School bus routing and timetabling for special education schools

Abstract

ÖZEL EĞİTİM OKULLARI İÇİN SERVİS ROTALAMA VE ÇİZELGELEME Özel Eğitim Okulu Problemi (ÖEOP), okul servis aracının katettiği yolu ve öğrencilerin araç içinde geçirdikleri toplam süreyi minimize eden ve ayrıca öğrencinin özrüne uygun öğretmen-öğrenci ataması yapan yeni bir eniyileme problemidir. ÖEOP’nin çözümüyle elde edilen eğitim çizelgesi ve buna uygun okul aracı rotasıdır. Çocukların eğitimi bir sınıfa bir öğrenci ve bu öğrencinin özrü üzerine ihtisasa sahip bir öğretmen olacak şekilde verilmektedir. Bu problemde çocukların almaları gereken eğitim hafta içinde birkaç güne bölünebilmektedir. Bu tezde özel eğitim okullarının servis araçlarının katettiği yolu ve toplam araç içinde geçen süreyi minimize eden bir rotalama ve aynı zamanda bir ders çizelgelemesi içeren problemin bir matematiksel model geliştirilmiştir. Benzetimli tavlama (simulated annealing) anasezgisel (metaheuristic) metodunun Java yazılım diliyle yapılan uygulama ile örnek problemler üzerinde denemeleri başarıyla yapılmıştır. Ayrıca benzetimli tavlama metodunu, ÖEOP’nin daha basit bir versiyonu için önerilen dinamik pasta sezgisel metoduyla karşılaştırılmıştır. Benzetimli tavlama anasezgisel metodunun dinamik pasta sezgisel metodundan daha iyi sonuç verdiği gözlemlenmiştir.

SCHOOL BUS ROUTING AND TIMETABLING FOR SPECIAL EDUCATION SCHOOLS Special Education School Problem (SESP) is new kind of optimization problem which minimize the total distance traveled by the school bus and total ride time of children which also assigns teachers to children according to their disability. SESP solution gives the timetabling of education and the route of the school vehicle according to this timetable. Lectures are given in a one-to-one basis by teachers who are qualified for the children’s disabilities. Schooling can be divided into weekdays. In this thesis, the problem of minimization of total distance traveled by a special education school bus and the total riding time of children and course timetabling is mathematically modeled. A simulated annealing based program is developed in Java language and applied to sample problems successfully. Also, we compared the simulated annealing approach with the dynamic pie (DP) heuristic which was suggested before for a simplified version of our problem. We observed that the simulated annealing metaheuristic is superior to the DP heuristic.