Raylı sistemlerde talep bazlı tarife belirleme probleminin modellenmesi ve çözümü
Modeling and solution of demand-based timetabling determination problems in railway systems
Yazar: FATİH BAHAR
Danışman: PROF. DR. LALE OZBAKIR
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering
Dizin: Karma tamsayılı programlama = Mixed integer programming ; Zaman çizelgeleme = Timetabling

Özet:
Nüfus yoğunluğunun yüksek veya hızla arttığı şehirlerde kentsel toplu taşımacılığın önemi daha belirgin hale gelmektedir. Trafik sorunlarına kalıcı ve sürdürülebilir çözümler bulmak ve toplu taşımada hizmet seviyesi, tren kapasitesi, enerji tüketimi, güvenlik seviyesi ve çevresel duyarlılığı dikkate almak için raylı sistemler tercih edilmektedir. Hizmet kalitesini düşürmeden toplu taşıma kullanımını artırmak için, talebe dayalı bir zaman çizelgesi oluşturulması şarttır. Bu çalışmada, az ve aşırı yoğun yolcu talebini karşılayan, yapısal ve operasyonel kısıtlamaları dikkate alan, minimum enerji tüketimi ve makinist maliyetleri sağlayan bir matematiksel model sunulmuştur. Kayseri Ulaşım A.Ş.'nin geçmiş yolcu talebi verileri kullanılarak SARIMA modeli ile yolcu talepleri öngörülmüştür. Hem az hem aşırı yoğun durumlarda, saatlik değişen sefer aralıklarını kullanarak ve kuplajlı ya da kuplajsız tren tiplerini belirleyerek yolcu talebini karşılamak mümkündür. Ayrıca, trendeki yolcu yoğunluğu yolcu memnuniyetini etkilediğinden, yolculuğun hizmet kalitesini ayarlamak için modele bir konfor katsayısı dahil edilmiştir. Kayseri Ulaşım A.Ş. dan alınan sayısal örnekler, CPLEX çözücüsü tarafından verimli bir şekilde çözülebilen önerilen karma-tam sayı doğrusal matematiksel modelin performansını göstermek için uygulanmıştır. Farklı seviyelerdeki yolcu taleplerinin, az ve aşırı yoğun durumlarda, sefer aralığı ve tren tipleri üzerindeki etkisi analiz edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Zaman çizelgesi, Talebe dayalı tren zaman çizelgesi problemi, Karışık tamsayılı matematiksel programlama, Uyarlanabilir tarife aralığı, SARIMA

Abstract:
In cities where population density is high or rapidly increasing, the importance of urban public transport becomes more prominent. For finding permanent and sustainable solutions for traffic problems and considering service level, train capacity, energy consumption, security level, and environmental sensitivity in public transportation, rail systems are preferred. In order to increase the use of public transport without decreasing service quality, it is essential to construct a demand-based timetable. In this study, a mathematical model, which meets passenger demand in over and under-saturated situations, considers structural and operational constraints and provides minimum energy consumption and machinist costs are presented. The passenger demands have been forecasted by the SARIMA model using past passenger demand data of Kayseri Transportation Inc. In both over and under-saturated cases, it is possible to meet passenger demand by using hourly changing adaptive headways and determining the train specifications as coupled or decoupled. Moreover, since passenger density in the train affects passenger satisfaction, a comfort coefficient is incorporated in the model to adjust the service quality of the trip. Numerical examples based on the Kayseri Transportation Inc. line are implemented to demonstrate the performance of the proposed mixed-integer linear mathematical model, which can be efficiently solved by the CPLEX solver. The effect of different levels of passenger demands, over and under-saturated cases, on headways and train types, is analyzed. 

Keywords: Timetabling, Demand-based train timetabling problem, Mixed-integer mathematical programming, Adaptive headway, SARIMA