33305

ارائه يك مدل چند هدفه بهينه‌سازي و دستور حل براي مسئله جريان شبكه چندكالايي در حمل و نقل ريلي

كارشناسي ارشد

حمل و نقل ريلي

1401

1403/11/30

دكتر رضا محمدحسني

دكتر رضا محمدحسني

راه آهن

امروزه با توجه به روند رو‌به‌رشد تجارت جهاني، افزايش شاخص‌هاي هزينه و لزوم كاهش زمان انتقال كالا از مبدأ به مقصد نهايي، فرآيندهاي طراحي شبكه حمل‌ونقل و مسيريابي از اهميت ويژه‌اي برخوردار شده‌اند. در اين ميان، حمل‌ونقل ريلي به دليل توانايي در حمل انبوه كالا، مصرف انرژي كمتر و توليد آلايندگي پايين‌تر نسبت به ساير مدهاي حمل‌ونقل، نقشي كليدي در توسعه پايدار ايفا مي‌كند. مسئله جريان شبكه چند كالايي زماني شكل مي‌گيرد كه چندين نوع كالا به‌طور هم‌زمان در يك شبكه از گره‌هاي مبدأ به مقصد حمل شوند. اين مسئله به‌دليل داشتن تعداد زياد متغيرها و محدوديت‌ها، در دسته مسائل NP-Hard قرار مي‌گيرد و حل آن در مقياس‌هاي بزرگ نيازمند الگوريتم‌هاي خاص و رويكردهاي تجزيه‌پذير است. در اين پژوهش، مدلي براي جريان شبكه چند كالايي با هدف كاهش هزينه و اثرات زيست‌محيطي توسعه داده شده است. نوآوري پژوهش شامل در نظر گرفتن ويژگي فسادپذيري كالاها، تعريف محدوديت‌هاي زماني براي تحويل، و استفاده از ساختار گره–كمان جهت واقع‌گرايي بيشتر در مدل‌سازي رياضي است. مدل ارائه‌شده شامل محدوديت‌هايي همچون ظرفيت كمان، ظرفيت اشتراكي، زمان تحويل مجاز و توازن جريان است و با استفاده از نرم‌افزار GAMS در دو مقياس آزمايش شده است. ابتدا مدل بر روي يك شبكه كوچك حل و تحليل حساسيت انجام شد و سپس براي شبكه‌اي بزرگ‌تر، از الگوريتم تجزيه بندرز براي حل بهينه استفاده گرديد. نتايج نشان داد كه روش پيشنهادي با كاهش 5/25 درصد در تعداد متغيرها و 4/19 درصد در تعداد محدوديت‌ها نسبت به روش حل مستقيم، عملكرد بهتري در كاهش پيچيدگي محاسباتي مدل و بهبود كارايي حل ارائه مي‌دهد.

1404/02/08

A multi-objective optimization model and solution approach for the multi-commodity network flow problem in rail transportation.

2/18/2026 12:00:00 AM

In today's rapidly evolving landscape of global trade, the rising cost indices and the growing necessity to minimize transit times from origin to final destination have elevated the importance of transport network design and routing processes. Among various transport modes, rail freight plays a pivotal role in sustainable development due to its ability to handle large volumes of goods, lower energy consumption, and reduced environmental emissions. The multi-commodity network flow problem emerges when multiple types of goods are simultaneously transported across a network from multiple origins to destinations. Given the large number of variables and constraints, this problem falls within the class of NP-Hard problems, requiring specialized algorithms and decomposition-based approaches for large-scale solutions. This study develops a model for multi-commodity network flow, aiming to minimize transportation costs and environmental impacts. Key innovations include incorporating the perishability of commodities, enforcing delivery time constraints, and adopting a node–arc structure to enhance the realism of the mathematical formulation. The proposed model addresses constraints such as arc capacity, shared capacity, permissible delivery time, and flow balance. It is implemented and tested using GAMS software at two different scales. Initially, the model is solved and sensitivity analyses are conducted on a small-scale network. Subsequently, for a larger network, Bender’s decomposition is employed to achieve optimal solutions. The results demonstrate that the proposed method reduces the number of variables by 25.5% and constraints by 19.4% compared to direct solution approaches, significantly enhancing computational efficiency and solution performance.

حمل و نقل ريلي , جريان شبكه چند كالايي , روش تجزيه بندرز

Rail transportation , multi-commodity network flow , Bender’s decomposition method

fatemeh farahanian

Reza Mohammad Hasany