برنامه‌ریزی عملیات نگهداری و تعمیر شبکه‌های بزرگ-مقیاس روسازی با در نظر گرفتن مصرف انرژی

مدیریت زیرساخت‌های بزرگ حمل و نقلی نظیر روسازی‌ها نیازمند یک برنامه‌ریزی اصولی و بهینه است تا از هدررفت منابع جلوگیری شود. بنابراین یکی از مهم‌ترین بخش‌های یک سیستم مدیریت روسازی، بهینه سازی برنامه‌ریزی عملیات نگهداری و تعمیر می‌باشد. سازمان‌های متولی راه عمدتا با شبکه‌هایی بزرگ با تعداد قطعات بالا سر و کار دارند. پیچیدگی محاسباتی مدیریت این شبکه‌ها با بالارفتن اندازه شبکه و تعداد قطعات آن به صورت نمایی افزایش پیدا می‌کند. روش‌های دقیق بهینه‌سازی عموما برای مسائل با اندازه کوچک طراحی شده‌اند. لذا روش‌هایی نظیر الگوریتم‌های فرا ابتکاری و تکنیک‌های تجزیه برای حل این گونه مسائل پیشنهاد شده و کارایی خوبی از خود نشان داده‌اند. از سویی دیگر، اخیرا در مسئله برنامه‌ریزی عملیات نگهداری و تعمیر روسازی اثرات زیست محیطی و کنترل آن‌ها به طور فزاینده‌ای مورد توجه قرار گرفته‌اند. در این پژوهش بهینه سازی مصرف انرژی به عنوان یکی از مهم‌ترین مولفه‌های زیست محیطی و بهینه سازی وضعیت قطعات شبکه به عنوان هدف اصلی سازمان به صورت توامان در بستر بهینه سازی دو هدفه مورد بررسی قرار گرفته است. برای حل مسئله، از یک الگوریتم فرا ابتکاری جدید به نام الگوریتم رقابت لیگ فوتبال که توانایی خوبی برای حل مسائل گسسته نشان داده، استفاده شده است. ایده این الگوریتم از رقابت لیگ‌های فوتبال الهام گرفته شده که بر اساس رقابت بین تیم‌ها و بازیکنان است. نمونه موردی این پژوهش یک شبکه واقعی با 84 قطعه روسازی می‌باشد. نتایج به‌دست آمده نشان داد این الگوریتم توانایی حل مسئله یک شبکه بزرگ در زمان کوتاه و منطقی را دارد. به علاوه مقایسه جواب‌ها مشخص کرد در نظر گرفتن مصرف انرژی به عنوان تابع هدف دوم مسئله همراه با بهینه سازی وضعیت قطعات شبکه، به کاهش 13 درصدی مصرف انرژی، کاهش 10 درصدی هزینه‌های کل و افزایش 9 درصدی میانگین ناهمواری قطعات شبکه منجر می‌شود.

pavement maintenance planning of large-scale transportation networks considering energy consumption

maintenance and rehabilitation scheduling optimization are some of the most critical parts of the pavement management system. pavement agencies usually face large-scale pavement networks. the complexity of network management is exponentially increased in the circumstances that the dimension of the network is extended. hence, meta-heuristic algorithms and decomposition techniques are usually applied to solve these problems. in this investigation, energy consumption optimization is taken into account as an essential environmental criterion. furthermore, a recently developed meta-heuristic algorithm called the soccer league competition algorithm is utilized to solve the problem. this robust algorithm is inspired by the competitions of players and teams in soccer leagues. a real network containing 84 segments is the case study of this investigation. according to the results, the soccer league competition algorithm is competent to solve a large-scale network problem in a short time. moreover, the comparison of different strategies outcomes indicates that considering energy consumption as the second objective function reduces the energy consumption and total cost 13% and 10%, respectively, and increases the average international roughness index by 9%.