ارائه یک مدل ریاضی برای برنامه ریزی عملیات نت پیشگیرانه و مبتنی بر وضعیت خطوط ریلی و حل آن با استفاده از الگوریتم ژنتیک

هدف: خطوط ریلی از بخش های بسیار مهم و پرهزینه هر راه آهن به حساب می آید. تخصیص بهینه و بهنگام عملیات نت، ضامن قابلیت اطمینان سیستم است و به استفاده موثر از منابع منجر می شود. در این مقاله به منظور افزایش قابلیت اطمینان خطوط راه آهن، حداقل کردن هزینه های مرتبط با تعویض و نگهداری قطعات و در عین حال، در نظر گرفتن دسترس پذیری، یک مدل ریاضی برای برنامه ریزی عملیات نت پیشگیرانه و مبتنی بر وضعیت خطوط ریلی توسعه داده شده است. هدف این مقاله، ارائه مدلی به منظور حداقل کردن کل هزینه های نگهداری و تعمیرات با در نظر گرفتن محدودیت حداقل دسترس پذیری و قابلیت اطمینان سیستم است. هزینه های درگیر عبارت اند از: هزینه اجرای عملیات تعمیراتی و نوسازی، هزینه مسدودی خط و هزینه اصلاح خرابی های تصادفی در افق برنامه ریزی. برای سادگی محاسبه هزینه ها، ضمن تقسیم شبکه ریلی به قطعاتی از خط، انحراف استاندارد پروفیل طولی، به عنوان شاخص کیفیت خطوط در نظر گرفته می شود. مدل های پیش بینی و بازیابی برای به دست آوردن تغییرات شاخص کیفیت خطوط در طول دوره برنامه ریزی توسعه داده می شود. عملیات پیشگیرانه شامل بازرسی، زیرکوبی و تعویض لایه بالاست با توجه به حد مجاز شاخص و سایر محدودیت ها، به قطعات خط اختصاص داده می شود. متوسط تعداد خرابی های تصادفی با استفاده از توزیع پواسون ناهمگن برآورد می شود و اجرای عملیات پیشگیرانه، بر تعداد خرابی های تصادفی تاثیری کاهنده خواهد داشت. روش: با توجه به پیچیدگی و غیرخطی بودن مدل ریاضی، یک الگوریتم فراابتکاری مبتنی بر الگوریتم ژنتیک در نرم افزار متلب توسعه داده شده است که در آن، جواب های موجه اولیه توسط یک روش ابتکاری تولید می شود. به عنوان یک مطالعه موردی، جمع آوری پارامترهای لازم و مدل سازی، برای یک کیلومتر از راه آهن ناحیه اراک انجام شد. همچنین کارایی الگوریتم ژنتیک پیشنهادی در مقایسه با جواب های حاصل از حل دقیق مسئله بررسی شد. یافته ها: مثال هایی با ابعاد گوناگون با استفاده از داده های جمع آوری شده در مطالعه موردی به کمک هر دو روش فراابتکاری و دقیق با استفاده از نرم افزار گمز حل شد. برای ابعاد کوچک تر جواب های بهینه حاصل با استفاده از نرم افزار گمز با جواب حاصل از الگوریتم ژنتیک منطبق بود. برای ابعاد بزرگ تر، به دلیل پیچیدگی مسئله، نرم افزار گمز یک جواب زیربهینه ارائه داد و جواب حاصل از الگوریتم ژنتیک بهتر بود. در نهایت، در حداکثر بعدی از مسئله که نرم افزار گمز قادر به ارائه جواب است، مقدار تابع هدف جواب حاصل از الگوریتم ژنتیک، ۴۰ درصد بهتر به دست آمد. نتیجه گیری: برنامه ریزی عملیات نت پیشگیرانه خطوط ریلی، در طول افق برنامه ریزی با استفاده از حل مدل ریاضی پیشنهادی به دست می آید. تخصیص عملیات نت، مبتنی بر وضعیت شاخص کیفیت خطوط بوده است و با لحاظ تاثیر کاهنده انجام عملیات پیشگیرانه بر متوسط تعداد خرابی های تصادفی، حفظ حداقل دسترس پذیری و قابلیت اطمینان سیستم را تضمین می کند. پویایی پارامترهای ورودی مدل برای هر قطعه، در هر زمان امکان لحاظ عوامل ناهمگون تاثیرگذار بر زوال خطوط، از قبیل عوامل مبتنی بر خط، ترافیک عبوری و شرایط محیطی و همچنین، تطبیق با شرایط مختلف یا پیاده سازی سیاست های گوناگون را می دهد. همچنین الگوریتم ژنتیک پیشنهادی قابلیت حل کارای مسئله در ابعاد زیاد را دارد.

کلیدواژه ها:

الگوریتم ژنتیک ، برنامه ریزی ، مدلسازی ریاضی ، نت خطوط ریلی ، نت پیشگیرانه