We developed and compared Constraint Programming (CP) and Quantum Annealing (QA) approaches for rolling stock optimisation considering necessary maintenance tasks. To deal with such problems in CP we investigated specialised pruning rules and implemented them in a global constraint. For the QA approach, we developed quadratic unconstrained binary optimisation (QUBO) models. For testing, we use data sets based on real data from Deutsche Bahn and run the QA approach on real quantum computers from D-Wave. Classical computers are used to run the CP approach as well as tabu search for the QUBO models. We find that both approaches tend at the current development stage of the physical quantum annealers to produce comparable results, with the caveat that QUBO does not always guarantee that the maintenance constraints hold, which we fix by adjusting the QUBO model in preprocessing, based on how close the trains are to a maintenance threshold distance.


翻译:我们制定并比较了限制方案(CP)和量子安纳林(QA)的机动车辆优化方法,以考虑必要的维护任务。为了处理CP的这类问题,我们调查了专门裁剪规则,并在全球性制约下执行了这些规则。对于QA方法,我们开发了四边制的无限制的二进制优化(QUBO)模型。在测试中,我们根据德意志-巴恩的真实数据使用数据集,在D-Wave的真正量子计算机上运行QA方法。古典计算机用来运行CP方法,并用来对QUBO模型进行 Talu 搜索。我们发现这两种方法都倾向于在物理量子喷射器的当前开发阶段产生类似的结果,而QUBO并不总能保证维护制约,我们通过在预处理中调整QUBO模型,根据火车离维护阈值距离有多近而加以调整。

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