Algorithmic Analysis of Intermodal Transport Network

Abstract

Tato práce je zaměřena na analýzu intermodální dopravní sítě pomocí multikriteriálního algoritmu s ohledem na priority města. Nejprve popisujeme reprezentaci intermodální dopravní sítě. Poté definujeme úlohu analýzy nad danou reprezentací. Jedná se o algoritmickou analýzu, tedy na základě zadané poptávky cestujících vyhodnocujeme klíčové indikátory. Mezi zahrnuté indikátory patří počet přeplněných úseků spojů, doba jízdy všech cestujících a celkové náklady všech cestujících. Cílem analýzy je optimalizovat počet přeplněných úseků dopravní sítě tím, že nabídneme cestujícím alternativní jízdy. Tyto cesty se snaží vyhnout úsekům dopravní sítě, kde jsou spoje přeplněné. Vyhnout se lze vybráním jiného spoje veřejné dopravy, jízdou na kole, nebo využitím taxi služby. Popisujeme multikriteriální algoritmus, který pro každého cestujícího vyhledá vhodnou cestu, přičemž optimalizuje čtyři kritéria: obsazenost vozu, dobu jízdy, cestovní náklady a počet přestupů. Také implementujeme nástroj pro analýzu, který obsahuje tento multikriteriální algoritmus a z nalezených cest vypočítá chtěné klíčové indikátory. Pomocí našeho nástroje provádíme analýzu intermodální dopravní sítě hlavního města Prahy. Při evaluaci námi vygenerované poptávky cestujících dosahujeme snížení počtu přeplněných úseků spojů v intermodální dopravní síti o 79,4 %.This work focuses on the analysis of the intermodal transport network using a multi-criteria algorithm that considers preferences of the city. To perform the analysis, we first describe the representation of the intermodal transport network. Given the representation, we define the intermodal transport network analysis problem with preferences of the city. We aim at algorithmic analysis, which computes key performance indicators using given travel demand. Thus, we provide various key performance indicators, e.g., the number of overcrowded trip segments, the total duration of all passenger journeys, and the total costs of passenger journeys. The goal of the analysis is to optimize the number of overcrowded parts of the public transport network. To achieve the goal, we offer passengers alternative journeys. These journeys try to avoid public transport vehicles with occupancy beyond a certain level of comfort. In other words, a passenger may choose another public transport connection, ride a bike, or use a taxi service. We propose a multi-criteria algorithm that finds a suitable journey for each passenger while optimizing four criteria, i.e., vehicle occupancy, duration, costs, and the number of interchanges. We also implement an analysis tool that includes the multi-criteria algorithm and calculates the required key performance indicators. By using the analysis tool, we perform an analysis using the intermodal transport network of the capital city of Prague. In the evaluation, we achieve the reduction in the number of overcrowded trip segments in the intermodal transport network by 79.4 % on randomly generated travel demand