A branch-and-cut algorithm for scheduling train platoons in urban rail networks

火车 计算机科学 调度(生产过程) 整数规划 数学优化 分界 铁路货物运输 算法 地铁列车时刻表 分支和切割 运筹学 工程类 运输工程 数学 人工智能 地理 操作系统 地图学 控制(管理)
作者
Simin Chai,Jiateng Yin,Andrea D’Ariano,Ronghui Liu,Lixing Yang,Tao Tang
出处
期刊:Transportation Research Part B-methodological [Elsevier BV]
卷期号:181: 102891-102891 被引量:24
标识
DOI:10.1016/j.trb.2024.102891
摘要

With the emerging of virtual coupling technologies, the concept of train platoon, where different vehicles can be flexibly and dynamically grouped or decoupled, has become a hot research topic. In this study, we investigate the scheduling of train platoons for urban rail networks with time-dependent demand to mitigate passenger inconvenience. We propose a mixed-integer linear programming (MILP) model that simultaneously optimizes the train-platoon (de)coupling strategies, arrival/departure times at each station, and the running orders of trains, while considering limited rolling stock resources at the depots and the safety of trains at cross-line zones. To tackle computational challenges in real-world instances, we develop a customized branch-and-cut solution algorithm, based on the analysis of mathematical properties of our MILP model, to generate (near-)optimal solutions more efficiently. In particular, we propose three sets of valid inequalities that are dynamically added to the model to strengthen the linear relaxation bounds at each node. We also design a customized branching rule in the search tree by imposing to branch on the key decision variables regarding the train orders at the cross-line zones. Real-world case studies based on the operational data of Beijing metro network are conducted to verify the effectiveness of our approach. The results demonstrate that our branch-and-cut-based approach evidently outperforms commercial solvers in terms of solution quality and computational efficiency. Compared to the current train schedule with fixed compositions in practice, our approach with flexible coupling strategies can reduce the passenger dissatisfaction by over 15%.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
heyseere完成签到,获得积分10
1秒前
激情的健柏完成签到 ,获得积分10
1秒前
风信子完成签到,获得积分10
1秒前
ccc完成签到,获得积分0
2秒前
BK_201完成签到,获得积分10
3秒前
只想顺利毕业的科研狗完成签到,获得积分10
3秒前
研友_LmVygn完成签到 ,获得积分10
3秒前
Helios完成签到,获得积分10
3秒前
abiorz完成签到,获得积分0
4秒前
xueshidaheng完成签到,获得积分0
4秒前
不想看文献完成签到 ,获得积分10
5秒前
窗外是蔚蓝色完成签到,获得积分0
5秒前
ZHQ完成签到,获得积分10
6秒前
吐司炸弹完成签到,获得积分10
7秒前
Brief完成签到,获得积分0
7秒前
mayfly完成签到,获得积分10
7秒前
nanostu完成签到,获得积分0
7秒前
8秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
JamesPei应助快乐觅露采纳,获得10
8秒前
浮游应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
多多完成签到,获得积分20
9秒前
在水一方应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
Amikacin完成签到,获得积分10
9秒前
鹏举瞰冷雨完成签到,获得积分10
9秒前
Noshore完成签到,获得积分10
9秒前
海绵宝宝完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
大道要熬发布了新的文献求助10
15秒前
王sy完成签到 ,获得积分10
16秒前
19秒前
南风完成签到 ,获得积分10
20秒前
jj发布了新的文献求助10
21秒前
小彭陪小崔读个研完成签到 ,获得积分10
21秒前
大道要熬完成签到,获得积分10
23秒前
CC完成签到 ,获得积分10
23秒前
泡泡茶壶o完成签到 ,获得积分10
24秒前
MJH123456发布了新的文献求助10
24秒前
Ooops完成签到,获得积分10
26秒前
Jasper应助jj采纳,获得10
30秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
FUNDAMENTAL STUDY OF ADAPTIVE CONTROL SYSTEMS 500
微纳米加工技术及其应用 500
Nanoelectronics and Information Technology: Advanced Electronic Materials and Novel Devices 500
Performance optimization of advanced vapor compression systems working with low-GWP refrigerants using numerical and experimental methods 500
Constitutional and Administrative Law 500
PARLOC2001: The update of loss containment data for offshore pipelines 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5293935
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4443973
关于积分的说明 13831812
捐赠科研通 4327924
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2375804
邀请新用户注册赠送积分活动 1371055
关于科研通互助平台的介绍 1336111