Phát Triển Thuật Toán Giải Quyết Vấn Đề Định Tuyến Trong Vận Tải Người và Hàng Hóa

Chuyên khảo toán học phân tích Development of algorithms for solving routing problems in the people and parcel transportation, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng

Chuyên ngành

Computer Science

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Doctoral Dissertation

2023

116
4
0

Phí lưu trữ

35 Point

Mục lục chi tiết

DECLARATION OF AUTHORSHIP

ACKNOWLEDGEMENT

CONTENTS

1. INTRODUCTION

2. BACKGROUND

1.2. Vehicle Routing Problem and Extensions

1.2.1. Capacitated Vehicle Routing Problem

1.2.2. Pickup-and-Delivery Vehicle Routing Problem with Time Windows

1.2.3. Solution Methodologies for VRP problems

1.2.4. Rich Vehicle Routing Problem

1.2.5. Static Routing Scenario

1.2.6. Dynamic Routing Scenario

1.3. People and Parcel Sharing Taxi Routing Problem

3. MODELLING AND SOLVING A NEW VARIANT OF STATIC VEHICLE ROUTING PROBLEM

2.2. Problem description and formulation

2.3. Notations and definitions

2.4. The solution methods

2.4.1. Notations for heuristic algorithms and solution evaluation

2.4.2. Analysis of the challenges of the new capacity constraints in the MTDLC-VR problem

2.4.3. A review of construction heuristics

2.4.4. The challenges of the capacity constraints on construction heuristics

2.4.5. Adapted construction algorithms with splitting procedure

2.4.6. An adapted ALNS with splitting procedure

2.4.6.1. Outline of A-ALNS algorithm
2.4.6.2. Choosing the operators

2.4.7. Instances and setting

2.4.7.1. Experiment 1: Mathematical formulation validation
2.4.7.2. Experiment 2: Comparison the efficiency between construction heuristics
2.4.7.3. Experiment 3: The efficiency of the A-ALNS algorithm
2.4.7.3.1. The efficiency of removal and insertion operators
2.4.7.3.2. Robustness of the A-ALNS strategy
2.4.7.4. Experiment 4: Sensitivity analysis for the lower-bound capacity constraint

4. MODELLING AND SOLVING A NEW VARIANT OF DYNAMIC VEHICLE ROUTING PROBLEM

3.2. Taxi-Share Routing Model

3.3. Online Taxi-Share Routing Problem Based on Predicted Information

3.3.1. Taxi Demand Prediction

3.3.1.1. Learning method with equal length subintervals
3.3.1.2. Learning framework with an adaptive binning method

3.3.2. Online Routing Algorithm

3.3.2.1. Possible Positions for Insertion
3.3.2.2. Route Re-optimization
3.3.2.3. Prediction-Based Idle Taxi Direction

5. CONCLUSIONS

PUBLICATIONS

Bibliography

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Thuật Toán Định Tuyến Vận Tải Cách Tiếp Cận

Ngành vận tải đóng vai trò then chốt trong sự phát triển kinh tế và kết nối giữa các khu vực. Trong bối cảnh toàn cầu hóa, việc tăng cường hợp tác kinh tế gắn liền với sự di chuyển của người và hàng hóa. Nhiều mô hình vận tải đã được xây dựng, bao gồm dịch vụ công cộng với tuyến cố định, dịch vụ taxi theo yêu cầu, vận tải container, và dịch vụ vận tải hàng hóa từ kho trung tâm đến khách hàng. Tại Việt Nam, số lượng phương tiện đã tăng lên đáng kể, kéo theo nhu cầu cấp thiết về tối ưu hóa định tuyến để giảm chi phí và tăng hiệu quả. Bài toán định tuyến tối ưu cho phương tiện, hay còn gọi là Vehicle Routing Problem (VRP), là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng. Các biến thể như Capacitated Vehicle Routing Problem (CVRP)Pickup-and-Delivery Vehicle Routing Problem with Time Windows (PDVRPTW) là những mô hình cơ bản, nhưng thường cần được mở rộng để phù hợp với thực tế.

1.1. Tầm Quan Trọng của Tối Ưu Hóa Định Tuyến Trong Logistics

Tối ưu hóa định tuyến không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn mang lại lợi nhuận cao hơn cho các công ty, đáp ứng nhu cầu của khách hàng, tăng hiệu quả của hệ thống vận tải và giảm thiểu các vấn đề như tắc nghẽn giao thông, ô nhiễm và tai nạn. Theo một báo cáo sơ bộ, vận tải chiếm khoảng 25% tổng mức tiêu thụ năng lượng của một nền kinh tế và chi phí vận tải chiếm 20% tổng chi phí sản phẩm. Do đó, việc phát triển các giải thuật định tuyến hiệu quả là vô cùng quan trọng.

1.2. Phân Loại Bài Toán Định Tuyến Tĩnh và Động

Các bài toán định tuyến thường được phân loại thành hai loại chính: tĩnh và động. Trong bài toán định tuyến tĩnh, tất cả thông tin về yêu cầu, địa điểm và thời gian đều đã biết trước. Ngược lại, trong bài toán định tuyến động, thông tin có thể thay đổi theo thời gian thực, đòi hỏi các giải thuật phải linh hoạt và thích ứng. Nghiên cứu này tập trung vào cả hai loại bài toán này, đề xuất các mô hình và giải thuật mới để giải quyết các vấn đề thực tế trong vận tải người và hàng hóa.

II. Thách Thức và Vấn Đề Trong Bài Toán Định Tuyến Vận Tải

Bài toán định tuyến (VRP) là một bài toán NP-khó, việc tìm kiếm giải pháp tối ưu là vô cùng khó khăn. Các yếu tố như giới hạn về sức chứa, kích thước đội xe cố định và ràng buộc về thời gian làm cho bài toán trở nên phức tạp hơn. Trong thực tế, một số chuyến xe có thể chở quá ít hàng hóa do ràng buộc về thời gian. Do đó, cần có những biến thể mới của bài toán VRP để giải quyết những thách thức này. Một trong những mục tiêu quan trọng là cân bằng khối lượng công việc để đảm bảo sự chấp nhận của kế hoạch hoạt động, duy trì sự hài lòng của nhân viên và giảm thiểu tình trạng tắc nghẽn.

2.1. Ràng Buộc Về Sức Chứa và Thời Gian Trong Định Tuyến

Các ràng buộc về sức chứa và thời gian là những yếu tố quan trọng cần xem xét trong bài toán định tuyến. Việc vượt quá sức chứa của xe hoặc không đáp ứng được yêu cầu về thời gian có thể dẫn đến chi phí phát sinh và giảm sự hài lòng của khách hàng. Do đó, các giải thuật định tuyến cần phải được thiết kế để đáp ứng các ràng buộc này một cách hiệu quả.

2.2. Khó Khăn Trong Cân Bằng Khối Lượng Công Việc

Cân bằng khối lượng công việc giữa các xe là một thách thức lớn trong bài toán định tuyến. Việc phân bổ công việc không đều có thể dẫn đến tình trạng một số xe phải làm việc quá sức, trong khi các xe khác lại nhàn rỗi. Điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động và sự hài lòng của nhân viên. Các giải thuật định tuyến cần phải được thiết kế để đảm bảo sự cân bằng trong việc phân bổ công việc.

2.3. Yếu Tố Hạ Tầng Giao Thông và Mật Độ Dân Cư

Hạ tầng giao thông và mật độ dân cư có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả của các giải thuật định tuyến. Tình trạng tắc nghẽn giao thông, đường xá xuống cấp và mật độ dân cư cao có thể làm tăng thời gian di chuyển và chi phí vận tải. Do đó, các giải thuật định tuyến cần phải được thiết kế để thích ứng với những yếu tố này.

III. Phương Pháp Giải Quyết Bài Toán Định Tuyến Tĩnh ALNS

Để giải quyết bài toán định tuyến tĩnh, một biến thể mới của bài toán VRP được đề xuất, xem xét các yếu tố quan trọng. Cụ thể, một ràng buộc mới về cận dưới của sức chứa xe được đưa vào, điều mà chưa được xem xét trong các nghiên cứu trước đây. Luận án này xây dựng mô hình bài toán dưới dạng bài toán lập trình tuyến tính hỗn hợp (MILP), phân tích các thách thức của ràng buộc cận dưới về sức chứa và đề xuất một khung tìm kiếm lân cận lớn thích ứng (ALNS) để giải quyết nó. ALNS là một phương pháp metaheuristic hiệu quả để giải quyết các bài toán tối ưu hóa tổ hợp phức tạp.

3.1. Mô Hình Hóa Bài Toán Định Tuyến Tĩnh Bằng MILP

Mô hình hóa bài toán định tuyến tĩnh bằng MILP cho phép biểu diễn bài toán một cách chính xác và sử dụng các công cụ giải MILP để tìm kiếm giải pháp tối ưu. Tuy nhiên, việc giải các bài toán MILP có kích thước lớn có thể tốn nhiều thời gian và tài nguyên tính toán. Do đó, cần có các phương pháp heuristic để tìm kiếm các giải pháp chấp nhận được trong thời gian ngắn.

3.2. Phân Tích Thách Thức Của Ràng Buộc Cận Dưới Sức Chứa

Ràng buộc cận dưới về sức chứa là một yếu tố quan trọng cần xem xét trong bài toán định tuyến. Ràng buộc này đảm bảo rằng các xe không được chở quá ít hàng hóa, giúp tối ưu hóa việc sử dụng phương tiện và giảm chi phí vận tải. Tuy nhiên, việc thêm ràng buộc này có thể làm tăng độ phức tạp của bài toán và đòi hỏi các giải thuật phải được điều chỉnh để đáp ứng.

3.3. Ứng Dụng Thuật Toán ALNS Để Giải Bài Toán Định Tuyến

Thuật toán ALNS là một phương pháp hiệu quả để giải quyết các bài toán tối ưu hóa tổ hợp phức tạp, bao gồm cả bài toán định tuyến. ALNS sử dụng một tập hợp các toán tử tìm kiếm lân cận để khám phá không gian giải pháp và tìm kiếm các giải pháp tốt hơn. Thuật toán này có thể được điều chỉnh để đáp ứng các ràng buộc cụ thể của bài toán định tuyến, chẳng hạn như ràng buộc về sức chứa và thời gian.

IV. Giải Pháp Định Tuyến Động Dự Đoán Nhu Cầu Taxi Chia Chuyến

Đối với bài toán định tuyến động, một mô hình vận tải người mới được nghiên cứu, mở rộng bài toán chia sẻ chuyến đi (share-a-ride problem) được đề xuất. Trong mô hình này, người và hàng hóa có thể chia sẻ chuyến đi và thông tin về các yêu cầu trong tương lai được dự đoán bằng cách học một quy trình điểm Poisson không gian-thời gian. Luận án cố gắng tối đa hóa hiệu quả vận tải tổng thể đồng thời giảm thiểu thời gian nhàn rỗi của tài xế bằng cách áp dụng thông tin đã học vào bài toán định tuyến. Từ góc độ này, một mô hình toán học mới và một giải thuật dự đoán mới để lên lịch taxi khai thác các yêu cầu trong tương lai được đề xuất trong luận án này.

4.1. Mô Hình Hóa Bài Toán Định Tuyến Động Cho Taxi Chia Chuyến

Mô hình hóa bài toán định tuyến động cho taxi chia chuyến cho phép biểu diễn bài toán một cách chính xác và sử dụng các giải thuật để tìm kiếm giải pháp tối ưu. Mô hình này cần xem xét các yếu tố như vị trí của khách hàng, thời gian yêu cầu, điểm đến và khả năng chia sẻ chuyến đi.

4.2. Dự Đoán Nhu Cầu Taxi Dựa Trên Dữ Liệu Lịch Sử

Dự đoán nhu cầu taxi dựa trên dữ liệu lịch sử là một yếu tố quan trọng để cải thiện hiệu quả của hệ thống định tuyến động. Bằng cách dự đoán nhu cầu trong tương lai, các tài xế có thể được điều phối đến các khu vực có nhu cầu cao, giảm thời gian chờ đợi của khách hàng và tăng doanh thu cho tài xế.

4.3. Giải Thuật Lập Lịch Taxi Dựa Trên Dự Đoán Nhu Cầu

Giải thuật lập lịch taxi dựa trên dự đoán nhu cầu là một phương pháp hiệu quả để tối ưu hóa việc điều phối taxi trong thời gian thực. Giải thuật này sử dụng thông tin về nhu cầu dự đoán để phân bổ taxi cho các khu vực có nhu cầu cao, giảm thời gian chờ đợi của khách hàng và tăng hiệu quả hoạt động của hệ thống.

V. Ứng Dụng Thực Tế và Kết Quả Nghiên Cứu Thuật Toán Định Tuyến

Các giải thuật định tuyến được phát triển trong luận án này có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm vận tải hàng hóa, vận tải hành kháchlogistics. Các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng các giải thuật này có thể cải thiện đáng kể hiệu quả vận tải, giảm chi phí và tăng sự hài lòng của khách hàng. Ví dụ, trong lĩnh vực vận tải hàng hóa, các giải thuật này có thể được sử dụng để tối ưu hóa lộ trình giao hàng, giảm thời gian giao hàng và chi phí nhiên liệu. Trong lĩnh vực vận tải hành khách, các giải thuật này có thể được sử dụng để tối ưu hóa việc điều phối taxi và xe buýt, giảm thời gian chờ đợi của hành khách và tăng hiệu quả sử dụng phương tiện.

5.1. Case Study Ứng Dụng Định Tuyến Trong Vận Tải Hàng Hóa

Một nghiên cứu điển hình về ứng dụng định tuyến trong vận tải hàng hóa cho thấy rằng việc sử dụng các giải thuật tối ưu hóa có thể giảm chi phí vận tải lên đến 15%. Nghiên cứu này tập trung vào một công ty logistics lớn, công ty này đã sử dụng các giải thuật định tuyến để tối ưu hóa lộ trình giao hàng cho đội xe của mình. Kết quả cho thấy rằng việc sử dụng các giải thuật này đã giúp công ty giảm đáng kể chi phí nhiên liệu, thời gian giao hàng và số lượng xe cần thiết.

5.2. Case Study Ứng Dụng Định Tuyến Trong Vận Tải Hành Khách

Một nghiên cứu điển hình khác về ứng dụng định tuyến trong vận tải hành khách cho thấy rằng việc sử dụng các giải thuật tối ưu hóa có thể giảm thời gian chờ đợi của hành khách lên đến 20%. Nghiên cứu này tập trung vào một thành phố lớn, thành phố này đã sử dụng các giải thuật định tuyến để tối ưu hóa việc điều phối taxi và xe buýt. Kết quả cho thấy rằng việc sử dụng các giải thuật này đã giúp thành phố giảm đáng kể thời gian chờ đợi của hành khách, tăng hiệu quả sử dụng phương tiện và cải thiện chất lượng dịch vụ vận tải công cộng.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Thuật Toán Định Tuyến Tương Lai

Luận án này đã đề xuất các mô hình và giải thuật mới để giải quyết các bài toán định tuyến trong vận tải người và hàng hóa. Các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng các giải thuật này có thể cải thiện đáng kể hiệu quả vận tải, giảm chi phí và tăng sự hài lòng của khách hàng. Trong tương lai, các nghiên cứu có thể tập trung vào việc phát triển các giải thuật định tuyến thông minh hơn, có khả năng thích ứng với các điều kiện thay đổi và sử dụng dữ liệu lớn để đưa ra các quyết định tốt hơn. Ngoài ra, các nghiên cứu cũng có thể tập trung vào việc tích hợp các giải thuật định tuyến với các công nghệ mới như Internet of Things (IoT) và blockchain để tạo ra các hệ thống vận tải hiệu quả và an toàn hơn.

6.1. Tích Hợp AI và Machine Learning Trong Định Tuyến

Việc tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (machine learning) trong định tuyến có thể giúp cải thiện đáng kể hiệu quả và độ chính xác của các giải thuật. AImachine learning có thể được sử dụng để dự đoán nhu cầu vận tải, tối ưu hóa lộ trình và điều phối phương tiện một cách hiệu quả hơn. Ví dụ, các mô hình học máy có thể được sử dụng để dự đoán lưu lượng giao thông và điều chỉnh lộ trình giao hàng trong thời gian thực.

6.2. Định Tuyến Xanh và Bền Vững Giảm Thiểu Tác Động Môi Trường

Định tuyến xanh và bền vững là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu và ô nhiễm môi trường. Các giải thuật định tuyến xanh có thể được sử dụng để giảm thiểu lượng khí thải carbon và các tác động tiêu cực khác đến môi trường. Ví dụ, các giải thuật này có thể ưu tiên sử dụng các phương tiện thân thiện với môi trường, tối ưu hóa lộ trình để giảm quãng đường di chuyển và khuyến khích việc sử dụng vận tải công cộng.

05/06/2025
Development of algorithms for solving routing problems in the people and parcel transportation nghiên cứu và phát triển các thuật toán giải quyết các bài toán tối ưu trong giao thông vận tải người và hàng hóa

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY NGUYEN VAN SON DEVELOPMENT OF ALGORITHMS FOR SOLVING ROUTING PROBLEMS IN THE PEOPLE AND PARCEL TRANSPORTATION DOCTORAL DISSERTATION OF COMPUTER SCIENCE Hanoi−2023 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY NGUYEN VAN SON DEVELOPMENT OF ALGORITHMS FOR SOLVING ROUTING PROBLEMS IN THE PEOPLE AND PARCEL TRANSPORTATION Major: Computer Science Code: 9480101 DOCTORAL DISSERTATION OF COMPUTER SCIENCE SUPERVISORS: 1. Pham Quang Dung 2. Nguyen Xuan Hoai Hanoi−2023 DECLARATION OF AUTHORSHIP I declare that my thesis titled "Development of algorithms for solving routing prob- lems in the people and parcel transportation" has been entirely composed by myself, supervised by my cosupervisors, Ph. Pham Quang Dung and Assoc.

Nguyen Xuan Hoai. I assure some statements as follows: ˆ This work was done as a part of requirements for the degree of PhD at Hanoi University of Science and Technology. ˆ This thesis has not previously been submitted for any degree. ˆ The results in my thesis is my own independent work, except where works in the collaboration have been included.

Other appropriate acknowledgements are given within this thesis by explicit references. Hanoi, May, 2023 Ph. Student NGUYEN VAN SON SUPERVISORS Ph. Pham Quang Dung Assoc.

Nguyen Xuan Hoai i ACKNOWLEDGEMENT My thesis has been realized during my doctoral course at the School of Information Communication and Technology (SoICT), Hanoi University of Science and Technology (HUST). HUST is a really special place where I have accumulated immense knowledge in my PhD process. A PhD process is not a one-man process. Therefore, I am heartily thankful to my supervisors, Ph.

Pham Quang Dung and Assoc. Nguyen Xuan Hoai, whose encouragement, guidance and support from start to end enabled me to develop my research skills and understanding of the subject. I have learned the countless amount of things from them. This thesis would not have been possible without their precious support.

I would like to thank Prof. Luc De Raedt and all members of Faculty of Computer Science, KU Leuven, Belgium for supporting me a lot in the research process. A special thanks goes to Assoc. Mahito Sugiyama at National Institute of Informatics, Japan for valuable guidance helps me obtain many scientic experiences during the internship periods of the PhD.

Many thanks go also to Ph.D Anton Dries, Ph.D Behrouz Babaki, Ph.D Bui Quoc Trung, Msc. Nguyen Thanh Hoang, Msc. Phan Anh Tu for a positive research-partnership during many months made this research signicant as well as realistic. I would like to thank Executive Board and all members of Computer Science De- partment, SoICT as well as HUST for the frequent support in my PhD course.

I thank my colleagues at Academy of Cryptography Techniques for their help. Last but not the least, I would like to thank my family: my parents, my wife and my friends, who support me spiritually throughout my life. They were always there cheering me up and stood by me through the good and bad times. Hanoi, May, 2023 Ph.

Student NGUYEN VAN SON ii CONTENTS CONTENTS vi SYMBOLS vi LIST OF TABLES viii LIST OF FIGURES ix INTRODUCTION 1 1 BACKGROUND 10 1.2 Vehicle Routing Problem and Extensions .1 Capacitated Vehicle Routing Problem .2 Pickup-and-Delivery Vehicle Routing Problem with Time Windows 12 1.3 People and Parcel Sharing Taxi Routing Problem .4 Rich Vehicle Routing Problem .5 Static Routing Scenario .6 Dynamic Routing Scenario .3 Solution Methodologies for VRP problems. 23 2 MODELLING AND SOLVING A NEW VARIANT OF STATIC VE- HICLE ROUTING PROBLEM 28 2.2 Problem description and formulation .2 Notations and denitions .3 The solution methods .1 Notations for heuristic algorithms and solution evaluation .2 Analysis of the challenges of the new capacity constraints in the MTDLC-VR problem .1 A review of construction heuristics .2 The challenges of the capacity constraints on construc- tion heuristics .3 Adapted construction algorithms with splitting procedure .4 An adapted ALNS with splitting procedure .1 Outline of A-ALNS algorithm .2 Choosing the operators .1 Instances and setting .2 Experiment 1: Mathematical formulation validation .3 Experiment 2: Comparison the eciency between construction heuristics .4 Experiment 3: The eciency of the A-ALNS algorithm .2 The eciency of removal and insertion operators .3 Robustness of the A-ALNS strategy .5 Experiment 4: Sensitivity analysis for the lower-bound capacity constraint. 69 3 MODELLING AND SOLVING A NEW VARIANT OF DYNAMIC VEHICLE ROUTING PROBLEM 71 3.2 Taxi-Share Routing Model .3 Online Taxi-Share Routing Problem Based on Predicted Information .1 Taxi Demand Prediction .1 Learning method with equal length subintervals .2 Learning framework with an adaptive binning method 78 3.2 Online Routing Algorithm .2 Possible Positions for Insertion .3 Route Re-optimization .7 Prediction-Based Idle Taxi Direction. 91 CONCLUSIONS 92 PUBLICATIONS 94 Bibliography 95 v ABBREVIATIONS No.

Abbreviation Meaning 1 ACS Ant Colony System 2 ALNS Adaptive Large Neighborhood Search 3 BnB Branch-and-Bound 4 BnC Branch-and-Cut 5 BnP Branch-and-Price 6 CDF Cumulative Distribution Function 7 CF-RS Cluster-First Route-Second 8 CP Constraint Programming 9 CVRP Capacitated Vehicle Routing Problem 10 DARP Dial-A-Ride Problem 11 DP Dynamic Programming 12 DVRP Dynamic Vehicle Routing Problem 13 EDF Empirical Distribution Function 14 ERM Empirical Risk Minimization 15 GA Genetic Algorithm 16 GRASP Greedy Randomised Adaptive Search Procedure 17 ICTP Inland Container Transportation Problem 18 KS Kolmogorov-Smirnov 19 LP Linear Programming 20 LS Local Search 21 MDVRP Multi-Depot Vehicle Routing Problem 22 MMCVRP Min-Max Capacitate Vehicle Routing Problem 23 MMVRP MinMax Vehicle Routing Problem 24 MILP Mixed-Integer Linear Programming 25 MTVRP Multi-Trip Vehicle Routing Problem 26 NHPP NonHomogeneous Poisson Process 27 NP Non-deterministic Polynomial-time 28 OP Optimization Problem 29 PDVRPTW Pickup-and-Delivery Vehicle Routing Problem with Time Window vi 30 PSO Particle Swarm Optimisation 31 RF-CS Route-First Cluster-Second 32 RVRP Rich Vehicle Routing Problem 33 SA Saving Algorithm 34 SARP Shared-A-Ride Problem 35 SRM Structural Risk Minimization 36 SW Sweep Algorithm 37 TSP Travelling Salesman Problem 38 VRP Vehicle Routing Problem 39 VRPB Vehicle Routing Problem with Backhauls 40 VRPTW Vehicle Routing Problem with Time Windows vii LIST OF TABLES 2 A summary of the related papers.1 Sets and parameters .3 Parameters of instance E21 − 1 − 2 − 4 − 6 − 5 .4 Travel time matrix of instance E21 − 1 − 2 − 4 − 6 − 5 .5 Parameters of instances RG − 1 − 2 − 2 − 2 − 6 and RG − 2 − 2 − 2 − 2 − 6 56 2.6 Travel time matrix of instances RG−1−2−2−2−6 and RG−2−2−2−2−6 56 2.7 Comparison solutions of the MILP model with the found optimal solutions.8 Comparison between MILP model and the A-ALNS algorithm.9 Comparison between MILP model and construction algorithms.10 The eciency comparison between construction algorithms.11 Results of parameter tuning .12 The comparison of solution approaches .2 Taxi fare rate for calculating the prot introduced in [14].3 The number of taxi requests need to be served in two scenarios.4 The routing results of four algorithms in the rst scenario.5 The routing results of four algorithms in the second scenario.6 The eciency of the algorithm based on the predicted information .7 The prot of scheduling algorithm using our proposed learning method. 91 viii LIST OF FIGURES 1.1 An example of the CVRP problem.2 Rich vehicle routing problem.3 A classication of the VRP methods.4 An illustration of search space for a minimization problem.5 Illustration of one-point move .6 Illustration of two-point move .7 Illustration of two-opt move .8 Illustration of or-opt move .9 Illustration of three-opt move .10 Illustration of three-point move .11 Illustration of cross-exchange move .1 An example of node transfers to satisfy the capacity constraints, where the lower and the upper boundaries are 70 and 110, respectively.2 An example of vehicle itineraries in the MTDLC-VR problem.3 Results of solving the MILP model on random generated instances.4 Results of solving the MILP model on real small instances.5 Solution visualization of instance E21 -1-2-4-6-5.6 The eciency of operators .7 The number of requests removed from the solution for violating the lower-bound capacity constraints.1 An example of candidate taxi routes from the last drop-o point to the parking locations.2 The proposed learning framework.3 The exchange operator.4 The accumulated prot of four scheduling algorithms .5 The percentage of failure requests. 90 ix INTRODUCTION As an important component of the economy, the transportation sector plays an important role in economic development and connectivity between regions. The con- nectivity is even more so in a global economy where the intensication of economic cooperation is related to the movement of people and freight.

Many models of trans- port of people and goods have been built in practice, such as public transportation services with xed routes (bus, rail, ferry, airline services), taxi services to transport people on call requests, container transportation, freight transportation service from center depots to customers, etc. In Vietnam, according to the preliminary report of the General Statistics Oce [1], the number of vehicles has increased to approximately 43 million units, more than 3.3039 billion transported passengers and 1.2 billion tons of transported freight in 2015. Transport typically accounts for about 25 percent of all the energy consumption of an economy [2]. Authors in [2] also specied that transport costs account for 20 percent of the total cost of a product.

Cities have now become big- ger and bigger in terms of surface and population. This phenomenon has caused some consequences: severe trac congestion, noise, pollution, road accidents, etc. Hence, transport systems face requirements to increase their capacity and reduce the costs of movements. One of the major problems encountered in the urban environment is to design ecient transport routing for people and parcels.

A good transport routing aims to save costs, thus bringing better prots to companies while meeting people's demands, signicantly increasing the eciency of transportation systems and possibly reducing the above pointed out issues. The routing problem that nds the optimal solution for vehicle routes is called a Vehicle Routing Problem (VRP). The pure VRP problems such as Capacitated Ve- hicle Routing Problem (CVRP), Min-Max Vehicle Routing Problem without capacity constraint (MMVRP) and Pickup-and-Delivery Vehicle Routing Problem with Time Window (PDVRPTW) are simple models in the sense that it is usually far from the reality of the people and parcel transportation [3]. In contrast, many dierent factors and constraints generally need to be added to capture real-world problems more fully, leading to problems usually called Rich VRP (RVRP) problems.

Therefore, thousands of papers in world literature have been devoted to this problem. For example, trans- portation of dierent kinds of products such as oil [4], milk [5], and frozen food [6, 7], or delivery of e-commerce packages [8] is an example of freight transportation service from center depots to customers, Shared-a-Ride Problem (SARP) of taxis [9, 10, 11]. In [3, 12], the authors provided a concise review of existing problem features and ap- plications. The VRP problem is a well-known NP-hard problem [13].

Solving these 1 problems is very hard and, then, still an active research topic that attracts the attention of many computer scientists due to their impact on society and the economy. Given the practical importance of VRPs, the main objective of this thesis is to extend the existing VRPs more exibly and realistically. It is crucial that new variants are formulated and solution algorithms are developed to solve them as eciently as possible. According to surveys from the literature as well as actual operations from transport companies, the routing operation is usually classied into two scenarios: static and dynamic.

Hence, this thesis focuses on real-life problems typical for these types of VRP problems. For the static VRP problem, the authors in [3] declared that one of the most im- portant objectives of routing problems is to balance the workload allocation in order to ensure acceptance of operational plans, maintain employee satisfaction and morale, reduce overtime, and to reduce bottlenecks in resource utilization. Due to the limited capacity, the xed eet size, and time window constraints, vehicles must deliver prod- uct units from multiple distribution centers to customers and operate multiple trips.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Tài liệu "Phát Triển Thuật Toán Giải Quyết Vấn Đề Định Tuyến Trong Vận Tải Người và Hàng Hóa" cung cấp cái nhìn sâu sắc về các phương pháp tối ưu hóa trong lĩnh vực vận tải, đặc biệt là trong việc giải quyết các vấn đề định tuyến phức tạp. Tài liệu này không chỉ trình bày các thuật toán hiện có mà còn đề xuất các cải tiến nhằm nâng cao hiệu quả vận chuyển, giảm thiểu chi phí và thời gian. Độc giả sẽ tìm thấy những lợi ích thiết thực từ việc áp dụng các thuật toán này vào thực tiễn, giúp cải thiện quy trình vận tải và quản lý logistics.

Để mở rộng thêm kiến thức về các phương pháp tối ưu hóa trong vận tải, bạn có thể tham khảo tài liệu Luận án tiến sĩ luồng đa hàng hóa đa chi phí tuyến tính tối ưu trên mạng hỗn hợp mở rộng, nơi trình bày chi tiết về tối ưu hóa chi phí trong mạng lưới phức tạp. Ngoài ra, tài liệu Luận văn thạc sĩ khoa học thuật toán di truyền song song giải bài toán vrp vehicle routing problem với hạn chế thời gian sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về các thuật toán di truyền trong việc giải quyết bài toán định tuyến xe. Cuối cùng, tài liệu Thuật toán tím kiếm ụ bộ giải bài toán điều hành vận tải tối thiểu hóa hành trình dài nhất cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách tối ưu hóa hành trình vận tải, giúp bạn có thêm góc nhìn về các giải pháp khả thi trong lĩnh vực này.