Komputerowe wspomaganie planowania komunikacji miejskiej
Authors:
- Piotr Kisielewski
Abstract
The following monograph deals with issues related to the use of computer support in the process of planning public transport. Public transport is the basic transport system in large urban agglomerations. Good functioning of public transport affects the image of the city, the satisfaction of residents and visitors, efficient functioning of the whole city. The functioning of public transport depends on many factors, including the state of the transport infrastructure, the technical condition of the rolling stock and, to a large extent, the operational planning of transport. The transport process in cities is so complex, through the number of decision variables and limiting constraints, that it requires computer-aided planning using the modern methodology of operational research and mathematical optimization. The paper focuses on research in the field of computer-aided timetable planning and planning the work of drivers and vehicles. The three stages of the planning process mentioned above are extremely important. Timetable planning directly affects the level of passenger satisfaction, whether their transport needs are met with the right quality. Planning the work of vehicles and drivers is directly transferred to the level of the operational costs of public transport. The paper refers to examples documenting the amount of expenditure on public transport in Poland and abroad. In the first part of the paper, knowledge was reviewed with respect to the design of timetables, planning the work of drivers and vehicles in terms of the methods and algorithms for the optimization of solutions. The second part of the paper is opened with a description of the requirements for a computer system used for timetable planning support, topology and modelling public transport network. Great attention has been paid to the issue of the synchronization of timetable trips being the basis for timetable optimization. The third part of the paper formulates the problem of the synchronization optimization of trips and presents the originally developed heuristic procedure for computer-aided timetable design. Simulation studies of the proposed procedure were carried out using simple and complex models of some sections of the transit network of cities. The issue of the optimal planning of vehicles and drivers' work is discussed then. Common elements of planning procedures, preference matrices, types of algorithms and their dependencies have been presented. In particular, the evolutionary procedure of vehicle and driver work sets was discussed in terms of selection, crossover and mutation methods. The following chapter presents vehicle operation planning in detail. A description of the procedure and the optimization model was developed. The original deterministic and stochastic algorithms of computer vehicle work planning are presented, they were subjected to simulation tests. The solutions obtained as a result of the algorithms can be further successfully improved by the evolutionary algorithm. A specific representation of an individual subjected to evolution was developed in the paper. The chapter describes the creation of an initial population, the procedure of evolution and the generation of a solution, i.e. an optimal list of vehicle works based on the individual. Comparative simulation tests were carried out in the study, the results of which are presented in the paper. A similar scope of research covered the planning of drivers' work. A mathematical decision model and a description of the optimization procedure of the generation of duties were formulated. The procedure is based on the evolution of individuals, corresponding to the list of processed portions of drivers' work, based on an explicit record of the individual's structure. As in the case of vehicle work, the work of drivers is covered by a specific post-process stage in which labour portions are combined in duties with intermittent working time. The chapter presents collective, comparative results of algorithms. The next-to-last chapter includes additional quality indicators for the solution. The business analysis provided includes examples of simulation tests on real transit databases of cities, the results of them were compared to the result of the work of a manual expert-planner. The summarizing chapter of the paper outlines some general conclusions and the possible directions of research aimed at the development of computer-aided public transport planning systems.
- Record ID
- CUT4a7d26941b8343ccbd8b1f639b62b899
- Book type
- Monograph
- Book categories
- ;
- Author
- Publisher (including from the ministerial list of publishers)
- Warsaw University of Technology (PW)
- Publisher name (outside publisher list)
-
Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
- Publishing place (Publisher address)
- Warszawa
- Pages
- 175
- ISBN
-
978-83-7814-901-9
- Issue year
-
2019
- Other elements of collation
- il. kolor.; schem.; tab.; Bibliografia (na s.) - 141-147; Bibliografia (liczba pozycji) - 135; Oznaczenie streszczenia - Streszcz., Summ., Zfassung
- Keywords in Polish
- modelowanie sieci komunikacyjnej, planowanie i optymalizacja rozkładu jazdy, planowanie pracy kierowców i pojazdów
- Abstract in Polish
- Niniejsza monografia dotyczy problemów związanych z wykorzystaniem komputerowego wspomagania w procesie planowania komunikacji miejskiej. Publiczna komunikacja miejska stanowi podstawowy system transportowy w dużych aglomeracjach miejskich. Dobre funkcjonowanie masowej komunikacji wpływa na wizerunek miasta, zadowolenie mieszkańców i odwiedzających, sprawne funkcjonowanie całego miasta. Funkcjonowanie komunikacji miejskiej zależy od wielu czynników m.in. stanu infrastruktury komunikacyjnej, technicznego stanu taboru oraz w zasadniczym stopniu od planowania operacyjnego transportu. Proces transportowy w miastach jest na tyle złożony, poprzez liczbę zmiennych decyzyjnych i warunków ograniczających, że wymaga komputerowego wspomagania planowania z wykorzystaniem nowoczesnej metodyki badań operacyjnych i matematycznej optymalizacji. W pracy skoncentrowano się na badaniach w zakresie komputerowego wspomagania planowania rozkładu jazdy oraz planowania pracy kierowców i pojazdów. Wymienione trzy etapy procesu planowania są niezwykle istotne. Planowanie rozkładu jazdy wpływa bezpośrednio na poziom satysfakcji pasażerów, czy ich potrzeby transportowe są zaspokojone z właściwą jakością. Planowanie pracy pojazdów i kierowców ma bezpośrednie przeniesienie na poziom kosztów operacyjnych komunikacji miejskiej. W pracy odwołano się do przykładów dokumentujących wysokość nakładów na komunikację miejską w Polsce i za granicą. W pierwszej części pracy dokonano przeglądu wiedzy w związanej z projektowaniem rozkładów jazdy, planowaniem pracy pojazdów i kierowców pod kątem metod i algorytmów optymalizacji rozwiązań. Drugą część pracy rozpoczęto od opisu wymagań stawianych systemowi komputerowego wspomagania planowania rozkładu jazdy, topologii i modelowania sieci komunikacji miejskiej. Dużą uwagę zwrócono na zagadnienie synchronizacji kursów rozkładowych stanowiące podstawę optymalizacji rozkładu jazdy. W części trzeciej opracowania sformułowano problem optymalizacji synchronizacyjnej kursów i przedstawiono oryginalnie opracowaną procedurę heurystyczną do komputerowego projektowania rozkładu jazdy. Przeprowadzono badania symulacyjne zaproponowanej procedury na prostych i złożonych modelach fragmentów sieci komunikacyjnej miast. W kolejności omówiono zagadnienie optymalnego planowania pracy pojazdów i kierowców. Przedstawiono elementy wspólne procedur planowania, macierze preferencji, rodzaje algorytmów i ich zależności. W szczególności omówiono procedurę ewolucyjną zestawów pracy pojazdów i kierowców, pod kątem metod selekcji, krzyżowania i mutacji. W kolejnym rozdziale dokładnie przedstawiono planowanie pracy pojazdów. Sporządzono opis procedury i modelu optymalizacyjnego. Zaprezentowano oryginalne algorytmy deterministyczne i stochastyczne komputerowego planowania pracy pojazdów, które poddano testom symulacyjnym. Rozwiązania otrzymane w wyniku tych algorytmów, mogą być dalej skutecznie polepszane algorytmem ewolucyjnym. W pracy opracowano specyficzną reprezentację osobnika poddanego ewolucji. W rozdziale opisano tworzenie populacji początkowej, procedurę ewolucji i generowanie rozwiązania tj. optymalnej listy prac pojazdów na podstawie osobnika. W badaniach przeprowadzono porównawcze testy symulacyjne, których wyniki zaprezentowano w pracy. Podobny zakres badawczy objął planowanie pracy kierowców. Sformułowano matematyczny model decyzyjny i opis procedury optymalizacyjnej generacji służb. Procedura oparta jest na ewolucji osobników, odpowiadających liście przetwarzanych porcji pracy kierowców, w oparciu o jednoznaczny zapis budowy osobnika. Podobnie jak w przypadku pracy pojazdów, praca kierowców też objęta jest specyficznym etapem post-procesingu, w którym porcje pracy łączone są w służby z przerywanym czasem pracy. W rozdziale przedstawiono zbiorcze, porównawcze wyniki działania algorytmów. W przedostatnim rozdziale wytypowano dodatkowe wskaźniki jakości rozwiązania. W ramach analizy biznesowej przedstawiono przykłady testów symulacyjnych na rzeczywistych bazach danych komunikacyjnych miast, których wyniki zestawiono porównawczo z rezultatem pracy ręcznej planisty-eksperta. W podsumowującym rozdziale pracy sformułowano wnioski ogólne i nakreślono możliwe kierunki badań zmierzających do rozwoju komputerowo wspomaganych systemów planowania komunikacji miejskiej.
- Abstract in original language
- Diese Monographie beschäftigt sich mit Problemen im Zusammenhang mit der Verwendung von Computerunterstützung bei der Planung des öffentlichen Verkehrs. Der öffentliche Verkehr ist das grundlegende Verkehrssystem in großen städtischen Ballungsräumen. Ein gutes Funktionieren des Massenverkehrs beeinflusst das Image der Stadt, die Zufriedenheit der Einwohner und Besucher und das effiziente Funktionieren der gesamten Stadt. Das Funktionieren des öffentlichen Verkehrs hängt von vielen Faktoren ab, darunter auch vom Zustand der Verkehrsinfrastruktur, vom technischen Zustand der Fahrzeuge und weitgehend der operativen Planung des Verkehrs. Der Transportprozess in Städten ist aufgrund der Anzahl der Entscheidungsvariablen und der Randbedingungen so komplex, dass eine computergestützte Planung unter Verwendung der modernen Methodik der operativen Forschung und der mathematischen Optimierung erforderlich ist. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Forschung im Bereich der computergestützten Fahrplanplanung und Planung von Fahrern und Fahrzeugen. Die drei oben genannten Phasen des Planungsprozesses sind äußerst wichtig. Die Planung der Fahrpläne wirkt sich direkt auf die Zufriedenheit der Fahrgäste aus, ob ihre Transportbedürfnisse mit der richtigen Qualität erfüllt werden. Die Planung der Fahrzeuge und der Arbeit der Fahrer wird direkt auf die Betriebskosten des öffentlichen Verkehrs übertragen. Die Arbeit verweist auf Beispiele, die die Ausgaben für den öffentlichen Stadtverkehr in Polen und im Ausland dokumentieren. Im ersten Teil der Arbeit wurde das Wissen bezüglich der Gestaltung von Fahrplänen, der Planung der Arbeit von Fahrzeugen und Fahrern hinsichtlich Methoden und Algorithmen zur Optimierung von Lösungen überprüft. Der zweite Teil der Arbeit beginnt mit der Beschreibung der Anforderungen an das Computersystem zur Unterstützung der Fahrplanplanung, Topologie und Modellierung des öffentlichen Verkehrsnetzes. Der Frage der Synchronisierung von Fahrplankursen, die die Grundlage für die Fahrplanoptimierung bildet, wurde große Aufmerksamkeit gewidmet. Der dritte Teil der Studie formuliert das Problem der Synchronisationsoptimierung von Kursen und stellt das ursprünglich entwickelte Heuristik Verfahren für die computerunterstützte Planung von Fahrplänen vor. Simulationsstudien des vorgeschlagenen Verfahrens wurden an einfachen und komplexen Modellen von Fragmenten des Verkehrsnetzwerks von Städten durchgeführt. Die Frage der optimalen Arbeitsplanung von Fahrzeugen und Fahrern wird in weiterer Folge behandelt. Es werden gemeinsame Elemente von Planungsverfahren, Präferenzmatrizen, Algorithmen und deren Abhängigkeiten vorgestellt. Insbesondere wurde der evolutionäre Ablauf von Arbeitssätzen für Fahrzeuge und Fahrer in Bezug auf Auswahl-, Kreuzungs- und Mutationsmethoden diskutiert. Im nächsten Kapitel wird die Fahrzeugbetriebsplanung detailliert vorgestellt. Es wurde eine Beschreibung des Verfahrens und des Optimierungsmodells erstellt. Es wurden die ursprünglichen deterministischen und stochastischen Algorithmen der Computerfahrzeug-Arbeitsplanung vorgestellt, die Simulationstests unterzogen wurden. Lösungen, die als Ergebnis dieser Algorithmen erhalten werden, können durch den evolutionären Algorithmus weiter erfolgreich verbessert werden. In der Arbeit wurde eine spezifische Darstellung eines Subjekts entwickelt, das der Evolution unterworfen war. Das Kapitel beschreibt die Erstellung einer Anfangspopulation, das Evolutionsverfahren und die Erzeugung einer Lösung, d. h. eine optimale Liste von Fahrzeugarbeiten auf Basis des Subjekts. In der Studie wurden vergleichende Simulationstests durchgeführt, deren Ergebnisse in der Arbeit präsentiert wurden. Ein ähnlicher Forschungsbereich umfasste die Planung der Arbeit der Fahrer. Es wurden ein mathematisches Entscheidungsmodell und eine Beschreibung des Optimierungsverfahrens für die Generierung von Diensten formuliert. Das Verfahren basiert auf der Evolution von Subjekten, entsprechend der Liste der verarbeiteten Arbeitsportionen des Fahrers, basierend auf einer eindeutigen Aufzeichnung der Subjektstruktur. Wie bei der Fahrzeugarbeit wird die Arbeit der Fahrer durch eine bestimmte Phase des Nachverarbeitungsprozesses abgedeckt, in der die Arbeitsteile in Diensten mit unterbrochener Arbeitszeit kombiniert werden. Das Kapitel präsentiert kollektive, vergleichende Ergebnisse der Funktionsweise von Algorithmen. Im vorletzten Kapitel wurden zusätzliche Qualitätsindikatoren für die Lösung ausgewählt. Im Rahmen der Geschäftsanalyse wurden Beispiele für Simulationstests in realen Verkehrsdatenbanken von Städten präsentiert, deren Ergebnisse mit dem Ergebnis der manuellen Arbeit eines Expertenplaners verglichen wurden. Im abschließenden Kapitel der Arbeit wurden allgemeine Schlussfolgerungen formuliert und mögliche Forschungsrichtungen zur Entwicklung computergestützter öffentlicher Verkehrsplanungssysteme skizziert.
- Language
- pol (pl) Polish
- Score (nominal)
- 80
- Uniform Resource Identifier
- https://cris.pk.edu.pl/info/book/CUT4a7d26941b8343ccbd8b1f639b62b899/
- URN
urn:pkr-prod:CUT4a7d26941b8343ccbd8b1f639b62b899
* presented citation count is obtained through Internet information analysis, and it is close to the number calculated by the Publish or PerishOpening in a new tab system.