18342

۱۸۳۴۲

ارائه مدل رياضي و حل مساله زمانبندي استوار قطارهاي شهري

كارشناسي ‌ارشد

حمل و نقل ريلي

تير ماه ۱۳۹۶

دكتر مسعود يقيني

دكتر امين جميلي

راه آهن

يكي از مهمترين مسائلي كه در صنعت حمل و نقل ريلي مورد بررسي قرار گرفته است، مساله زمانبندي حركت قطارها مي¬باشد. سيستم هاي حمل و نقل ناكارآمد زمان سفر بيشتري را به مسافران تحميل خواهند كرد و سبب نارضايتي آنها و كاهش سطح خدمت خواهد شد. از اين رو امروزه ارائه يك برنامه زمانبندي مناسب و كارآمد، توجه بسياري از محققين را به خود جلب كرده است. در اين پايان نامه، به مطالعه زمانبندي حركت قطارهاي شهري با استفاده از شيوه عبور و توقف(skip-stop) كه يكي از شيوه هاي رايج زمانبندي مورد استفاده در ساعات اوج تقاضاي مسافرين مي‌باشد، تحت شرايط وجود عدم قطعيت در تقاضا پرداخته شده است. در روش عبور و توقف، هر يك از قطارها داراي الگوي توقف خاصي مي¬باشند و هركدام مي¬توانند به منظور كاهش زمان كل سفر مسافرين و در نتيجه، افزايش سرعت عملياتي شبكه، از تعدادي از ايستگاه‌ها بدون توقف، عبور نمايند. به منظور يافتن اين الگوها، در اين پايان نامه، پنج مدل رياضي شامل يك مدل قطعي خطي، يك مدل قطعي غير خطي، يك مدل احتمالي دو مرحله¬اي مبتني بر سناريو و دو مدل استوار، با هدف كمينه كردن مجموع زمان سفر مسافران و زمان انتظار آنها در ايستگاه، ارائه شده است. از جمله محدوديتهاي موجود در مدل قطعي غير خطي اوليه مي‌توان به محدوديت ظرفيت قطارها، محدوديت مينيمم هدوي و محدوديت ارضاي تقاضاي تمام مسافرين اشاره نمود. به دليل زمانبر بودن حل مدل غير خطي، در قدم بعد، اين مدل به يك مدل خطي تبديل شده است. اين امر زمان حل مدل را به صورت قابل توجهي كاهش داده است. در ادامه و جهت در نطر گرفتن شرايط دنياي واقعي، به توسعه مدل قطعي خطي با لحاظ كردن عدم قطعيت در تقاضاي مسافران پرداخته شده است. اين امر منجر به ارائه يك مدل دو مرحله¬اي مبتني بر سناريو و دو مدل استوار مبتني بر سناريو شده است. به منظور اعتبارسنجي مدل احتمالي، مقادير شاخصهاي VSS و EVPI محاسبه و مورد ارزيابي قرار گرفته¬اند. همچنين در مدلهاي استوار، جهت اعتبارسنجي اين مدلها، پارامترهاي مدلهاي رياضي تحليل حساسيت شده¬اند و رفتار منطقي مدلها مورد بررسي قرار گرفته است. به عنوان مطالعه موردي نيز، هر يك از پنج مدل قطعي، احتمالي و استوار بر روي خط 5 متروي تهران پياده¬سازي شده و نتايج آنها مورد مقايسه قرار گرفته است. اين نتايج به صورت نمودار در پايان نامه ارائه شده است. واژه‌هاي كليدي: برنامه زمانبندي حركت قطارها، بهينه سازي استوار، عدم قطعيت، skip-stop.

1396/10/22

1/12/2018 12:00:00 AM

One of the most important issues in the railway transportation industry is the issue of train scheduling. Inefficient transport systems will impose more travel time on passengers causing their dissatisfaction and reduced service levels. Hence presenting an appropriate and efficient schedule has attracted the attention of many researchers today. In this thesis the study of the scheduling of urban trains using the skip-stop method which is one of the common schedules used during the peak hours of passenger demand has been addressed under the conditions of uncertainty in demand. In the method of passing and stopping each train has a specific stop pattern and each one can pass through a number of non-stop stations in order to reduce the total travel time of the passengers and consequently increase the operating speed of the network. In order to find these patterns in this thesis five mathematical models include a linear deterministic model a nonlinear definite model a scenario-based two-stage scenario model and two steady models with the aim of minimizing the total travel time of travelers and Their waiting time at the station is presented. One of the constraints of a non-linear deterministic model is the limited capacity of the trains, the minimum headway constraint and the constraint of the satisfaction of all passengers. Because of the timeliness of nonlinear modeling in the next step this model has become a linear model. This has significantly reduced the time to solve the model. In the further development of the real-world conditions the development of a linear model with consideration of uncertainty in the demand of travelers has been addressed. This has led to the presentation of a scenario-based two-stage model and two scenario-based models. In order to validate the probabilistic model, the values of the VSS and EVPI indices have been calculated and evaluated. Also in valid models to validate these models the parameters of the mathematical models of the analysis are sensitive and the logic behavior of the models has been investigated. As a case study, each of the five definitive probabilistic and robust models on the Tehran metro line 5 was implemented and their results compared. These results are presented in graphic form in the dissertation. Keywords: train departure time schedule, robust optimization, uncertainty, disorder, skip-stop approach.