Towards integrating retiming in vehicle type scheduling problem

Abstract

In this paper, we propose an integer linear programming (ILP) aiming at optimizing timetabling generation and the Vehicle Type Scheduling Problem (VTSP), based on a time-space network (TSN). The model was defined as Vehicle Type Scheduling Problem with Sequential Changes of timetable (VTSP- SCT). Additionally, we developed a new methodology to insert time window to the proposed problem based on small changes on the TSN structure, with easy computational implementation and optimal solution at low computation run-times. By including small changes to the timetable and/or including time windows for timetabling trips, we introduced flexibility levels in the departure times of trips, resulting in operational advantages for the service provider. Since we use a very short time window interval, the current timetable is only slightly modified, minimally changing the passenger routines. The developed approaches were tested using random instances based on a Brazilian city. The VTSP-SCT with and without time windows have resulted in relevant savings in the daily operations of the public transportation service, reducing the required number of scheduled vehicles to carry out the historic demand.

En este documento, proponemos una programación lineal entera (ILP) con el objetivo de optimizar la generación de horarios y el problema de programación de tipo de vehículo (VTSP), basado en una red de tiempo y espacio (TSN). El modelo se definió como un problema de programación de tipo de vehículo con cambios secuenciales de horario (VTSP-SCT). Además, desarrollamos una nueva metodología para insertar una ventana de tiempo al problema propuesto en base a pequeños cambios en la estructura TSN, con una implementación computacional sencilla y una solución óptima en tiempos de ejecución de computación bajos. Al incluir pequeños cambios en el cronograma y/o incluir ventanas de tiempo para programar viajes, introdujimos niveles de flexibilidad en los horarios de salida de los viajes, lo que resulta en ventajas operacionales para el proveedor del servicio. Dado que usamos un intervalo de ventana de tiempo muy corto, el horario actual solo se modifica ligeramente, cambiando mínimamente las rutinas de los pasajeros. Los enfoques desarrollados fueron probados usando instancias aleatorias basadas en una ciudad brasileña. El VTSP-SCT con y sin ventanas de tiempo ha resultado en ahorros relevantes en las operaciones diarias del servicio de transporte público, reduciendo el número requerido de vehículos programados para llevar a cabo la demanda histórica.