இந்திய ரயில்வேயின் வலிய உலோகங்களை மாற்றாமல் அவற்றின் செயல்திறனை விஞ்ஞானிகள் எவ்வாறு மேம்படுத்துகிறார்கள்

நம் உடல் பல சிக்கலான அமைப்புகளைக் கொண்டிருந்தாலும், அது நன்கு செயல்படுகிறது. இந்த செயல்கள் எல்லாமே தானாகவே நடக்கின்றன. ஆனால், அவை தானாக நடைபெறாமல், உங்கள் மூளை ஒவ்வொரு நேரத்திலும் இரத்தம் எந்த நாள்களில் ஓட வேண்டும் என்று திட்டமிட வேண்டியிருந்தால், வாழ்க்கை எப்படியிருக்கும்?

இந்தியாவின் ரயில்வே துறை, பொருளாதாரத்தின் ‘தமனிகள்’ என்று அழைக்கப்படுகிறது. இது உலகின் நான்காவது பெரிய ரயில்வே அமைப்பாகும். நாட்டின் சமூக மற்றும் பொருளாதார வளர்ச்சிக்கு இது ஒரு முக்கிய உந்துசக்தியாக இருக்கிறது. 160 ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக இயங்கும் இந்த அமைப்பை, அதன் ரயில்கள் அல்லது தடங்களை மாற்றாமல் எவ்வாறு மேம்படுத்தலாம் என்பது பெரிய கேள்வி. இதற்கான தீர்வாக, மண்டல ரயில்வே, ரயில்வே தகவல் அமைப்புகள் மையம் (CRIS), மற்றும் மும்பை IIT ஆகியவற்றின் ஆய்வாளர்கள் ஒரு புதிய பார்வையை முன்வைத்துள்ளனர்.

இந்த புதிய ஆராய்ச்சியில் மும்பை IIT-யில் இருந்து பேராசிரியர் மது பெலூர் (மின் பொறியியல் துறை), பேராசிரியர் நாராயண் ரங்கராஜ் (தொழில்துறை பொறியியல் மற்றும் செயல்பாட்டு ஆராய்ச்சி துறை), மண்டல ரயில்வே அலுவலர்கள் மற்றும் CRIS நிபுணர்கள் சேர்ந்து பணியாற்றுகின்றனர். இவர்களது ஆய்வை நன்றாகப் புரிந்துகொள்ள, முதலில் ரயில்களின் நேர அட்டவணை எவ்வாறு தயாரிக்கப்படுகிறது என்பதைப் பார்ப்போம்.

இந்த ஆராய்ச்சியில், ரயில்கள் இரண்டு வகையாகப் பிரிக்கப்பட்டன — தினசரி இயக்கப்படும் ரயில்கள் மற்றும் வாரத்தில் சில நாட்கள் மட்டுமே இயக்கப்படும் ரயில்கள். எடுத்துக்காட்டாக, முக்கிய நகரங்களுக்கு இடையிலான நீண்ட தூர ரயில்கள் பெரும்பாலும் தினசரி இயங்கும். ஆனால் சில ரயில்கள் குறிப்பிட்ட நாள்களில்தான் இயக்கப்படுகின்றன. இது அதிகரிக்கும் பயண தேவை உள்ள இடங்களில் புதிய சேவைகள் தொடங்கும் போது வழக்கமாக நடக்கும். தினசரி ரயில்களுக்கு அட்டவணை அமைப்பது சுலபமாக இருந்தாலும், தினசரி அல்லாத ரயில்களுக்கு நேரம் திட்டமிடுவது கடினமாக இருக்கிறது.

தினசரி அல்லாத ரயில்கள் வாரம் முழுவதும் சிதறி இயக்கப்படுவதால், அவற்றுக்கான நேர அட்டவணையை அமைப்பது சிக்கலாக இருக்கிறது. மேலும், ஒவ்வொரு மண்டல ரயில்வேயும் தங்கள் பகுதிக்கே பொருத்தமாக திட்டமிடுவதால், சில ரயில்கள் பிற பகுதிகளில் தடைகள் அல்லது அதிக போக்குவரத்து சுமைகளை உருவாக்குகின்றன. இந்த சிக்கல்களைத் தீர்க்க, ஆய்வாளர்கள் ‘டெய்லிசிங்’ என்ற புதிய முறையை பயன்படுத்தினார்கள். இதில், தினசரி அல்லாத ரயில்கள் ஒரே மாதிரியானவை என குழுவாக்கப்பட்டு, திட்டமிடலின் செயல்திறன் மேம்படுத்தப்பட்டது.

டெய்லிசிங்' என்ற முறையில், ஒரே மாதிரியான தினசரி அல்லாத ரயில்கள் ஒரு குழுவாக சேர்க்கப்படுகின்றன — அவை தினசரி ரயில்கள் போல செயல்படும் மாதிரியான நேர அட்டவணையில் அமைக்கப்படுகின்றன. அதாவது, ஒரே வகையான வளங்களை, ஒரே நேர இடைவெளிக்குள் பயன்படுத்தும், ஆனால் வெவ்வேறு நாட்களில் இயங்கும் ரயில்கள் ஒன்றாகக் குழுவாக்கப்படுகின்றன. இதனால் ஒவ்வொரு ரயிலுக்கும் தனித்தனி திட்டமிடல் தேவைப்படாமல், 24 மணி நேர அட்டவணையில் ஒரே குழுவாக அமைக்கப்பட்டு, முழு நேர பயன்பாடும் திறனும் அதிகரிக்கிறது.

‘படிநிலை கொத்தாக்கம்’ (Hierarchical Agglomerative Clustering – HAC) என்ற தொழில்நுட்பம், பெரும்பாலான ரயில்வே தரவுகளை ஆய்வு செய்து, ஒரே மாதிரியான பாதையிலும், ஒரே நேரத்தில் இயக்கப்படும், ஆனால் வெவ்வேறு நாட்களில் ஓடும் ரயில்களை ஒரே குழுவாக இணைக்கிறது. இந்தக் குழுவை ஒரு 'தினசரி' ரயிலாக நடத்துவதால், திட்டமிடும் வேலை எளிதாகவும் சீராகவும் நடைபெறுகிறது.

இந்திய ரயில்வே துறை தற்போது நாடு முழுவதும் தினசரி சுமார் 13,150 பயணிகள் ரயில்களை இயக்குகிறது. ஆனால், அவற்றில் பல ரயில்கள் வாரத்தில் சீரான முறையில் இயக்கப்படாமல் இருக்கின்றன. இதனால், சில நாட்களில் ரயில் பாதைகள் பாவிக்கப்படாமலும், சில நாட்களில் போக்குவரத்து நெரிசல் மிகுதியாகவும் இருக்கிறது.

இதைத் தீர்க்க, ரயில்களை குழுக்களாக அமைத்தால், நேர அட்டவணையை உருவாக்கும் பணியை விரைவாகச் செய்ய முடிகிறது என்று ஆய்வாளர்கள் கூறுகிறார்கள். ஒரு குழுவில் ஒரு ரயிலுக்கான அட்டவணை அமைக்கப்பட்டதும், அந்த குழுவில் உள்ள மற்ற ரயில்கள் அதைத் தொடரும்.

உதாரணமாக, ஒரு நகரச் சந்திப்பில், வெவ்வேறு நாட்களில், ஒரே நேரத்தில் பயணிக்கும் ஐந்து பேருந்துகள் இருக்கின்றனவெனக் கற்பனை செய்யுங்கள். அவற்றை ஒவ்வொன்றாகத் திட்டமிடுவது சிரமம் தரும். ஆனால், அந்த ஐந்து பேருந்துகளையும் ஒரு குழுவாக இணைத்தால், அவை ஒரு 'தினசரி' பாதை போலத் திட்டமிடலாம். ஒரே பேருந்துக்கான அட்டவணையை உருவாக்குவதால், மற்ற பேருந்துகள் அதைத் தொடர்ந்து இயங்க முடியும்.

மேலும், ஒரு குழுவில் வாரத்தில் ஏழு ரயில்கள் இல்லை என்றால், காலியுள்ள நாட்களில் புதிய ரயில்களை சேர்க்கலாம். இது முக்கியமான தடங்களில் ஏற்படும் நெரிசலைக் குறைத்து, ரயில்கள் தொடர்ந்து இயங்கும் வகையில் உதவுகிறது.

இந்தியாவின் முக்கிய ரயில்வே வழித்தடமான தங்கநாற்கரச் சாலை மற்றும் அதன் இணைப்புப் பாதைகள் (Golden Quadrilateral and Diagonals – GQD) பகுதியில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்கள் கணித மாதிரியை (model) சோதித்தனர். இந்த பாதை டெல்லி, மும்பை, சென்னை மற்றும் கொல்கத்தாவை இணைக்கிறது.

அவர்கள் பயன்படுத்திய தொகுப்பூட்டும் (clustering) நுட்பங்களில், படிநிலை கொத்தாக்கம் (HAC), வெளிசார் கொத்தாக்கம் (DBSCAN), மற்றும் K-வழிமுறை (K-means) ஆகியவை அடங்கும். இதில் HAC முறை தான் சிறந்த குழுக்களை உருவாக்கியது. இதன் மூலம், ஒரே வழியில், ஒரே நேரத்தில், ஆனால் வெவ்வேறு நாட்களில் இயக்கப்படும் ரயில்கள் ஒன்றாக சேர்க்கப்பட்டு, திட்டமிடலை எளிமைப்படுத்த முடிந்தது.

HAC முறை மற்றவைகளைவிட ஒன்றோடு ஒன்று முரண்படாத குழுக்களை விரைவாக உருவாக்கியது. இந்த வேகமான முறை மறைந்துள்ள செயல்திறனிழப்புகளையும் கண்டறிந்து, புதிய ரயில்களை இயக்குவதால் எந்த வகையிலும் ரயில்வே அமைப்பைக் சீர்குலைக்காமல் பார்த்துக்கொண்டது.

தங்கநாற்கரச் சாலையை (GQD) மையமாகக் கொண்டு இந்தக் கணித மாதிரி வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது என்று பேரா. மது பெலூர் தெரிவித்தார். இதற்கு முக்கிய காரணம், GQD-யில் அதிகபட்ச சரக்கு மற்றும் பயணிகள் போக்குவரத்து நடைபெறுகிறது. மேலும், குறைந்தபட்ச போக்குவரத்துள்ள மற்ற இடங்களில், மண்டல வாரியாக அட்டவணை இடப்படுவதால், ரயில் திட்டமிடல் எளிதாக நடைபெறுகிறது.

பேராசிரியர் மது பெலூர் கூறுகையில், ரயில்களை குழுவாக்கும் முறையை அடிப்படையாகக் கொண்டு உருவாக்கப்பட்ட ஒரு தானியங்கி கருவி, இந்திய ரயில்வேயின் GQD பாதையில் ஏற்கனவே 'டெய்லிசிங்' முறைப்படி பயன்படுத்தப்பட்டு வருகிறது. எதிர்காலத்தில் இந்த முறையை மேலும் மேம்படுத்தி, புதிய ரயில்களையும் நிகழ்நேர மாற்றங்களையும் சேர்த்து, இந்திய ரயில்வேயை மேலும் சீரான மற்றும் சிறப்பாக வேலை செய்யும் அமைப்பாக மாற்ற முடியும் என்றார்.

இந்த கணித மாதிரியை அதிக அளவில் பயன்படுத்தத் தொடங்கும்போது, புதிய சவால்கள் எழும் என ஆராய்ச்சியாளர்கள் கூறுகிறார்கள். நீண்ட தூரம் பயணிக்கும் ரயில்கள் பல நெரிசலான பகுதிகளைக் கடக்கின்றன. ஒரு பகுதியைச் சார்ந்த குழுவில் ரயில் பொருந்தினாலும், மற்ற பகுதிகளில் அது சிக்கல்களை ஏற்படுத்தலாம்.

எனவே, ஒரே வழித்தடத்திற்குள் பல தனி குழுக்களாக பிரித்து திட்டமிட வேண்டிய அவசியம் இருக்கலாம். தற்போது ஒவ்வொரு மண்டல ரயில்வேயும் தங்களாகவே திட்டமிடுவதால், எதிர்காலத்தில் 'டெய்லிசிங்' முறையின் முழுப் பயனும் கிடைக்க, மண்டலங்களுக்கிடையேயான ஒருங்கிணைப்பை மேம்படுத்த வேண்டியது அவசியமாகிறது.