Models and Optimisation for Bus Network Timetabling
Modélisation et Optimisation pour le Graphicage des Lignes de Bus
Résumé
This thesis was realized within a collaboration between the university of Angers and the company Perinfo. It deals with the development of new models and algorithms dedicated to bus network timetabling. This manuscript is built around the notion of quality of service. We start by establishing a literature review of the steps of the network planning process. We then propose a model and evaluation functions for the headway evenness and transfer synchronization objectives. Those elements are used inside a local search method based on a set of neighborhoods that we tailor for the problem. Our third contribution is a model for an original and integrated problem which solves simultaneously the timetabling and the vehicle assignment problems. To tackle this complex problem, we propose a hybrid solution method based on an iterated local search procedure and an exact auction algorithm, as well as two specic neighborhoods. The computational results obtained on a real case study show the superiority of the simultaneous approach compared to the existing solution and to the sequential approach, with respect to quality of service and to the economic costs. Finally, we address an original problem which works backwards given the traditional planning process. This timetabling problem, aiming for better transfer possibilities, is constrained by the sequences of line runs assigned to vehicles and drivers. This approach enables a quality of service improvement without making the resources schedules obsolete. A tabu search method based on two specic neighborhood mechanisms is developed and assessed on a case study.
Cette thèse a été réalisée dans le cadre d'une collaboration entre l'université d'Angers et la société Perinfo. Elle porte sur le développement de nouveaux modèles et algorithmes dédiés à la détermination des horaires de lignes dans les réseaux de bus. Le coeur de ce manuscrit est la qualité de service perçue par l'usager. Nous réalisons dans un premier temps un état de l'art des étapes relatives à la planification du réseau. Nous proposons ensuite un modèle et des fonctions d'évaluation pour les objectifs de synchronisation des correspondances et de régularité du cadencement. Ces éléments sont utilisés au sein d'une méthode de recherche locale basée sur un ensemble de voisinages que nous définissons pour le problème. Notre troisième contribution est la modélisation d'un problème original et intégré qui résout simultanément le problème de fixation des horaires et de création des affectations de véhicules. Pour ce problème complexe, nous proposons une méthode de résolution hybride basée sur une recherche locale itérée et un algorithme exact par enchères, ainsi que deux voisinages spécifiques. Les tests réalisés sur données réelles valident la supériorité de l'approche simultanée par comparaison avec la situation existante et l'approche séquentielle, tant au niveau de la qualité de service que des coûts économiques. Enfin, nous étudions une problématique originale qui prend à contre-courant le processus traditionnel de planification. Ce problème de fixation des horaires, visant des objectifs liés aux correspondances, prend pour contraintes les séquences de courses affectées aux véhicules et aux conducteurs. Cette approche permet d'améliorer la qualité de service sans remettre en cause les plannings d'exploitation. Une méthode tabou basée sur deux voisinages adaptés est développée et testée sur un cas d'étude.
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