In this paper we investigate the impact of path additions to transport networks with optimised traffic routing. In particular, we study the behaviour of total travel time, and consider both self-interested routing paradigms, such as User Equilibrium (UE) routing, as well as cooperative paradigms, such as classic Multi-Commodity (MC) network flow and System Optimal (SO) routing. We provide a formal framework for designing transport networks through iterative path additions, introducing the concepts of trip spanning tree and trip path graph. Using this formalisation, we prove multiple properties of the objective function for transport network design. Since the underlying routing problem is NP-Hard, we investigate properties that provide guarantees in approximate algorithm design. Firstly, while Braess' paradox has shown that total travel time is not monotonic non-increasing with respect to path additions under self-interested routing (UE), we prove that, instead, monotonicity holds for cooperative routing (MC and SO). This result has the important implication that cooperative agents make the best use of redundant infrastructure. Secondly, we prove via a counterexample that the intuitive statement `adding a path to a transport network always grants greater or equal benefit to users than adding it to a superset of that network' is false. In other words we prove that, for all the routing formulations studied, total travel time is not supermodular with respect to path additions. While this counter-intuitive result yields a hardness property for algorithm design, we provide particular instances where, instead, the property of supermodularity holds. Our study on monotonicity and supermodularity of total travel time with respect to path additions provides formal proofs and scenarios that constitute important insights for transport network designers.


翻译:在本文中,我们调查了交通网络路由增加路由以优化交通路由优化交通路由的方式对运输网络的影响。 特别是,我们研究了整个旅行时间的轨迹行为,并研究了自身感兴趣的路由模式,如用户 Equilibrium (UE) 路由模式,以及合作模式,如经典多商品网络(MC) 和系统优化路由模式。 我们提供了一个正式框架,通过迭代路程添加来设计运输网络,引入了跨树和行程路由图的概念。 使用这种正规化,我们证明了运输网络设计目标功能的多重属性。 由于基本的路由问题为NP-Hard,我们调查了在大致的算法设计中提供保障的属性。 首先,尽管布拉斯的悖论表明,总旅行时间不是单调的,而是在自感兴趣的路流(UE)下增加路径。 我们证明, 正式路由单调为合作的正轨(MC和SOO)提供了单一的特性。 这一结果意味着, 合作的代理机构会让多余的基础设施得到最好的使用。 其次,我们通过一个固定路段路由, 我们证明, 顺路由更有利于我们的运输。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
剑桥大学《数据科学: 原理与实践》课程,附PPT下载
专知会员服务
49+阅读 · 2021年1月20日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
78+阅读 · 2020年7月26日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium5
中国图象图形学学会CSIG
1+阅读 · 2021年11月11日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月25日
VIP会员
相关资讯
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium5
中国图象图形学学会CSIG
1+阅读 · 2021年11月11日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员