https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/21438| File | Description | Size | Format | |
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| gustavocarvalhaesdafonsecaferreira.pdf | 3.02 MB | Adobe PDF | View/Open |
| Type: | Trabalho de Conclusão de Curso |
| Title: | Meta-heurística de otimização por colônia de formigas para otimizar manobras ferroviárias em pátios de classificação |
| Author: | Ferreira, Gustavo Carvalhaes da Fonseca |
| First Advisor: | Gonçalves, Luciana Brugiolo |
| Co-Advisor: | Moreno, Lorenza Leão Oliveira |
| Referee Member: | Bernardino, Heder Soares |
| Referee Member: | Lugão, Pedro Henrique Gasparetto |
| Resumo: | O transporte ferroviário de cargas depende fortemente da eficiência dos pátios de classificação, onde composições são desmembradas e os conjuntos de vagões são rearranjados para formar as novas composições que sairão do pátio. O reposicionamento desses conjuntos é realizado por meio de manobras, e planejar a sequência de manobras que forma todos os trens com o menor esforço operacional configura um problema de otimização combinatória de elevada complexidade. Este trabalho aborda o Problema de Formação de Trens em Pátios de Classificação Ferroviária, cujo objetivo é minimizar o número de manobras necessárias para colocar cada bloco de vagões na linha, na ordem e na posição exigidas pelo seu trem de saída, respeitando restrições de acessibilidade, zonas proibidas, conexões físicas entre linhas e janelas temporais. É proposta uma heurística construtiva gulosa aleatória que, a cada passo, gera manobras candidatas para os blocos acessíveis e seleciona uma delas por um sorteio simples entre as candidatas de menor custo, avaliadas por uma função de custo ponderada que combina proximidade da linha de saída, ordem de embarque, urgência e penalização de repetições. A heurística é guiada por uma meta-heurística de Otimização por Colônia de Formigas (Ant Colony Optimization), na qual o feromônio reforça as decisões associadas às melhores soluções encontradas. Experimentos computacionais sobre instâncias sintéticas e reais de diferentes portes mostram que a abordagem proposta produz soluções válidas para todas elas, com baixo tempo de processamento, evidenciando o potencial do método para o problema considerado. |
| Abstract: | Rail freight transportation relies heavily on the efficiency of classification yards, where trains are broken down and groups of wagons are rearranged to form the new trains that will leave the yard. The repositioning of these groups is carried out through maneuvers, and planning the maneuver sequence that forms all trains with the least operational effort constitutes a highly complex combinatorial optimization problem. This work addresses the Train Formation Problem in Railway Classification Yards, whose goal is to minimize the number of maneuvers required to place each wagon block on the line, in the order, and at the position demanded by its outbound train, subject to accessibility, forbidden zones, physical connections between lines, and time-window constraints. A greedy-stochastic constructive heuristic is proposed which, at each step, generates candidate maneuvers for the accessible blocks and selects one through a simple random draw among the lowest- cost candidates, where the cost combines proximity to the departure line, boarding order, urgency, and a repetition penalty. The heuristic is guided by an Ant Colony Optimization metaheuristic (elitist Ant System), in which pheromone reinforces the (block, destination line) decisions associated with the best solutions found. Computational experiments on thirteen instances (four synthetic and nine real-world) show that the proposed approach yields valid solutions for all of them, highlighting the method's potential for the problem considered. |
| Keywords: | Pátios de classificação ferroviária Formação de trens Otimização combinatória ACO Otimização por colônia de formigas Heurísticas construtivas Railway classification yards Train formation Combinatorial optimization ACO Ant colony optimization Constructive heuristics |
| CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA |
| Language: | por |
| Country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) |
| Institution Initials: | UFJF |
| Department: | Faculdade de Engenharia |
| Access Type: | Acesso Aberto |
| Creative Commons License: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ |
| URI: | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/21438 |
| Issue Date: | 15-Jul-2026 |
| Appears in Collections: | Engenharia Computacional - TCC Graduação |
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