بهینه سازی چندهدفه زمانبندی قطارها با تاکید بر رویکرد Rolling Horizon در مواجهه با تقاضای متغیر و محدودیت های عملیاتی پویا

زمانبندی قطارها در محیط های واقعی با دو چالش بنیادین مواجه است: الف) تقاضا و درخواست های خدماتی به صورت متغیر در طول زمان تغییر می کنند و ب) محدودیت های عملیاتی مانند ظرفیت خطوط، تداخل حرکت قطارها و قیود ایستگاهی به صورت پویا اعمال می شوند. در این مقاله یک چارچوب بهینه سازی چندهدفه بر مبنای مدل برنامه ریزی خطی عدد صحیح ارائه می شود که هدف آن همزمان کاهش دیرکردها، افزایش تحقق تقاضا و بهبود سطح سرویس برای به روزرسانی دوره ها برنامه زمانی هنگام مواجهه با عدم قطعیت و تغییرات تقاضا است. نوآوری اصلی تحقیق حاضر، استفاده از رویکرد Rolling Horizon بدین منظور است. برنامه زمانبندی در هر بازه زمانی با استفاده از پیش بینی تقاضا و وضعیت محدودیت های عملیاتی تولید شده و بخش عمده ای از تصمیمات برنامه تثبیت می گردد؛ سپس در بازه بعدی با ورود اطلاعات جدید برنامه بازنگری می شود. نتایج حاصل از سناریوی نمونه با ۶ ایستگاه، ۸ قطار و افق زمانی ۱۲ دوره یک ساعته نشان می دهد که روش پیشنهادی نسبت به روش مرجع عملکرد برتری دارد: میانگین دیرکرد از ۶۵ دقیقه به ۴۵ دقیقه کاهش یافته، نرخ تحقق تقاضا از ۶۵٪ به ۸۰٪ افزایش یافته و همچنین تعداد قطارهای با تاخیر کمتر از ۱۰ دقیقه از ۵ به ۲ کاهش یافته است. در برداشت عملیاتی، تمرکز بر کاهش قطارهای دیرتر از آستانه ۱۰ درصد به عنوان معیار کیفیت سرویس است. این نتایج نشان می دهد Rolling Horizon به عنوان یک استراتژی منعطف می تواند برنامه زمانبندی را در محیط پویا پایدار نگه دارد و زمینه گسترش به داده های واقعی و حتی ترکیب با یادگیری ماشین را فراهم سازد.

کلیدواژه ها:

زمانبندی ریلی ، MILP ، چندهدفه ، Rolling Horizon ، تقاضای متغیر