Publication Date:
2020-08-05
Description:
We investigate the computation of periodic timetables for public transport by mixed integer programming. After introducing the problem, we describe two mathematical models for periodic timetabling, the PERIODIC EVENT SCHEDULING PROBLEM (PESP) and the QUADRATIC SEMI-ASSIGNMENT PROBLEM. Specifically, we give an overview of existing integer programming (IP) formulations for both models. An important contribution of our work are new IP formulations for the PESP based on time discretization. We provide an analytical comparison of these formulations and describe different techniques that allow a more efficient solution by mixed integer programming. In a preliminary computational study, on the basis of standard IP solvers, we compare different formulations for computing periodic timetables. Our results justify a further investigation of the time discretization approach. Typically the timetable is optimized for the current traffic situation. The main difficulty with this approach is that after introducing the new timetable the passengers’ travel behavior may differ from that assumed for the computation. Motivated by this problem, we examine an iterative timetabling procedure that is a combination of timetable computation and passenger routing. We discuss the algorithmic issues of the passenger routing and study properties of the computed timetables. Finally, we confirm our theoretical results on the basis of an own implementation.
Description:
Wir untersuchen die Berechnung von Taktfahrplänen für den öffentlichen Verkehr mit gemischt-ganzzahliger Programmierung (MIP). Im Anschluss an die Problembeschreibung, stellen wir zwei mathematische Modellierungen vor, das PERIODIC EVENT SCHEDULING PROBLEM (PESP) und das QUADRATIC SEMI-ASSIGNMENT PROBLEM. Wichtiger Bestandteil ist ein Überblick über existierende ganzzahlige Formulierungen beider Modelle. Wir entwickeln neue ganzzahlige Formulierungen für das PESP auf der Basis von Zeitdiskretisierung. Diese werden analytisch miteinander verglichen und wir beschreiben verschiedene Techniken, die eine effizientere Lösung der Formulierungen mit gemischt-ganzzahliger Programmierung ermöglichen. In einer ersten Rechenstudie, unter Verwendung gängiger MIP-Löser, vergleichen wir verschiedene ganzzahlige Formulierungen zur Berechnung von Taktfahrplänen. Unsere Ergebnisse rechtfertigen eine weitere Untersuchung des Zeitdiskretisierungsansatzes. In der Regel werden Fahrpläne mit Bezug auf die gegenwärtige Verkehrssituation optimiert. Dies birgt jedoch folgendes Problem. Wenn der neue Fahrplan eingeführt wird, ist es möglich, dass die Passagiere ein anderes Fahrverhalten zu Tage legen, als für die Berechnung des Fahrplans angenommen wurde. Vor diesem Hintergrund behandeln wir ein iteratives Verfahren zur Berechnung von Taktfahrplänen. Dieses ist eine Kombination aus Fahrplanberechnung und Passagierrouting. Neben den algorithmischen Details des Passagierroutings untersuchen wir Eigenschaften der berechneten Fahrpläne. Abschließend bestätigen wir unsere theoretischen Ergebnisse auf Grundlage einer eigenen Implementierung des Verfahrens.
Keywords:
ddc:510
Language:
English
Type:
masterthesis
,
doc-type:masterThesis
Format:
application/pdf
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