臺灣博碩士論文加值系統

鐵路系統的運作，在乘務人員排班規劃方面有三個主要工作階段：工作片段規劃、工作班規劃、輪班表規劃階段。在臺鐵，上述三個階段中的工作片段規劃階段與工作班規劃階段是在機務處完成，目前由人工作業，作業量繁複且難以周全。除了排班本身屬於複雜的任務指派的難題之外，還因為臺鐵本身的工時與勞資文化而顯得異常複雜。因此本研究提出工作班排班支援模式，輔助人力完成工作班規劃階段的規劃作業。
過往文獻中，對於鐵路司機員排班的研究不勝煩舉，但過往研究基本都站在經營者角度，將目標式定為最小成本、最少人力使用等，以達到最有效率的經營模式。
本研究以排班執行者也就是司機員偏好的角度出發，提出了一套最佳化排班模式，協助規劃者在滿足合法的前提下，以最適休息時間為主要目標的工作班排班規劃。同時考量司機員偏好，並針對臺鐵實際工時型態與企業文化設計條件，以求能符合職場現實需要。此外，本研究期許能兼顧實際排班作業需要，致力於簡化排班模型，避免過於複雜的模式以及過長的計算時間，達到容易規劃、容易執行的成果。
在案例分析中，本研究利用實際的排班資料，進行最佳化模式排班，比較現行排班與模式規劃結果之優劣。分析的結果說明本研究所提出之決策支援模式，能夠有效協助排班規劃者產生優良且符合實際需求的工作班排班，讓臺鐵能在滿足營運需求的同時，提供司機員符合規範且滿意度最高的工作班排班規劃，建構更和諧的職場環境。

Crew scheduling includes three main phases: work segment planning, work shift planning, and shift schedule planning. At Taiwan Railways Administration (TRA), the planning of work segment and work shift phases are manually performed by the locomotive department. These planning processes are complicated and difficult due to the constraints in regulations (e.g. working hours) and labor-management culture at TRA. Past studies usually focus on the perspectives of the operators by minimizing cost or manpower; however, the resulting crew schedule cannot be satisfied by the TRA drivers. The proposed model aims to assist planners to consider the preference of rest time as well as the requirements of regulations. Results from the case study show that the proposed model can effectively assist planners to obtain efficient and satisfactory crew shift schedules.

口試委員會審定書 II
致謝 III
摘要 IV
ABSTRACT V
目錄 VI
圖目錄 X
表目錄 XII
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究範疇 3
1.4 研究方法 4
1.5 研究流程 5
第二章 文獻回顧 7
2.1鐵路乘務人員排班輪班問題的定義 7
2.2鐵路乘務人員排班相關文獻 10
2.3文獻回顧總結 14
第三章 臺灣鐵路管理局司機員工作班排班實務作業 18
3.1 臺鐵司機員工作班排班輪班規劃作業問題定義 18
3.2 臺鐵司機員工作班排班輪班規劃流程 20
3.2.1人員排班基本概念 20
3.2.2產生工作片段 24
3.2.3產生工作班 28
3.2.4產生輪班表 32
3.3臺鐵司機員排班的特殊考量 38
3.3.1跨多段、多種營運模式混合排班 39
3.3.2司機型工時型態與上班族型工時型態的差異 41
3.3.3一天班與兩天班在排班規範的差異 45
3.3.4《動力車駕駛人員勤務時間排班須知》介紹 50
3.3.5難以周全的人工排班 54
3.3.6機班特殊偏好 55
3.3.7機班代表的權宜權限 57
3.4 小結 58
第四章 臺鐵司機員工作班排班規劃決策支援模式 59
4.1建構臺鐵司機員排班支援模式時的假設與處理目標 59
4.2 臺鐵司機員排班支援模式 61
4.2.1目標式的選擇 61
4.2.2問題架構 64
4.2.3排班支援整數規劃模式 64
4.3 小結 75
第五章 臺鐵司機員排班實務案例分析 76
5.1 案例設計說明 78
5.2案例一、樹林花蓮對號列車 80
5.2.1 人工排班 83
5.2.2 最佳化排班 85
5.2.3結果比較 87
5.2.4 先重後輕偏好的權重與相關討論 89
5.3案例二、七堵彰化對號列車 91
5.3.1人工排班 93
5.3.2 最佳化排班 95
5.3.3 最佳化排班計算（適用較短一天班休息時間） 97
5.3.4 最佳化排班計算（特許組合編號33、34工作片段） 100
5.3.5結果比較 101
5.4 小結 105
第六章 結論與建議 106
6.1 結論 107
6.2 建議 107
6.2.1實務應用建議 107
6.2.2後續研究建議 108
參考文獻 109
附件一、交通部台灣鐵路管理局動力車駕駛人員勤務時間排班須知 111

(1)Erwin Abbink, Matteo Fischetti, Leo Kroon, Gerrit Timmer, and Michiel Vromans, Reinventing Crew Scheduling at Netherlands Railways, INFORMS Journal on Applied Analytics 2005 35:5, 393-401.
(2)Alberto Caprara, Paolo Toth, Daniele Vigo, and Matteo Fischetti, Modeling And Solving The Crew Rostering Problem, Operations Research, Vol.46, Pp.820-830, 1998.
(3)Chu, S. C. K. and Chan, E. C. H., “Crew Scheduling of Light Rail Transit in Hong Kong: From Modeling to Implementation”, Computers and Operations Research, Vol. 25, No. 11, pp. 887-894, 1998.
(4)Elizondo, R., Parada, V., Pradenas, L. et al. An evolutionary and constructive approach to a crew scheduling problem in underground passenger transport. J Heuristics 16, 575–591, 2010.
(5)Rosmalina Hanafi, Erhan Kozan, A hybrid constructive heuristic and simulated annealing for railway crew scheduling, Computer and Industrial Engineering, Vol. 70, Pages 11-19, 2014.
(6)Hoffmann, K., Buscher, U., Neufeld, J.S. et al. Solving Practical Railway Crew Scheduling Problems with Attendance Rates. Bus Inf Syst Eng 59, 147–159, 2017.
(7)Silke Jütte, Ulrich W.Thonemann, “Divide-And-Price: A Decomposition Algorithm For Solving Large Railway Crew Scheduling Problems”,European Journal Of Operationl Research, Vol. 219, Pages 214-223, 2012.
(8)Nishi, T., Muroi, Y. & Inuiguchi, M. Column generation with dual inequalities for railway crew scheduling problems. Public Transp 3, 25–42, 2011.
(9)Xudong Song, Juan Hao, Li Huo and Bolin Li, “Study On Crew Scheduling Model For The Passenger Dedicated Line”,International Journal Of Pattern Recognition And Artificial Intelligence, Vol. 26, No. 03,1259001, 2012.
(10)Zhou Feng and Xu Ruihua, "Study on model and algorithm for urban rail transit crew scheduling system", 2010 International Conference On Computer Design and Applications, pp. V5-213-V5-216, 2010.
(11)李俊德，「混合限制規劃法及數學規劃法求解大眾捷運系統司機員排班與輪值問題」，國立交通大學，博士論文，2016年。
(12)邱子瑜，「臺鐵司機員輪班問題之研究」，國立成功大學，碩士論文，2015年。
(13)林東盈、蔡孟蓉， "Integrated Crew Scheduling and Roster Problem for Trainmasters of Passenger Railway Transportation," in IEEE Access, vol. 7, pp. 27362-27375, 2019年。
(14)洪志瑋，「火車司機員排班問題之研究-以臺鐵高雄機務段為例」，國立高雄第一科技大學，碩士論文，2011年。
(15)郭彥秀，「臺鐵司機員排班與輪班問題之研究」，國立成功大學，碩士論文，2000年。
(16)張育彰，「應用基因演算法於臺鐵列車駕駛員排班與輪班整合問題之研究」，國立成功大學，碩士論文，2003年。
(17)陳桂豪、鍾志成、韓復華，「整合限制規劃與數學規劃求解大眾捷運系統司機員排班問題」，運輸計畫季刊，49卷4期，第335-365頁，2020年。
(18)劉哲旭，「列車駕駛員排班與輪班規劃之探討-基因演算法之應用」，國立成功大學，碩士論文，2015年。
(19)謝欣宏，「臺鐵司機員排班與輪班問題之研究-以基因演算法求解」，國立成功大學交通管理學系 碩士論文，2002年。
(20)鍾志成、林蓁、張仕龍和黃宏仁，「軌道司機員排班模式現況簡介」，中興工程季刊，財團法人中興工程顧問社，第118期，87-93頁，2013年1月。