An optimal transportation routing approach using GIS-based dynamic traffic flows

This paper examines the value of real-time traffic information gathered through Geographic Information Systems for achieving an optimal vehicle routing within a dynamically stochastic transportation network. We present a systematic approach in determining the dynamically varying parameters and implementation attributes that were used for the development of a Web-based transportation routing application integrated with real-time GIS services. We propose and implement an optimal routing algorithm by modifying Dijkstra’s algorithm in order to incorporate stochastically changing traffic flows. We describe the significant features of our Web application in making use of the real-time dynamic traffic flow information from GIS services towards achieving total costs savings and vehicle usage reduction. These features help users and vehicle drivers in improving their service levels and productivity as the Web application enables them to interactively find the optimal path and in identifying destinations effectively.

供应链中物流及信息流管理

供应链管理使企业在变化的市场环境中有效地与其它企业合作 ,取得集体竞争优势。本文首先讨论了后勤学与供应链管理的定义和之间的关系。本文认为供应链管理的核心是物流与信息流的控制。物流控制决策主要包括操作层次的库存补充和运输路径规划 ,以及战略层次的设施地点规划。信息流管理跨越部门与企业的界限将相关的应用集成起来。动态联盟协调各企业内部的生产经营活动 ,战略性地决定物流与信息流的构形。

On processing GPS tracking data of car-movements in Borlänge, Sweden

The advancement of GPS technology enables GPS devices not only to be used as orientation and navigation tools, but also to track travelled routes. GPS tracking data provides essential information for a broad range of urban planning applications such as transportation routing and planning, traffic management and environmental control. This paper describes on processing the data that was collected by tracking the cars of 316 volunteers over a seven-week period. The detailed information is extracted. The processed data is further connected to the underlying road network by means of maps. Geographical maps are applied to check how the car-movements match the road network. The maps capture the complexity of the car-movements in the urban area. The results show that 90% of the trips on the plane match the road network within a tolerance.

Reliability of GPS based traffic data: an experimental evaluation

GPS tracking of mobile objects provides spatial and temporal data for a broad range of applications including traffic management and control, transportation routing and planning. Previous transport research has focused on GPS tracking data as an appealing alternative to travel diaries. Moreover, the GPS based data are gradually becoming a cornerstone for real-time traffic management. Tracking data of vehicles from GPS devices are however susceptible to measurement errors – a neglected issue in transport research. By conducting a randomized experiment, we assess the reliability of GPS based traffic data on geographical position, velocity, and altitude for three types of vehicles; bike, car, and bus. We find the geographical positioning reliable, but with an error greater than postulated by the manufacturer and a non-negligible risk for aberrant positioning. Velocity is slightly underestimated, whereas altitude measurements are unreliable.

On processing GPS tracking data of spatiotemporal car movements : a case study

The advancement of GPS technology has made it possible to use GPS devices as orientation and navigation tools, but also as tools to track spatiotemporal information. GPS tracking data can be broadly applied in location-based services, such as spatial distribution of the economy, transportation routing and planning, traffic management and environmental control. Therefore, knowledge of how to process the data from a standard GPS device is crucial for further use. Previous studies have considered various issues of the data processing at the time. This paper, however, aims to outline a general procedure for processing GPS tracking data. The procedure is illustrated step-by-step by the processing of real-world GPS data of car movements in Borlänge in the centre of Sweden.

Modeling circulation of train-set with multiple routing

Planning on utilization of train-set is one of the key tasks of transport organization for passenger dedicated railway in China. It also has strong relationships with timetable scheduling and operation plans at a station. To execute such a task in a railway hub pooling multiple railway lines, the characteristics of multiple routing for train-set is discussed in term of semicircle of train-sets' turnover. In programming the described problem, the minimum dwell time is selected as the objectives with special derive constraints of the train-set's dispatch, the connecting conditions, the principle of uniqueness for train-sets, and the first plus for connection in the same direction based on time tolerance σ. A compact connection algorithm based on time tolerance is then designed. The feasibility of the model and the algorithm is proved by the case study. The result indicates that the circulation model and algorithm about multiple routing can deal with the connections between the train-sets of multiple directions, and reduce the train's pulling in or leaving impact on the station's throat.

A framework for freeway incident modeling and traffic re-routing

This paper proposes an analytical Incident Traffic Management framework for freeway incident modeling and traffic re-routing. The proposed framework incorporates an econometric incident duration model and a traffic re-routing optimization module. The incident duration model is used to estimate the expected duration of the incident and thus determine the planning horizon for the re-routing module. The re-routing module is a CTM-based Single Destination System Optimal Dynamic Traffic Assignment model that generates optimal real-time strategies of re-routing freeway traffic to its adjacent arterial network during incidents. The proposed framework has been applied to a case study network including a freeway and its adjacent arterial network in South East Queensland, Australia. The results from different scenarios of freeway demand and incident blockage extent have been analyzed and advantages of the proposed framework are demonstrated.

Inventory Routing - A Strategic Management Accounting Perspective

This dissertation develops a strategic management accounting perspective of inventory routing. The thesis studies the drivers of cost efficiency gains by identifying the role of the underlying cost structure, demand, information sharing, forecasting accuracy, service levels, vehicle fleet, planning horizon and other strategic factors as well as the interaction effects among these factors with respect to performance outcomes. The task is to enhance the knowledge of the strategic situations that favor the implementation of inventory routing systems, understanding cause-and-effect relationships, linkages and gaining a holistic view of the value proposition of inventory routing. The thesis applies an exploratory case study design, which is based on normative quantitative empirical research using optimization, simulation and factor analysis. Data and results are drawn from a real world application to cash supply chains. The first research paper shows that performance gains require a common cost component and cannot be explained by simple linear or affine cost structures. Inventory management and distribution decisions become separable in the absence of a set-dependent cost structure, and neither economies of scope nor coordination problems are present in this case. The second research paper analyzes whether information sharing improves the overall forecasting accuracy. Analysis suggests that the potential for information sharing is limited to coordination of replenishments and that central information do not yield more accurate forecasts based on joint forecasting. The third research paper develops a novel formulation of the stochastic inventory routing model that accounts for minimal service levels and forecasting accuracy. The developed model allows studying the interaction of minimal service levels and forecasting accuracy with the underlying cost structure in inventory routing. Interestingly, results show that the factors minimal service level and forecasting accuracy are not statistically significant, and subsequently not relevant for the strategic decision problem to introduce inventory routing, or in other words, to effectively internalize inventory management and distribution decisions at the supplier. Consequently the main contribution of this thesis is the result that cost benefits of inventory routing are derived from the joint decision model that accounts for the underlying set-dependent cost structure rather than the level of information sharing. This result suggests that the value of information sharing of demand and inventory data is likely to be overstated in prior literature. In other words, cost benefits of inventory routing are primarily determined by the cost structure (i.e. level of fixed costs and transportation costs) rather than the level of information sharing, joint forecasting, forecasting accuracy or service levels.

Vehicle Routing Problem with Load Compatibility Constraints

The major contribution of this paper is to introduce load compatibility constraints in the mathematical model for the capacitated vehicle routing problem with pickup and deliveries. The employee transportation problem in the Indian call centers and transportation of hazardous materials provided the motivation for this variation. In this paper we develop a integer programming model for the vehicle routing problem with load compatibility constraints. Specifically two types of load compatability constraints are introduced, namely mutual exclusion and conditional exclusion. The model is demonstrated with an application from the employee transportation problem in the Indian call centers.

Monitoring of urban transportation networks using wireless sensor networks

Dissertação de mestrado, Engenharia Informática, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Scheduled service network design for integrated planning of rail freight transportation

Cette thèse étudie une approche intégrant la gestion de l’horaire et la conception de réseaux de services pour le transport ferroviaire de marchandises. Le transport par rail s’articule autour d’une structure à deux niveaux de consolidation où l’affectation des wagons aux blocs ainsi que des blocs aux services représentent des décisions qui complexifient grandement la gestion des opérations. Dans cette thèse, les deux processus de consolidation ainsi que l’horaire d’exploitation sont étudiés simultanément. La résolution de ce problème permet d’identifier un plan d’exploitation rentable comprenant les politiques de blocage, le routage et l’horaire des trains, de même que l’habillage ainsi que l’affectation du traffic. Afin de décrire les différentes activités ferroviaires au niveau tactique, nous étendons le réseau physique et construisons une structure de réseau espace-temps comprenant trois couches dans lequel la dimension liée au temps prend en considération les impacts temporels sur les opérations. De plus, les opérations relatives aux trains, blocs et wagons sont décrites par différentes couches. Sur la base de cette structure de réseau, nous modélisons ce problème de planification ferroviaire comme un problème de conception de réseaux de services. Le modèle proposé se formule comme un programme mathématique en variables mixtes. Ce dernie r s’avère très difficile à résoudre en raison de la grande taille des instances traitées et de sa complexité intrinsèque. Trois versions sont étudiées : le modèle simplifié (comprenant des services directs uniquement), le modèle complet (comprenant des services directs et multi-arrêts), ainsi qu’un modèle complet à très grande échelle. Plusieurs heuristiques sont développées afin d’obtenir de bonnes solutions en des temps de calcul raisonnables. Premièrement, un cas particulier avec services directs est analysé. En considérant une cara ctéristique spécifique du problème de conception de réseaux de services directs nous développons un nouvel algorithme de recherche avec tabous. Un voisinage par cycles est privilégié à cet effet. Celui-ci est basé sur la distribution du flot circulant sur les blocs selon les cycles issus du réseau résiduel. Un algorithme basé sur l’ajustement de pente est développé pour le modèle complet, et nous proposons une nouvelle méthode, appelée recherche ellipsoidale, permettant d’améliorer davantage la qualité de la solution. La recherche ellipsoidale combine les bonnes solutions admissibles générées par l’algorithme d’ajustement de pente, et regroupe les caractéristiques des bonnes solutions afin de créer un problème élite qui est résolu de facon exacte à l’aide d’un logiciel commercial. L’heuristique tire donc avantage de la vitesse de convergence de l’algorithme d’ajustement de pente et de la qualité de solution de la recherche ellipsoidale. Les tests numériques illustrent l’efficacité de l’heuristique proposée. En outre, l’algorithme représente une alternative intéressante afin de résoudre le problème simplifié. Enfin, nous étudions le modèle complet à très grande échelle. Une heuristique hybride est développée en intégrant les idées de l’algorithme précédemment décrit et la génération de colonnes. Nous proposons une nouvelle procédure d’ajustement de pente où, par rapport à l’ancienne, seule l’approximation des couts liés aux services est considérée. La nouvelle approche d’ajustement de pente sépare ainsi les décisions associées aux blocs et aux services afin de fournir une décomposition naturelle du problème. Les résultats numériques obtenus montrent que l’algorithme est en mesure d’identifier des solutions de qualité dans un contexte visant la résolution d’instances réelles.

Tactical Vehicle Routing Planning with Application to Milk Collection and Distribution

De nombreux problèmes pratiques qui se posent dans dans le domaine de la logistique, peuvent être modélisés comme des problèmes de tournées de véhicules. De façon générale, cette famille de problèmes implique la conception de routes, débutant et se terminant à un dépôt, qui sont utilisées pour distribuer des biens à un nombre de clients géographiquement dispersé dans un contexte où les coûts associés aux routes sont minimisés. Selon le type de problème, un ou plusieurs dépôts peuvent-être présents. Les problèmes de tournées de véhicules sont parmi les problèmes combinatoires les plus difficiles à résoudre. Dans cette thèse, nous étudions un problème d’optimisation combinatoire, appartenant aux classes des problèmes de tournées de véhicules, qui est liée au contexte des réseaux de transport. Nous introduisons un nouveau problème qui est principalement inspiré des activités de collecte de lait des fermes de production, et de la redistribution du produit collecté aux usines de transformation, pour la province de Québec. Deux variantes de ce problème sont considérées. La première, vise la conception d’un plan tactique de routage pour le problème de la collecte-redistribution de lait sur un horizon donné, en supposant que le niveau de la production au cours de l’horizon est fixé. La deuxième variante, vise à fournir un plan plus précis en tenant compte de la variation potentielle de niveau de production pouvant survenir au cours de l’horizon considéré. Dans la première partie de cette thèse, nous décrivons un algorithme exact pour la première variante du problème qui se caractérise par la présence de fenêtres de temps, plusieurs dépôts, et une flotte hétérogène de véhicules, et dont l’objectif est de minimiser le coût de routage. À cette fin, le problème est modélisé comme un problème multi-attributs de tournées de véhicules. L’algorithme exact est basé sur la génération de colonnes impliquant un algorithme de plus court chemin élémentaire avec contraintes de ressources. Dans la deuxième partie, nous concevons un algorithme exact pour résoudre la deuxième variante du problème. À cette fin, le problème est modélisé comme un problème de tournées de véhicules multi-périodes prenant en compte explicitement les variations potentielles du niveau de production sur un horizon donné. De nouvelles stratégies sont proposées pour résoudre le problème de plus court chemin élémentaire avec contraintes de ressources, impliquant dans ce cas une structure particulière étant donné la caractéristique multi-périodes du problème général. Pour résoudre des instances de taille réaliste dans des temps de calcul raisonnables, une approche de résolution de nature heuristique est requise. La troisième partie propose un algorithme de recherche adaptative à grands voisinages où de nombreuses nouvelles stratégies d’exploration et d’exploitation sont proposées pour améliorer la performances de l’algorithme proposé en termes de la qualité de la solution obtenue et du temps de calcul nécessaire.