طراحی مدل ریاضی چندهدفه استوار مبتنی بر پایداری برای مسیریابی وسایل نقلیه جمع آوری پسماند شهری (مقاله علمی وزارت علوم)
درجه علمی: نشریه علمی (وزارت علوم)
آرشیو
چکیده
هدف: موضوع جمع آوری پسماند، یکی از چالش های بزرگ جوامع مدرن است. از آنجا که تولید پسماند در هر زمان اجتناب ناپذیر است، توجه به سامان دهی جمع آوری پسماند شهری، امری بسیار مهم و ضروری است. این در حالی است که با توجه به افزایش تولید آلاینده های زیست محیطی در دهه های اخیر و بروز بحران های ناشی از گرم شدن زمین، پرداختن به مسائل پایداری بیش از پیش در دستور کار دولت ها قرار گرفته است. این پژوهش با هدف طراحی یک شبکه جمع آوری پسماند شهری با رویکرد پایداری شهری اجرا شده است. برای این منظور، یک مدل ریاضی چندهدفه پیشنهاد شده که نگرانی های اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی مربوط به مسیریابی وسایل نقلیه جمع آوری پسماند شهری را در نظر گرفته است. روش: در این پژوهش با هدف طراحی یک شبکه بهینه برای جمع آوری پسماند شهری، یک مدل ریاضی چندهدفه عدد صحیح مبتنی بر مؤلفه های پایداری، برای مسئله مسیریابی وسایل نقلیه جمع آوری پسماند شهری ارائه شده است. برای حل مدل، از داده های واقعی مربوط به جمع آوری پسماند در شهر ساوه استفاده شد. به کمک نرم افزار گمز، مدل در ابعاد کوچک و به کمک نرم افزار متلب، مدل در ابعاد بزرگ حل شد. در مدل پیشنهادی از رویکرد استوار برای برخورد باعدم قطعیت استفاده شد. برای حل مدل در ابعاد بزرگ از الگوریتم های فراابتکاری چندهدفه استفاده شد. درنهایت بین روش های حل بر اساس مقدار تابع هدف و زمان حل، مقایسه ای انجام گرفت. یافته ها: هدف اقتصادی پژوهش، محاسبه مجموع هزینه های حمل پسماندها از نقاط جمع آوری به مراکز پردازش و مراکز بازیافت زباله و نیز هزینه های مربوط به بازیافت پسماندهاست. هدف زیست محیطی پژوهش، کاهش آلودگی ناشی از حمل پسماندهای جمع آوری شده است و در نهایت، هدف اجتماعی آن، به حداکثررساندن رضایت شهروندان از جمع آوری پسماند شهری است. در این پژوهش نشان دادیم که مدل ریاضی پیشنهادی، بین هزینه های انجام شده، حجم پسماند جمع آوری شده، مسافت پیموده شده و میزان آلودگی تولید شده از حمل ونقل پسماندها، تناسب منطقی برقرار می کند. نتیجه گیری: مدل ارائه شده در این پژوهش با در نظر گرفتن ابعاد پایداری در جمع آوری شدن پسماند شهری با ارائه توابع هدف مجزا، موجب بهینه شدن سیستم جمع آوری پسماند شهری شد. نتایج نشان داد که در بُعد اقتصادی، هزینه های جمع آوری پسماند که بیشترین سهم از هزینه کل مدیریت پسماند را به خود اختصاص می دهد، کاهش چشمگیری یافته است. دلیل کاهش هزینه جمع آوری، بهینه کردن مسیرهای جمع آوری و کاهش هزینه های مربوط به بازیافت پسماند جمع آوری شده بود. همچنین در بُعد اجتماعی با درنظر گرفتن حجم پسماند جمع آوری شده نسبت به پسماند تولید شده، میزان رضایت شهروندان محاسبه شد. درنهایت نتایج نشان داد که با کاهش اثرهای زیست محیطی مربوط به بازیافت و حمل ونقل پسماند جمع آوری شده، مدل پیشنهادی عملکرد خوبی داشته است.Designing a Multi-Objective Stable Mathematical Model for Routing Municipal Waste Collection Vehicles
Objective
Waste collection poses a significant challenge for contemporary societies. Given the inevitability of ongoing human waste production, the organization of municipal waste collection holds paramount importance. Against the backdrop of escalating environmental pollutants over recent decades and crises induced by global warming, governments have increasingly prioritized addressing sustainability issues. The objective of this study was to formulate an urban waste collection network with a municipal sustainability perspective. To achieve this goal, we proposed a multi-objective mathematical model that incorporates economic, social, and environmental considerations pertaining to the routing of urban waste collection vehicles.
Methods
This study introduces an integer multi-objective mathematical model centred on stability components to address the routing problem of urban waste collection vehicles, to design an optimal network for urban waste collection. The model was addressed using real data from waste collection in Iran’s Saveh city. GAMS software was employed for solving the model in small dimensions, while MATLAB software was utilized for solving the model in larger dimensions. The proposed model incorporates a robust approach to handle uncertainty. Multi-objective meta-heuristic algorithms were applied to solve the model in scenarios with larger dimensions. A comparative analysis was subsequently conducted, evaluating solution methods based on both the values of the objective function and the solution time.
Results
The economic objective of this study encompasses the overall costs associated with transporting waste from collection points to processing and recycling centres, along with the expenses related to waste recycling. Its environmental objective focuses on minimizing pollution resulting from the transportation of collected waste. Lastly, its social objective is to maximize citizens' satisfaction with urban waste collection. The results demonstrated that the proposed mathematical model establishes a rational relationship between the incurred costs, the quantity of waste collected, the distance travelled, and the amount of pollution generated during the transportation of waste.
Conclusion
The model presented in this study optimized the urban waste collection system by incorporating dimensions of sustainability. This was achieved by formulating separate objective functions to address various aspects of urban waste collection. The results showed that in the economic dimension, waste collection costs, which account for the largest share of the total cost of waste management, decreased significantly. The collection cost was reduced by optimizing the collection routes and reducing the costs related to recycling collected waste. In addition, in the social dimension, by considering the amount of waste collected compared to the waste produced, the level of satisfaction of citizens was calculated. Finally, the results showed that by reducing the environmental effects related to the recycling and transportation of the collected waste, the proposed model had an acceptable performance.
تبلیغات
