بهینه سازی زمان بندی حرکت و توقف قطارهای مترو با استفاده از الگوریتم nsga-ii برای کاهش زمان سفر و افزایش کارآیی اقتصادی و زیست محیطی سیستم

در طراحی و توسعه سیستم های حمل ونقل عمومی مانند راه آهن شهری، علاوه بر طراحی مسیر شبکه و مکان ایستگاه ها، ارائه زمان بندی حرکت ناوگان نیز مرحله ای از طراحی است. در زمان بندی مترو، جدا از فاصله زمانی میان ورود دو قطار متوالی به ایستگاه ها، متغیرهایی مانند مدت زمان شتاب گیری قطارها در شروع حرکت بین دو ایستگاه، اندازه شتاب حرکت آنها، مدت زمان ترمز گرفتن آنها در پایان حرکت بین دو ایستگاه، اندازه شتاب آنها در هنگام ترمز و مدت زمان توقف آنها در ایستگاه ها، تأثیر بسزایی در معیارهای زمان بندی مانند مدت زمان سفر مسافران، هزینه های شرکت بهره برداری مترو و انرژی مصرف شده توسط قطارها دارد. از آنجایی که معیارهای مذکور در تضاد با یکدیگر هستند، در این مطالعه سعی شـده است با استفـاده از الگوریتـم nsga-ii، بهینه سازی زمان بندی حرکت و توقف قطارهای خط 1 متروی تهران انجام گیرد. برای این کار، پس از مدل سازی مسئله و طراحی توابع هدف بهینه سازی مطابق با معیارهای موردنظر در طراحی، راه حل های واقع در سطح پارتو مسئله به دست آمد. به علت تعداد زیاد راه حل ها، با استفاده از تحلیل k-means خوشه بندی راه حل ها صورت گرفت و مراکز خوشه ها به عنوان راه حل های کاندید که در اختیار مدیر تصمیم گیرنده قرار می گیرد، مشخص شد. با بررسی نتایج به دست آمده، می توان نتیجه گرفت که روش ارائه شده در این تحقیق، مجموعه ای از راه حل های متنوع را در اختیار تصمیم گیرنده می گذارد که وی می تواند بسته به اهمیت هر کدام از سه معیار زمان، هزینه و انرژی مصرف شده، در شرایط مختلف راه حل ترجیح داده شده را برگزیند. در مرحله آخر، با مقایسه توابع هدف به ازای راه حل های کاندید با زمان بندی کنونی، راه حل ترجیح داده شده انتخاب شد. نتایج این مطالعه نشان می دهد که بکارگیری این راه حل در مقایسه با زمان بندی کنونی، زمان سفر مسافران و هزینه ناشی از خالی ماندن ظرفیت قطارها را به ترتیب تا 16/7 و 13/5 درصد کاهش می دهد.