌طرفه‌بودن) به‌عنوان محدوديت لحاظ شده‌اند تا نتايج حاصل از اين روش هرچه بيشتر به واقعيت نزديك باشند. همچنين به‌منظور حصول اطمينان از عملكرد الگوريتم در ابعاد واقعي، موردكاوي اين تحقيق براي سه ناحيه از شهرداري تهران انجام مي‌شود و عملكرد الگوريتم با مقايسه‌ي ميزان مسافت طي‌شده در حالت واقعي و ميزان مسافت طي‌شده توسط الگوريتم پيشنهادي مورد بررسي قرار مي‌گيرد. در نهايت برتري روش پيشنهادي در اين نوشتار نسبت به روش مورد استفاده در دنياي واقعي نشان داده مي‌شود.

This paper describes a heuristic method, which consists of three algorithms to solve the vehicle routing problem for overnight collection of solid waste generated in residential areas. Operational costs, e.g. labor, fuel and maintenance costs can be optimized, if the total distance traversed by the vehicles is minimized. In addition, the air pollution generated by the used trucks will be reduced. First, the PILP model of the problem is defined; then, considering numerous variables and constraints involved in real size problems and many practical limitations, such as calling close and one way streets, which are difficult to include in classic models, we proposed a practical solution method. The solution method consists of three algorithms: Zoning Algorithm, Route Generating Algorithm and Combination Algorithm. The experimental results on a real problem, one of the Tehran districts, showed the superiority of the solution method to the solution generated and used by experts.