Demiryolu trafik kontrolü probleminin genetik algoritmalarla çözümü
Solution of railway control problem using genetic algorithms
Yazar: SELİM DÜNDAR
Danışman: DOÇ. DR. İSMAİL ŞAHİN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Genetik algoritmalar = Genetic algorithms ; Optimizasyon = Optimization ; Yapay sinir ağları = Artificial neural networks

Özet:
Ulaştırma alt sistemlerinden biri olan demiryolu, diğer ulaştırma alt sistemleriyle yoğun bir rekabet halinde bulunmaktadır. Yürütüle gelen yanlış politikalar sonucu ülkemizde demiryolu ulaştırmasına olan talep, yolcu ve yük taşımacılığında karayolunun oldukça gerisinde kalmıştır. Demiryolunun pazar payını arttırması ve rekabetini devam ettirebilmesi için hizmet kalitesini arttırması gerekmektedir. Dakiklik ve güvenilirlik bir ulaştırma alt sisteminin kalitesini belirleyen ölçütlerin başında gelmektedir. Bu ölçütlerin istenilen seviyede tutulabilmesi de kısmen etkin trafik kontrolü ile sağlanabilir.Trenler önceden hazırlanmış bir hareket planına uygun biçimde hareket etmektedir. Ancak beklenmedik bazı olayların gerçekleşmesi sonucu gecikmeler ve dolayısıyla trenlerarası çatışmalar meydana gelebilmektedir. Trafik kontrolü, trenlerarası çatışmaları, gecikmeleri mümkün olduğunca azaltacak şekilde çözüp, yeni bir uygulanabilir çizelge hazırlamak için uygulanır. Problemin zorluk derecesi nedeniyle, problemin en az gecikme içeren çözümüne kabul edilebilir bir süre içerisinde ulaşılması imkânsızdır. Bu çalışmada, 5 dakika gibi kısa bir süre içerisinde uygulanabilir ve gecikme toplamının olabildiğince en küçüklendiği bir çizelge hazırlamak için, genetik algoritmalar kullanılmıştır. Geliştirilen algoritmanın çözümleri, belirli boyuttaki problemlerin kesin ve dispeçer çözümleri (yapay sinir ağı) ile karşılaştırıldığında, algoritma kısa sürede yeteri kadar iyi sonuçlar vermektedir. Algoritmanın uygulanması için geliştirilen bilgisayar programı, tren dispeçerleri için bir karar destek sistemi olarak da kullanılabilir.

Abstract:
Railways, which is a sub-system of transportation system, is in intense competition with other subsystems. As a result of wrong policies that have been carried out in our country, demand on railway transportation for freight and passenger has been outnumbered by highway transportation. To increase the market share and continue to compete with other systems, railway transportation has to increase its service quality. Timeliness and reliability are two of the most important criteria that determine the quality of a transportation subsystem. Keeping these criteria at a desired level can be partially achieved by performing effective traffic control.Train movements are coordinated on according to a planned schedule. But train conflicts may occur in case of train delays, which happen because of unplanned events. Traffic control is carried out for rescheduling in a way which tries to minimize the train delays in conflict resolution. Reaching the optimal solution within an acceptable time is impossible because of the complexity of the problem. In this study, genetic algorithms are used to develop a schedule, which maintains delay minimization objective within 5 minutes solution time. In comparison of the solutions of the algorithm developed with the solutions of the exact and train dispatcher (artificial neural network model) for problems with certain size, the algorithm provided good enough solutions in reasonable amount of time. Computer program which is an implementation of the algorithm can also be used as a decision support tool for train dispatchers.