زمانبندي حركت قطارها با هدف بهره برداري بهينه از مسيرهاي ريلي دوخطه

Double-Track Train Scheduling Problem to Optimize Rail Line Utilization

در اين تحقيق، مسيله زمانبندي حركت قطارها در مسيرهاي دو خطه ريلي با هدف كمينه سازي زمان بيكاري بلا كها و بهره برداري بهينه از خطوط ريلي مورد بررسي قرار گرفته است. براي اين مسيله يك مدل برنامه ريزي عدد صحيح ارايه شده است. جهت بهره برداري بهينه از ظرفيت زيرساخت ريلي موجود، قطارها مي بايست با حفظ شرايط عملياتي، تا حدامكان در فشرده ترين حالت زمانبندي شوند تا طول زمان اشغال مسير ريلي كمينه شود. متغيرهاي تصميم مسيله شامل توالي اعزام قطارها از ايستگاه مبدا، سرفاصله زماني بين اعزام قطارهاي متوالي، تخصيص قطارها به خطوط ايستگاهها و تع يين برنامه توقف قطارها براي اقامه نماز است. قطارها از ايستگاه مبدا در يك جهت به سمت ايستگاه مقصد مشترك، اعزام شده و به دلايل متفاوتي مانند مسافرگيري، آبگيري، اقامه نماز و غيره، در ايستگاههاي بين راه توقف دارند. در مدل پيشنهادي، امكان سبقت گرفتن قطارها از يكديگر به دليل جلوگيري از انتشار تاخيرات، وجود ندارد. برنامه توقف قطارها براي مواردي مانند مسافرگيري، بارگيري و سوختگيري، از قبل مشخص و ثابت بوده ، اما برنامه توقف قطارها جهت اقامه نماز، متغير تصميم مسيله است. محدوديت ظرفيت ايستگاه شامل تعداد خطوط و سكوها در تع يين ظرفيت محور، در نظر گرفته شده است. براي كاهش زمان حل مدل برنامه ريزي عددصحيح، چندين دسته نامساوي معتبر ارايه شده است. عملكرد مدل برنامه ريزي عددصحيح روي تعدادي نمونه مسيله تصادفي با ابعاد كوچك، متوسط، بزرگ و همچنين براي مسيرهاي دوخطه تهران-گرمسار و تهران–محمديه به عنوان مطالعه موردي، بررسي شده است. نتايج نشان دهنده كارايي نامساويهاي معتبر ارايه شده در كاهش زمان دقيق حل مسايل با ابعاد كوچك و متوسط، توسط نرم افزار CPLEX است. همچنين در صورتي كه توالي اعزام قطارها مشخص باشد، نرم افزار CPLEX قادر به حل مسايل با ابعاد بزرگ در زمان پذيرفتني است. واژ

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.