Analyse de l'effet du vecteur énergétique et de l'optimisation des flottes hétérogènes de véhicules sur les tournées dans les villes en minimisant les impact environnementaux.

Abstract

[ES] En este trabajo, realizado en colaboración con la empresa Volvo y el laboratorio DISP de la universidad INSA de Lyon, se ha llevado a cabo un análisis de los problemas conocidos como "Tournée de véhicules" teniendo en cuenta no sólo los factores económicos o el uso de recursos como el coste o como el coste o el tiempo, sino también el análisis del factor ambiental. Dada la repercusión del vector energético en las ciudades con problemas de distribución urbana, determinamos qué tipo de vehículo, en términos de energía, autonomía, capacidad de carga, es el más relevante analizando los vehículos de combustión, eléctricos o de pila de combustible de hidrógeno, entre otros. Para ello, el estudio se realizó en dos etapas:

En primer lugar, se ha estudiado y analizado la bibliografía existente hasta la fecha, tratando de encontrar las claves más importantes de este tipo de problemas, tanto en los casos en los que se han tenido en cuenta los impactos ambientales, así como en los casos clásicos donde no ha sido así. Para ello, se ha realizado el estudio preliminar de los diferentes tipos de vehículos existentes en términos de eficiencia y autonomía, seguido de una investigación sobre sobre su rendimiento en flotas heterogéneas u homogéneas.

Finalmente, en la segunda etapa, se ha desarrollado un modelo de optimización de rutas utilizando el lenguaje de programación Python en el que se propusieron diferentes métodos para resolver este problema teniendo en cuenta toda la información obtenida en el paso anterior. El objetivo del trabajo, y de esta etapa en particular, es obtener un algoritmo que proporcione una buena solución para decidir qué tipo de tipo de vehículo a nivel individual y qué tipo de flota en términos colectivos es más eficiente en los recorridos de los vehículos que pretenden reducir las emisiones de carbono en la distribución urbana.

[EN] In this work, carried out in collaboration with the company Volvo and the DISP laboratory of INSA Lyon, an analysis of the problems typically known as "Vehicle routing" was carried out considering not only the economic factors (cost or time) required, but also the analysis of the environmental factor. Given the impact of the energy vector on urban distribution problems, we determine which vehicle from a given heterogenous fleet (energy, range, load capacity) is most relevant by analysing combustion, electric or hydrogen fuel cell vehicles among others. To this end, the study was conducted in two stages. First, we studied and analysed the existing bibliography to date to display the most important issues of this type of problem, both in cases where environmental impacts have been considered and in conventional cases where they are not. A preliminary study of the different types of existing vehicles in terms of efficiency and range is carried out, followed by research on their performance in heterogeneous or homogeneous fleets. Finally, in the second step, a routing optimization model in PLNE was developed using Python considering all the information obtained in the previous step. The purpose of the work, and this stage, is to decide what type of vehicle at the individual level and what type of fleet at the collective level is most effective in vehicle routing problems that aim to reduce the energy consumption and so the carbon emissions in urban distribution. The model is tested on 400 instances with fleets of 5 to 10 vehicles and with 10 to 30 customers who were randomly selected. The good performance of VULs at all levels or the good performance of BEVs, especially when combined with other types of vehicles, are some of the conclusions we have reached and which will be explained.

[FR] Dans ce travail, réalisé en collaboration avec la société Volvo et le laboratoire DISP de l'INSA Lyon, une analyse des problèmes typiquement connus comme "Tournées de véhicules" a été effectuée en tenant compte non seulement des facteurs économiques ou de l'utilisation des ressources comme le coût ou le temps nécessaire, mais aussi de l'analyse du facteur environnemental. Compte tenu de l'impact du vecteur énergétique sur les problèmes de distribution urbaine, nous déterminons quel type de flotte de véhicules (énergie, autonomie, capacité de charge), est le plus pertinent en analysant les véhicules à combustion, électriques ou à pile à hydrogène entre autres. À cette fin, l'étude a été réalisée en deux étapes. Dans un premier temps, nous avons étudié et analysé la bibliographie existante à ce jour, pour dégager les verrous les plus importantes de ce type de problématique, tant dans les cas où les impacts environnementaux ont été pris en compte que dans les cas classiques où ils ne le sont pas. Une étude préliminaire des différents types de véhicules existants en termes d'efficacité et d'autonomie est réalisée pour ensuite poursuivre avec des recherches sur leurs performances dans des flottes hétérogènes ou homogènes. Enfin, dans la deuxième étape, un modèle d'optimisation de tournées en PLNE a été développé à l'aide du langage de programmation Python en tenant compte de toutes les informations obtenues lors de l'étape précédente. Le but de cette étape est de décider quel type de véhicule au niveau individuel et quel type de flotte au niveau collectif est le plus efficace dans les tournées de véhicules qui visent à réduire la consommation énergétique et donc les émissions de carbone en distribution urbaine. Le modèle est testé sur 400 instances avec des flottes de 5 à 10 véhicules et avec de 10 à 30 clients qui ont été sélectionnés au hasard. La bonne performance des véhicules VUL à tous les niveaux ou la bonne performance des BEVs, spécialement quand ils se trouvent avec autres types de véhicules,sont quelques des conclusions à lesquelles nous sommes arrivées et qui seront expliquées.