Skip to main content
Erschienen in: Optimization and Engineering 3/2014

01.09.2014

Assessing the effectiveness of k-shortest path sets in problems of network interdiction

Erschienen in: Optimization and Engineering | Ausgabe 3/2014

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

This paper focuses on the network interdiction problem and integration of a solution methodology based on k-shortest path sets. We design and conduct an experiment using the road network of Northridge, California to assess performance of the k-shortest path approach under varying assumptions which include homogeneous and heterogeneous arc metrics, the use or non-use of pseudo nodes and alternate origin-destination scenarios. We compare the obtained solutions from the k-shortest path set approach to optimal solutions obtained by implementing Benders Decomposition and observe the differences in computation time and the objective gap for all cases of the experimental design. We also introduce a similarity measure based on spatial analysis techniques to compare coverage as a secondary measure of performance. The observed findings support the use of a k-shortest path set approach in situations where computation time prohibits the need to derive an optimal solution. Additionally, we show that the k-shortest path set approach performs better on heterogeneous networks and that only a small number need be used for k to achieve strong interdiction solutions.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Anhänge
Nur mit Berechtigung zugänglich
Literatur
Zurück zum Zitat Bard J (1998) Practical bilevel optimization; algorithms and applications. Kluwer Academic, Boston CrossRefMATH Bard J (1998) Practical bilevel optimization; algorithms and applications. Kluwer Academic, Boston CrossRefMATH
Zurück zum Zitat Brown G, Carlyle M, Salmeron J, Wood K (2006) Defending critical infrastructure. Interfaces 36(6):530–544 CrossRef Brown G, Carlyle M, Salmeron J, Wood K (2006) Defending critical infrastructure. Interfaces 36(6):530–544 CrossRef
Zurück zum Zitat Held H, Woodruff D (2005) Heuristics for multi-stage interdiction of stochastic networks. J Heuristics 11:483–500 CrossRefMATH Held H, Woodruff D (2005) Heuristics for multi-stage interdiction of stochastic networks. J Heuristics 11:483–500 CrossRefMATH
Zurück zum Zitat Liberatore F, Scaparra M, Daskin M (2011) Analysis of facility protection strategies against an uncertain number of attacks: the stochastic R-interdiction median problem with fortification. Comput Oper Res 38:357–366 MathSciNetCrossRefMATH Liberatore F, Scaparra M, Daskin M (2011) Analysis of facility protection strategies against an uncertain number of attacks: the stochastic R-interdiction median problem with fortification. Comput Oper Res 38:357–366 MathSciNetCrossRefMATH
Zurück zum Zitat Lim C, Cole Smith J (2007) Algorithms for discrete and continuous multicommodity flow network interdiction problems. IIE Trans 39:15–26 CrossRef Lim C, Cole Smith J (2007) Algorithms for discrete and continuous multicommodity flow network interdiction problems. IIE Trans 39:15–26 CrossRef
Zurück zum Zitat Nemhauser G, Wolsey L (1999) Integer and combinatorial optimization. Wiley-Interscience, New York MATH Nemhauser G, Wolsey L (1999) Integer and combinatorial optimization. Wiley-Interscience, New York MATH
Zurück zum Zitat Przemieniecki JS (2000) Mathematical methods in defense analyses. AIAA, Reston CrossRef Przemieniecki JS (2000) Mathematical methods in defense analyses. AIAA, Reston CrossRef
Zurück zum Zitat Yates J, Casas I (2010) Role of spatial data in the protection of critical infrastructure and homeland defense. Appl Spatial Analysis Policy, 1–18 Yates J, Casas I (2010) Role of spatial data in the protection of critical infrastructure and homeland defense. Appl Spatial Analysis Policy, 1–18
Zurück zum Zitat Yen J (1971) Finding the k shortest loopless paths in a network. Manag Sci 17(11):712–716 CrossRefMATH Yen J (1971) Finding the k shortest loopless paths in a network. Manag Sci 17(11):712–716 CrossRefMATH
Metadaten
Titel
Assessing the effectiveness of k-shortest path sets in problems of network interdiction
Publikationsdatum
01.09.2014
Erschienen in
Optimization and Engineering / Ausgabe 3/2014
Print ISSN: 1389-4420
Elektronische ISSN: 1573-2924
DOI
https://doi.org/10.1007/s11081-013-9220-z

Weitere Artikel der Ausgabe 3/2014

Optimization and Engineering 3/2014 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.