Time-Plan Optimization with Genetic Algorithm for Regain of Energy from Train Tracks

Abstract

Bu makalede, Metro İstanbul araçlarından zaman planı uyarlanarak maksimum enerji kazanımının optimize edilmesine yönelik araştırma sonuçları paylaşılmıştır. Yeniden enerji kazanımı (rejeneratif enerji), elektromanyetik frenleme yapan trenlerin ürettiği enerjiyi hatta hareket etmeye hazır durumunda bulunan diğer trenlere aktarması prensibine dayanmaktadır. Yeniden enerji kazanımı elde etmenin en etkili yollarından birisi, trenlerin istasyonlarda bekleme sürelerinde düzenleme yaparak zaman-planı en iyileştirmesinin gerçekleştirilmesidir. Bu oldukça karışık ve elle yapılması mümkün olmayan bir NP problemi olduğundan bu çalışmada bekleme sürelerini bulmak için genetik algoritma kullanılmıştır. Genetik algoritmalar, evrimsel sürece benzer şekilde çalışan arama ve en iyileştirme yöntemidir. Bu yöntem çok boyutlu ve karmaşık uzayda en iyinin hayatta kalması ilkesine göre en iyi çözümü aramaya dayanır. Her tekrar sonunda en iyi birkaç elit birey bir sonraki nesle aktarılmıştır. Her tekrarda toplam birey sayısı sabit tutulmuş, diğer bireyler ise elit bireylerin çaprazlanması sonucu veya rastgele üretilmesiyle oluşturulmuştur. Agresif mutasyon işlemi, istasyon bekleme sürelerindeki değişimin sıfıra eşit olmadığı durumlarda uygulanmıştır. Yapılan simülasyon sonucunda, genetik algoritma ile elde edilen yeni bekleme süreleriyle trenlerin hızlanma ve frenleme anlarındaki örtüşme, referans çalışmaya göre %26 civarında daha iyi sonuçlar elde edilmiştir. Referans çalışmada %60 oranında olan trenlerin örtüşme anları bu çalışma ile %76 ‘ya kadar çıkartılmıştır.

Keywords

• regain of energy
• subway time-table
• genetic algorithm
• yeniden enerji kazanımı
• metro zaman planı
• genetik algoritma