Demand-Responsive Transport: Models and Algorithms
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Science |
Doctoral thesis (article-based)
| Defence date: 2013-05-31
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2013
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Language
en
Pages
69 + app. 99
Series
Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS, 80/2013
Abstract
Demand-responsive transport is a form of public transport between bus and taxi services, involving flexible routing of small or medium sized vehicles. This dissertation presents mathematical models for demand-responsive transport and methods that can be used to solve combinatorial problems related to vehicle routing and journey planning in a transport network. Public transport can be viewed as a market where demand affects supply and vice versa. In the first part of the dissertation related to vehicle routing, we show how a given demand for transportation can be satisfied by using a fleet of vehicles, assuming that the demand is known at the individual level. In the second part, by considering the journey planning problem faced by commuters, we study how the demand adapts to the supply of transport services, assuming that the supply remains unchanged for a short period of time. We also present a stochastic network model for determining the economic equilibrium, that is, the point at which the demand meets the supply, by assuming that commuters attempt to minimize travel time and transport operators aim to maximize profit. The mathematical models proposed in this work can be used to simulate the operations of public transport services in a wide range of scenarios, from paratransit services for the elderly and disabled to large-scale demand-responsive transport services designed to compete with private car traffic. Such calculations can provide valuable information to public authorities and planners of transportation services, regarding, for example, regulation and investments. In addition to public transport, potential applications of the proposed methods for solving vehicle routing and journey planning problems include freight transportation, courier and food delivery services, military logistics and air traffic.Kysyntäohjautuvalla joukkoliikenteellä tarkoitetaan bussi- ja taksipalvelujen välimuotoa, joka perustuu pienten tai keskisuurten ajoneuvojen joustavaan reititykseen. Tässä väitöskirjassa esitetään matemaattisia malleja kysyntäohjautuvalle joukkoliikenteelle, ja menetelmiä, joilla voidaan ratkaista ajoneuvojen reitinlaskentaan ja matkansuunnitteluun liittyviä kombinatorisia ongelmia liikenneverkossa. Joukkoliikennettä voidaan tarkastella markkinana, jossa kysyntä vaikuttaa tarjontaan ja päinvastoin. Väitoskirjan ensimmäisessa osassa, joka käsittelee ajoneuvojen reitinlaskentaa, näytetään miten tunnettuun kysyntään voidaan vastata käyttämällä tiettyä ajoneuvokantaa, kun oletetaan kysyntä tunnetuksi yhden matkustajan tarkkuudella. Toisessa osassa tarkastellaan matkustajien matkansuunnittelua joukkoliikenneverkossa, eli sitä miten kysyntä mukautuu liikennepalvelujen tarjonnan mukaan, kun oletetaan tarjonta muuttumattomaksi lyhyellä aikavälillä. Lopuksi esitetään menetelmä taloudellisen tasapainopisteen, eli kysynnän ja tarjonnan kohtaamispisteen, määrittämiseksi, kun oletetaan että matkustajat pyrkivät minimoimaan matka-aikaa ja liikennepalvelujen tarjoajat pyrkivät maksimoimaan taloudellista voittoa. Tässä työssä esiteltyjen mallien avulla voidaan simuloida useita erityyppisiä liikennepalvelujavanhuksille ja liikuntarajoitteisille suunnatuista kutsulinjoista henkilöautoliikenteen kanssa kilpaileviin laajamittaisiin kysyntäohjautuviin joukkoliikennejärjestelmiin. Mallien avulla tehdyt laskelmat voivat tuottaa arvokasta tietoa viranomaisille ja liikennepalvelujen suunnittelijoille liikenteen säännöstelyyn ja investointeihin liittyen. Joukkoliikenteen lisäksi esiteltyjä reitinlaskenta- ja matkansuunnittelumenetelmiä voidaan soveltaa muun muassa rahti- ja lentoliikenteessä, lähetti- ja ruoankuljetuspalveluissa sekä sotilaslogistiikassa.Description
Supervising professor
Valkeila, Esko, Prof., Aalto University, FinlandNevanlinna, Olavi, Prof., Aalto University, Finland
Thesis advisor
Hakula, Harri, Dr., Aalto University, Department of Mathematics and Systems Analysis, FinlandKeywords
demand-responsive transport, public transport, graph problems, algorithms, networks, discrete optimization, stochastic optimization, Markov decision process, economics of transportation, kysyntäohjautuva joukkoliikenne, kutsujoukkoliikenne, älykäs joukkoliikenne, algoritmit, diskreetti optimointi, stokastinen optimointi, Markov-päätösprosessi, liikennetalous
Other note
Parts
- [Publication 1]: Lauri Häme. An adaptive insertion algorithm for the single-vehicle dial-a-ride problem with narrow time windows. European Journal of Operational Research, 209, p. 11–22, February 2011.
- [Publication 2]: Lauri Häme, Harri Hakula. Dynamic journeying under uncertainty. European Journal of Operational Research, 225, p. 455-471, March 2013.
- [Publication 3]: Lauri Häme, Harri Hakula. Dynamic Journeying in Scheduled Networks. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 14, p. 360-369, March 2013.
- [Publication 4]: Lauri Häme, Jani-Pekka Jokinen, Reijo Sulonen. Modeling a competitive demandresponsive transport market. In Kuhmo Nectar Conference on Transport Economics, Stockholm, Sweden. 20 pages, June-July 2011.
- [Publication 5]: Lauri Häme, Harri Hakula. Routing by Ranking: A Link Analysis Method for the Constrained Dial-A-Ride Problem. Operations Research Letters, Under minor revision, 6 pages, 16.3.2012.
- [Publication 6]: Lauri Häme, Harri Hakula. A Maximum Cluster Algorithm for Checking the Feasibility of Dial-A-Ride Instances. Transportation Science, Under minor revision, 16 pages, 16.3.2012.