Planning and Operation Optimization of Mobility-on-Demand Services in the Multimodal Mobility System
Tid: Må 2025-06-02 kl 10.00
Plats: M108, Brinellvägen 23, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/64248832324
Språk: Engelska
Ämnesområde: Transportvetenskap, Transportsystem
Licentiand: Haoye Chen , Transportplanering
Granskare: Professor Clas Rydergren, Linköping University
Huvudhandledare: Docent Zhenliang Ma, Transportplanering; Assistant Professor Jan Kronqvist, Numerisk analys, optimeringslära och systemteori
QC 20250512
Abstract
Multimodala transportsystem erbjuder sömlösa tjänster genom att integrera olika reseformer som bilkörning, cykling, Mobility-on-Demand (MoD)-tjänster och kollektivtrafik (PT). Med framstegen inom autonom körning och elfordon visar MoD-tjänster betydande potential för samordning med andra reseformer, särskilt kollektivtrafiken. För att utnyttja denna potential fullt ut är det nödvändigt att undersöka planering och drift av MoD och PT i ett multimodalt system.
I det multimodala transportsystemet bör serviceoperationer på utbudssidan fokusera på intermodell samordning. På efterfrågesidan väljer kunder rutter och färdmedel baserat på servicekvalitet såsom restid och pris. Dock existerar forskningsluckor i planering och drift av integrerade MoD- och PT-tjänster. Först och främst saknar befintlig litteratur optimering av serviceoperationer som anpassas till kundbeteende i multimodala system. För det andra är befintliga metoder inte lämpliga för att lösa optimeringsproblem som balanserar förväntat beteende (från serviceoperationer) och äkta kundbeteende. För det tredje saknas operativa optimeringsmodeller med tidsdynamik för elburna MoD-fordon integrerade med PT. För att adressera dessa problem presenterar artiklarna: (1) planering av serviceoperationer i multimodala system, (2) en generisk matematisk lösningsalgoritm för valbaserade optimeringsproblem, och (3) drift av elburna MoD-fordon i multimodala system.
Artikel I presenterar en valbaserad optimeringsmodell för MoD-planering i multimodala system med hänsyn till kundbeteende. Optimeringen integrerar resenärers val av färdmedel och rutter via en multinomial logit (MNL)-modell. En effektiv lineariseringsmetod för transformerade MNL-begränsningar föreslås för att lösa modellen. Fallstudier och numeriska experiment demonstrerar metodens precision, effektivitet och fördelar jämfört med befintliga metoder. Artikel II utvidgar tillvägagångssättet genom att föreslå generiska yttre-inre approximationsmetoder för att lösa valbaserade optimeringsproblem, tillämpbara på problem som lokaliseringsplanering, nätverksutbyggnad och prissättning.
Artikel III optimerar samverkan mellan MoD och PT genom en nätverksflödesmodell som beskriver interaktioner mellan kundflöden, MoD-fordon och PT. Modellen integrerar tidsdynamik och laddningsbeteende för MoD-fordon via ett expanderat nätverk där varje dimension representerar plats, tidpunkt, laddningstillstånd eller färdmedel. En fallstudie med verkliga data från Färingsö i Stockholm visar att integrering av 10 MoD-fordon generellt minskar genomsnittlig restid med 11,35% och reslängd med 1,90%. Dessutom minskar maximal restid, genomsnittlig väntetid, inledande väntetid samt genomsnittlig/maximal bytestid markant (40%). Intermodella byten äger huvudsakligen rum på begränsade platser, vilket indikerar att endast små infrastrukturanpassningar krävs för integrationen.