A heuristic for the urban solid waste collection based on the multi trip capacitated chinese postman problem (MT-CCPP)
DOI:
https://doi.org/10.14295/transportes.v22i1.705Keywords:
Urban solid waste collection, Arc Routing, City Logistics.Abstract
The fast growing world population, mainly in urban centers, increases the generation of domestic solid waste. Every day, tons of solid waste generated in households which are up to the government of each city to have strategies to collect, transport and dispose them. Considering that most of the heuristics and models proposed so far consider a trip per shift and ignores the idle time of the shift after returning the truck to the depot, the proposed heuristic of this paper gener-ates for each truck multiple trips per shift in order to collect more solid waste without increasing the fleet. Thus, this paper proposes a heuristic for solving the problem of collecting solid waste based on the Capacitate Chinese Postman Problem with Multiple Trips (CCPP-MV) where each truck can make more than one trip in a time shift. To validate the proposed heuristic, we performed a practical application at the municipality of Cariacica, Espírito Santo, which has 176 neighbor-hoods.Downloads
References
AMPONSAH, S.K.; SALHI, S. The investigation of a class of ca-pacitated arc routing problems: the collection of garbage in deve-loping countries. Waste Management , 2004, v. 24, p. 711-721. DOI: 10.1016/j.wasman.2004.01.008
ARAÚJO, R.R. Um modelo de resolução para o problema de ro-teirização em arcos com restrição de capacidade. Porto Alegre, 177 p. Dissertação de Mestrado – Escola de Engenharia, Univer-sidade Federal do Rio Grande do Sul, 2003.
ARRIBAS, C.A.; BLAZQUEZ, C.A.; LAMAS, A. Urban solid waste collection system using mathematical modeling and tools of geographic information systems. Waste Management and Rese-arch., v. 28, n. 4, , 2010, p. 355-363. DOI: 10.1177/0734242X09353435
BAUTISTA, J.; PEREIRA, J. Ant algorithms for urban waste collection routing. Ant Colony Optimization and Swarm Intelli-gence. Proceedings, v. 3172, 2004, p. 302-309.
DOI: 10.1007/978-3-540-28646-2_28
BAUTISTA, J.; FERNANDEZ, E.; PEREIRA, J. Solving an ur-ban waste collection problem using ants heuristics. Computers & Operations Research, v. 35, n. 9, 2008, p. 3020-3033.
DOI: 10.1016/j.cor.2007.01.029
BELTRAMI, E.J.; BODIN, L.D. Networks and Vehicles Routing for Municipal Waste Collection. Networks, v. 4, 1974, p. 65-94.
DOI: 10.1002/net.3230040106
BENAVENT, E.; CEMPOS, V.; CORBERÁN, A.; MOTA, E. The Capacitated Arc Routing Problem. A Heuristic Algorithm. QÜESTIIÓ, V. 14, N. 1, 2 ,3, 1990, p. 107-122.
BONOMO, F.; DURÁN, G.; LARUMBE, F.; MARENCO, J. A method for optimizing waste collection using mathematical pro-gramming: a Buenos Aires case study. Waste Management and Research, v. 30, n. 3, 2012, p. 311-324.
DOI: 10.1177/0734242X11402870
BRITO, R.A.F. Uso de Sistema de Informação Geográfica para a Análise do Transporte e Disposição Final dos Resíduos Sólidos. São Paulo, 100 p. Dissertação de Mestrado – Faculdade de Enge-nharia de Ilha Solteira, Universidade Estadual Paulista, 2006.
CARVALHO, L.E.X.; Desenvolvimento de solução integrada de sistemas de limpeza urbana em ambiente SIG. Rio de Janeiro, 340 p.Dissertação de Mestrado – COPPE, Universidade Federal doRio de Janeiro, 2001.
CASTRO, L.B. Avaliação do serviço de coleta de resíduos sólidos domiciliares em cidade de médio porte utilizando sistemas de in-formações geográficas e receptores do sistema de posicionamento por satélite. Uberlândia, 141 p. Dissertação de Mestrado – Facul-dade de Engenharia Civil, Universidade Federal de Uberlândia, 2006.
CHRISTOFIDES, N.; BENAVENT, E.; CAMPOS, A.; CORBRAN, A.; MOTA, E. An optimal method for the mixed postman problem. Proceedings of the 11th IFIP Conference, Co-penhagen, Denmark, 1983, p. 641-649. DOI: 10.1007/BFb0008937
CORDEIRO, M. G. Um tratamento heurístico para o problema do carteiro chinês com restrições de capacidade e tempo: uma aplica-ção em otimização de rotas para coleta de resíduos domiciliares. Vitória, 91 p. Dissertação de Mestrado – Universidade Federal do Espírito Santo, 2008.
CUNHA, C.B. Aspectos práticos da aplicação de modelos de ro-teirização de veículos a problemas reais. Transportes, Rio de Ja-neiro, v.8, n.2, 2000, p.51-74.
DETOFENO, T.C.; STEINER, M.T.A. Otimização das Rotas de Coleta de Resíduos Urbanos, utilizando Técnicas de Pesquisa Operacional. In: Simpósio Brasileiro de Pesquisa Operacional, 20, 2009, Porto Seguro.
FERREIRA, J.A. Resíduos Sólidos: Perspectivas Atuais. In: Resí-duos Sólidos, Ambiente e Saúde: uma visão multidisciplinar, Rio de Janeiro, Editora Fiocruz, 2000, p. 142.
FILHO, M. G.; JUNQUEIRA, R.A.R. Problema do Carteiro Chi-nês: escolha de métodos de solução e análise de tempos computa-cionais. Revista Produção, v. 16, n. 3, 2006, p. 538-551. DOI: 10.1590/S0103-65132006000300014
GHIANI, G.; GUERRIERO. F.; IMPROTA, G.; MUSMANNO, R. Waste collection in Southern Italy: solution of a real-life arc routing problem. International Transactions in Operational Rese-arch, v. 12, p. 135-144, 2005.
DOI: 10.1111/j.1475-3995.2005.00494.x
GOLDEN BL, WONG RT. Capacitated arc routing problems. Networks, 1981, 11: 305-315. DOI: 10.1002/net.3230110308
GOTTINGER, H.W. A computational model for solid waste ma-nagement with application. European Journal of Operations Rese-arch, v. 35, 1988, p. 350-364. DOI: 10.1016/0377-2217(88)90225-1
IBGE. Pesquisa Nacional de Amostras por Domicílio – PNAD. Rio de Janeiro 2005.
IBGE. Pesquisa Nacional de Saneamento Básico. Rio de Janeiro 2008. Disponível em: http://www.cidades.gov.br/noticias/mcidades-e-ibge-realizam-pesquisa-nacional-de-saneamento-basico-2008/
KULCAR, T. Optimizing solid waste collection in Brussels. Eu-ropean Journal of Operational Research, v. 90, 1996, p. 71-77. DOI: 10.1016/0377-2217(94)00311-4
LACERDA, M.G. Análise de uso de SIG no sistema de coleta de resíduos sólidos domiciliares em uma cidade de pequeno porte. São Paulo, 158 p. Dissertação de Mestrado – Faculdade de Enge-nharia de Ilha Solteira, Universidade Estadual Paulista, 2003.
LI, J.Q.; BORENSTEIN, D. MIRCHANDANI, P.B. Truck sche-duling for solid waste collection in the City of Porto Alegre, Bra-zil. OMEGA The International Journal of Management Science, Elsevier, 2006; p. 16. DOI: 10.1016/j.omega.2006.04.007
LONGO, H.; ARAGÃO, M.P.; UCHOA, E. Solving Capacitated Arc Routing Problems using a transformation to the CVRP. Com-puters & Operations Research, 2006, v. 33, n. 6, pp. 1823-1837. DOI: 10.1016/j.cor.2004.11.020
MANIEZZO, V. Algorithms for large directed CARP instances: urban solid waste collection operational support. UBLCS Techni-cal Report Series, Bolonha, Italy: University of Bolonha, 2004, p.27.
MANIEZZO, V., ROFFILLI, M. Algorithms for large directed capacitated arc routing instances: Urban solid waste collection operational support”, In Recent advances in evolutionary compu-tation for combinatorial optimization, C. Cotta and J.van Hemert (Editors), Studies in Computational Intelligence 153, Springer, 2008, pp. 259–274. DOI: 10.1007/978-3-540-70807-0_16
MELO, A.C.S.; FILHO, V.J.M.F. Sistemas de Roteirização e Pro-gramação de Veículos. Pesquisa Operacional, Rio de Janeiro, COPPE, 2001, v.21, n. 02, p. 223-232.
DOI: 10.1590/S0101-74382001000200007
MOURA, M.C; FONTES, A.A.; RIBEIRO, C.A.A.S. Determina-ção da Melhor Rota para Coleta Seletiva de Lixo no Campus da Universidade Federal de Viçosa utilizando dos Sistemas de Infor-mações Geográficas. Anais X SBSR, Foz do Iguaçu, INPE, 2001, p.1119-1125.
MOURÃO, M. C.; NUNES, A. C.; PRINS, C. Heuristic methods for the sectoring arc routing problem. European Journal of Opera-tional Research, 2009, v. 196, n. 3, p. 856-868. DOI: 10.1016/j.ejor.2008.04.025
OGWUELEKA, T.C. Route optimization for solid waste collec-tion: Onitsha (Nigeria) case study. Journal of Applied Sciences and Environmental Management, 2009, V. 13, N.2, P. 37-40.
DOI: 10.4314/jasem.v13i2.55299
PAES, F. G., ARICA, G. M. Um Tratamento GRASP Híbrido do Problema do Carteiro Chinês Misto (PCCM) Destinado a Otimi-zação de Rotas para Coleta de Lixo Doméstico. Disponível em http://200.231.172.253/cnmac/storal2/frederico_paes_ST18.pdf. Acesso em 14 de novembro de 2007.
SANTOS, L; RODRIGUES, J.C. Implementação em SIG de uma Heurística para o Estudo da Recolha de Resíduos Sólidos Urba-nos, Coimbra: Universidade de Coimbra, 2003, 24 p.
SANTOS, L.; COUTINHO-RODRIGUES, J.; CURRENT, J. R. Implementing a multivehicle multi-route spatial decision support system for efficient trash collection in Portugal. Transportation Research Part A-Policy and Practice, 2008, v. 42, n.6, p. 922-934. DOI: 10.1016/j.tra.2007.08.009
SIMONETO, E.O.; BORENSTEIN, D. Gestão Operacional da Coleta Seletiva de Resíduos Sólidos Urbanos – Abordagem Utili-zando um Sistema de Apoio à Decisão. Gestão & Produção, v. 13, nº 3, p. 449-461, 2006. P. 103.
DOI: 10.1590/S0104-530X2006000300008
TUNG, D.V.; PINNOI, A. Vehicle routing-scheduling for waste collection in Hanoi. European Journal of Operational Research, 2000, V. 125, P. 449-468. DOI: 10.1016/S0377-2217(99)00408-7
ZAMORANO, M. MOLERO, E., GRINDLAY, A. RODRIGUEZ, M., HURTADO, A. A planning scenario for the application of ge-ographical information systems in municipal waste collection: A case of Churriana de la Vega (Granada, Spain). Resources, Con-servation and Recycling, 2009, v. 54, p. 123-133. DOI: 10.1016/j.resconrec.2009.07.001
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Authors who submit papers for publication by TRANSPORTES agree to the following terms:
- Authors retain copyright and grant TRANSPORTES the right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
- Authors may enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of this journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in TRANSPORTES.
- Authors are allowed and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) after publication of the article. Authors are encouraged to use links to TRANSPORTES (e.g., DOIs or direct links) when posting the article online, as TRANSPORTES is freely available to all readers.
- Authors have secured all necessary clearances and written permissions to published the work and grant copyright under the terms of this agreement. Furthermore, the authors assume full responsibility for any copyright infringements related to the article, exonerating ANPET and TRANSPORTES of any responsibility regarding copyright infringement.
- Authors assume full responsibility for the contents of the article submitted for review, including all necessary clearances for divulgation of data and results, exonerating ANPET and TRANSPORTES of any responsibility regarding to this aspect.