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A new algorithm for a Dynamic Vehicle Routing Problem based on Ant Colony System

by R Montemanni, L M Gambardella, A E Rizzoli, A V Donati
Event London (2003)

Abstract

An aboundant literature on vehicle routing problems is available. However, almost all the work deals with static problems where all data are known in advance, i.e. before the optimization has started. The technological advances of the last few years give rise to a new class of problems, namely the dynamic vehicle routing problems, where new orders are received as time progresses and must be dynamically incorporated into an evolving schedule. In this paper a dynamic vehicle routing problem is examined and a solving strategy, based on the Ant Colony System paradigm, is proposed. The method has been tested on a set of benchmarks we have defined starting from a set of widely available problems. Computational results confirm the effectiveness and the efficiency of the strategy we propose. Finally, an application to a case study, set up in the city of Lugano (Switzerland), is presented.

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Available from citeseerx.ist.psu.edu
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A new algorithm for a Dynamic Vehicle Routing Problem based on Ant Colony System

Università della Svizzera italiana
Scuola universitaria professionale
della Svizzera italiana
IDSIA
Istituto Dalle Molle di studi
sull’intelligenza artificiale














Logistica urbana delle merci nell’area
del Luganese: una prima valutazione

Autori: Alberto V. Donati, Luca Maria Gambardella,
Andrea Rizzoli, Roberto Montemanni
Data: 15/7/2002


© IDSIA/USI-SUPSI, Galleria 2, 6928 Manno
Telefono: +41 (0)91 6108660
Telefax: +41 (0)91 6108661
Email: info@idsia.ch
WWW: http://www.idsia.ch

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Logistica urbana delle merci nell’area del Luganese, una prima valutazione
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Introduzione
Questo documento contiene la descrizione e l’analisi preliminare della logistica urbana del traffico
merci nell’area di Lugano. Si presentano, inoltre, le modalità della raccolta dei dati necessari per la
creazione di un modello del traffico merci utilizzabile nell’ambito del nuovo Piano Viario del Polo
e si descrivono le motivazioni e finalità del progetto Europeo MOSCA.

Trasporto merci nel Luganese
Le principali via di accesso a Lugano sono:
- uscita autostrade sud e nord,
- Via Tesserete,
- via Trevano,
- viale Castagnola.
Il trasporto merci nel Luganese è organizzato nelle seguenti zone:
- zone ad accesso e circolazione libera,
- zone con divieto di circolazione per veicoli pesanti
- zone pedonali con accesso solo con permessi.
Per accedere alla zona pedonale sono previsti diversi tipi di permessi, rilasciati dalla Polizia di Lu-
gano, dove quelli relativi a certe classi di veicoli (cioè i veicoli pesanti) hanno fasce orarie di ac-
cesso predefinite.

Figura 1. Zona pedonale di Lugano (strade a sfondo rosa (colori), o a sfondo scuro (b/n)).
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Punti di accesso della zona pedonale
Ci sono quattordici punti di accesso alla zona pedonale a Lugano. Quattro consentono l’ingresso e
l’uscita dei mezzi, sei consentono solo l’entrata e 4 solo l’uscita.
- Via Peri/Cso Pestalozzi entrata e uscita nell'orario di chiusura della zona
- Via Sempione uscita
- Via Ariosto entrata
- Piazza Dante uscita
- Via Vegezzi entrata
- Piazza Manzoni entrata e uscita
- Piazza Rezzonico solo entrata riservato Polizia
- Piazza Battaglini entrata e uscita
- Via Nassa (Piazza Luini) uscita
- Via Motta (altezza entrata autosilo) entrata e uscita
- Via Cattedrale entrata
- Via Canova entrata
- Via Vegezzi entrata
- Via Forte/Via Nizzola uscita
I permessi
La Polizia Municipale accorda i permessi in base alle operazioni da compiere:
- A: transito di proprietari di parcheggi privati all’interno della zona pedonale.
- B: operazioni di carico/scarico per residenti. Non ci sono limiti di tempo.
- C1: operazioni, di carico/scarico per fornitori di attività commerciali o per chi effettuata
un’attività commerciale nella zona pedonale.
- C2: operazioni, di carico/scarico per attività situate nella zona pedonale, per cui il servizio a
domicilio rappresenta una parte essenziale della loro attività (fioristi, panetterie, pasticcerie,
ecc.).
- C3: operazioni, di carico/scarico, per operazioni/supporto urgenti da parte di privati.
- CS: consegne urgenti o operazioni di riparazione da parte dell’amministrazione comunale
con veicoli non ufficiali.
- D: per operazioni particolari tipo lavori di manutenzione, riparazioni, traslochi.
- E: accesso zona pedonale per veicoli pesanti. Da Lunedì a Venerdì: 6.00 → 10.30 (più
tempo di carico/scarico). Sabato: 6.00 → 9.30. Domenica e festivi: chiusa.






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Il numero di permessi emessi per il 2002 è riportato nella seguente tabella.

Tipo permes-
so
veicoli legge-
ri
veicoli pesan-
ti
totale
A 180 1 181
B 110 0 110
C1 232 21 253
C2 21 0 21
C3 281 4 285
CS 14 0 14
D 21 0 21
E 0 91 91

In totale sono stati emessi 976 permessi, di cui in totale 117 per veicoli pesanti, e di questi, 91 sono
legati ad accesso con orario.
Nel caso di ritardi rispetto all’orario di accesso dei permessi E, dovuti a ragioni serie, un premesso
provvisorio di durata solo giornaliera, può essere richiesto alla Polizia di Lugano.
Autobus turistici possono effettuare operazioni di carico e scarico nelle diverse aree appositamente
dedicate (per esempio Padiglione Conza, Vis aVi al Lido, stazione, zona Cassarate, parcheggi pri-
vati degli alberghi), e accedere agli hotel della zona pedonale attraverso richiesta telefonica alla po-
lizia (ci sono solo 2 alberghi sulla zona pedonale che richiedono accesso con autobus turistici).
Dati sul traffico merci
Sebbene il numero e tipo di permessi sia ben documentato, l’informazione riguardo alla frequenza
di accesso non può essere facilmente dedotta. Gli accessi alla zona pedonale sono necessari per le
forniture e servizi di supporto per le attività nella stessa, nonché per il ritiro di talune merci da par-
te dei clienti.
Da un campione intervistato, risulta che per i veicoli pesanti, per ogni permesso vi sono in media
tra 1 e 2 accessi al giorno alla zona pedonale, da lunedì a venerdì e tra 0 e 1 al sabato mattina.

Campione intervistato
Abbiamo suddiviso il campione in 3 tipologie:
a) attività che hanno proprio rifornimento indipendente, quali per esempio i grandi magazzini,
b) attività che utilizzano corrieri per il servizio/rifornimento,
c) i corrieri
Il numero di ditte intervistate non è tale da garantire la rappresentatività del campione.
Tipo a)
MANOR/INNOVAZIONE: i giri dei camion vanno da Taverne alla zona pedonale. Ci sono due turni
principali (con permesso), uno alla mattina e uno al pomeriggio, con una media di 6 camion pesanti
più circa 40 più piccoli, accesso attraverso via Peri. Si possono avere problemi di accesso se i ca-
mion sono in ritardo (San Gottardo). Sono in possesso di 7 permessi per camion pesanti.
MIGROS: permesso di accesso alla zona pedonale per l’intera giornata, eccetto nelle ore di punta,
mezzogiorno e delle 16.00 alle 18.00. Nella zona pedonale ci sono 4 camion al giorno, da lunedì a
venerdì, 2 alla mattina e 2 al pomeriggio, e 2 camion il sabato, alla mattina.
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EPA: l’accesso avviene attraverso rampa privata, la cui entrata è in zona non pedonale. Il riforni-
mento avviene con una media settimanale di 70 veicoli, di cui 30 sono pesanti.
PINA Petroli: indicati per le consegne in zona pedonale, meno di 5-10 camion alla settimana d'e-
state, e meno di 10 d'inverno.
Mac Donald’s: media di 3 camion pesanti alla settimana (da fornitore loro centralizzato, situato a
Oensingen). Accesso da Via Canova con permesso.
Tipo b)
Burger King: accesso da P.zza Rezzonico. Utilizzato da fornitori esterni, e per ordinazione, (verdu-
ra tutti i giorni, bibite, carne, materiali quando necessario, circa 1-2 volte alla settimana). Non in
possesso di permesso.
Tipo c)
PLANZER (Cargo a Domicilio): dalla stazione di Bioggio serve l’area del Ticino. Lugano è suddi-
visa in 3 zone: 1) Viganello/Pregassona, 2) Paradiso Lungo Lago fino a Grancia, 3) Lugano Centro.
Nella zona centro, vi sono 2-3 viaggi al giorno con un furgone, mentre nelle zone 1) e 2) 20-30
consegne con camion pesanti una volta al giorno, con tracciato ottimizzato.
Considerazioni
I dati raccolti finora sull’accesso all’area luganese del traffico merci non sono sufficienti per defi-
nire un modello più generale ed esteso, in quanto sono limitati alla zona pedonale. Si noti inoltre
che USTAT, IRE, ASTAG, Polizia, CRTL non hanno mai condotto una ricerca circoscritta al tra-
sporto merci nel Luganese. L’unica richerca condetta circa il traffico merci volge l’attenzione sul
San Gottardo verso il Canton Ticino e l’Italia, ed e’ stata condotta dall’Istituto di Ricerche Econo-
miche: “Analisi dell’evoluzione del traffico merci attraverso l’arco alpino con riferimento al Can-
ton Ticino”, Dipartimento del Territorio del Canton Ticino, Dicembre 2001.
Riteniamo vi siano due principali vie per ottenere dati sul traffico merci. Un metodo indiretto è di
raccogliere, similmente a quanto fatto per il micro censimento, un campione completo dei dati di
transito/accesso tramite interviste/questionari, con frequenze e origine e destinazione riguardo alle
attività commerciali nell’area interessata. Il campionamento può anche essere supportato da un
modello di distribuzione di attività commerciali, che possa calcolare dalla densità di attività
commerciali per chilometro quadro il traffico generato in ingresso e uscita da questi “volumi di
controllo”.
Il secondo metodo consiste in una campagna di misura sulle vie principali di traffico merci e sui
punti di accesso alla zona pedonale, utilizzando contatori di traffico e classificatori di peso, che so-
no già in dotazione alla Polizia di Lugano.
Il secondo metodo fornirebbe la stima più precisa, e non è basato su alcun tipo di assunzione o sti-
ma soggettiva. Sussiste tuttavia il problema della scelta di dove posizionare i sensori visto che mol-
to probabilmente una copertura a tappeto di tutti gli accessi non sarebbe facilmente percorribile.
Il primo potrebbe invece fornire informazioni statistiche sul traffico merci e della sua distribuzione
all’interno dell’area urbana, a patto di avere a disposizione modelli di flusso per la distribuzione
delle merci.
Infine sarebbe possibile integrare i dati in un modello di traffico microsimulato, ovvero a livello di
simulazione degli spostamenti del singolo veicolo, verificando dunque la correttezza o meno delle
ipotesi fatte durante la raccolta dati e la generazione del modello di flussi.
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Il progetto MOSCA
Il trasporto merci assicura che i prodotti possano essere distribuiti dal produttore o dai magazzini di
stoccaggio ai punti vendita e servizi. Di importanza cruciale per il tessuto urbano e il suo sviluppo
far sí che questo essenziale elemento sia garantito e con la massima efficacia. Poiché nelle aree ur-
bane il trasporto merci avviene prevalentemente su gomma, con l’aumento dei volumi di traffico e
quindi anche in situazioni di congestione, è importante la sua valutazione non solo limitatamente a
determinate aree urbane, come i centri storici urbani o le zone a traffico limitato, ma anche alle zo-
ne urbane circostanti. In una precedente ricerca, è stato stimato che il trasporto merci rappresenta
dal 10% al 18% del traffico totale, contribuendo al 40% all’inquinamento atmosferico e acustico.

Il progetto MOSCA (Decision Support System For Integrated Door-to-Door Delivery: Planning
and Control in Logistic Chains), finanziato dall’IST, European Commission Information Society
Technology, il cui consorzio comprende l’IDSIA e la CRTL, si propone di migliorare diversi aspet-
ti in relazione al trasporto merci nelle areee urbane.

Il maggiore obbiettivo del progetto è l’integrazione e una maggiore funzionalità di sistemi informa-
tivi (moduli) tra le parti coinvolte nel processo. Da una parte vi sono gli enti legislatori preposti al-
la pianificazione e al controllo della logistica e dall’altra le parti interessate alla distribuzioni di
merci, i fornitori e i clienti finali.

Tra gli elementi dell’integrazione vi sono: l’utilizzo di percorsi dinamicamente calcolati a secondo
delle condizioni di traffico, l’ottimizzazione dei tours di consegne (in lunghezza e numero) in di-
pendenza da tali condizioni, la prenotazione di aree di carico e/o scarico, supporto logistico dina-
mico, con sistemi di monitoraggio sui percorsi, e gestione situazioni di emergenza, fino
all’automazione di procedure amministrative.

Ne consegue una migliore organizzazione del trasporto a livello globale e la diminuzione sia dei
costi che dei tempi di viaggio, che significa diminuzione dell’impatto del traffico merci sul traffico
totale e minore inquinamento, nonché risparmio energetico e di costi.

Il progetto prevede l’applicazione di un modello di traffico a situazioni reali, in 3 test sites, Stoc-
carda, Lugano, e Padova, città che giudano il progresso della ricerca. A Stoccarda i dati sono basati
sul progetto di ricerca nazionale MOBILIST (Mobility in the area of Stuttgart), mentre per Lugano
e Padova, dati riguardanti il trasporto merci non sono mai stati raccolti.

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