Original title: Teorie her na grafech
Translated title: Game theory on graphs
Authors: Sulaiman, Nafisat ; Nevrlý, Vlastimír (referee) ; Eryganov, Ivan (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2026
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [eng] [cze]
Tato práce zkoumá integraci teorie her pro modelování kooperativního chování a strategických interakcí v rámci systému veřejného sdílení jízdních kol (PBSS). Reprezentací stanic jako hráčů v časoprostorové síti (TSN) studie formuluje optimalizaci toku kol jako problém síťového toku s cílem maximalizovat uspokojení poptávky při omezených zdrojích. Výzkum využívá lineární programování (LP) a koncepty kooperativní teorie her, zejména Shapleyovu hodnotu a Nucleolus, aby byla zajištěna spravedlivá a stabilní alokace uspokojení poptávky mezi stanicemi. Byl vyvinut výpočetní model pro hodnocení příspěvků jednotlivých stanic a simulaci tvorby koalic ve scénářích PBSS s 10 a 30 stanicemi. Shapleyova hodnota kvantifikuje spravedlivý podíl každé stanice na celkovém uspokojení poptávky v systému, zatímco Nucleolus poskytuje benchmark stability minimalizací nespokojenosti mezi koalicemi. Výsledky ukazují, že integrace kooperativního přístupu teorie her zvyšuje spravedlnost, efektivitu a stabilitu v dopravních systémech založených na sítích. Tento výzkum přispívá novým analytickým rámcem založeným na teorii síťového toku, lineárním programování a kooperativních hrách a poskytuje praktické poznatky pro plánování městské mobility, alokaci zdrojů a udržitelné řízení dopravy. This thesis explores the integration of game theory to model cooperative behavior and strategic interactions within Public Bicycle Sharing Systems (PBSS). By representing stations as players in a Time–Space Network (TSN), the study formulates the optimization of bicycle flow as a network flow problem, aiming to maximize demand satisfaction under resource constraints. The research applies Linear Programming (LP), and cooperative game theory concepts, notably the Shapley value and Nucleolus to ensure fair and stable allocation of demands satisfaction among stations. A computational model is developed to evaluate station contributions and simulate coalition formation in a 10-station and 30-station PBSS scenarios. The Shapley value quantifies each station’s fair share of system-wide demand satisfaction, while the Nucleolus provides a stability benchmark by minimizing dissatisfaction among coalitions. Results demonstrate that integrating cooperative game-theoretic approaches enhances equity, efficiency, and stability in network-based transportation systems. This research contributes a novel analytical framework of network flow theory, LP and cooperative games, offering practical insights for urban mobility planning, resource allocation, and sustainable transport management.
Keywords: Kooperativní teorie her; Nucleolus; Problém lineárního programování; Problém síťového toku; Shapleyova hodnota; Systém veřejného sdílení jízdních kol; Časoprostorová síť; Cooperative game theory; Linear programming problem; Network flow problem; Nucleolus; Public bicycle sharing system; Shapley Value; Time space network.

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/259763

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-775498


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses