27374

بهينه‌سازي و برنامه‌ريزي گسسته زيركوبي در خطوط بالاستي توسط الگوريتم‌هاي فراابتكاري

كارشناسي ارشد

مهندسي راه‌آهن- خط و سازه‌هاي ريلي

1399

1401/8/9

محمد جواد ميرمحمدصادقي

آرش بختياري

مهندسي راه‌آهن

هندسه خط آهن به دليل وجود بارهاي ديناميكي تكرارشونده و شرايط محيطي ناپايدار دائماً در معرض تغيير قرار مي‌گيرند. تغيير در هندسه خط به شكل عمده‌اي حركت قطار را تحت تأثير قرار مي‌دهند به‌منظور برطرف كردن تغييرات هندسي خط و رفع عيوب ناشي از اين تغييرات نياز به انجام عمليات تعمير و نگهداري امري اجتناب‌ناپذير تلقي مي‌گردد. فرآيند تعمير شامل موارد متعددي مي‌باشد كه در ميان آن‌ها زيركوبي بسيار مهم است. اين مهم كه توسط ماشين زيركوب انجام مي‌شود بخش عمده‌اي از هزينه‌ها را به خود اختصاص مي‌دهد و درصورتي‌كه برنامه‌اي لحاظ شود و فقط در محل‌هايي كه نياز به زيركوبي دارند اين عمليات انجام شود مي‌توان هزينه‌ها را به شكل قابل‌ملاحظه‌اي تقليل بخشيد و كيفيت مسير را به ميزان مطلوبي ارتقا داد. در سيستم ريلي كشور ايران باتوجه‌به شيوه بهره‌برداري كنوني، تدوين مدلي متناسب، مي‌تواند بخش عظيمي از هزينه‌هاي مربوطه (از قبيل هزينه زيركوبي، هزينه آماده‌سازي ماشين زيركوبي و هزينه مسدودي خط و هزينه ثابت و ...) را كاهش دهد و اين هزينه‌ها صرف مواردي ديگر از قبيل توسعه راه‌آهن شود. مسائل مرتبط با بهينه‌سازي برنامه‌ريزي تعمير و نگهداري بسيار بزرگ بوده و جز مسائل NP-hard دسته‌بندي مي‌شوند و ارائه پاسخ بهينه قطعي در يك زمان محدود مقدور نمي‌باشد. روش‌هاي فراابتكاري به دليل كارايي و انعطاف در حل مشكلات بزرگ و پيچيده، براي حل مسائل، راه‌حل‌هاي نزديك به پاسخ بهينه قطعي را ارائه نموده و در مدت‌زمان معقول پاسخ مناسب را ارائه مي‌دهند كه ابزاري بسيار مناسب جهت حل مسائل مربوط به تعمير و نگهداري به شمار مي‌آيند. در اين تحقيق از روش‌هاي بهينه‌سازي فراابتكاري گرگ خاكستري و الگوريتم ژنتيك براي بهينه نمودن هزينه تعمير و نگهداري استفاده شده است و جهت بررسي مدل پيشنهادي از داده‌هاي هندسي خط مربوط به محور سلام -‌ مشهد استفاده شده است. با تعريف مدلي مبتني بر كاهش هزينه و لحاظ نمودن قيدهاي مربوط به مدل بازيابي پس از زيركوبي، حداكثر تراز طولي قابل قبول و عمر مفيدي كه اجزا خط آهن دارند در محدوده مناسب قرار گرفته و هزينه‌ها بهينه مي‌شوند. نتايج نشان مي‌دهد كه الگوريتم بهينه‌سازي گرگ خاكستري كاهش حدود 6 الي 7 درصد در كل هزينه¬هاي تعمير و نگهداري دارد. در يك قطعه مشخص، برنامه‌ريزي زيركوبي حاصل از الگوريتم گرگ خاكستري تعداد دفعات زيركوبي كمتري را نسبت به الگوريتم ژنتيك نتيجه مي‌دهد. همچنين كاهش زمان محاسباتي نيز در الگوريتم گرگ خاكستري نسبت به الگوريتم ژنتيك مشاهده شده است.

1401/09/01

Optimization and discrete programming model for the maintenance scheduling of ballasted railway track by the metaheuristic algorithms method

10/31/2023 12:00:00 AM

Railway geometry is constantly subject to change due to repetitive dynamic loads and unstable environmental conditions. Changes in the geometry of the line mainly affect the movement of the train, in order to solve the geometrical changes of the line and to fix the defects caused by these changes, the need to carry out maintenance operations is considered inevitable. The repair process includes many things, among which sublimation is very important. This task, which is done by the tamping machine, takes a major part of the costs, and if a plan is included and this operation is performed only in the places that need tamping, the costs can be significantly reduced and the quality of the road is optimal. upgraded In the railway system of Iran, according to the current operating method, developing a proportional model can reduce a huge part of the related costs (such as the cost of tamping, the cost of preparing the taming machine, the cost of blocking the line, and the fixed cost, etc.) and these costs are spent on other such as railway development. The problems related to the optimization of maintenance planning are very large and are classified as NP-hard problems, and it is not possible to provide a definitive optimal answer in a limited time. Meta-heuristic methods, due to their efficiency and flexibility in solving large and complex problems, provide solutions close to the definitive optimal answer to solve problems and provide the right answer in a reasonable time, which is a very suitable tool for solving maintenance issues. In this research, gray wolf meta-heuristic optimization methods and genetic algorithm have been used to optimize the maintenance cost, and to check the proposed model, geometric data of the line related to Salam-Mashhad axis have been used. By defining a model based on cost reduction and taking into account the constraints related to the recovery model after tamping, the maximum acceptable length balance and the useful life of the railway components are placed in the appropriate range and the costs are optimized. The results show that the gray wolf optimization algorithm has a reduction of about 6-7% in total maintenance costs. In a certain piece, the undercutting planning resulting from the gray wolf algorithm results in fewer undercutting times than the genetic algorithm. Also, the reduction of computing time has been observed in the gray wolf algorithm compared to the genetic algorithm.

برنامه‌ريزي عمليات تعمير و نگهداري , عمليات زيركوبي , هندسه خط , بهينه‌سازي

Maintenance operation planning , tamping operation , line geometry, optimization , optimization

Amir Hosseini

Dr. Mir Mohammad Sadeghi