Tournées pour le transport de substances dangereuses

Vehicle Routing for Hazardous Material Transportation

• Auteur / Autrice : Gustavo Alfredo Bula
• Direction : Caroline Prodhon, Fabio Augusto Gonzalez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optimisation et Sûreté des Systèmes
• Date : Soutenance le 16/05/2018
• Etablissement(s) : Troyes en cotutelle avec Universidad nacional de Colombia
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Delaunay / ICD
• Jury : Président / Présidente : Marc Sevaux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabio Augusto Gonzalez, Marc Sevaux, Laëtitia Jourdan, Kenneth Sôrensen, Philippe Lacomme
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laëtitia Jourdan, Kenneth Sôrensen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Problème du voyageur de commerce

Recherche à voisinage variable

Substances dangereuses -- Évaluation du risque

Substances dangereuses -- Transport

Modèles mathématiques

Mots clés libres

Modèles mathématiques

Substances dangereuses -- Transport

Substances dangereuses -- Évaluation du risque

Recherche à voisinage variable

Problème du voyageur de commerce

Mathematical models

Hazardous substances--Transportation

Hazardous substances--Risk assessment

Variable neighborhood search

Traveling salesman problem

Résumé

L'objectif de cette thèse est d'étudier le problème du transport de matières dangereuses (HazMat) vu comme un problème de tournées de véhicules à flotte hétérogène. Les décisions pour ce type de transport comportent des objectifs différents, parfois antagonistes. Deux sont pris en compte dans ce travail, le coût et le risque. La première tâche entreprise a été la formulation d'un modèle mathématique pour la minimisation du risque, qui dépend du type de véhicule, du matériel transporté et du changement de charge lorsque le véhicule passe d'un client à un autre. Une approximation linéaire par morceaux est utilisée pour conserver une formulation de programmation linéaire en nombres entiers mixtes.Des méthodes hybrides basées sur des explorations de voisinages sont proposées pour traiter la minimisation du risque. Cela comprend l'étude des structures de voisinages et le développement d'un algorithme de descente à voisinages variables (VND) pour la recherche locale, ainsi qu'un mécanisme de perturbation des solutions. Une post-optimisation est appliquée pour améliorer la qualité des solutions obtenues.Enfin, deux approches, un algorithme basé sur la dominance multi-objectif et une méta-heuristique de type epsilon- contrainte, sont développées pour traiter la version multi-objectif. Deux mesures de performance sont utilisées : l'hyper volume et la ∆-métrique. Les approximations de fronts montrent qu'une légère augmentation du coût total des tournées peut entraîner une forte réduction en pourcentage des risques

The main objective of this thesis is to study the hazardous materials (HazMat) transportation problem considered as a heterogeneous fleet vehicle routing problem. HazMat transportation decisions comprise different and sometimes conflicting objectives. Two are considered in this work, the total routing cost and the total routing risk. The first task undertaken was the formulation of a mathematical model for the routing risk minimization, which depends on the type of vehicle, the material being transported, and the load change when the vehicle goes from one customer to another. A piecewise linear approximation is employed to keep a mixed integer linear programing formulation.Hybrid solution methods based on neighborhood search are explored for solving the routing risk minimization. This includes the study of neighborhood structures and the development of a Variable Neighborhood Descent (VND) algorithm for local search, and a perturbation mechanism (shaking neighborhoods). A post-optimization procedure is applied to improve the solution quality.Finally, two different solution approaches, a multi-objective dominance-based algorithm and a meta-heuristic epsilon-constraint method are employed for addressing the multi-objective version of the problem. Two performance metrics are used: the hyper volume and the ∆-metric. The front approximations show that a small increment in the total routing cost can produce a high reduction in percentage of the expected consequences given the probability of a HazMat transportation incident