Trenlerarası çatışma yönetimine dayalı trafik kontrolü için bir karar destekleyici sistem

Abstract

Bir ulaştırma alt sistemi olan demiryolları, sistem içindeki taşımacılık payını korumak hatta artırmak durumundadır. Ancak, bunu yaparken diğer alt sistemler (özellikle karayolu taşımacılığıyla) rekabet etmek zorundadır. Rekabet edebilmenin en önemli koşullan arasında, sunulan hizmetin düzeyi (kalitesi) oldukça önemli bir yer tutar. Bir ulaştırma hizmetinin kalitesine ilişkin iki ölçüt, dakiklik ve güvenilirlik olmaktadır. Bu ölçütlerin belirli (istenilen) düzeyde tutulabilmesi, demiryolu işletmeciliğinin sürekli ve tamamlayıcı bir öğesi olan etkin trafik kontrolü ile sağlanabilir. Bu çalışmada, trafiğin önceden hazırlanmış çizelgeye göre yürütüldüğü plan duyarlı işletmecilik koşullarındaki trafik kontrol problemi ele alınacaktır. Önceden hazırlanmış çizelge, trenlerarası çatışmaların bulunmadığı, uygulanabilir bir plandır. Ancak, planlanmamış (normal dışı) olaylar nedeniyle meydana gelen gecikmeler, trenlerarası çatışmaların ortaya çıkmasına neden olabilir. Trafik kontrolü, trenlerarası çatışmaları, çatışma gecikmelerini en küçükleyen bir yöntemle etkin bir şekilde çözerek, yeni bir (uygulanabilir) çizelge hazırlamak için uygulanır. Bu çalışmada, bu amaca yönelik olarak bir sezgisel algoritma hazırlanmıştır. Burada geliştirilen algoritma, tren dispeçerleri için bir karar destekleyici sistem olarak da kullanılabilecektir. Çalışmanın ilk bölümlerinde, bu güne kadar yapılmış olan çalışmalara ilişkin kaynak araştırması yapılmış, demiryolu trafik kontrolünün esasları ortaya konmuş, ve mevcut ve geliştirilmekte olan sinyalizasyon ve tren-trafik kontrol sistemleri incelenmiştir. Daha sonra, çalışmada ele alınan demiryolu sisteminin tanımı yapılmış, trafik kontrolü probleminin matematiksel modeli oluşturulmuştur. Günümüzde demiryolu trafik kontrolü dispeçerler tarafindan yapılmaktadır. Dispeçerler, kontrol işini yıllar boyunca kazandıkları bilgi ve deneyimler ile muhakeme yeteneklerini kullanarak yerine getirirler. Bu nedenle, dispeçerlerin trenlerarası çatışma çözümlerindeki karar davranışlarını belirlemek önemlidir. Bu amaçla, TCDD şebekesinin belirli bir kesiminde çalışma yapılmış ve dispeçerlerin karar davranışlarına ilişkin bir çok nitelikli seçim modeli oluşturulmuştur. Çalışmanın izleyen bölümünde trenlerarası çatışma yönetimine dayalı trafik kontrolü için bir sezgisel algoritma sunulmaktadır. Algoritmanın oluşturulmasında bir sistem yaklaşımı kullanılmıştır. Algoritmanın çekirdeğinde, en erken çatışma bulunmaktadır. Algoritma, bu çatışmanın alternatif çözümlerini bir sistem yaklaşımıyla değerlendirerek, her bir çözümün uygulanması durumunda sistemde meydana gelecek beklenen toplam gecikmeleri hesaplar. Daha sonra, sistemde en az gecikme (ya da çizelgeden en az sapma) oluşturacak alternatif seçilir. Bu işlem, en erken çatışmaların sırasıyla çözülmesiyle devam eder. Algoritma, etkin trafik kontrolü için gerekli olan 'dinamik öncelik sayısı' kavramını da kullanmaktadır. Üretim planlamasında 'kritik oran' olarak bilinen öncelik kuralı, her tren için belirlenen ve trenin seyiri boyunca yenilenen dinamik öncelik sayısının belirlenmesinde kullanılmaktadır. Çalışmanın son iki bölümünde, sırasıyla, geliştirilen algoritmanın test edilmesine yönelik uygulamalara yer verilmiş, ve elde edilen sonuçlar ve değerlendirmeler sunulmuştur.