数学 > 优化与控制
[提交于 2025年7月15日
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标题: 带满足性模理论的集成周期铁路时刻表求解:一种可扩展的路径和车辆循环方法
标题: Solving Integrated Periodic Railway Timetabling with Satisfiability Modulo Theories: A Scalable Approach to Routing and Vehicle Circulation
摘要: 本文介绍了一种新的方法,通过统一的优化模型联合求解周期性列车时刻表问题(TTP)、列车径路选择和车辆循环问题(VCP)。虽然这些规划阶段传统上是依次处理的,但它们之间的相互依赖性常常导致车辆使用效率不高。我们提出了VCR-PESP,这是一种集成公式,在确保可行且符合基础设施要求的周期性时刻表的同时,最小化车队规模。我们提出了第一个基于满足性模理论(SMT)的方法来解决VCR-PESP,以求解大规模实例。与需要时间离散化的布尔满足性问题(SAT)不同,SMT通过差分约束支持连续时间,消除了时间精度与编码大小之间的权衡。我们的方法避免了四舍五入伪影,并能有效扩展,在非平凡实例中优于SAT和混合整数规划(MIP)模型。使用瑞士窄轨运营商RhB的真实数据,我们进行了广泛的实验,评估时间离散化、车辆循环策略、路径灵活性和规划集成的影响。我们证明了离散模型会增加车辆需求,而完全集成的解决方案相比顺序方法显著减少了车队需求。我们的框架在大型复杂网络中始终能够提供高分辨率的解决方案,运行时间可控。通过将建模准确性与可扩展的求解器技术相结合,这项工作确立了SMT作为集成铁路规划的强大工具。它展示了如何放松离散化并在规划层面上求解,从而实现更高效且可实施的时刻表。
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