AN OPTIMIZATION-BASED SOLUTION APPROACH FOR THE PREVENTION OF OVERLAPPING THAT MAY OCCUR IN EARTH DISTRIBUTION

Abstract

Earthworks for transportation projects such as highway and railway projects constitute a significant part of the project cost. For this reason, in these types of projects, it is aimed to carry out cutting-filling and hauling (earth distribution) in the most economical way. In transportation engineering, different methods are applied to achieve this goal. One of the these methods is, also, general earth distribution method. In this study, “overlapping” formation, which expresses a special situation for the general earth distribution method, is discussed. In this context, firstly, mass diagram consisting of the successive hills and valleys, or the successive valleys and hills is considered. Then, in the case of overlapping, it is aimed to re-determine optimum hauling distance and eliminate the overlapping. Within the scope of the study, optimum hauling distances for three different samples in which overlapping is observed is re-determined by using Differenatial Evolution Algorithm, taking into account mathematical, geometric and trigonometric data related to mass diagram. As a result, it is seen that quite successful results are obtained and overlapping can be prevented with optimization-based solution approach.

Keywords

• Mass Diagram
• General Method
• Overlapping
• Optimum Hauling Distance
• Optimization

TOPRAK DAĞITIMINDA OLUŞABİLECEK GİRİŞİM DURUMUNUN ÖNLENMESİ İÇİN OPTİMİZASYON TABANLI ÇÖZÜM YAKLAŞIMI

Abstract

Karayolu ve demiryolu projeleri gibi ulaştırma projelerinde toprak işleri, proje maliyetinin önemli bir kısmını oluşturmaktadır. Bu nedenle, bu tür projelerde, genel olarak, yarma, dolgu ve taşıma işlemlerinin (toprak dağıtımının) en ekonomik şekilde gerçekleştirilmesi hedeflenmektedir. Ulaştırma mühendisliğinde, bu amacı gerçekleştirmek için kullanılan farklı yöntemler bulunmaktadır. Bu yöntemlerden birisi de Genel toprak dağıtımı yöntemidir. Bu çalışmada, Genel toprak dağıtımı yönteminde özel bir durum teşkil eden “girişim” oluşumu ele alınmıştır. Bu bağlamda, ardışık bir tepe ve bir vadiden veya bir vadi ve bir tepeden oluşan kütleler diyagramında, girişim oluşması durumunda, en uygun taşıma mesafelerinin yeniden belirlenmesi ve girişimin ortadan kaldırılması amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında, girişim durumunun gözlemlendiği üç farklı örnek için en uygun taşıma mesafeleri kütleler diyagramına ait matematiksel, geometrik ve trigonometrik veriler göz önünde bulundurularak Diferansiyel Gelişim Algoritması ile yeniden belirlenmiştir. Sonuç olarak, optimizasyon tabanlı çözüm yaklaşımı ile oldukça başarılı sonuçlar elde edilebileceği ve girişim durumunun önlenebileceği görülmüştür.

Keywords

• Kütleler Diyagramı
• Genel Yöntem
• Girişim
• Optimum Taşıma Mesafesi
• Optimizasyon

References

1. Ali, M. M., Törn, A., 2004. Population Set-Based Global Optimization Algorithms: Some Modifications and Numerical Studies, Computers & Operations Research, 31, 1703-1725.
2. Bakır, D., 2017. Toprak İşleri Şantiyesinde Kazı, Yükleme ve Taşıma Maliyetlerinin İncelenmesi. Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi. 72 s.
3. Baskan, O., 2019. A Multiobjective Bilevel Programming Model for Environmentally Friendly Traffic Signal Timings, Advances in Civil Engineering, Article ID: 1638618, 1-13.
4. Banks, J. H., 2010. Introduction to Transportation Engineering, New Delhi: Tata McGraw Hill Education Private Limited.
5. Çakıcı, Z., 2020. Sinyalize Kavşaklar için Optimizasyon Tabanlı Trafik Yönetim Modeli. Pamukkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Doktora Tezi. 173 s.
6. Elci, A., Ayvaz, M. T., 2014. Differential-Evolution Algorithm Based Optimization for the Site Selection of Groundwater Production Wells with the Consideration of the Vulnerability Concept, Journal of Hydrology, 511, 736-749.
7. Erselcan, N., 1994. Toprak Dağıtımı için Bir Lineer Programlama Yöntemi, Teknik Dergi, 5 (22), 763-769.
8. Evren, G., 2001. Toprak İşleri, İstanbul: Birsen Yayınevi Ltd. Şti.

9. Kamal, M., İnel, M., Optimum Design of Reinforced Concrete Continuous Foundation Using Differential Evolution Algorithm, Arabian Journal for Science and Engineering, 44 (10), 8401-8415.
10. Karaboğa, D., 2014. Yapay Zeka Optimizasyon Algoritmaları, Ankara: Nobel Akademik Yayıncılık Eğitim Danışmanlık Tic. Ltd. Şti.
11. Keskintürk, T., 2006. Diferansiyel Gelişim Algoritması, İstanbul Ticaret Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 9, 85-99.
12. Khan, S. U., Qureshi, I. M., Zaman, F., Shoaib, B., Naveed, A., Basit, A., 2014. Correction of Faulty Sensors in Phased Array Radars Using Symmetrical Sensor Failure Technique and Cultural Algorithm with Differential Evolution, The Scientific World Journal, Article ID: 852539, 1-10.
13. Li, X-Q., Wang, Z., Fu, L-H., 2016. A Laser-based Measuring System for Online Quality Control of Car Engine Block. Sensors, 16 (11), 1877.
14. Liu, H., Cai, Z., Wang, Y., 2010. Hybridizing Particle Swarm Optimization with Differential Evolution for Constrained Numerical and Engineering Optimization, Applied Soft Computing, 10 (2), 629-640.
15. Ögüt, K. S., 2005. New Approaches for the Earth Distribution Method. Journal of Transportation Engineering, 131 (4), 294-301.
16. Seçkin, İ., 2003. Toprak İşleri ve Demiryolu, İstanbul: Çağlayan Kitabevi.
17. Sriboonchandr, P., Kriengkorakot, N., Kriengkorakot, P., 2019. Improved Differential Evolution Algorithm for Flexible Job Shop Scheduling Problems. Mathematical and Computational Applications, 24 (3), 80.
18. Storn, R., Price, K., 1997. Differential Evolution a Simple and Efficient Heuristic for Global Optimization over Continuous Spaces, Journal of Global Optimization, 11 (4), 341-359.
19. Şahinkaya, O., Türk-Hırvat Karayolları Teknik Şartnamelerinin Toprak İşleri Açısından Karşılaştırılması. İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi. 99 s.
20. Tan, E., Sadak, D., Ayvaz, M. T., 2020. Kanalizasyon Sistemlerinin Diferansiyel Evrim Algoritması Kullanılarak Optimum Tasarımı, Teknik Dergi, 31 (5), 10229-10250.