Analysis and optimization of vehicle routes and driver assignment for transportation network companies

Abstract

Los avances en tecnología han permitido que surja una nueva forma de movilidad, las empresas de vehículos de transporte con conductor (VTCs) que permiten a los usuarios obtener un transporte rápido, flexible y barato. Esto ha hecho que otros servicios como el transporte público o los taxis se han visto afectados. La alta eficiencia de los VTC se debe a programas de optimización de rutas y asignación de conductores, como el que se pretende diseñar en este proyecto, y también a redes neuronales que predicen la demanda. Por otro lado, sistemas como los viajes compartidos permiten a los programas de optimización una mayor variedad de rutas posibles.

Aunque hay muchas ventajas, los datos no aclaran del todo si los VTC disminuyen el uso de transporte público, aumentando el de coches, o si por el contrario lo complementan y ayudan a reducir la dependecia de los coches privados. En un futuro, los coches autónomos, unidos con empresas VTC, podrían reducir substancialmente el número de coches en la carretera.

Utilizando el programa de optimización FICO Xpress, se ha elaborado un programa de diseño de rutas y asignación de pasajeros. En él se plantean dos enfoques a la minimización de las rutas: la minimización del coste y la de los tiempos de espera. Con el programa se estudian las diferencias que estos dos enfoques crean en el diseño de las rutas. Además, variando los parámetros básicos del programa, se estudiará de qué forma distintas variaciones modifican las rutas diseñadas. Por último, se propone un tercer enfoque de minimización que mezcla los dos enfoques anteriores, de forma que el diseño de rutas se ajusta a los deseos de los usuarios mientras que las rutas no son excesivamente largas.

Advances in technology have allowed the emergence of a new form of mobility, Transportation Network Companies (TNCs), that allow users to obtain a fast, flexible and cheap transport. That caused that other services such as public transport or taxis have been affected. The high efficiency of the VTCs is due to programs of optimization of routes and assignment of drivers, such as the one that is intended to be designed in this project, and also to neural networks that predict the demand. On the other hand, systems such as shared trips allow optimization programs for a greater variety of possible routes.

Although there are many advantages, the data does not clarify if TNCs decrease the use of public transport, increasing the use of cars, or if on the contrary they complement it and help reduce the dependence on private cars. In the future, autonomous cars, united with TNCs, could substantially reduce the number of cars on the road.

Using the FICO Xpress optimization program, a route design and passenger assignment program has been developed. In it, two approaches to minimizing routes are proposed: the minimization of the cost and the minimization of waiting times. With the program, the differences that these two approaches create in the design of the routes are studied. In addition, by varying the basic parameters of the program, we will study how different variations modify the designed routes. Finally, a third minimization approach is proposed that mixes the two previous approaches, so that the design of routes is adjusted to the wishes of the users while the routes are not excessively long.