Made available in DSpace on 2016-06-02T19:58:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3674.pdf: 4771914 bytes, checksum: 5dd14583c2d833c9bb3c7f0ec784e9d4 (MD5) Previous issue date: 2011-02-21 / Universidade Federal de Minas Gerais / This research attempted to study the issue of assessing the level of service for bicycles in Brazilian cities, with the ultimate aim of developing a bicycle level of service model that can be used in medium-sized Brazilian cities. The methodology used for model development began with the identification of attributes that can be used to describe the level of service for bicycles, followed by assessing the perceptions of individuals about the importance of the attributes. Among the methods available to measure the perceptions of individuals about the roadway characteristics related to bicycle transportation, it was chosen to use simulations (video based evaluation). The video was produced through a system in which a portable video camera was attached to the bicycle stern. To compensate for the exclusion of some attributes that could not be assessed through video (such as the sensation of heat, the cost of the bicycle, the health benefits, etc) the simulation method was combined with another method of perception analysis: questionnaires formulated based on the Likert scale. Data collection was performed in a case study in the cities of São Carlos and Rio Claro (São Paulo state), in several educational facilities. In total, 451 questionnaires were administered, 60 in the city of Rio Claro and the rest of them in the city of São Carlos. The results of field study were analyzed through methods of descriptive statistics and correlations, producing the following studies: questionnaires results, classification of participants into types of cyclists, the definition of a scale of acceptability to bicycle use and classification of participants in groups, according to this scale. The Bicycle Level of Service Model was calibrated using the FLOW variable, defined as the volume of motor vehicles divided by the effective width of the road, and the level of service grades resulting from the participants evaluation. The model was validated through cross-validation methodology. The model development resulted in a graphic that can be used to determine the probability of perceived level of service for flow values found on roadways. It was considered that the study reached its primary goal, providing a Bicycle Level of Service Model that can be used in medium-sized Brazilian cities. / A presente pesquisa buscou estudar o tema da avaliação do nível de serviço para bicicletas em cidades brasileiras, com o objetivo principal de desenvolver um modelo de nível de serviço para bicicletas possível de ser utilizado em cidades brasileiras de porte médio. A metodologia utilizada para o desenvolvimento do modelo teve início com a identificação dos atributos que podem ser utilizados para descrever o nível de serviço para bicicletas, seguida pela avaliação da percepção de indivíduos sobre a importância dos atributos. Dentre os métodos disponíveis para medir a percepção dos indivíduos sobre as características viárias relacionadas ao transporte cicloviário, definiu-se pela realização de simulações, ou seja, avaliação com base em vídeo. O vídeo foi elaborado por meio de um sistema no qual uma câmera de vídeo portátil foi acoplada ao guidão da bicicleta. Para compensar a exclusão de alguns atributos que não podem ser avaliados através do vídeo (como a sensação de calor, o custo da bicicleta, os benefícios para a saúde, etc.), o método da simulação foi combinado com outro método de análise da percepção: questionários formulados com base na escala Likert. A coleta de dados foi realizada em um estudo de caso nas cidades paulistas de São Carlos e Rio Claro, em diversas instituições de ensino. No total, 451 questionários foram aplicados, sendo 60 na cidade de Rio Claro e o restante na cidade de São Carlos. Os resultados da pesquisa de campo foram analisados através de métodos de análise estatística descritiva e correlacional, produzindo os seguintes estudos: resultados dos questionários; classificação dos participantes em tipos de ciclistas; definição de uma escala de aceitabilidade ao uso da bicicleta e a classificação dos participantes em grupos, de acordo com esta escala. O Modelo de Nível de Serviço para Bicicletas foi calibrado utilizando-se a variável FLUXO, definida como o volume de veículos motorizados dividido pela largura efetiva da via, e as medidas de nível de serviço provenientes da avaliação realizada pelos participantes da pesquisa. O modelo foi validado através da metodologia da validação cruzada. O desenvolvimento do modelo resultou em um gráfico que pode ser utilizado para determinar a probabilidade da percepção de nível de serviço para valores de fluxo encontrados nas vias. Considera-se que a pesquisa atingiu o seu objetivo principal, fornecendo um Modelo de Nível de Serviço para Bicicletas que pode ser utilizado em cidades brasileiras de porte médio.

[pt] Uma generalização do problema de roteamento de veículos (VRP) presente em aplicações práticas em portos e operações em minas é o objeto desta dissertação. Nesta variante do VRP cada cliente pode demandar diferentes tipos de veículos para cumprir tarefas colaborativamente. Nesta atividade, os veículos podem aguardar o início da operação no local porém, devem iniciar as tarefas ao mesmo tempo. O objetivo é determinar as rotas dos veículos disponíveis de modo a maximizar a soma (ponderada) dos clientes atendidos enquanto a distância total percorrida é minimizada. O caso específico onde todos os clientes são atendidos e a distância total percorrida é minimizada determina o problema central estudado nessa dissertação. Este caso particular pode ser visto como uma generalização direta do, muito estudado e conhecido problema de roteamento, VRP com janelas de tempo (VRPTW) onde a capacidade dos veículos é suficientemente grande. Esta escolha de um problema mais restrito é justificada por permitir uma clara comparação de sua dificuldade através da sua relação com o VRPTW. A partir da classificação dos casos de sincronização em problemas de roteamento proposta por (DREXL, 2012), denominamos o problema aqui estudado de Problema de Roteamento de Veículos com Janelas de Tempo e Sincronização exata da Operação (VRPTWEOS). Neste trabalho damos uma definição formal ao VRPTWEOS. Modelos de programação inteira são propostos e analisados. Também apressentamos métodos de resolução baseados na decomposição Dantzig-Wolfe, dos quais são derivados algoritmos exatos e aproximados. Com o propósito de avaliar a eficiencia desses algoritmos, foi criado um grupo de instancias de teste baseado no benchmark do Solomon para o VRPTW. O método usado para criar o conjunto de instancias de teste é descrito em detalhe. Experimentos computacionais sobre este conjunto de instancias mostraram que o método de resolução proposto é promissor para a resolução do VRPTWEOS. / [en] This dissertation addresses a generalization of the vehicle routing problem (VRP) that arises in real life applications in ports and mine operations. In this VRP variant, each customer may demand different types of vehicles to perform a task collaboratively. Vehicles are allowed to wait at the locations but they must start operating at the same time. The objective is to route the available vehicles while maximizing the (weighted) sum of served customers and minimizing the total distance traveled. The specific case where all customers must be served while minimizing the total distance traveled is the central problem here studied. This special case can be viewed as a straightforward generalization of, a well known and more specific routing problem, the VRP with time windows (VRTPTW) where the capacity of the vehicles is sufficiently large. We support this narrower scope by stating that it allows a clear comparison of the problem hardness by its relation to the VRPTW. Sticking to the classification of synchronization in vehicle routing proposed by (DREXL, 2012) we named this problem as the Vehicle Routing Problem with Time Windows and Exact Operation Synchronization (VRPTWEOS). In this work, a formal definition for the VRPTWEOS is provided. Integer programming models for this problem are proposed and analyzed. Furthermore, we propose a solution method based on the Dantzig-Wolfe decomposition for which exact and aproximated resolution algorithms are described. In order to test the performance of those algorithms, a group of benchmark instances for the VRPTWEOS was created on top of the Solomon benchmark for the VRPTW. The method used to create the benchmark instances is described in detail. Computational experiments over the mentioned set of instances showed that the proposed solution approach is a promising alternative for solving the VRPTWEOS.

[pt] Quadrirrotores são veículos aéreos que possuem quatro rotores fixos e orientados na direção vertical. Devido à sua simplicidade mecânica frente aos helicópteros tradicionais, os mesmos têm se tornado cada vez mais populares nos meios de pesquisa, militares e, mais recentemente, industriais. Essa topologia de veículo data do início do século XX mas o desenvolvimento em escala só foi possível após a recente evolução e miniaturização dos sistemas eletrônicos embarcados, dos motores elétricos e das baterias. A movimentação desses veículos no espaço é possível graças à sua inclinação em relação ao solo e, para tal, é imprescindível obter e controlar corretamente a atitude do mesmo. As unidades de medidas inerciais (IMU) surgiram como uma solução para esse problema. Através da fusão dos dados obtidos com os sensores presentes nessas centrais (acelerômetros, girômetros e magnetômetro) é possível estimar a atitude do veículo. O presente trabalho apresenta soluções tanto para a estimativa quanto para o controle de atitude de quadrirrotor. Os modelos matemáticos desenvolvidos são validados em simulações numéricas e em testes experimentais. O objetivo é que as soluções propostas apresentem resultados positivos para que possam ser empregadas nos quadrirrotores em escala. / [en] Quadrotors are vehicles that have four fixed rotors in the vertical direction. Due to its mechanical simplicity compared to traditional helicopters, these vehicles have become increasingly popular in the research, military and, more recently, industrial fields. This type of vehicle first appeared in the early twentieth century, but the development of small-scale models was only possible after the recent evolution and miniaturization of embedded electronics, electric motors and batteries. A Quadrotor can fly in any direction by changing its inclination relative to the ground, so it is essential to calculate and properly adjust its attitude. The inertial measurement units (IMU) emerged as one solution to this problem. By merging the IMU sensors data, it is possible to estimate the vehicle s attitude. This dissertation presents solutions for both the estimation and the control of the vehicle s attitude. The developed mathematical models are validated with numerical simulations and experimental tests. The goal is that the presented solutions give enough good results so they can be used in small-scale Quadrotors.

[pt] O presente trabalho apresenta um conceito para um sistema de evasão de colisões, simulado usando modelos 3D de três veículos diferentes implementados em MATLAB. Dois destes veículos foram parametrizados com dados genéricos, caracterizando automóveis de médio e grande porte. Em seguida, utilizados para realização de simulações iniciais e demonstração de conceitos. O terceiro conjunto de dados foi construído com informações do Apollo N, um veículo super esportivo. Estes diferentes conjuntos de dados foram utilizados para avaliar a capacidade do controlador de trabalhar com veículos de diferentes portes e dinâmicas de direção. A abordagem para acionar o sistema baseia-se no cálculo do tempo para a colisão (TTC; timeto- collision). O conceito foi adotado para detectar situações onde o motorista não é capaz de evitar um acidente. Depois de ser acionado, o sistema deve decidir qual manobra é a mais apropriada, dadas as condições de aderência da pista e o risco associado. O primeiro objetivo deste trabalho é desenvolver um sistema autônomo de frenagem que deve ser capaz de avaliar o risco de uma possível colisão e decidir se o condutor é capaz de evitá-la. Uma vez que o motorista não tenha tempo suficiente para reagir, o sistema deve acionar os freios automaticamente a fim de evitar um possível acidente. Além disso, o veículo possui um sistema anti-travamento (ABS), desenvolvido usando controle Fuzzy. O desempenho do controlador ABS foi avaliado em simulações usando os conjuntos de dados e testado em um veículo em escala. Em casos mais críticos, quando há baixa aderência, o veículo não é capaz de frear em uma distância razoável. Levando-se em consideração tal situação, um controle autônomo de esterçamento também foi desenvolvido, visando a possibilidade de uma manobra alternativa de evasão. Este segundo sistema foi avaliado em simulações utilizando veículos com características subesterçantes e sobreesterçantes. Os resultados mostraram que o controle de esterçamento foi capaz de realizar manobras evasivas produzindo valores razoáveis de acelerações laterais, em veículos com diferentes dinâmicas de direção. / [en] This work presents a concept for a collision avoidance system simulated using 3D-models of three different vehicles implemented in MATLAB. Two of the vehicle data sets were built with generic information, used to characterize mid-size and full-size vehicles. These standard vehicles were used in initial simulations and for demonstration of some concepts. The third data set was built with information from the Apollo N, a super sportive car. These different data sets were used to evaluate the controller s capacity to work with a range of vehicles, with different sizes and driving characteristics. The approach for triggering the system is based on the time-to-colision (TTC) estimation. This concept was adopted to recognize when the driver is not able to avoid an accident. After being triggered, the system must decide which maneuver is the most appropriate for the given friction and risk conditions. The first goal of this work is to develop an autonomous braking system which evaluates the risk of a possible collision and decides if the driver is able to avoid it. Once the driver has not enough time to react, the system must trigger the brakes automatically in order to avoid the accident. The vehicle is equipped with an embedded Anti-lock Brake System (ABS) developed using Fuzzy control. The ABS controller s performance was evaluated in simulations using the data sets and tested in a scaled vehicle. In more critical cases, when there is low friction, the vehicle is not able to brake in a reasonable distance. Considering this situation, an autonomous steering control was implemented in order to make an alternative avoidance maneuver. This second system was evaluated in simulations using vehicles with understeering and oversteering characteristics. The results pointed out that the autonomous steering control was able to perform avoidance maneuvers in a reasonable range of lateral accelerations, in vehicles with different driving tendencies. / [de] Die vorliegende Arbeit prasentiert ein Konzept fur ein Kollisionsvermeidungssystem. Dieses wird anhand von drei verschiedenen 3DFahrzeugmodellen mit Hilfe von MATLAB simuliert. Zwei der FahrzeugDatensatze basieren auf generischen Informationen, die jeweils ein Automobil der Mittelklasse und der Oberklasse reprasentieren. Diese Standardfahrzeuge wurden fur anfangliche Simulationen und zur Demonstration einiger Konzepte verwendet. Das dritte Fahrzeugmodell wurde mit Hilfe der Daten des Sportwagens Apollo N aufgebaut. Durch die Verwendung der verschiedenen Datensatze soll die Funktionsfahigkeit der Regelung auch bei verschiedenen Fahrzeugtypen mit unterschiedlichen Dimensionen und Fahreigenschaften uberpruft werden.Die Grundlage zum Auslosen des Systems ist die Abschatzung der Zeit bis zur Kollision (TTC; time-to-collision). Dieses Konzept wurde aufgegriffen, um zu entscheiden, wann der Fahrer nicht mehr in der Lage ist einen Unfall zu vermeiden. Nachdem das System ausgelost wird muss dieses anhand der Traktionsverhaltnisse und Gefahrensituation entscheiden, welches Manover am besten geeignet ist. Das erste Teilziel ist die Entwicklung eines autonomen Bremssystems, welches eine bevorstehende Kollision erkennen muss und entscheidet ob der Fahrer die Kollision eigenstandig vermeiden kann. Sobald der Fahrer nicht mehr genug Zeit hat selbst zu reagieren, muss das System die Bremsen automatisch betatigen um den Unfall zu vermeiden. Hierzu ist das Fahrzeug mit einem Antiblockiersystem (ABS) ausgestattet. Dieses wurde mit Hilfe eines Fuzzy-Kontrollers realisiert. Die Funktionstuchtigkeit der ABS-Regelung wurde mit Simulationen und anhand eines realen, skalierten Fahrzeugmodells getestet. In kritischen Situationen, kann es aufgrund der Traktionsverhaltnisse vorkommen, dass das Fahrzeug nicht mehr in der Lage ist innerhalb einer ausreichenden Strecke zum Stehen zu kommen. Um fur solche Situationen ein alternatives Ausweichmanöver anwenden zu konnen, wurde ein automatischer Lenkeingriff implementiert. Dieses System wurde anhand von Simulationen an Fahrzeugmodellen mit Ubersteuernden und Untersteuernden Eigenschaften uberprüft. Die Ergebnisse zeigten, dass die automatische Lenkeingriff-Regelung in der Lage war auch bei Fahrzeugen mit unterschiedlichen Fahreigenschaften Ausweichmanöver unter Einhaltung angemessener Querbeschleunigungen durchzufuhren.

[pt] Esta tese verifica que o jornalismo continua capaz de cumprir um papel de cão de guarda da sociedade a partir da hipótese de que foi fundamental para informar a população e combater a desinformação durante a fase crítica da pandemia de covid-19. Para examinar esta questão, a tese se debruça no exame minucioso do jornal diário O Globo, do Rio de Janeiro, entre 9 de março e 20 de setembro de 2020, em um total de 28 semanas, levando-se em conta a centralidade temporal da semana iniciada em 8 de junho, data da formação do Consórcio de Veículos de Imprensa. Com uso da técnica de semanas compostas, utiliza-se a metodologia de análise de conteúdo para verificar em profundidade o tratamento da pandemia pelo jornal em 28 edições (uma por semana), verificando a cobertura em 1.212 itens de informação (notas, matérias e reportagens) e de opinião (colunas, artigos e editoriais). É feita uma análise qualitativa da cobertura a partir de revisão bibliográfica das teorias da parcialidade jornalística e de estudos acadêmicos sobre credibilidade, além do exame de pesquisas desenvolvidas por instituições acadêmicas e entidades de classe sobre a reestruturação forçada do modo de produção do jornalismo em função da aceleração, pela pandemia, da adoção das modalidades de trabalho remoto e híbrido. Assim, a tese demonstra a permanência do papel social do jornalismo, principalmente em situações de emergência sanitária como uma pandemia que mudou a forma de produzir notícias em todo o mundo. / [en] This thesis verifies that journalism still able to play the role of a society’s watchdog based on the hypothesis that it was very important in order to inform the population and face misinformation during the critical phase of the covid-19 pandemic. To examine this question, the thesis focuses on the meticulous analysis of the daily newspaper O Globo, from Rio de Janeiro, from March 9th 2020 to September 20th 2020, in a total of 28 weeks, taking into account the temporal centrality of the week started on June 8, the date of creation of the Media Organizations Consortium. Using the composed weeks technique, the content analysis method is used to verify deeply the treatment of the pandemic by the newspaper in 28 issues (one per week), verifying news coverage in 1.212 information items (notes, news articles and reports) and opinion items (columns, opinion pieces and editorials). The qualitative analysis of the news coverage is based on a bibliographical review of media bias theories and academic studies on credibility as well as the examination of research carried out by academic institutions and professional associations on the restructuring of journalism production caused by pandemic which provoked the adoption of remote and flexible work. Thus, the thesis demonstrates the continuity of the social role of journalism, especially in health emergency situations such as the covid-19 pandemic that changed the journalism process around the World.

[pt] Nesse trabalho, nós apresentamos novas aplicações para alguns controladores robustos, tais como as abordagens SMC e STA. O principal objetivo é conseguir executar uma navegação autônoma precisa em campos agrícolas, usando robôs móveis com rodas, equipados com uma câmera monocular fixa. Primeiro, nós projetamos uma abordagem de controle robusto baseado em servo-visão, a fim de lidar com imprecisões do modelo e perturbações da trajetória no espaço da imagem. Além disso, uma abordagem de controle robusto baseada em cascata, é aplicada, na qual, a malha de realimentação externo está conectada com uma malha de realimentação interna para lidar com os efeitos de todas as fontes de perturbação. Desse modo, uma abordagem robusta de rastreamento de trajetória, baseada em super-twisting, é aplicada para estabilização de movimento afim de garantir o sucesso da tarefa de seguir uma linha de cultivo considerando os efeitos de derrapagem das rodas e derrapagem lateral do veículo. A plataforma ROS-Gazebo, um simulador de robótica de código aberto, foi utilizada para realização de simulações computacionais 3D usando um robô móvel do tipo differentialdrive e um ambiente ad-hoc projetado para cultivo em linha. A eficácia e a viabilidade dos controladores robustos são avaliadas analisando simulações numéricas e métricas de desempenho, tais como: (i) o Erro Quadrático Médio (EQM) e (ii) o Desvio Absoluto Médio (DAM). Além disso, nós veremos nos resultados, que em geral, só é possível ter estabilidade, utilizando os controladores rosbustos. / [en] In this work, we present a new application for some robust controllers, such as SMC and STA approaches. The main idea is to perform autonomous navigation in agricultural fields accurately using wheeled mobile robots, equipped with a fixed monocular camera . Here, we consider the existence of uncertainties in the parameters of the robot-camera system and external disturbances caused by high driving velocities, sparse plants, and uneven terrains. First, we design a robust image-based visual servoing approach to deal with model inaccuracies and trajectory perturbations in the image space. In addition, a cascade-based robust control approach is applied, in which the outer vision feedback loop is connected with an inner pose feedback loop to deal with the effects of all disturbances sources. Then, a robust trajectory tracking approach based on the super-twisting algorithm is applied for motion stabilization to ensure the successful execution of row crop following tasks under wheel slippage and vehicle sideslip. ROSGazebo platform, an open-source robotics simulator, was used to perform 3D computer simulation using a differential-drive mobile robot and an adhoc designed row-crop environment. The effectiveness and feasibility of the robust controllers are evaluated by analyzing numerical simulations and performance metrics, such as: (i) the root-mean square error (RMSE) and (ii) the mean-absolute deviation (MAD). Furthermore, we will see in results, that in general, it is only possible to have stability, using robust controllers.

[pt] A otimização combinatória (OC) está presente em inúmeras aplicações práticas (por exemplo, planejamento de produção, logística, etc.). Ao longo dos anos, OC e aprendizado de máquina (AM) surgiram, juntas, como uma área prospectiva de pesquisa para melhorar processos de tomada de decisão. Nesse contexto, há interesse em utilizar algoritmos de AM para melhorar métodos de OC. Por outro lado, como muitas tarefas de AM podem ser reformuladas como problemas de otimização, há um amplo interesse em utilizar métodos de OC para resolver esses problemas. Nesta tese, três estudos que conectam OC e AM em torno de duas aplicações importantes são conduzidos: o problema de roteamento de veículos capacitado (PRVC) e máquinas de vetores de suporte com perda em margem rígida (SVM-HML – do inglês support vector machines with hard-margin loss). No primeiro estudo, uma estratégia para explorar vizinhanças de busca local de alta ordem por mineração de padrões em duas meta-heurísticas estado da arte para o PRVC é proposta. Em um segundo estudo, também no contexto do PRVC, critérios de relacionamento para nós de clientes baseados em saídas de redes neurais em grafos são explorados. Com base nessas saídas, medidas de relação podem ser exploradas para orientar a busca local e estender operadores de cruzamento em um algoritmo genético estado da arte. Por fim, no terceiro estudo, uma abordagem eficiente de programação inteira mista baseada em cortes combinatórios de Benders e estratégias de amostragem são utilizadas para treinar modelos de SVM-HML de maneira mais eficiente. / [en] Combinatorial optimization (CO) is ubiquitous in myriad practical applications (e.g., production planning, scheduling, logistics, etc.). Over the years, CO and machine learning (ML) have emerged, together, as a prospective area of research for improving decision-making processes. There is interest to harness ML algorithms to improve existing CO methods. Conversely, since many ML tasks can be reformulated as optimization problems, there is broad interest in leveraging state-of-the-art CO methods for them. In this thesis, we conduct three studies that connect CO and ML around two important applications: the capacitated vehicle routing problem (CVRP) and support vector machines with hard-margin loss (SVM-HML). Our first study proposes a strategy to explore high-order local-search neighborhoods by pattern mining into two state-of-the-art metaheuristics for the CVRP. In a second study, also in the context of the CVRP, we exploit relatedness criteria for customer nodes using predictions from graph neural networks. We show that relatedness measures can be exploited to steer local search and extend crossover operators in a stateof- the-art genetic algorithm. Lastly, in a third study, we propose an efficient mixed-integer programming approach based on Combinatorial Benders cuts and sampling strategies for optimally training the SVM-HML.

[pt] Com o aumento das questões energéticas e ambientais, os veículos elétricos (EVs) se tornarão um modo de transporte essencial na distribuição logística. Um cenário vital a ser considerado é a dependência do congestionamento do tráfego nos tempos de viagem dos veículos, como é comum nas áreas urbanas hoje. Esse recurso significa que a velocidade de um EV em cada rota pode ser distinta durante diferentes períodos. Como os EVs possuem autonomia limitada, vários trabalhos na literatura propuseram modelos de consumo de energia em função da velocidade e fatores aerodinâmicos. No entanto, sua aplicação permanece limitada e simplificada devido à sua dependência da velocidade e dos tempos de viagem. No caso da velocidade, os modelos da literatura trabalham sob uma velocidade média durante um determinado arco ou introduzem aproximações com métodos de linearização por partes. Em relação aos tempos de viagem, os atuais algoritmos de roteamento de veículos muitas vezes reformulam a rede viária em um gráfico completo onde cada arco representa o caminho mais rápido entre dois locais. Os resultados obtidos por esses métodos divergem da realidade, principalmente para problemas de roteamento de arco envolvendo serviços nos arcos de uma rede rodoviária. Por essas razões, definimos o Problema de Roteamento de Arco Capacitado Elétrico com tempos de viagem dependentes do tempo e taxa de consumo de energia dependente da velocidade. Ao longo de um horizonte de planejamento, cada arco está associado a uma função de velocidade passo a passo. O objetivo é atender um conjunto de arcos que demandam serviços por meio de uma frota de EVs com carga e capacidade de bateria limitadas, minimizando o tempo total de viagem. Além disso, a taxa de consumo de energia por unidade de tempo percorrido é considerada uma função não linear baseada na velocidade. Propomos um algoritmo de pré-processamento de consumo de energia de forma fechada sem aproximações. Nós o incorporamos em uma metaheurística Iterate Local Search e comparamos o impacto no projeto de rotas com os veículos convencionais. / [en] With energy and environmental issues rising, electric vehicles (EVs) will become an essential mode of transportation in logistics distribution. A vital scenario to consider is the dependence of traffic congestion on vehicle travel times, as it is common in urban areas today. This feature means that the speed of an EV on each route may be distinct during different periods. Because EVs have a limited driving range, various works in the literature have proposed energy consumption models as a function of speed and aerodynamic factors. However, their application remains limited and oversimplified due to their dependence on speed and travel times. In the case of speed, the models in the literature work under an average speed during a given arc or introduce approximations with piece-wise linearization methods. Regarding travel times, current vehicle routing algorithms often reformulate the road network into a complete graph where each arc represents the quickest path between two locations. The results obtained by these methods differ from reality, particularly for Arc Routing Problems involving services on the arcs of a road network. For these reasons, we define the Electric Capacitated Arc Routing Problem with Time-dependent Travel times, and Speed-dependent Energy Consumption Rate (E-TDCARP). Over a planning horizon, each arc is associated with a step-wise speed function. Based on this function, a vehicle s speed can change while traveling on a given arc. The objective is to serve a set of arcs that require services through a fleet of electric vehicles with limited load and battery capacity, minimizing the total travel time. Furthermore, the energy consumption rate per unit of time traveled (ECR) is considered a nonlinear function based on speed. We propose a closed-form energy consumption preprocessing algorithm without approximations. We embed it into an Iterate Local Search metaheuristic (ILS) for E-TDCARP and compare the impact on the design of routes between these alternative vehicles and conventional ones.

[pt] Nos últimos anos o comércio eletrônico tem se difundido na sociedade e a logística de entrega dos produtos é um dos pilares para que este mercado mantenha o nível de serviço alto e continue sendo vantajoso para o consumidor decidir por realizar a compra pela internet. O presente trabalho se destina a estudar sobre o problema de roteamento de veículos de entrega last-mile para e-commerce e aplicar a metaheurística Iterated Local Search (ILS) visando otimizar o roteamento do trecho last-mile de encomendas realizadas em uma empresa de comércio eletrônico brasileira. Com o objetivo de encontrar rotas de menor custo para as entregas a serem realizadas, este trabalho propõe uma extensão para o Vehcile Routing Problem With Occasional Drivers (VRPOD),considerando frota heterogênea e motoristas ocasionais realizando o transporte de mais de uma entrega. Para a aplicação do método foram utilizados dados fornecidos por uma empresa de e-commerce que foram devidamente anonimizados de forma a não ser possível identificar a empresa e nem os clientes, respeitando os princípios éticos. Foram utilizadas 121 instâncias, sendo a menor com um vértice e a maior com 344. Os resultados do modelo proposto são apresentados em dois cenários, primeiramente considerando que o roteamento é realizado sem a utilização de motoristas ocasionais. O segundo cenário considera a disponibilização de motoristas ocasionais para serem utilizados em algumas rotas. Ambos os cenários foram comparados com as rotas geradas pelo roteador existente hoje na companhia e os resultados preliminares indicam que o sem a utilização de motoristas ocasionais o ILS proposto obtém melhores soluções em 53.72 por cento das instâncias e quando os motoristas ocasionais são incorporados a rota ocorre melhoria em 76.03 por cento das instâncias utilizadas. A utilização de motoristas ocasionais também proporciona uma redução de 10.30 por cento no custo médio de roteamento. / [en] In recent years, e-commerce has become widespread in society, and the logistics of product delivery is a crucial pillar for this market to maintain a high level of service and remain advantageous for consumers choosing to make purchases online. The present work aims to study the problem of last-mile vehicle routing for e-commerce deliveries and apply an Iterated Local Search (ILS) metaheuristic to optimize the routing of parcels in a Brazilian e-commerce company. With the objective of finding routes with the lowest cost for the deliveries, this study proposes an extension to the Vehicle Routing Problem with Occasional Drivers (VRPOD), considering a heterogeneous fleet and occasional drivers handling multiple deliveries. For the methodology application, data provided by an e-commerce company are used, and they are properly anonymized to prevent the identification of the company and its clients, respecting ethical principles. A total of 121 instances are used, ranging from the smallest with one vertex to the largest with 344. The results of the proposed model are presented in two scenarios: firstly, considering routing without the use of occasional drivers, and secondly, considering the availability of occasional drivers for some routes. Both scenarios are compared with the routes generated by the current router used in the company, and preliminary results indicate that without the use of occasional drivers, the proposed ILS obtains better solutions in 53.72 percent of the instances, and when occasional drivers are incorporated into the route, improvements occur in 76.03 percent of the instances. The utilization of occasional drivers also provides a 10.30 percent reduction in the average routing cost.

[pt] Problemas de emissão de gases de efeito estufa vem sido amplamente discutidos nos últimos anos, uma vez que mais de 70 países já se comprometeram a uma economia neutra em carbono até 2050. A eletrificação dos modais de transporte tem sido ampliadas seguindo essas metas, onde os Veículos Elétricos (VEs) começam a ganhar participação sobre o mercado de Veículos com Motor de Combustão Interna (VMCI) por todo o mundo. Além da particular complexidade na comparação entre VEs e VMCIs, desafios envolvendo a natureza dos VEs e sua integração com as cidades, como a falta de locais públicos para recarga, também são críticos e interferem no seu desenvolvimento. Nesse contexto, este trabalho visa estudar o problema de uma Estação de Troca de Baterias (ETB), uma estrutura onde os usuários de VEs trocam suas baterias descarregadas por outras totalmente ou parcialmente carregadas. No intuito de simular as operações diárias do ETB e o cronograma de carregamento das baterias, um novo modelo de Programação Linear Inteira Mista (PLIM) é proposto, levando em consideração a heterogeneidade da bateria, o uso de geração fotovoltaica (PV) local e a degradação da bateria com base no perfil de carregamento. Uma coleção de métricas de operação do ETB é projetada para avaliar a qualidade da solução do modelo de cronograma proposto. É apresentado um experimento numérico que compreende quatro estudos de caso baseados em dados reais dos sistemas de energia e transporte dos EUA, contendo insights e análises sobre o uso da energia fotovoltaica e da rede, bem como uma comparação financeira do ETB com abordagens de cronograma de benchmarks relacionados, juntamente de sensibilidades no plano de dimensionamento do ETB e atendimento a clientes. / [en] Greenhouse gas emissions-related issues have been extensively discussed in the past years, with over 70 countries already committed to a carbon-neutral economy by 2050. The electrification of transportation modals has increased following these goals, where Electric Vehicles (EVs) are starting to take Internal Combustion Engine Vehicles (ICEV) market share all over the globe. Besides the particular complexity in comparing EVs and ICEVs, challenges involving the nature of EVs and their integration with cities, such as the lack of public locals for charging, are also critical and interfere with their development. In this context, this work aims at studying the problem of a Battery Swapping Station (BSS), a structure where the EVs users swap their depleted batteries for fully or partially charged ones. In order to simulate the BSS daily operations and batteries charging schedule, a novel Mixed Integer Linear Programming (MILP) model is proposed, taking into account battery heterogeneity, the use of local photovoltaic (PV) production and battery degradation based on charging profile. A collection of BSS operation metrics are designed to evaluate the solution quality of the proposed scheduling model. A numerical experiment comprising four case studies based on real data from the US power and transportation systems is presented, with insights and analyses on the PV and grid power use, as well as a BSS financial comparison against close-related benchmark scheduling approaches, together with sensitivities on BSS sizing plan and costumers attendance.