Vehicle routing problems with trailers

par Juan Guillermo Villegas

Thèse de doctorat en Optimisation et sûreté des systèmes

Sous la direction de Andrés L. Medaglia et de Christian Prins.

Soutenue en 2010

à Troyes en cotutelle avec l'Universidad de los Andes (Bogotá) , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube) .

mots clés

• Composites à matrice métallique -- Propriétés mécaniques
• Recherche opérationnelle
• Optimisation combinatoire
• Heuristique
• Transport
• Logistique (gestion)

Titre traduit

Problèmes de tournées de véhicules avec remorques

Résumé

Vehicle routing problems (VRPs) are a class of combinatorial optimization problems with application in many different domains ranging from the distribution of goods to the delivery of ser-vices. In this thesis we have studied VRPs in which the capacity of the vehicles is increased with the use of detachable trailers. This thesis comprises three parts. The first part is devoted to the single truck and trailer routing problem with satellite depots (STTRPSD), where a single truck with a detach-able trailer based at a depot serves the demand of a set of customers accessible only by truck. For this problem we have developed three heuristics, two metaheuristics based on GRASP and evolutionary local search, and an exact branch-and-cut algorithm. The second part addresses the truck and trailer routing problem (TTRP) that models the multi-vehicle case, where a heterogeneous fixed fleet of trucks and trailers is used to serve the demand of a set of customers, some of them with accessibility restrictions. To solve the TTRP we have developed two methods: (i) a hybrid metaheuristic combining GRASP, variable neighborhood search (VNS) and path relinking; and (ii) a matheuristic that uses the routes of the local optima produced by a GRASP/VNS to solve a set-partitioning formulation of the TTRP with a commercial optimizer. Finally, the third part presents an object-oriented framework for the rapid prototyping of heuristic methods based on the route-first, cluster-second principle. This framework provides a set of reusable components that can be adapted to tackle different VRP extensions

Résumé

Les problèmes de tournées de véhicules forment une classe de problèmes d’optimisation combinatoire avec des applications dans de nombreux domaines comme la distribution de marchandises et l’exécution de services. Cette thèse en trois parties étudie des problèmes de tournées où la capacité des véhicules peut être augmentée par des remorques détachables. La première partie est consacrée à un problème noté STTRPSD, dans lequel un camion avec une remorque détachable doit visiter à partir d’un dépôt des clients accessibles par le camion sans sa remorque. La remorque doit donc être laissée temporairement sur certains nœuds du réseau. Pour ce problème, nous avons développé trois heuristiques, deux métaheuristiques de type GRASP et recherche locale évolutionnaire, et une méthode exacte de type branchement et coupes. La deuxième partie traite un problème nommé TTRP, qui étend le STTRPSD à plusieurs véhicules hétérogènes et à des clients accessibles ou non avec les remorques. Pour le résoudre, nous avons conçu deux méthodes : (i) une métaheuristique hybride combinant un GRASP, une recherche à voisinage variable et un « path relinking » ; et (ii) une matheuristique qui utilise les optimal locaux produits par un GRASP/VNS pour résoudre un problème de partitionnement à l’aide d’un solveur commercial. Enfin, la troisième partie présente une librairie orientée objet pour le prototypage rapide de méthodes heuristiques basées sur le principe « route-first, cluster-second ». Cette librairie fournit des composants logiciels réutilisables qui peuvent être adaptés pour gérer différentes extensions