Optimización del problema de ruteo y programación de buses escolares con restricciones de congestión de tráfico para políticas de rutas compartidas (Mixed-Load) e independientes (Single-Load)
Trabajo de grado - Maestría
2017
Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito
El diseño de la operación de transporte para estudiantes tiene retos importantes, específicamente
en el norte de la ciudad de Bogotá se presenta una agrupación significativa de colegios y existe
una única vía que conecta esta zona de colegios con las zonas residenciales. Como es natural, la
congestión vehicular es elevada, generando largos tiempos de espera en los buses para los niños,
altos costos de operación para los colegios, y problemas de movilidad en la ciudad. Este trabajo
busca estimar los impactos de implementación de una estrategia de cooperación entre operadores
logísticos de transporte escolar, a través de un modelo matemático de programación entera mixta,
con el fin de encontrar el diseño óptimo de rutas de buses escolares para una red con la tipología
que describe el sistema vial que conecta diferentes zonas residenciales con los colegios del norte
de la ciudad de Bogotá, Colombia.
El modelo matemático que se desarrolla incluye la secuencia ordenada de los buses en el nodo
que representa el paso por la autopista (nodo que comunica los hogares de los estudiantes con
los centros educativos), de tal forma que se contribuya a la disminución de la congestión vehicular
de esta zona, al generar una planeación y programación óptima de rutas.
Se definen dos modelos de programación entera mixta: rutas independientes (estudiantes de
diferentes colegios no pueden compartir bus) y rutas compartidas (estudiantes de diferentes
colegios pueden compartir bus). Estos modelos buscan minimizar el costo total de la operación
utilizando una flota de buses homogénea que permita satisfacer los requerimientos de los colegios.
Se presentan los resultados de ambos modelos (Single Load y Mixed Load) con los dos métodos
propuestos (exacto y heurístico) y se realiza un análisis comparativo de los mismos. The transport operation design for students has important challenges. This is the case of the north
of the city of Bogotá, where an important cluster of schools is located in the same zone, but there
is only one road that connects these school zones to residential zones. For this reason, the traffic
congestion is high, which generates long travel times of students in a bus, high operation costs for
schools, and mobility problems for the city. This paper seeks to estimate the implementation
impacts of a cooperative strategy among logistic operators of school transportation by using a
mixed integer programming mathematical model, to find the optimal design of school routes on a
network with the topology that describes the road system that connects different residential zones
with schools in the north of the city of Bogotá, Colombia.
The proposed mathematical model includes the scheduling of the buses in the main highway (the
only road connects students’ homes with schools in the city), to contribute to the reduction of the
vehicular congestion in this zone by generating an optimal planning and scheduling of routes.
Two strategies are compared using optimization models: mixed loads strategy, where students
from different schools share buses; and single loads strategies, where students from different
schools that cannot share buses. These models seek to minimize the total operation costs by using
a homogenous fleet of buses that satisfy schools requirements. Furthermore, the results of the two
models (exact and heuristic method) are presented, and also a comparative analysis of the
mentioned models is shown.
Descripción:
Optimización del Problema de Ruteo y Programación de Buses Escolares con Restricciones de Congestión de Tráfico para Políticas de Rutas Compartidas (Mixed-Load) e Independientes (Single-Load)
Título: Rodríguez Parra, Germán Ricardo - 2017.pdf
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Descripción: Autorización
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