The offline pickup and delivery problem with time windows (PDPTW) is a classical combinatorial optimization problem in the transportation community, which has proven to be very challenging computationally. Due to the complexity of the problem, practical problem instances can be solved only via heuristics, which trade-off solution quality for computational tractability. Among the various heuristics, a common strategy is problem decomposition, that is, the reduction of a large-scale problem into a collection of smaller sub-problems, with spatial and temporal decompositions being two natural approaches. While spatial decomposition has been successful in certain settings, effective temporal decomposition has been challenging due to the difficulty of stitching together the sub-problem solutions across the decomposition boundaries. In this work, we introduce a novel temporal decomposition scheme for solving a class of PDPTWs that have narrow time windows, for which it is able to provide both fast and high-quality solutions. We utilize techniques that have been popularized recently in the context of online dial-a-ride problems along with the general idea of rolling horizon optimization. To the best of our knowledge, this is the first attempt to solve offline PDPTWs using such an approach. To show the performance and scalability of our framework, we use the optimization of paratransit services as a motivating example. We compare our results with an offline heuristic algorithm using Google OR-Tools. In smaller problem instances, the baseline approach is as competitive as our framework. However, in larger problem instances, our framework is more scalable and can provide good solutions to problem instances of varying degrees of difficulty, while the baseline algorithm often fails to find a feasible solution within comparable compute times.


翻译:时间窗口(PDPTW)的离线回收和交付问题是运输界典型的组合优化问题,这在计算上证明非常具有挑战性。由于问题的复杂性,实际问题实例只能通过超自然化来解决,而对于计算可移动性来说,超自然化的解决方案质量是权衡的。在各种超自然学中,一个共同的战略是问题分解,即将一个大问题缩小成一个小的子问题集,而空间和时间的分解是两种更大的自然方法。虽然空间分解在某些环境下是成功的,但有效的时间分解却具有挑战性,因为很难在分解边界的分解性解决方案中相互配合。在这项工作中,我们引入了一种全新的时间分解方案,在时间窗口中,它能够提供快速和低质量的解决方案。在网上拨分解问题中,我们最近采用的方法,与滚动地平地平流优化的一般想法一起,我们采用的方法是有效的时间分解方法。 使用这种最佳的计算方法,在时间上,而我们使用这种工具的递变现性框架则是我们使用一种手法时,在时间上,我们使用一种手法的递化的递化方法,我们使用一个过程的推论,我们使用一个过程的推论,而用一个过程的推论的推论的推论,而用一种手法则则则则则则则在使用一种手法则是用来一种手法。</s>

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