Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmadreza Talebian
احمدرضا طالبیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Danesh Hossein panahi
دانش حسین پناهی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی حمل‌ونقل
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Rail freight traffic assignment in congested network with multi carrier
This study proposes a game theoretic approach to assigning freight shipments to a rail network system comprising multiple sub-networks, each of which own and operated by a specific carrier. This setting best represents the freight rail traortation system in the United States. Each player maximizes its benefit, subject to a set of constraints including line capacity, node capacity, demand requirements. A player’s decision variable not only appears in the objective function of its competitors but also in their constraints; therefore, the problem is a Generalized Nash Equilibrium Problem (GNEP) with shared constraints. To solve the problem for equilibrium, we first develop the KKT conditions for each player and then solve a system comprising of KKT conditions of all players. The later system is essentially equivalent to a Nonlinear complementarity problem which can be solved using off-the-shelf software packages. In addition, we analytically show that this problem has a unique global equilibrium solution. To show applicability of the proposed approach, the problem is solved for a small hypothetical rail network as well as an version of US rail network and policy insights are offered. Keywords : Generalized Nash Equilibrium Problem, KKT conditions, game theoretic approach, Nonlinear complementarity problem, Freight assignment.
با افزایش تقاضای انتقال بار در شبکه‌ی ریلی، وجود روش‌هایی که با در نظر گرفتن فضای رقابتی موجود بین شرکت‌های حمل‌کننده بار، به تعیین جریان ترافیک شبکه به‌منظور پیش‌بینی الگوی جریان، گلوگاه‌ها و نقاط پرتراکم در شرایط تعادل در آینده بپردازد، ضروری به نظر می‌رسد. در پژوهش حاضر برای تحلیل این مسئله از مفاهیم نظریه‌ی بازی‌ها استفاده‌شده است. نکته‌ی کلیدی تمایز این مطالعه از پژوهش‌های پیشین، میزان سود هر بازیکن است که علاوه بر تصمیم اتخاذشده از سوی وی به تصمیم اتخاذشده از سوی سایر بازیکنان نیز وابسته است. درنتیجه باید به دنبال نقطه‌ای در بازی بود که در آن، هیچ‌کدام از بازیکنان تمایلی به تغییر استراتژی خود نداشته باشند. در این پژوهش مسئله به‌صورت یک بازی هم‌زمان غیرهمکارانه فرمول‌بندی می‌شود که در آن شرکت‌های حمل‌ونقل ریلی در پی کسب بیشترین درآمد هستند. مسئله موجود در این پژوهش علاوه بر وابسته بودن تابع سود بازیگران به یکدیگر ، فضای تصمیم‌گیری بازیکنان نیز به هم وابسته است که این موجب شده است از تعادل نش تعمیم‌یافته استفاده شود. برای به دست آورده تعادل بازی، مسئله به‌صورت یک مسئله‌ی مکمل پیکربندی‌شده است. برای حل آن شرایط KKT هر بازیکن نوشته‌شده و از کنار هم قرار دادن شرایط همه بازیکنان، سیستم KKT برای مسئله به‌دست‌آمده است. سپس این سیستم در چهارچوب مسئله مکمل غیرخطی پیاده‌سازی شده است. به‌منظور ارزیابی عملکرد مدل و روش حل ارائه‌شده، با استفاده از مجموعه‌ی متنوعی از مسائل آزمایشی طراحی‌شده، صحت کارکرد آن سنجیده شده و درنهایت مدل در شبکه‌ی ریلی باری متراکم آمریکا متشکل از هفت شرکت کلاس یک پیاده‌سازی شده است. جریان تعادلی به‌دست‌آمده حاصل از تعادل نش تعمیم‌یافته در این شبکه‌ی کاملاً رقابتی به‌دست‌آمده و نتایج بر روی شبکه‌ی ریلی آمریکا ارائه‌شده است. با بررسی نتایج به‌دست‌آمده جریان‌های تعادلی موجود در شبکه و نیز خطوط پرتراکم، تنگناها و به‌طورکلی الگوی جریان ترافیکی به وجود آمده در شبکه‌ی ریلی آمریکا به‌صورت شهودی قابل روئیت هستند. لازم به ذکر است که برخلاف مطالعات پیشین، تعادل به‌دست‌آمده بر مبنای k کوتاه‌ترین مسیر با همپوشانی محدود بر اساس الگوریتم ابتکاری حاصل‌شده است. کلمات کلیدی: تخصیص ترافیک ریلی، تعادل نش تعمیم‌یافته، شرایط KKT، مسئله‌ی مکمل غیرخطی، الگوریتم k کوتاه‌ترین ‌مسیر‌ با همپوشانی ‌محدود

ارتقاء امنیت وب با وف بومی