• شماره ركورد
    34322
  • پديد آورنده

    زهرا اسلامي

  • عنوان
    بهينه‌سازي تخصيص منابع در سوانح ريلي با ورودي‌هاي پيش‌بيني‌شده از ماشين‌لرنينگ
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي حمل و نقل ريلي
  • سال تحصيل
    1402
  • تاريخ دفاع
    1404/09/29
  • استاد راهنما
    دكتر رضا محمد حسني
  • استاد مشاور
    -
  • دانشكده
    راه‌آهن
  • چكيده
    حمل‌ونقل ريلي يكي از اركان حياتي زيرساخت ملي است و نقشي بنيادين در جابه‌جايي ايمن، پايدار و اقتصادي ايفا مي‌كند. با اين حال، اين شبكه در معرض طيفي از سوانح عملياتي، خطاهاي انساني و رخدادهاي محيطي قرار دارد كه مي‌توانند پيامدهاي اقتصادي و اجتماعي گسترده‌اي به همراه داشته باشند. شدت اين پيامدها بيش از هر چيز متأثر از كارايي نظام واكنش اضطراري و نحوه تخصيص منابع امدادي است. بررسي ادبيات پژوهش نشان مي‌دهد كه با وجود گسترش داده‌هاي واقعي و پيشرفت روش‌هاي تحليل و پيش‌بيني، هنوز چارچوبي يكپارچه كه بتواند تحليل مكاني سوانح، تخمين هزينه بر مبناي داده و بهينه‌سازي استقرار مراكز امدادي را به‌صورت هم‌زمان و منطبق با شرايط واقعي شبكه ريلي يكپارچه سازد، ارائه نشده است. پژوهش حاضر با هدف رفع اين خلأ علمي، يك چارچوب داده‌محور سه‌لايه توسعه مي‌دهد كه شامل تحليل مكاني، پيش‌بيني هزينه مبتني بر يادگيري ماشين و مدل‌سازي عددي استقرار مراكز امدادي است. در گام نخست، داده‌هاي سوانح ريلي ايالت تگزاس طي دوره 2020 تا 2024 تحليل شد و با بهره‌گيري از دو الگوريتم خوشه‌بندي، 53 مركز امدادي بالقوه در نواحي پرتراكم ريسك شناسايي گرديد. در گام دوم، يك مدل پيش‌بيني هزينه مبتني بر روش جنگل تصادفي آموزش داده شد كه پس از اعتبارسنجي متقاطع ده‌زيرمجموعه‌اي بر روي داده‌هاي آموزش، ميانگين دقت 84 درصد به دست آمد و توانست هزينه سوانح سال 2024 را با دقت 94 درصد تخمين بزند. در گام سوم، مسئله استقرار بهينه مراكز امدادي در قالب يك مدل عدد صحيح خالص از نوع مجموعه‌پوششي حل شد. نتايج نشان داد كه فعال‌سازي 36 مركز از ميان مراكز شناسايي‌شده، امكان پوشش حدود 85 درصدي سوانح يعني 180 سانحه از 213 سانحه سال 2024 را فراهم مي‌كند و هزينه سوانح بدون پوشش را به حداقل مي‌رساند؛ همچنين آشكار شد كه افزايش تعداد مراكز يا بودجه فراتر از اين مقدار، به دليل اشباع ساختار پوشش، به بهبود معناداري منجر نمي‌شود. برآيند يافته‌ها نشان مي‌دهد كه تركيب سه‌گانه تحليل مكاني، پيش‌بيني داده‌محور هزينه و بهينه‌سازي عددي، چارچوبي دقيق، پايدار و منطبق با شرايط واقعي عمليات ريلي فراهم مي‌سازد. اين مدل مي‌تواند به‌طور مستقيم در برنامه‌ريزي اضطراري، مديريت بحران، تخصيص هدفمند منابع و طراحي سامانه‌هاي تصميم‌يار مورد استفاده قرار گيرد و به شكل مؤثري در افزايش سرعت واكنش، كاهش خسارات و تقويت تاب‌آوري شبكه ريلي نقش‌آفريني كند.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/10/16
  • عنوان به انگليسي
    Resource Allocation Optimization in Railway Incidents Using Machine Learning–Based Predictive Inputs
  • تاريخ بهره برداري
    12/20/2026 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    زهرا اسلامي

  • چكيده به لاتين
    Railway transpo‎rtation is one of the vital pillars of national infrastructure an‎d plays a fundamental role in ensuring safe, sustainable, an‎d economical mobility. Nevertheless, this netwo‎rk is exposed to a wide range of operational failures, human erro‎rs, an‎d environmental hazards that may lead to significant economic an‎d social consequences. The magnitude of these consequences largely depends on the effectiveness of the emergency response system an‎d the efficiency of resource allocation. A review of the literature indicates that, despite the growing availability of real-wo‎rld data an‎d advances in analytical an‎d predictive methods, an integrated framewo‎rk that simultaneously combines spatial accident analysis, data-driven cost estimation, an‎d optimal allocation of emergency facilities in line with the real conditions of a railway netwo‎rk has not yet been established. To address this research gap, the present study develops a three-layer data-driven framewo‎rk consisting of spatial analysis, machine learning–based cost prediction, an‎d mathematical optimization fo‎r emergency facility location. In the first stage, railway accident data fo‎r the State of Texas from 2020 to 2024 were analyzed, an‎d using two clustering algo‎rithms, 53 potential emergency centers were identified in high-risk hotspot regions. In the second stage, a cost prediction model based on the Ran‎dom Fo‎rest method was trained an‎d validated, achieving an average accuracy of 84% an‎d successfully estimating the total accident costs fo‎r 2024 with an accuracy of 94%. In the third stage, the optimal location of emergency centers was fo‎rmulated as an integer programming set-covering problem. The results showed that activating 36 centers among the identified can‎didates can cover approximately 85% of accidents—equivalent to 180 out of 213 incidents in 2024—while minimizing the cost associated with uncovered accidents. Furthermo‎re, the results indicate that increasing the number of centers o‎r expan‎ding the budget beyond this level does not yield meaningful improvements due to coverage saturation. Overall, the findings demonstrate that integrating spatial analysis, data-driven cost prediction, an‎d mathematical optimization provides a precise, robust, an‎d realistic framewo‎rk aligned with actual railway operations. The proposed model can be directly applied in emergency planning, crisis management, targeted resource allocation, an‎d the development of intelligent decision suppo‎rt systems, effectively enhancing response speed, reducing losses, an‎d strengthening the resilience of the railway netwo‎rk.
  • كليدواژه هاي فارسي
    راه‌آهن , مكان‌يابي تسهيلات , تخصيص منابع , يادگيري ماشين , خوشه‌بندي
  • كليدواژه هاي لاتين
    Railway , Facility Location , Resource Allocation , Machine Learning , Clustering
  • Author
    Zahra Eslami
  • SuperVisor
    Reza Mohammad Hassany