90B20 Traffic problems
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We propose a novel integer programming approach to transfer minimization for line planning problems in public transit. The idea is to incorporate penalties for transfers that are induced by “connection capacities” into the construction of the passenger paths. We show that such penalties can be dealt with by a combination of shortest and constrained shortest path algorithms such that the pricing problem for passenger paths can be solved efficiently. Connection capacity penalties (under)estimate the true transfer times. This error is, however, not a problem in practice. We show in a computational comparison with two standard models on a real-world scenario that our approach can be used to minimize passenger travel and transfer times for large-scale line planning problems with accurate results.
Wir stellen in dieser Arbeit ein mathematisches Optimierungsmodell zur Bestimmung eines optimalen Linienplans vor, das sowohl die Fahrzeiten und die Anzahl der Umstiege berücksichtigt als auch die Kosten des Liniennetzes. Dieses Modell deckt wichtige praktische Anforderungen ab, die in einem gemeinsamen Projekt mit den Verkehrsbetrieben in Potsdam (ViP) formuliert wurden. In diesem Projekt wurde der Linienplan 2010 für Potsdam entwickelt. Unsere Berechnungen zeigen, dass die mathematische Optimierung in nichts einer "Handplanung" des Liniennetzes nachsteht. Im Gegenteil, mit Hilfe des Optimierungsprogramms ist es möglich, durch Veränderung der Parameter mehrere verschiedene Szenarien zu berechnen, miteinander zu vergleichen und Aussagen über minimale Kosten und Fahrzeiten zu machen.
In this paper we introduce the fare planning problem for public transport which consists in designing a system of fares maximizing revenue. We propose a new simple general model for this problem. It i s based on a demand function and constraints for the different fares. The constraints define the structure of the fare system, e.g., distance dependent fares or zone fares. We discuss a simple example with a quadratic demand function and distance dependent fares. Then we introduce a more realistic discrete choice model in which passengers choose between different alternatives depending on the numb er of trips per month. We demonstrate the examples by computational experiments.
Die Angebotsplanung im öffentlichen Nahverkehr umfasst die Aufgaben der Netz-, Linien-,Fahr- und Preisplanung. Wir stellen zwei mathematische Optimierungsmodelle zur Linien- und Preisplanung vor. Wir zeigen anhand von Berechnungen für die Verkehrsbetriebe in Potsdam(ViP), dass sich damit komplexe Zusammenhänge quantitativ analysieren lassen. Auf diese Weise untersuchen wir die Auswirkungen von Freiheitsgraden auf die Konstruktion von Linien und die Wahl von Reisewegen der Passagiere, Abhängigkeiten zwischen Kosten und Reisezeiten sowie den Einfluss verschiedener Preissysteme auf Nachfrage und Kostendeckung.
The optimization of fare systems in public transit allows to pursue objectives such as the maximization of demand, revenue, profit, or social welfare. We propose a non-linear optimization approach to fare planning that is based on a detailed discrete choice model of user behavior. The approach allows to analyze different fare structures, optimization objectives, and operational scenarios involving, e.g., subsidies. We use the resulting models to compute optimized fare systems for the city of Potsdam, Germany.
The \emph{fare planning problem} for public transport is to design a system of fares that maximize the revenue. We introduce a nonlinear optimization model to approach this problem. It is based on a d iscrete choice logit model that expresses demand as a function of the fares. We illustrate our approach by computing and comparing two different fare systems for the intercity network of the Netherlands.