في خطوة جريئة نحو تحسين إدارة النقل السككي، تسلط هذه الدراسة الضوء على أهمية تحسين توقيت مغادرات القطارات وتخصيص الحمولة بطرق متزامنة باستخدام نموذج رياضي مبتكر يسمى نموذج التحسين الثنائي غير المقيد (QUBO). هذا النموذج يقدم منظوراً موحداً لتخصيص مواقع المغادرة واختيار المسارات ضمن إطار ثنائي.

إن تحسين تخطيط القطارات ليس بالمهمة السهلة، حيث تعتمد جودة النظام على التفاعلات التشغيلية التي تتغير مع الوقت، ما يجعل النماذج الثابتة غير كافية. لإيجاد حل دقيق، تم إدخال طبقة تقييم قائمة على المحاكاة لتقييم عدة عوامل، بما في ذلك إشغال القسم والانتظار في المحطات، وضغط السعة على الأرصفة، والتقلبات الزمنية، وانتشار التأخيرات.

تمت المقارنة بين الخوارزميات التقليدية، والخوارزميات المستوحاة من الكوانتم، والخوارزميات الهجينة على نفس هيكل القرار. وخلصت النتائج إلى أن نموذج QUBO قادر على إنتاج مخططات قابلة للتطبيق بعد فك التشفير. كما تميزت طبقة المحاكاة في تمييز الأداء التشغيلي للخوارزميات المتنافسة تحت ظروف عادية ومتغيرة.

في السيناريوهات التي تم اختبارها، حققت خوارزمية QPSO-QAOA أفضل أداء في الظروف العادية، حيث قللت الأساليب المعززة كوانتياً الكلفة الشاملة بنسبة تتراوح بين 4.28% و26.26% كما قللت التأخير الإجمالي بنسبة تتراوح بين 4.37% و24.25% في المتوسط تحت ظروف ديناميكية بالمقارنة مع الخوارزميات التقليدية. هذه النتائج تشير إلى أن دمج نماذج QUBO مع تقييمات المحاكاة يشكل إطار عمل منهجي مفيد لتجدولة مغادرات القطارات في الأجل القصير، رغم أنه يبقى ضرورياً التحقق من صحة النتائج باستخدام بيانات تشغيل فعلية.