मानवी शरीराची कार्यक्षमता अद्भुत आहे. अत्यंत गुंतागुंतीची रचना असलेल्या शरीरात योग्य वेळी योग्य ठिकाणी योग्य तेवढे रक्त पोचवण्याचे काम मेंदू आपल्या नकळत लीलया नियंत्रित करतो. हेच काम आपल्याला विचार आणि नियोजन करून करावे लागले तर किती अवघड आहे!
भारतातील रेल्वेच्या जाळ्याला खूपदा देशाच्या रक्तवाहिन्या म्हटले जाते. कच्ची सामग्री, तयार वस्तू, इंधन, अन्न, आणि मनुष्यबळ, सर्वांचीच वाहतूक भारतीय रेल्वे करते. जगातील चौथ्या क्रमांकाचे सर्वात मोठे जाळे असलेली भारतीय रेल्वे खरोखरच तंत्रज्ञानाचा एक चमत्कार आहे. १६० वर्षांपासून वापरात असणाऱ्या या पायाभूत सेवा-सुविधा अद्ययावत करणे सोपे नक्कीच नाही. मग पायाभूत सुविधांमध्ये फार बदल न करता, रेल्वेचे वेळापत्रक आणखी इष्टतम कसे करावे?
भारतीय तंत्रज्ञान संस्था (आयआयटी) मुंबईच्या विद्युत अभियांत्रिकी विभागाचे प्रा. मधु बेलूर, इंडस्ट्रियल इंजिनीअरिंग आणि ऑपरेशन्स रिसर्च विभागाचे प्रा. नारायण रंगराज, तसेच विभागीय रेल्वे (Zonal Railways), आणि सेंटर फॉर रेल्वे इन्फॉर्मेशन सिस्टिम्स (CRIS) मधील तज्ज्ञांच्या मते, त्यासाठी तुम्हाला संपूर्ण प्रणाली बदलण्याची गरज नाही— केवळ नव्या दृष्टीकोनातून या समस्येकडे बघण्याची आवश्यकता आहे. त्यांच्या या नवीन संशोधनात त्यांनी वेळापत्रक बनवताना रोज न धावणाऱ्या गाड्यांचे गट करून त्यांचे वेळापत्रक एकत्रितपणे केल्यास प्रणाली अधिक कार्यक्षम होते असे सुचविले आहे.
संशोधकांच्या गटाने भारतातील रेल्वे गाड्यांचे दोन गट केले: रोज धावणाऱ्या गाड्या, आणि रोज न धावणाऱ्या गाड्या. ज्या शहरांच्या दरम्यान प्रवाशांची जास्त ये जा असते, सहसा त्यांना जोडणाऱ्या गाड्या रोज सोडल्या जातात. याउलट, काही गाड्या विशिष्ट ठिकाणी फक्त ठराविक दिवशीच धावतात, विशेषतः तेव्हा, जेव्हा प्रवासी वाहतूक हळूहळू वाढत चाललेल्या शहरांदरम्यान नव्या गाड्या सुरू केल्या जातात. दररोज धावणाऱ्या गाड्यांसाठी वेळापत्रक आखणे तुलनेने सोपे असते, पण आठवड्याच्या काही दिवशीच धावणाऱ्या गाड्यांचे नियोजन करणे मात्र आव्हानात्मक असते.
रोज न धावणाऱ्या गाड्यांच्या वेळा संपूर्ण आठवडाभर विखुरलेल्या असतात. त्यांना सामावून कार्यक्षम वेळापत्रक तयार करणे कठीण होते. शिवाय वेगवेगळे रेल्वे विभाग (झोन्स) आपापली वेळापत्रके आखताना त्यांच्या विभागीय संसाधनांचा विचार करून योजना तयार करतात. रोज न धावणाऱ्या गाड्या इतर विभागांमधील रूळांवरून व स्थानकांतून धावतात, तेव्हा ह्या गाड्या व तिथल्या रोज धावणाऱ्या गाड्या परस्परांकरता अडथळा बनू शकतात. स्थानिक संसाधने विचारात घेऊन आपापल्या विभागासाठी गाड्यांचे नियोजन केले गेले असेल आणि रोज न धावणाऱ्या गाड्यांसाठी गर्दीच्या मार्गांवरील संसाधने राखून ठेवली तर ती पूर्णत: वापरली जात नाहीत, किंवा राखून नाही ठेवली तर एकमेकांच्या मार्गात अडथळे येऊ शकतात, व गाड्या वेळ पाळू शकत नाहीत. या समस्येवर तोडगा काढण्यासाठी, तज्ञांच्या या गटाने ‘दैनिकीकरण’ (डेलीझिंग) नावाची प्रक्रिया सुचवली आहे, ज्यामध्ये रोज न धावणाऱ्या गाड्यांचे गट करून (समूहीकरण) चांगल्या पद्धतीने वेळापत्रक तयार करता येईल.
मूलत:, दैनिकीकरण म्हणजे साधारण एकसारख्या मार्गावरून साधारण एकाच वेळेस, पण आठवड्याच्या वेगवेगळ्या दिवशी धावणाऱ्या गाड्यांचा एक गट करून त्यांच्या आठवड्याच्या फेऱ्या एकत्रितपणे दररोजची एक फेरी असल्यासारखे मानले. आता नियोजन करताना त्यांच्या वेळा २४ तासाच्या वेळापत्रकात बसवणे सहज शक्य होते. यामुळे ज्या वेळा रिकाम्या असतात त्या भरल्या जाऊ शकतात आणि गाड्यांचे वेळापत्रक अधिक चांगले व जास्त सुसूत्र होते.
रोज एवढ्या मोठ्या प्रमाणावर वाहतूक असलेल्या जाळ्यात दैनिकीकरणासाठी योग्य गाड्या शोधणे सोपे नक्कीच नाही. ह्याकरता मोठ्या प्रमाणातील डेटामधील पॅटर्न्स ओळखू शकणारी हायरार्किकल अ‍ॅग्लोमरेटिव्ह क्लस्टरिंग (HAC) ही पद्धत संशोधकांनी वापरली. ज्या गाड्या समान मार्गांवर साधारण एकाच वेळी पण वेगवेगळ्या दिवशी धावतात, त्यांना HAC वापरून गटबद्ध केले. या गाड्यांना मग एक "क्लस्टर" किंवा “समूह” म्हणून वेळापत्रकात समाविष्ट केले गेले, ज्यामुळे आणखी संक्षिप्त आणि कार्यक्षम वेळापत्रक तयार होऊ शकले. संशोधकांना असे आढळले की त्या गटातील एका प्रातिनिधिक गाडीला ‘दैनिक गाडी’ म्हणून मानले आणि तसे वेळापत्रकात समाविष्ट केले तर त्याच गटातील अन्य गाड्यांचे वेळापत्रक देखील अधिक सुलभतेने तयार करता येते.
सध्या भारतीय रेल्वे दररोज 13,150 हून अधिक प्रवासी गाड्या देशभर चालवते. रोज न धावणाऱ्या अनेक गाड्यांच्या वेळा आठवडाभर विखुरलेल्या असतात. विखुरलेल्या वेळापत्रकामुळे काही दिवशी रेल्वेचे मार्ग क्षमतेपेक्षा कमी वापरले जातात, तर काही दिवशी अधिक वापरल्या जाणाऱ्या मार्गांवर वाहतुकीची कोंडी होते (बॉटलनेक). संशोधकांना असे आढळले की, अनियमित गाड्यांचे समूहीकरण केल्याने वेळापत्रक कमी वेळात आखून होते. एकदा एखाद्या समूहाचे (क्लस्टरचे) वेळापत्रक निश्चित झाले की, त्यातील प्रत्येक गाडीला आपोआपच ते वेळापत्रक लागू होते.
याची तुलना शहराच्या एखाद्या गर्दीच्या बस स्थानकासाठी वेळापत्रक तयार करण्याशी करूया. समजा, पाच वेगवेगळ्या बस आठवड्याच्या वेगवेगळ्या दिवशी पण एकाच वेळी त्या स्थानकातून जात असतील. प्रत्येक बसचे वेळापत्रक स्वतंत्रपणे आखायला गेलो तर ती किचकट आणि अकार्यक्षम पद्धत होईल. पण जर त्या सर्व बसचा एक समूह केला आणि त्याला एक प्रातिनिधिक "दैनंदिन" मार्ग मानले, तर फक्त एकाच बससाठी वेळापत्रक आखावे लागेल. एकदा त्या मार्गासाठी नियोजन झाले की त्या गटातील इतर सर्व बस आपोआप त्याच वेळापत्रकानुसार धावतील, ज्यामुळे नियोजन सोपे आणि अधिक कार्यक्षम होईल.
शिवाय, रेल्वे गाड्यांचे समूहीकरण करून नियोजन करणारी ही पद्धत वेळापत्रकात नव्या गाड्यांसाठी जागा करू शकेल. संशोधनानुसार जर गाड्यांच्या एका समूहामध्ये सातपेक्षा कमी गाड्या असतील (म्हणजे आठवड्याच्या प्रत्येक दिवसासाठी एक गाडी नसेल) तर मोकळ्या असलेल्या दिवसांमध्ये नवीन रेल्वे गाड्या समाविष्ट करता येतील. यामुळे कोंडी होणाऱ्या विभागाचे व्यवस्थापन अधिक चांगले करता येईल, विलंब कमी होतील आणि गाड्यांची वाहतूक जास्तीत जास्त प्रवाही ठेवता येईल.
आपली पद्धत प्रत्यक्षात किती प्रभावी आहे हे तपासण्यासाठी संशोधकांनी दिल्ली, मुंबई, चेन्नई आणि कोलकाता या शहरांना जोडणारी मोठी रेल्वे प्रणाली- गोल्डन क्वाड्रिलॅटरल आणि डायगोनल्स (GQD) नेटवर्क- निवडली. संशोधकांनी रेल्वेच्या प्रत्यक्ष माहितीचे (डेटा) विश्लेषण केले. हायरार्किकल अ‍ॅग्लोमरेटिव्ह क्लस्टरिंग (HAC), डेन्सिटी-बेस्ड स्पेशियल क्लस्टरिंग ऑफ ॲप्लिकेशन्स विथ नॉइज (DBSCAN), आणि के-मीन्स (K-means) यांसारख्या प्रसिद्ध क्लस्टरिंग (समूहीकरण) तंत्रांचा वापर केला. यातील निरीक्षणे लक्षणीय होती — HAC तंत्राने सर्वात प्रभावीपणे गाड्यांचे समूह तयार केले, ज्यामुळे रोज न धावणाऱ्या गाड्या परस्परपूरक वेळापत्रकामध्ये बसल्या आणि वेळ किंवा संसाधनांसाठी ओढाताण झाली नाही. या अभ्यासाच्या संदर्भात एखादा गाड्यांचा समूह परस्परांना "पूरक" असणे म्हणजे जेव्हा त्या समूहातील सर्व गाड्या एकाच मार्गावर, दिवसाच्या त्याचवेळी, पण वेगवेगळ्या दिवशी धावतात.
HAC तंत्राने काही सेकंदांतच गाड्यांचे समूह तयार केले जेणेकरून कोणतीही वेळेची किंवा संसाधनांची ओढाताण झाली नाही. इतर काही तंत्रांमध्ये याच कामासाठी अनेक मिनिटे लागत होती. HAC पद्धतीमुळे वेळापत्रक नियोजनातील वेळ वाचतो, शिवाय वेळापत्रक व्यवस्थापनातील चटकन दिसून न येणाऱ्या त्रुटी देखील लक्षात येतात. परिणामी, चालू प्रणालीत कोणतेही व्यत्यय न आणता वेळापत्रकात कुठे नवीन गाड्या समाविष्ट करता येऊ शकतात, ते सहज ओळखता येते.
वरील मॉडेल GQD नेटवर्कवर आधारित बनवण्याची प्रा. मधु बेलूर यांनी दोन मुख्य कारणे सांगितली. पहिले, भारतीय रेल्वेच्या एकूण मालवाहतूक आणि प्रवासी वाहतुकीचा एक मोठा आणि महत्त्वाचा भाग GQD नेटवर्क हाताळतो. दुसरे, GQD नेटवर्क व्यतिरिक्त आणि तुलनेने कमी वाहतूक हाताळणाऱ्या रेल्वे विभागांचे वेळापत्रक अधिक क्षेत्रीय पद्धतीने आखले जातात. या भागांतील गाड्यांचे प्रमाण तसेही कमी असल्यामुळे त्यांचे वेळापत्रक तयार करणे GQD एवढे अवघड नसते.
प्रा. बेलूर यांनी सांगितले की GQD च्या मार्गांवर वेळापत्रक सुधारण्यासाठी संशोधकांच्या 'डेलीझिंग' मॉडेलची सुधारित आवृत्ती भारतीय रेल्वेने अंमलात आणण्यास सुरुवात केली आहे. सुधारित पद्धतीमध्ये संशोधकांच्या गटाच्या मदतीने क्लस्टरिंगवर आधारित ऑटोमेटेड (स्वयंचलित) प्रणालीचा वापर केलेला आहे. गाड्यांच्या समूहांमध्ये आणखी गाड्या जोडून समूहातील गाड्यांचे अधिक बारकाईने समायोजन, आणि गाड्या धावत असताना गरजेप्रमाणे वेळापत्रकात तेव्हापुरते बदल करण्याची सुविधा, या सुधारणा भविष्यात करता येतील असेही ते म्हणाले. यामुळे संपूर्ण भारतीय रेल्वे प्रणाली आणखी अखंडपणे आणि सुसंगतपणे चालू राहू शकेल.
जसजसा HAC आधारित मॉडेलचा विस्तारित वापर व्हायला लागेल तसतशी नवीन आव्हाने येणार याची जाणीव संशोधकांना आहे. लांब पल्ल्याच्या गाड्या कोंडी असलेल्या अनेक विभागांमधून जातात. अशा वेळी एकाच पद्धतीने गाड्यांचा समूह बनवणे कदाचित पुरेसे ठरणार नाही. कारण प्रवासाच्या एका विभागात सहज नीट बसणारी गाडी दुसऱ्या विभागात मात्र कोंडीत पकडली जाऊ शकते. त्यामुळे संपूर्ण मार्गातील वेगवेगळ्या विभागांसाठी गाड्यांचे समूह वेगळ्या धोरणानुसार बनवणे आवश्यक असेल. याशिवाय, सध्याच्या परिस्थितीत रेल्वेचे वेगवेगळे विभाग (झोन) आपापले वेळापत्रक स्वतंत्रपणे हाताळतात, त्यामुळे भविष्यात वेळापत्रक आखण्याच्या पद्धतीमध्ये आणखी सुधारणा करण्यासाठी रेल्वे विभागांमधील समन्वय सुधारण्याची गरज आहे. ‘डेलीझिंग’ च्या संकल्पनेचा संपूर्ण लाभ घेण्यासाठी उत्तम समन्वय आवश्यक आहे. या अडचणींतून मार्ग काढणे भारतीय रेल्वेला आणखी कार्यक्षम आणि सामायिक बनवण्यासाठी अत्यंत महत्त्वाचे ठरेल.