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2020 | OriginalPaper | Buchkapitel

Black-Box Optimization in Railway Simulations

verfasst von : Julian Reisch, Natalia Kliewer

Erschienen in: Operations Research Proceedings 2019

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

In railway timetabling one objective is that the timetable is robust against minor delays. One way to compute the robustness of a timetable is to simulate it with some predefined delays that occur and are propagated within the simulation. These simulations typically are complex and do not provide any information on the derivative of an objective function such as the punctuality. Therefore, we propose black-box optimization techniques that adjust a given timetable so that the expected punctuality is maximized while other objectives such as the number of operating trains or the travel times are fixed. As an example method for simulation, we propose a simple Markov chain model directly derived from real-world data. Since every run in any simulation framework is computationally expensive, we focus on optimization techniques that find good solutions with only few evaluations of the objective function. We study different black-box optimization techniques, some including expert knowledge and some are self-learning, and provide convergence results.

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Literatur
2.
Zurück zum Zitat Curchod A.: Analyse de la Stabilité d’horaires Ferroviaires Cadencés sur un réseau maillé: Bedienungshandbuch. FASTA II, Lausanne (2007) Curchod A.: Analyse de la Stabilité d’horaires Ferroviaires Cadencés sur un réseau maillé: Bedienungshandbuch. FASTA II, Lausanne (2007)
5.
Zurück zum Zitat Kecman, P., Corman, F., Meng, L.: Train delay evolution as a stochastic process. In: Tomii, N, Barkan, C.P.L., et al. (eds.) Proceedings of the 6th International Conference on Railway Operations Modelling and Analysis. IAROR (2015) Kecman, P., Corman, F., Meng, L.: Train delay evolution as a stochastic process. In: Tomii, N, Barkan, C.P.L., et al. (eds.) Proceedings of the 6th International Conference on Railway Operations Modelling and Analysis. IAROR (2015)
6.
Zurück zum Zitat Nachtigall, K.: Periodic Network Optimization and Fixed Interval Timetables: Habilitation. Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Braunschweig (1998) Nachtigall, K.: Periodic Network Optimization and Fixed Interval Timetables: Habilitation. Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Braunschweig (1998)
7.
Zurück zum Zitat Sutskever, I., Martens, J., Dahl, G., Hinton, G.: On the importance of initialization and momentum in deep learning. In: Dasgupta, S., McAllester, D. (eds.) Proceedings of the 30th International Conference on Machine Learning (PMLR), vol. 28, pp. 1139–1147, Atlanta (2013). http://proceedings.mlr.press/v28/sutskever13.html Sutskever, I., Martens, J., Dahl, G., Hinton, G.: On the importance of initialization and momentum in deep learning. In: Dasgupta, S., McAllester, D. (eds.) Proceedings of the 30th International Conference on Machine Learning (PMLR), vol. 28, pp. 1139–1147, Atlanta (2013). http://​proceedings.​mlr.​press/​v28/​sutskever13.​html
Metadaten
Titel
Black-Box Optimization in Railway Simulations
verfasst von
Julian Reisch
Natalia Kliewer
Copyright-Jahr
2020
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-030-48439-2_87

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