Trip-Driver Matching in High Speed Trains (HST)

Year 2024, Issue: 20, 155 - 168, 31.07.2024

Halim Duman , Fatih Çakir , Hadi Gökçen

https://doi.org/10.47072/demiryolu.1501204

Abstract

TCDD, first started track laying of the High Speed Train between Ankara and Eskişehir in 2003.With the opening of Ankara-Eskişehir line to commercial services in the 13th of March in 2009 , speed train management was started.Train services started with a total of 4 trips per day,2 departures and 2 arrivals ,between Ankara and Eskişehir and as of 04.05.2024 ,it has reached a total of 64 train services,32 departures and 32 arrivals,to the cities of Ankara, Eskişehir, Konya, İstanbul, Karaman and Sivas. With the increasing number of trips,the number of personnel working on trains has increased and the planning of this personnel has become difficult. In YHTs, the planning of personnel working for the current train services is done manually by the relevant department. Manuel plannig; in addition to the problems of unbalanced machinist working hours and insufficient planning, it also causes the planning process takes a long time. For YHT, in addition to the Ankara, Eskişehir, Konya, İstanbul, Karaman and Sivas lines, Bursa and İzmir lines will soon be opened, which will further complicate this process. With this study, the optimum train service matching of YHT trains were determined and the need for machinist was determined. In the first stage of the planning part, capacity planning was made and in the second stage, mathematical models were developed to optimally employ the existing personnel. While it was possible to solve these developed models in the CPLEX Studio IDE program, since such programs would require additional costs, each problem was coded in the MS excel VBA programming language and solved using OpenSolyer, an MS excel add-in. The developed systems can find the best solutions for all possible situations.

Keywords

Scheduling, Set covering, Integer programming, Crew scheduling

Yüksek Hızlı Trenlerde (YHT) Sefer-Makinist Eşleştirmesi

Abstract

TCDD, 2003 yılında Yüksek Hızlı Tren (YHT) hatlarını ilk olarak Ankara-Eskişehir arasında döşemeye başlamıştır. 13 Mart 2009 tarihinde Ankara-Eskişehir hattının ticari seferlere açılması ile birlikte hızlı tren işletmeciliğine geçilmiştir. Seferler Ankara-Eskişehir arası 2 gidiş 2 geliş olmak üzere günde toplam 4 sefer ile başlamış olup, 04.05.2024 tarihi itibariyle Ankara, Eskişehir, Konya, İstanbul, Karaman ve Sivas şehirlerine 32 gidiş, 32 geliş olmak üzere toplam 64 sefere ulaşmıştır. Artan sefer sayısı ile birlikte trenlerde görev alan personel sayısı artmış ve bu personelin planlanması da zorlaşmıştır. YHT ‘lerde görev alan personelin mevcut seferler için planlaması, ilgili birimler tarafından elle (manuel olarak) yapılmaktadır. Planlamanın manuel yapılması; makinist çalışma sürelerinin dengeli olmaması ve planlamanın yetersizliği sorunlarının yanında, planlama sürecinin uzun sürmesine de sebep olmaktadır. YHT için Ankara, Eskişehir, Konya, İstanbul, Karaman ve Sivas hatlarına ilaveten yakın zamanda Bursa ve İzmir hatlarının da açılacak olması bu süreci daha da karmaşıklaştıracaktır. Bu çalışma ile, YHT trenlerinin optimum sefer eşleştirmesi yapılarak makinist ihtiyacının belirlemesi sağlanmıştır. Planlama kısmının ilk aşamasında kapasite planlaması yapılmış, ikinci aşamasında ise mevcut personeli optimum çalıştırabilmek için matematiksel modeller geliştirilmiştir. Geliştirilen bu modeller CPLEX Studio IDE programında çözdürülme imkanı var iken, bu tarz programlar, ek maliyet gerektireceğinden, her problem MS Excel VBA programlama dilinde kodlanmış ve MS Excel eklentisi olan OpenSolver kullanılarak çözdürülmüştür. Geliştirilen sistemler, tüm olası durumlar için en iyi çözümleri bulabilmektedir.

Keywords

Çizelgeleme, Küme kapsama, Tam sayılı programlama, Ekip eşleştirme

Supporting Institution

TCDD Taşımacılık A.Ş Genel Müdürlüğü

References

• [1] İ. Yıldırım, “Cumhuriyet Döneminde Demiryolları (1923-1950)”, Atatürk Araştırma Merkezi (ATAM), Ankara, 2001
• [2] TCDD Taşımacılık A.Ş, erişim: 1 Haziran 2024, http://www.tcddtasimacilik.gov.tr/sayfa/hakkimizda/ sitesinden 1 haziran 2024 tarihinde alınmıştır.
• [3] G. Şahin ve B. Yüceoğlu, “Tactical crew planning in railways”, Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review, 47 (6), 1221-1243, 2011.
• [4] A. Mingozzi, M.A. Boschetti, S. Ricciardelli, Et Al., “A Set partitioning approach to the crew scheduling problem”, Operations Research, 47 (6): 873-888, 1999.
• [5] L. Bengtsson, R. Galia, T. Gustafsson, C. Hjorring, N. Kohl, “Railway crew pairing optimization”, Algorithmic Methods for Railway Optimization, 126-144, 2007
• [6] A. T. Ernst, H. Jiang, M. Krishnamoorthy, B. Owens, D. Sier, “An annotated bibliography of personnel scheduling and rostering”, Annals of Operations Research, 127, 21- 144, 2004.
• [7] Bazargan, Massoud, Airline Operations and Scheduling. U.S.A, 2004
• [8] S. Frisch, P. Hungerlander and A. Jellen. “On a real-world railway crew scheduling problem”, Transportation Research Procedia, 62, 824–831, 2022.
• [9] M. Ball, A. Roberts, “A Graph partitioning approach to airline crew scheduling”, Transportation Science, 19 (2): 107-126, 1985.
• [10] M. Gamache, A. Hertz, J.O. Ouellet, “A Graph coloring model for a feasibility problem in monthly crew scheduling with preferential bidding”, Computers & Operations Research, 34 (8): 2384-2395, 2007.
• [11] Y. Üstündağ, “Ekip çizelgeleme problemi”, Demiryolu Mühendisliği, sy. 1, ss. 72–83, Aralık 2014.
• [12] T. Park, K.R. Ryu, “Crew pairing optimization by a genetic algorithm with unexpressed genes”, Journal of Intelligent Manufacturing, 17 (4): 375-383, 2006/a.
• [13] G. Çankaya, M. Arıkan, “Sütun oluşturma algoritması ile bir havayolu ekip çizelgelemesi uygulaması”, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. 24:1 43-50, 2009.