A branch-and-cut method for the Vehicle Relocation Problem in the One-Way Car-Sharing

• Main Author: Albinski, Szymon Janusz
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Optimeringslära och systemteori 2015
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-166720

The purpose of this thesis is to develop an algorithm which solves the Vehicle Relocation Problem in the One-Way Car-Sharing (VRLPOWCS) as fast as possible. The problem describes the task of relocating the cars to areas with the largest demand. The chauffeurs who relocate the cars are transported by shuttle buses. Each car is assigned an individual relocation utility. The objective is to find shuttle tours that maximise in a given time the relocation utility while balancing the distribution of the cars. The VRLPOWCS is formulated as a mixed integer linear program. Since this problem is NP-complete we choose the branch-and-cut method to solve it. Using additional cutting planes – which exploit the structure of the VRLPOWCS – we enhance this method. Tests on real data show that this extended algorithm can solve the VRLPOWCS faster. === Syftet med detta examensarbete är att utveckla en algoritm som löser fördelningsproblemet av car-sharing bilar (VRLPOWCS) så snabbt som möjligt. Problemet beskriver uppgiften att flytta bilarna till områden där efterfrågan är störst. Bilarna flyttas av chaufförer som är transporterade med bussar. Varje bil ges ett flyttningsvärde. Målet är att hitta resor för bussarna så att inom ett visst tidsintervall det totala flyttningsvärdet är maximerat med hänsyn till en given fördelning. VRLPOWCS formuleras som ett linjärt heltalsprogrammeringsproblem. Eftersom problemet är NP-fullständigt, använder vi branch-and-cut metoden för att lösa det. Metoden utvidgar vi med cutting planes vilka utnyttjar VRLPOWCS strukturen. Tester med olika riktiga data visar att den utvidga algoritmen kan lösa VRLPOWCS snabbare. === Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Algorithmus, der das Umparkproblem im Free-Floating Carsharing (VRLPOWCS) schnellstmöglich löst. Beim Umparkproblem werden Carsharing Fahrzeuge in Gebiete mit der höchsten Nachfrage umverteilt. Dabei werden die Autos von Fahrern umgeparkt, welche von Kleinbussen transportiert werden. Jedem Auto wird ein individueller Nutzenwert zugewiesen. Das Ziel des Umparkproblems ist das Finden von Bustouren, die in gegebener Zeit den Umparknutzen unter Beachtung einer gewissen Verteilung der Fahrzeuge in den Zielräumen maximieren. Das VRLPOWCS wird als ganzahlig-lineares Optimierungsproblem formuliert. Zur Lösung des VRLPOWCS wird ein Schnittebenenverfahren verwendet, da das Problem NP-vollständig ist. Das Verfahren wird mit Schnitten verbessert, die die Struktur des VRLPOWCS ausnutzen. Testläufe mit echten Daten zeigen, dass der erweiterte Algorithmus das VRLPOWCS schneller lösen kann.