Έλεγχος δομικής επάρκειας έργων υποδομής με εφαρμογή μεθόδων βελτιστοποίησης

Abstract

Ο έλεγχος της δομικής επάρκειας των έργων υποδομής, ο οποίος γίνεται προγραμματισμένα και ανά τακτά χρονικά διαστήματα, έχει καθοριστικό ρόλο στην ομαλή και ασφαλή λειτουργία τους. Οι επιθεωρήσεις ασφαλείας διενεργούνται από επιθεωρητές-μηχανικούς για τον εντοπισμό φθορών που συνιστούν επικείμενο ή άμεσο κίνδυνο για το κοινό, αλλά και λοιπών φθορών με σκοπό αν είναι πρακτικά εφικτό να αποκαθίστανται, να απομακρύνεται ο κίνδυνος ή να προβλέπονται άλλα μέτρα προστασίας. Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζεται ο αλγόριθμος ο οποίος καθορίζει τα βέλτιστα τμήματα ευθύνης συνεργείων επιθεώρησης οδικού άξονα, ώστε να επιτυγχάνεται η ισοκατανομή του φόρτου εργασίας στα διαθέσιμα συνεργεία και άρα ο έλεγχος των έργων υποδομής να γίνεται στο μικρότερο χρονικό διάστημα. Για να επιτευχθεί η βέλτιστη λύση στο πρόβλημα χωροθέτησης μελετήθηκε και αναλύθηκε η διεθνής βιβλιογραφία γύρω από τις δύο βασικές κατηγορίες προτύπων χωροθέτησης, τα Στατικά και Ντετερμινιστικά, και τα Στοχαστικά. Επιλέχθηκε γενετικός αλγόριθμος καθώς είναι μια μεθοδολογία βελτιστοποίησης όπου παρουσιάζει ικανοποιητικά αποτελέσματα σε συνδυαστικά προβλήματα πολλών αγνώστων και παραμέτρων, παρέχει τη δυνατότητα άμεσου χειρισμού διακριτών μεταβλητών και δεν εγκλωβίζεται σε τοπικά ακρότατα. Εφαρμόζεται μέθοδος επίλυσης με τροποποίηση του γενετικού αλγόριθμου Harmony Search Minimization (HMS) στον οδικό άξονα Ελεύθερη Λεωφόρος Ελευσίνας – Σταυρού - Σπατών, τμήμα της Αττικής Οδού για διαφορετικό αριθμό συνεργείων επιθεώρησης. Τα σενάρια αυτά εμφανίζουν ικανοποιητικά αποτελέσματα σχετικά με τη χρησιμότητα του αλγόριθμου σε προβλήματα χωροθέτησης οδικού άξονα.

Inspection of infrastructure, which is scheduled at regular intervals, has a key role in its safe operation. Those inspections are carried out by inspectors-engineers, in order to detect and identify any possible damage and wear that could be an immediate danger to the public. If applicable, damages are being restored so to remove the possible risk or to provide other safety measures. This thesis presents the algorithm which determines the optimum responsibility allocation for road inspection crews, so that equipartition in workload is achieved and thus infrastructure’s control time becomes shorter. To achieve the optimal solution to the problem of location, literature of the two main types of location models, static and deterministic, and Stochastic has been studied and analyzed. A genetic algorithm was picked since it’s a methodology of optimization which presents good results in many combinatorial problems with unknown parameters. It also allows direct manipulation of discrete variables and can’t be trapped in local extreme. A method of resolution is applied with a modification of the genetic algorithm “Harmony Search Minimization (HMS)” in the freeway of Elefsina - Stavros - Spata, Attiki Odos section for different number of inspection teams. These scenarios show good results in regards of the usefulness of the algorithm in locating road problems.