چکیده:

هدف از پژوهش حاضر، ارائه رويكردي كامل جهت برنامه­‌ريزي و زمان‌بندي بهينه خدمه ناوگان در سيستم ريلي مي­‌باشد. در اين رويكرد، اطلاعات سفرهاي مختلف شبكه ريلي به عنوان ورودي مسئله زمان‌بندي خدمه در نظر گرفته مي‌­شوند و مسئله به سه فاز مجزا تقسيم مي­‌گردد. در فاز اول، كليه مأموريت‌هاي موجه با استفاده از يك الگوريتم جستجوي عمقي توليد مي­شوند و در فاز دوم، مأموريت­‌هاي تشكيل­‌دهنده جواب بهينه يافت مي­شوند. فازهاي اول و دوم به صورت متمركز براي مأموريت‌هاي موردنياز در كل شبكه حل مي­شوند. جهت انتخاب مأموريت­‌هاي بهينه در فاز دوم مسئله زمان­بندي خدمه ريلي، يك مدل رياضي بر مبناي مفهوم انتقال خدمه پيشنهاد گرديد. در مدل پيشنهادي، براي انتقال خدمه يك جريمه­ در هزينه تابع هدف در نظر گرفته مي­‌شود. نحوه اعمال اين جريمه به گونه­‌اي است كه ضمن حفظ فضاي جستجوي مسئله تعداد انتقال­ها به حداقل ممكن كاهش مي‌­يابند.

فاز سوم با هدف تخصيص گروه­‌هاي خدمه به مأموريت­‌هاي بهينه انجام مي­شود و به صورت محلي حل مي­‌گردد. به منظور حل مسئله در فاز سوم، يك مدل جديد برنامه‌­ريزي رياضي در پژوهش حاضر توسعه داده شده و براي حل آن از بسته نرم­‌افزاري CPLEX12 استفاده گرديده ­است. در اين مدل، علاوه بر تعيين مأموريت­‌هاي تخصيص‌­يافته به هر گروه خدمه، حداقل تعداد موردنياز خدمه در هر ايستگاه ريلي نيز مشخص مي­‌شود. ضمن آنكه با انجام تحليل حساسيت بر روي مقادير مختلف بار­كاري مي‌­توان بهترين مقدار را براي حداقل و حداكثر باركاري  در هر دپو مشخص نمود. مهم‌ترين مزيت مدل ارائه شده در فاز سوم اين است كه در اين مدل جوا‌ب­هايي كه در آنها مقدار باركاري يك گروه خدمه از ميزان حداقل تعيين شده كمتر باشد، به عنوان جواب غير ممكن شناخته نمي­شوند، بلكه براي چنين جواب­هايي يك جريمه منطقي در تابع هدف اعمال مي­‌گردد.

جهت ارزيابي الگوريتم‌­ها و مدل­‌هاي مورداستفاده، شبكه راه­آهن سراسري جمهوري اسلامي ايران مورد بررسي قرار گرفت و اطلاعات كليه سفرهاي مسافري در اين شبكه در نظر گرفته شدند. كليه سفرهاي مسافري شبكه ريلي كشور در دو بازه زماني 4 و 6 روزه در نظر گرفته شدند و محدوديت­‌هاي ويژه توليد مأموريت در شبكه راه­آهن ايران لحاظ گرديدند. سفرهاي طولاني، در دپوهاي اطراف مرز نواحي به دو يا چند سفر كوچكتر تقسيم گرديدند. تعداد كل سفرهاي مورد بررسي در بازه­هاي 4 روزه و 6 روزه، به ترتيب برابر با 1068 و 1602 سفر به دست آمد. به منظور مشخص نمودن بهترين بازه برنامه‌­ريزي مناسب با شرايط راه­آهن ايران 12 سناريو مورد بررسي قرار گرفتند. نتايج مقايسه سناريوها نشان داد كه سناريو با افق زماني 6 روزه و حداكثر زمان مأموريت 28 ساعت، گزينه مناسبي جهت زمان‌بندي خدمه ناوگان ريلي در شبكه ايران مي­‌باشد. بر اساس نتايج حاصله در اين سناريو، 19025 مأموريت موجه توليد شدند. در قسمت بعدي مدل پيشنهادي فاز دوم با ضرايب جريمه مختلف بر روي اين مأموريت­‌ها پياده­‌سازي گرديد. با توجه به نتايج خروجي اين بخش و همچنين شرايط راه‌­آهن ايران ضريب 1، به عنوان بهترين ضريب جريمه انتقال خدمه انتخاب شد. بر اين اساس 727 مأموريت بهينه براي بازه 6 روزه برنامه­‌ريزي، انتخاب شدند. در بخش آخر مدل ارائه شده جهت تخصيص خدمه به مأموريت‌­هاي بهينه به تفكيك دپوهاي مسافري كشور اجرا گرديد. در اين بخش تحليل حساسيت بر روي مقادير مختلف باركاري در دپوهاي مختلف صورت گرفت. نتايج نشان داد كه مقادير باركاري براي دپوهاي مختلف مي­‌توانند متفاوت باشند.

از آنجايي كه مبادي و مقاصد و تعداد سفرهاي شبكه مرتباً در حال تغيير هستند، رويكرد كامل ارائه­شده قادر است با اخذ اطلاعات به ­هنگام سفرهاي شبكه، جداول زماني بهينه برنامه‌ريزي خدمه ناوگان را به صورت پويا و در زماني كوتاه توليد نمايد.