Geri Dön

Entegre otobüs ve şoför çizelgelemenin metasezgisel yöntemlerle çözümü

Solving integrated bus and driver scheduling using metaheuristic methods

  1. Tez No: 1019191
  2. Yazar: KAMİL ÇÖLBAY
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ORHAN ENGİN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Ulaşım, Industrial and Industrial Engineering, Transportation
  6. Anahtar Kelimeler: Araç çizelgeleme problemi, Vehicle scheduling problem
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Konya Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Şehir nüfusunun artmasıyla birlikte toplu taşıma sistemlerinin önemi ve karmaşıklığı da artmaktadır. Toplu taşıma işletmeleri için en büyük maliyet kalemlerinden birisini araç ve personel giderleri oluşturmaktadır. Bu nedenle, mevcut kaynakların en verimli şekilde kullanılması kritik bir öneme sahiptir. Bu tez çalışmasında, şehir otobüs işletmeleri için operasyonel verimliliği arttırmayı hedefleyen entegre otobüs ve şoför çizelgeleme problemi ele alınmıştır. Geleneksel olarak ayrı ayrı ele alınan otobüs çizelgeleme ve şoför çizelgeleme problemleri, bütünleşik bir yaklaşımla çözüldüğünde daha etkin sonuçlar üretebilmektedir. Bu çalışma kapsamında, öncelikle problemin doğasını tanımlayan bir matematiksel model geliştirilmiştir. Modelin amacı, belirli bir tarifedeki tüm seferleri kapsayacak şekilde, toplam operasyonel maliyeti minimize etmektir. Model, araçların depo çıkış ve girişleri, seferler arası uyumluluk ve bakım gereksinimlerine dair araç kısıtlarının yanı sıra; şoförlerin maksimum çalışma süreleri, mola ihtiyaçları ve dinlenme periyotlarından oluşan yasal ve sözleşme kısıtlarını da içermektedir. Problemin NP-zor olması nedeniyle, büyük ölçekli gerçek hayat problemlerinde matematiksel modelin çözümü pratik değildir. Bu nedenle, çalışmada ayrıca probleme etkin ve makul sürelerde çözüm üretebilecek Dağınık Arama tabanlı bir metasezgisel yöntem önerilmiştir. Geliştirilen model ve metasezgisel yöntem, bir büyükşehir belediyesinin toplu taşıma ağından alınan gerçek veriler üzerinde test edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, entegre yaklaşımın geleneksel sıralı yöntemlere kıyasla araç ve şoför ihtiyacını azalttığını göstermiştir. Geliştirilen karma tam sayılı doğrusal programlama modelinin küçük ölçekli problemlerdeki optimum çözümleriyle matematiksel olarak doğrulanan Dağınık Arama algoritması, problem boyutu büyüdükçe kesin çözüm yöntemlerinin yaşadığı hesaplama darboğazlarını başarıyla aşmıştır. Bir büyükşehir belediyesinden elde edilen 413 seferlik gerçek veriyle 600 saniyede yapılan testlerde önerilen Dağınık Arama algoritması; 123 şoför ve 71 otobüsle (34 solo, 37 körüklü) çözüme ulaşarak Değişken Komşuluk Araması algoritmasına kıyasla şoförlerde %6,8 (9 şoför), körüklü otobüslerde ise %5,1 (2 otobüs) kaynak tasarrufu sağlamıştır. Kesin yöntemlerin 3600 saniyede çözemediği 100 seferlik kısıtlara karşın, önerilen algoritma çok daha büyük ölçekleri makul sürelerde planlamıştır. Bu bulgular, 'Önce Sırala, Sonra Çizelgele' stratejisinin geniş arama uzaylarını esnekçe tarayarak pratik, ölçeklenebilir ve maliyet avantajlı bir planlama aracı olma potansiyeli taşıdığını göstermektedir.

Özet (Çeviri)

As urban populations increase, the importance and complexity of public transportation systems grow concurrently. For public transit operators, vehicle and personnel expenses constitute the largest cost items. Therefore, the most efficient utilization of existing resources is of critical importance. In this thesis, the integrated bus and driver scheduling problem, which aims to increase operational efficiency for urban bus operators, is addressed. The bus scheduling and driver scheduling problems, which are traditionally handled separately, can produce much more effective results when solved with an integrated approach. Within the scope of this study, a mathematical model defining the nature of the problem was first developed. The objective of the model is to minimize total operational costs while covering all trips in a given timetable. The model incorporates vehicle constraints such as depot departures and arrivals, compatibility between trips, and capacity requirements, as well as legal and contractual constraints for drivers, including maximum working hours, break requirements, and rest periods. Due to the NP-hard nature of the problem, solving the mathematical model for large-scale real-life instances is not practical. Therefore, a metaheuristic method based on Scatter Search is proposed in this study to generate effective solutions in reasonable computational times. The developed model and metaheuristic method were tested on real-world data obtained from the public transit network of a metropolitan municipality. The results showed that the proposed integrated approach reduces both the number of buses and drivers required compared to traditional sequential approaches. Validated mathematically by the optimal solutions of the developed Mixed Integer Linear Programming model in small-scale problems, the Scatter Search algorithm successfully overcame the computational bottlenecks experienced by exact solution methods as the problem size increased. In the tests conducted in 600 seconds using real-world data consisting of 413 trips obtained from a metropolitan municipality, the proposed Scatter Search algorithm reached a solution with 123 drivers and 71 buses (34 solo, 37 articulated), achieving resource savings of 6.8% (9 drivers) in drivers and 5.1% (2 buses) in articulated buses compared to the Variable Neighborhood Search algorithm. While exact methods failed to solve the 100-trip instances within 3600 seconds, the proposed algorithm successfully scheduled much larger scales in reasonable times. This proves that the integrated model, operating with a“Sort First, Schedule Later”strategy, can flexibly explore massive search spaces without getting trapped in local optima, serving as a practical, scalable, and significantly cost-reducing planning tool for operators.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    507679

    Rear middle bumper design of a raised floor bus

    Yüksek tabanlı bir otobüste arka orta tampon tasarımı

    ALEV BAĞSÜRER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. VEDAT TEMİZ

  2. Tez No

    694521

    İstanbul metro aktarma merkezlerinin entegrasyon ve erişilebilirlik unsurlarının araştırma ve değerlendirmesi

    Research and evaluation of integration and accessibility factors in interchange stations of istanbul metro

    BERİL ÖZTÜRK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Ulaşımİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZÜBEYDE ÖZTÜRK

  3. Tez No

    436094

    Adana toplu taşıma sisteminin yapısı ve sürdürülebilir bir toplu taşıma sistemi için yeni öneriler

    Adana's public transportation system structure and the new proposals for sustainable transportation system

    ELİFE ERSAKAY YORULMAZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    UlaşımBahçeşehir Üniversitesi

    Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TUNCER TOPRAK

  4. Tez No

    498117

    Integrated corridor management operation strategies

    Entegre koridor yönetiminin işletme stratejileri

    RUBA SAFI ABDULLAH

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Ulaşımİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİ OSMAN ATAHAN

  5. Tez No

    635585

    Financing urban rail investments via urban development

    Metro yatırımlarının arazi geliştirme ile finanse edilmesi

    ELİF CAN CENGİZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Ulaşımİstanbul Teknik Üniversitesi

    Şehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı

    PROF. HÜSEYİN MURAT ÇELİK

    DOÇ. PELİN ALPKÖKİN

Geri Dön