شماره ركورد
34641
پديد آورنده
سارا سجادي خواه
عنوان
ارائه يك رويكرد براي جانمايي كالاهاي خطرناك در تشكيل قطار به منظور كاهش ريسك سوانح خروج از خط
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي حمل و نقل ريلي
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/07/27
استاد راهنما
مرتضي باقري
استاد مشاور
فريد قنادپور
دانشكده
راه آهن
چكيده
حملونقل ريلي نقش محوري در زنجيره تأمين مواد خطرناك ايفا ميكند؛ در اين حوزه، چيدمان استراتژيك واگنها در ايستگاههاي مرتبسازي براي كاهش خطر خروج از ريل و جلوگيري از پيامدهاي عميق اقتصادي، زيستمحيطي و ايمني حياتي است. اين پژوهش چارچوبي مبتني بر يادگيري تقويتي را با بهرهگيري از الگوريتم بهينهسازي سياست مجاورتي ارائه ميدهد كه بهصورت پويا جايگذاري واگنهاي حامل مواد خطرناك را در تركيب قطار بهينه ميكند، در حالي كه محدوديتهاي ايمني را اعمال مينمايد؛ از جمله حداقل فاصله بافري و محدوديتهاي جايگذاري براي جداسازي مواد خطرناك از پرسنل و مواد ناسازگار، مطابق مقررات كانادا و ايالات متحده (مانند ممنوعيت قرارگيري واگنهاي حامل مواد خطرناك در مجاورت وسايل نقليه سرنشيندار، منابع احتراق يا كلاسهاي ناسازگار مواد خطرناك).
مدل، قطاري متشكل از سه بلاك را شبيهسازي ميكند كه سه مسير تقسيمبنديشده با كلاسهاي ريل متفاوت (كلاس 2–4) و سرعتهاي گوناگون را طي مينمايد و احتمال خروج از ريل و پيامدهاي اقتصادي برگرفته از دادههاي اداره فدرال راهآهن و هيئت ايمني حملونقل كانادا را در بر ميگيرد. با ارزيابي شش پيكربندي بلاك، تحليل پيكربندي BAC را بهعنوان بهينه شناسايي ميكند كه كمترين ريسك را بهدست ميدهد كاهش 17٫1 درصدي نسبت به CAB و همگرايي برتر. در مقابل، CAB بالاترين ريسك را نشان ميدهد و ارزش ترتيبدهي استراتژيك بلاكها را برجسته ميسازد.
نتايج نشان ميدهند كه يادگيري تقويتي نسبت به روشهاي سنتي، مانند الگوريتمهاي بكار گرفته شده در مطالعات گذشته و برنامهريزي عدد صحيح مختلط، در مديريت محدوديتهاي پيچيده و پويا برتري دارد و تا 38٫79 درصد كاهش ريسك نسبت به پايههاي تصادفي را محقق ميسازد. تنظيم پارامترها از طريق طراحي آزمايشها كارايي را بيشتر بهبود ميبخشد و زمان محاسبه را 15 درصد كاهش ميدهد. اين چارچوب مقياسپذير، ابزاري پيشفعال در اختيار اپراتورهاي ريلي قرار ميدهد تا نرخ حوادث مواد خطرناك را كاهش دهند و عمليات حملونقل ايمنتر و كارآمدتري را ترويج نمايند.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/01/19
عنوان به انگليسي
A Safe Placement Approach for Hazardous Materials in Marshaling Yards to Reduce Train Derailment Risk
تاريخ بهره برداري
10/19/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
سارا سجادي خواه
چكيده به لاتين
Rail transportation plays a pivotal role in the supply chain for hazardous materials (hazmat), where strategic wagon arrangements in marshaling yards are crucial for minimizing derailment risks and averting profound economic, environmental, and safety repercussions. This study presents a reinforcement learning framework leveraging the Proximal Policy Optimization algorithm to dynamically optimize hazmat wagon placements within train consists, while enforcing safety constraints including minimum buffer distances and placement restrictions to separate DG from personnel and incompatible materials as per Canadian and US regulations (e.g., prohibiting DG cars next to occupied vehicles, sources of ignition, or incompatible DG classes).
The model simulates a train comprising three blocks; traversing three segmented routes with varying track classes and speeds, incorporating historical derailment probabilities and economic consequences derived from Federal Railroad Administration (FRA) and Transportation Safety Board of Canada (TSB) data. evaluating six block configurations, the analysis identifies BAC as optimal, yielding the lowest risk of a 17.1% reduction compared to CAB and superior convergence. In contrast, CAB exhibits the highest risk, underscoring the value of strategic block ordering.
Results demonstrate that PPO-based RL outperforms traditional methods, such as genetic algorithms and mixed-integer programming, in handling complex, dynamic constraints and achieving up to 38.79% risk mitigation over random baselines. Parameter tuning via Design of Experiments (DOE) further enhances efficiency, reducing computation time by 15%. This scalable framework equips rail operators with a proactive tool to diminish hazmat incident rates, fostering safer and more efficient transportation operations.
كليدواژه هاي فارسي
بهينهسازي چيدمان واگنها , حملونقل ريلي مواد خطرناك , ريسك خروج از خط , يادگيري تقويتي
كليدواژه هاي لاتين
Train marshaling optimization , Hazardous materials transportation , Derailment risk reduction , Reinforcement learning
Author
Sara Sajadi khah
SuperVisor
Dr. Morteza Bagheri