A study on lane reservation problems in transportation networks
Etudes de problèmes de réservation de voie dans des réseaux de transport
Résumé
Nowadays, transportation has become an indispensable part in modern life. However, heavy traffic congestion due to high urbanization and rapid increase of vehicles has caused low transportation efficiency and huge amounts of urban pollution. In this context, to meet special transportation requirements and improve the performance of transportation systems, lane reservation, as a flexible and economic traffic management strategy, has been widely implemented in real life. The majority of studies about lane reservation in the literature focus on the impact at a microscope level, e.g., a single link or corridor.In this thesis, we focus on optimally reserving lanes at a macroscopic network level with the objective of minimizing negative impact for two categories of problems. We firstly investigate the large-size and robust lane reservation problems in the contexts of future automated truck freight transportation and large-scale special events. Then, we study lane reservation for improving the performance of bus transit system under different assumptions. For all problems studied in this thesis, appropriate models are provided and their complexities are analyzed. Different resolution approaches are developed according to the characteristics of problems, including exact two-phase method, exact epsilon-constraint based method, cut-and-solve method, and kernel search method. The performance of the proposed algorithms is evaluated by benchmark and randomly generated instances. Extensive numerical experiments show the proposed algorithms outperform the state-of-the-art algorithms and the commercial software CPLEX.
Aujourd'hui, le transport est devenu indispensable dans la vie quotidienne. Cependant, la congestion du trafic du fait de la forte urbanisation et de l'augmentation rapide du nombre de véhicules a réduit l'efficacité du système de transport et a causé d'énorme pollution urbaine. Dans ce contexte, pour répondre aux besoins spécifiques de transport et améliorer la performance des systèmes de transport, la réservation de voie, en tant que stratégie de gestion du trafic flexible, a été largement mise en œuvre. La majorité des études existantes sur la réservation de voie se focalisent au niveau microscopique, par exemple, un segment de route principale. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur la réservation optimale des voies dans un réseau de transport au niveau macroscopique en minimisant son impact négatif pour deux catégories de problèmes. Nous étudions d'abord des problèmes de réservation robuste de voie et de grande taille pour les futurs poids lourds intelligents et les grands événements spéciaux. Ensuite, nous étudions la réservation de voie dans le but d'améliorer la performance du transport public avec des hypothèses spécifiques. Pour chaque problème étudié dans cette thèse, des modèles appropriés sont construits et leurs complexités sont analysées. Différentes approches de résolution sont élaborées en fonction des caractéristiques des problèmes, à savoir : une méthode exacte à deux phases, une méthode de epsilon-contrainte, une méthode de "cut-and-solve", et une méthode de "kernel search". La performance des algorithmes proposés est évaluée à l'aide de benchmarks et d'instances générées aléatoirement. Les expériences numériques montrent que les algorithmes proposés sont plus performants que les algorithmes existant dans la littérature et le progiciel commercial CPLEX.
Domaines
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