物流运营商最近提出了一项技术,可以帮助降低城市货运分销中的交通拥堵和运营成本,最近提出了移动包裹储物柜(MPLS)。鉴于他们能够在整个部署领域搬迁,因此他们具有提高客户可访问性和便利性的潜力。在这项研究中,我们制定了移动包裹储物柜问题(MPLP),这是位置路由问题(LRP)的特殊情况,该案例确定了整天MPL的最佳中途停留位置以及计划相应的交付路线。开发了基于混合Q学习网络的方法(HQM),以解决所得大问题实例的计算复杂性,同时逃脱了本地Optima。此外,HQM与全球和局部搜索机制集成在一起,以解决经典强化学习(RL)方法所面临的探索和剥削困境。我们检查了HQM在不同问题大小(最多200个节点)下的性能,并根据遗传算法(GA)进行了基准测试。我们的结果表明,HQM获得的平均奖励比GA高1.96倍,这表明HQM具有更好的优化能力。最后,我们确定有助于车队规模要求,旅行距离和服务延迟的关键因素。我们的发现概述了MPL的效率主要取决于时间窗口的长度和MPL中断的部署。
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在本文中,我们介绍了有关典型乘车共享系统中决策优化问题的强化学习方法的全面,深入的调查。涵盖了有关乘车匹配,车辆重新定位,乘车,路由和动态定价主题的论文。在过去的几年中,大多数文献都出现了,并且要继续解决一些核心挑战:模型复杂性,代理协调和多个杠杆的联合优化。因此,我们还引入了流行的数据集和开放式仿真环境,以促进进一步的研发。随后,我们讨论了有关该重要领域的强化学习研究的许多挑战和机会。
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我们研究了在国内捐助服务服务中引起的车辆路由问题的随机变体。我们考虑的问题结合了以下属性。就客户是随机的,但不仅限于预定义的集合,因此请求服务的客户是可变的,因为它们可能出现在给定的服务领域的任何地方。此外,需求量是随机的,并且在拜访客户时会观察到。目的是在满足车辆能力和时间限制的同时最大化预期的服务需求。我们将此问题称为VRP,具有高度可变的客户基础和随机需求(VRP-VCSD)。对于这个问题,我们首先提出了马尔可夫决策过程(MDP)的配方,该制定代表了一位决策者建立所有车辆路线的经典集中决策观点。虽然结果配方却很棘手,但它为我们提供了开发新的MDP公式的地面,我们称其为部分分散。在此公式中,动作空间被车辆分解。但是,由于我们执行相同的车辆特定政策,同时优化集体奖励,因此权力下放是不完整的。我们提出了几种策略,以减少与部分分散的配方相关的国家和行动空间的维度。这些产生了一个更容易解决的问题,我们通过加强学习来解决。特别是,我们开发了一种称为DECQN的Q学习算法,具有最先进的加速技术。我们进行了彻底的计算分析。结果表明,DECN的表现大大优于三个基准策略。此外,我们表明我们的方法可以与针对VRP-VCSD的特定情况开发的专业方法竞争,在该情况下,客户位置和预期需求是事先知道的。
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在带有电动车队的乘车系统中,充电是一个复杂的决策过程。大多数电动汽车(EV)出租车服务要求驾驶员做出利己主义决定,从而导致分散的临时充电策略。车辆之间通常缺乏或不共享移动性系统的当前状态,因此无法做出最佳的决定。大多数现有方法都不将时间,位置和持续时间结合到全面的控制算法中,也不适合实时操作。因此,我们提出了一种实时预测性充电方法,用于使用一个名为“闲置时间开发(ITX)”的单个操作员进行乘车服务,该方法预测了车辆闲置并利用这些时期来收获能量的时期。它依靠图形卷积网络和线性分配算法来设计最佳的车辆和充电站配对,以最大程度地提高利用的空闲时间。我们通过对纽约市现实世界数据集的广泛模拟研究评估了我们的方法。结果表明,就货币奖励功能而言,ITX的表现优于所有基线方法至少提高5%(相当于6,000个车辆操作的$ 70,000),该奖励奖励功能的建模旨在复制现实世界中乘车系统的盈利能力。此外,与基线方法相比,ITX可以将延迟至少减少4.68%,并且通常通过促进顾客在整个车队中更好地传播乘客的舒适度。我们的结果还表明,ITX使车辆能够在白天收获能量,稳定电池水平,并增加需求意外激增的弹性。最后,与表现最佳的基线策略相比,峰值负载减少了17.39%,这使网格操作员受益,并为更可持续的电网使用铺平了道路。
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在过去的几十年中,经典的车辆路由问题(VRP),即为车辆分配一组订单并规划他们的路线已经被密集研究。仅作为车辆的订单分配和他们的路线已经是一个NP完整的问题,因此在实践中的应用通常无法考虑在现实世界应用中应用的约束和限制,所谓的富VRP所谓的富VRP(RVRP)并且仅限于单一方面。在这项工作中,我们融入了主要的相关真实限制和要求。我们提出了一种两级策略和时间线窗口和暂停时间的时间线算法,并将遗传算法(GA)和蚁群优化(ACO)单独应用于问题以找到最佳解决方案。我们对四种不同问题实例的评估,针对四个最先进的算法表明,我们的方法在合理的时间内处理所有给定的约束。
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In many domains such as transportation and logistics, search and rescue, or cooperative surveillance, tasks are pending to be allocated with the consideration of possible execution uncertainties. Existing task coordination algorithms either ignore the stochastic process or suffer from the computational intensity. Taking advantage of the weakly coupled feature of the problem and the opportunity for coordination in advance, we propose a decentralized auction-based coordination strategy using a newly formulated score function which is generated by forming the problem into task-constrained Markov decision processes (MDPs). The proposed method guarantees convergence and at least 50% optimality in the premise of a submodular reward function. Furthermore, for the implementation on large-scale applications, an approximate variant of the proposed method, namely Deep Auction, is also suggested with the use of neural networks, which is evasive of the troublesome for constructing MDPs. Inspired by the well-known actor-critic architecture, two Transformers are used to map observations to action probabilities and cumulative rewards respectively. Finally, we demonstrate the performance of the two proposed approaches in the context of drone deliveries, where the stochastic planning for the drone league is cast into a stochastic price-collecting Vehicle Routing Problem (VRP) with time windows. Simulation results are compared with state-of-the-art methods in terms of solution quality, planning efficiency and scalability.
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钢筋学习最近在许多组合优化问题中显示了学习质量解决方案的承诺。特别地,基于注意的编码器 - 解码器模型在各种路由问题上显示出高效率,包括旅行推销员问题(TSP)。不幸的是,它们对具有无人机(TSP-D)的TSP表现不佳,需要在协调中路由车辆的异构队列 - 卡车和无人机。在TSP-D中,这两个车辆正在串联移动,并且可能需要在用于其他车辆的节点上等待加入。不那么关注的基于关注的解码器无法在车辆之间进行这种协调。我们提出了一种注意力编码器-LSTM解码器混合模型,其中解码器的隐藏状态可以代表所做的动作序列。我们经验证明,这种混合模型可提高基于纯粹的关注的模型,用于解决方案质量和计算效率。我们对MIN-MAX电容车辆路由问题(MMCVRP)的实验还确认混合模型更适合于多车辆的协调路由而不是基于注意的模型。
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在本文中,我们研究了电子商务运营商面临的顺序决策问题,与何时从中央仓库发送车辆以服务于客户请求,并在哪个命令下提供服务,假设是在到达仓库的包裹是随机且动态的。目的是最大化在服务时间内可以交付的包裹数。我们提出了两种解决此问题的强化学习方法,一种基于策略函数近似(PFA),第二种基于值函数近似(VFA)。两种方法都与前景策略相结合,其中未来发布日期以蒙特卡洛的方式进行采样,并使用量身定制的批处理方法来近似未来状态的价值。我们的PFA和VFA很好地利用了基于分支机构的精确方法来提高决策质量。我们还建立了足够的条件,可以将最佳策略的部分表征并将其集成到PFA/VFA中。在基于720个基准实例的实证研究中,我们使用具有完美信息的上限进行了竞争分析,我们表明PFA和VFA的表现极大地超过了两种替代近视方法。总体而言,PFA提供最佳解决方案,而VFA(从两阶段随机优化模型中受益)在解决方案质量和计算时间之间取得了更好的权衡。
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我们介绍了多模式的汽车和乘车共享问题(MMCRP),其中使用一台汽车来涵盖一组乘车请求,同时将发现的请求分配给其他运输方式(MOT)。汽车的路线由一次或多个旅行组成。每次旅行都必须具有特定但不明的驱动程序,以仓库开始,然后以(可能不同的)仓库结束。即使两个骑行没有相同的起源和/或目的地,也允许在用户之间共享骑行。用户始终可以根据各个首选项列表使用其他运输方式。该问题可以作为车辆调度问题提出。为了解决该问题,构建了一个辅助图,在该图中,每次旅行在仓库中的启动和结尾,并覆盖可能的乘车共享,以时空图中的形式建模为弧。我们提出了一种基于列生成的两层分解算法,其中主问题可确保最多只能涵盖每个请求,并且定价问题通过在时间 - 时间中解决一种最短路径问题来生成新的有希望的路线空间网络。报告了基于现实实例的计算实验。基准实例基于奥地利维也纳的人口,空间和经济数据。我们通过在合理时间内基于列生成的方法来解决大型实例,并进一步研究了各种精确和启发式定价方案。
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由于货运车数量的增加,在城市地区采用了电动汽车(EV),以减少环境污染和全球变暖。但是,路由最后一英里物流的轨迹仍在继续影响社会和经济可持续性时仍然存在缺陷。因此,在本文中,提出了一种称为超高神性自适应模拟退火的超增压性(HH)方法,并提出了增强学习(HHASA $ _ {RL} $)。它由多军匪徒方法和自适应模拟退火(SA)元启示术算法组成,用于解决该问题称为电容的电动汽车路由问题(CEVRP)。由于充电站数量有限和电动汽车的旅行范围,因此电动汽车必须提前为电池充电时刻,并减少旅行时间和成本。 HH实施的HH改善了多个最低最低知名解决方案,并为IEEE WCCI2020竞赛的拟议基准测试获得了一些高维实例的最佳平均值。
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对同日发货(SDD)的需求在过去几年中迅速增加,并在Covid-19大流行期间特别蓬勃发展。快速增长并非没有挑战。 2016年,由于较低的成员资格和距离仓库的距离远远,某些少数民族社区被排除在接受亚马逊的SDD服务之外,提高了对公平的担忧。在本文中,我们研究了向客户提供公平的SDD服务的问题。服务区域被分成不同的区域。在一天中,客户请求SDD服务以及请求和交付位置的时机未提前知道。调度员动态分配车辆,以便在交付截止日期前将交付给予接受客户。除整体服务率(实用程序)外,我们还最大限度地提高了所有地区的最小区域服务率(公平性)。我们将问题模拟为多目标马尔可夫决策过程,并开发深度Q学习解决方案方法。我们介绍了从税率到实际服务的新颖改造,从而创造了一个稳定和有效的学习过程。计算结果证明了我们对在不同客户地理位置中的空间和时间内的不公平性的方法的有效性。我们还表明,这种有效性有效地与不同的仓库位置有效,提供业务,其中有机会从任何位置实现更好的公平性。此外,我们考虑忽略公平性在服务中的影响,结果表明,当客户对服务水平的期望很高时,我们的政策最终越优越。
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车辆路由问题是文献中众所周知的NP-HARD组合优化问题。传统的解决方案方法涉及精心设计的启发式方法或耗时的元启发术。强化学习的最新工作一直是一种有希望的替代方法,但发现在解决方案质量方面很难与传统方法竞争。本文提出了一种混合方法,结合了加强学习,政策推出和可满足性的求解器,以实现计算时间和解决方案质量之间的可调整权衡。在流行的公共数据集中的结果表明,该算法能够比现有基于学习的方法更接近最佳水平,而计算时间较短。该方法需要最少的设计工作,并且能够在没有额外培训的情况下解决看不见的任意规模问题。此外,该方法可以推广到其他组合优化问题。
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乘客和货物交付的可行性服务服务的无处不在的增长在运输系统领域内带来了各种挑战和机遇。因此,正在开发智能运输系统以最大限度地提高运营盈利能力,用户的便利性和环境可持续性。与riveShiening的最后一次交付的增长呼吁进行高效且凝聚力的系统,运输乘客和货物。现有方法使用静态路由方法来解决考虑到请求的需求和在路线规划期间车辆之间的货物转移。在本文中,我们为合并的商品和乘客运输提供了一种动态和需求意识的舰队管理框架,该乘客运输能够通过允许司机谈判到相互合适的价格中的决策过程中的乘客和司机。乘客接受/拒绝,(2)货物与车辆的匹配,以及货物的多跳转移,(3)基于该插入成本,在沿着它们的途径来动态地为每个车辆提供最佳路线,从而确定匹配的插入成本(4)使用深度加强学习(RL),(5)允许在每个车辆的分布推断,同时共同优化舰队目标,向预期的高乘客和商品需求调度怠速车辆。我们所提出的模型可在每个车辆内独立部署,因为这最大限度地减少了与分布式系统的增长相关的计算成本,并将其民主化决策对每个人进行决策。与各种车辆类型,商品和乘客效用的仿真表明,与不考虑联合负载运输或动态多跳路线规划的其他方法相比,我们的方法的有效性。
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实际应用程序中的车辆路由问题(VRP)通常会带有各种限制,因此为精确的解决方案方法或启发式搜索方法带来了其他计算挑战。从样本数据中学习启发式移动模式的最新想法已变得越来越有希望减少解决方案发展成本。但是,使用基于学习的方法来解决更多类型的受限VRP仍然是一个挑战。困难在于在寻找最佳解决方案时控制约束违规。为了克服这一挑战,我们提出了一种基于加强学习的方法,通过纳入Lagrangian放松技术并使用受限的策略优化来解决软件限制的VRP。我们将该方法应用于三种常见类型的VRP,旅行推销员问题与时间窗口(TSPTW),电容性VRP(CVRP)和带有时间窗口(CVRPTW)的电容VRP,以显示所提出方法的普遍性。在与现有的基于RL的方法和开源启发式求解器进行比较之后,我们展示了其在旅行距离,违规距离和推理速度方面良好平衡的解决方案方面的竞争性能。
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共享的电子移动服务已被广泛测试和在全球城市中驾驶,并且已经编织成现代城市规划的结构。本文研究了这些系统中的实用而重要的问题:如何在空间和时间跨空间和时间部署和管理其基础架构,以便在可持续的盈利能力的同时对用户无处不在。然而,在现实世界的系统中,评估不同部署策略的性能,然后找到最佳计划是非常昂贵的,因为它通常是不可行的,可以对试用和错误进行许多迭代。我们通过设计高保真仿真环境来解决这一目标,该环境摘要在细粒度下共享电子移动系统的关键操作细节,并使用从现实世界中收集的数据进行校准。这使我们能够尝试任意部署计划来学习在实际在实际系统中实施任何内容之前的特定上下文。特别是,我们提出了一种新的多代理神经检索方法,其中我们设计了一个分层控制器以产生暂定部署计划。然后使用多模拟范例,即并行评估的生成的部署计划进行测试,其中结果用于用深增强学习训练控制器。通过这种闭环,控制器可以被引导以在将来的迭代中产生更好的部署计划的概率。在我们的仿真环境中,已经广泛评估了所提出的方法,实验结果表明它优于基于基于基于基于的基于基于基于的启发式的服务覆盖范围和净收入的方法。
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Ongoing risks from climate change have impacted the livelihood of global nomadic communities, and are likely to lead to increased migratory movements in coming years. As a result, mobility considerations are becoming increasingly important in energy systems planning, particularly to achieve energy access in developing countries. Advanced Plug and Play control strategies have been recently developed with such a decentralized framework in mind, more easily allowing for the interconnection of nomadic communities, both to each other and to the main grid. In light of the above, the design and planning strategy of a mobile multi-energy supply system for a nomadic community is investigated in this work. Motivated by the scale and dimensionality of the associated uncertainties, impacting all major design and decision variables over the 30-year planning horizon, Deep Reinforcement Learning (DRL) is implemented for the design and planning problem tackled. DRL based solutions are benchmarked against several rigid baseline design options to compare expected performance under uncertainty. The results on a case study for ger communities in Mongolia suggest that mobile nomadic energy systems can be both technically and economically feasible, particularly when considering flexibility, although the degree of spatial dispersion among households is an important limiting factor. Key economic, sustainability and resilience indicators such as Cost, Equivalent Emissions and Total Unmet Load are measured, suggesting potential improvements compared to available baselines of up to 25%, 67% and 76%, respectively. Finally, the decomposition of values of flexibility and plug and play operation is presented using a variation of real options theory, with important implications for both nomadic communities and policymakers focused on enabling their energy access.
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The electrification of shared mobility has become popular across the globe. Many cities have their new shared e-mobility systems deployed, with continuously expanding coverage from central areas to the city edges. A key challenge in the operation of these systems is fleet rebalancing, i.e., how EVs should be repositioned to better satisfy future demand. This is particularly challenging in the context of expanding systems, because i) the range of the EVs is limited while charging time is typically long, which constrain the viable rebalancing operations; and ii) the EV stations in the system are dynamically changing, i.e., the legitimate targets for rebalancing operations can vary over time. We tackle these challenges by first investigating rich sets of data collected from a real-world shared e-mobility system for one year, analyzing the operation model, usage patterns and expansion dynamics of this new mobility mode. With the learned knowledge we design a high-fidelity simulator, which is able to abstract key operation details of EV sharing at fine granularity. Then we model the rebalancing task for shared e-mobility systems under continuous expansion as a Multi-Agent Reinforcement Learning (MARL) problem, which directly takes the range and charging properties of the EVs into account. We further propose a novel policy optimization approach with action cascading, which is able to cope with the expansion dynamics and solve the formulated MARL. We evaluate the proposed approach extensively, and experimental results show that our approach outperforms the state-of-the-art, offering significant performance gain in both satisfied demand and net revenue.
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The high emission and low energy efficiency caused by internal combustion engines (ICE) have become unacceptable under environmental regulations and the energy crisis. As a promising alternative solution, multi-power source electric vehicles (MPS-EVs) introduce different clean energy systems to improve powertrain efficiency. The energy management strategy (EMS) is a critical technology for MPS-EVs to maximize efficiency, fuel economy, and range. Reinforcement learning (RL) has become an effective methodology for the development of EMS. RL has received continuous attention and research, but there is still a lack of systematic analysis of the design elements of RL-based EMS. To this end, this paper presents an in-depth analysis of the current research on RL-based EMS (RL-EMS) and summarizes the design elements of RL-based EMS. This paper first summarizes the previous applications of RL in EMS from five aspects: algorithm, perception scheme, decision scheme, reward function, and innovative training method. The contribution of advanced algorithms to the training effect is shown, the perception and control schemes in the literature are analyzed in detail, different reward function settings are classified, and innovative training methods with their roles are elaborated. Finally, by comparing the development routes of RL and RL-EMS, this paper identifies the gap between advanced RL solutions and existing RL-EMS. Finally, this paper suggests potential development directions for implementing advanced artificial intelligence (AI) solutions in EMS.
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我们建议一个基于深入强化学习的经理工作框架,以解决旅行推销员问题(TSP)的艰难而又非平凡的变体,\ ie〜有时间窗口和拒绝(MTSPTWR)的多车辆TSP(MTSPTWR),在此之前无法服务的客户截止日期将受到拒绝。特别是,在拟议的框架中,经理代理人通过基于图形同构网络(GIN)的策略网络将客户分配给每辆车,从而将MTSPTWR分为子路由任务。工人代理人通过根据每辆车的旅行长度和拒绝率来最大程度地降低成本来解决子路由任务,然后将其最多的最大值送回经理代理以学习更好的任务。实验结果表明,所提出的框架在更高的解决方案质量和较短的计算时间方面优于强基础。更重要的是,训练有素的代理商还取得了竞争性能,以解决看不见的较大实例。
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使用团队或机器人联盟的任务分配是机器人技术,计算机科学,运营研究和人工智能中最重要的问题之一。在最近的工作中,研究集中在处理复杂的目标和可行性限制之间,这是多机器人任务分配问题的其他变化。在这些方向上有许多重要的研究进展的例子。我们提出了任务分配问题的一般表述,该问题概括了几个经过充分研究的版本。我们的表述包括机器人,任务和其操作周围环境的状态。我们描述问题如何根据可行性约束,目标函数和动态变化信息的水平而变化。此外,我们讨论了有关该问题的现有解决方案方法,包括基于优化的方法和基于市场的方法。
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