Système de réservation pour l`autopartage de voitures

Système de réservation pour l’autopartage de voitures
électriques dans un seul sens
Amine Ait-Ouahmed1
Didier Josselin1,2
Fen Zhou1
Michael Poss3
1
Laboratoire Informatique d’Avignon, Université d’Avignon, (S)FR Agor@ntic
[email protected], [email protected]
2
UMR ESPACE 7300 CNRS, Université d’Avignon, UNSA, (S)FR Agor@ntic
[email protected]
3
UMR CNRS 5506 LIRMM, Université de Montpellier
[email protected]
Mots-clés : système de réservation, véhicules électriques, génération de colonnes
1
Introduction
Dans un système d’autopartage dit «à un seul sens», les utilisateurs peuvent prendre une
voiture dans une station et la laisser ensuite à une autre station. Ce comportement conduit
généralement à une situation pour laquelle certaines stations sont pleines et d’autres vides. Le
système est d’autant plus contraint que les véhicules sont électriques et qu’un temps de recharge
minimal est nécessaire. Une manière de remédier à la distribution déséquilibrée des voitures et
de répondre au mieux aux demandes des clients est la relocalisation de voitures à partir des
stations pleines vers les stations vides tout en se basant sur un système de réservation afin de
prévoir les opérations de relocalisation nécessaires. Dans ce travail, nous proposons un outil
de réservation et d’optimisation des ressources qui optimise la redistribution des voitures et la
gestion du service. Cet outil permet la réservation dynamique en acceptant ou en refusant les
demandes de réservation de manière dynamique. Notre méthode est basée sur une heuristique
de génération de colonnes permettant de calculer le nombre de voitures électriques, le nombre
d’agents nécessaire et les différentes opérations de redistribution à réaliser sur une journée
donnée.
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La problématique considérée
2.1
Les données
Les données sont composées d’un ensemble N de stations pour le stationnement et la recharge
électrique des véhicules, chaque station i ∈ N contient un nombre de places donné. L’ensemble
T des périodes de temps divise le temps d’une journée de service en des périodes de temps
t ∈ T de même durée. Le nombre de périodes de temps nécessaire pour effectuer le trajet entre
les stations k et i est connu. Chaque demande de client représente un départ de la station k
à t0 vers la station i à t. Nous possédons également un ensemble de véhicules électriques qui
peuvent être distincts. On dispose également d’un ensemble d’agents (salariés de l’opérateur
du service) qui relocalisent les voitures entre les stations.
2.2
Les contraintes du système
Le problème est soumis à des contraintes de temps et de ressources :
— Un client peut demander une location de voiture, caractérisée par une station et un temps
de départ, conjointement avec une station et un temps d’arrivée ;
— Si une demande d’un client est acceptée, on lui réserve une voiture dans la station de
départ pendant une durée de 30 min et on lui réserve aussi une place pour la restitution
dans la station d’arrivée pendant une durée de 90 min (cette règle de réservation est
utilisée dans le service d’autopartage de Paris) ;
— Une voiture peut satisfaire des clients, être déplacée par un agent ou bien être garée dans
une station de recharge ;
— Un agent peut déplacer une voiture d’une station à une autre ;
— Chaque voiture ou chaque agent peut commencer la journée dans une station et la terminer dans une autre station ;
— Le nombre de voitures garées dans une station ne doit pas dépasser la capacité de la
station ;
— Aucun trajet ne doit dépasser 100 km, ce qui correspond à l’autonomie des voitures
électriques ;
— Chaque voiture doit être rechargée après chaque voyage. Le temps de recharge est proportionnel à la durée du trajet effectué (pour chaque 15 km effectué, 30 min de recharge
sont nécessaires).
2.3
Objectif
L’objectif du système de réservation est de maximiser une fonction objectif qui prend en
compte plusieurs critères : (i) le nombre de clients satisfaits, (ii) le nombre d’agents utilisés,
et (iii) le nombre d’opérations de redistribution des voitures. Notons également que la réponse
doit être fournie au client dans des délais très brefs, nécéssiant la mise en oeuvre d’algorithmes
très rapides.
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Les méthodologies mises en oeuvre
La stratégie utilisée est basée sur une heuristique de génération de colonnes. Chaque colonne
représente le chemin d’une voiture dans le graphe spatio-temporel qui représente les stations
d’autopartage tout au long de la journée de service. Pour chaque période où des demandes de
réservations apparaissent, nous générons des colonnes jusqu’à ce qu’il n’y ait plus de colonnes
avec un coût réduit négatif. L’ensemble de toutes les colonnes est ensuite utilisé pour résoudre
le problème en nombres entiers.
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L’originalité de la contribution
Les problèmes d’optimisation d’autopartage traités dans la littérature sont soit des problèmes
statiques [1] soit des problèmes dynamiques traités avec des politiques de redistribution des
voitures [2] basées sur des hypothèses de distribution de probabilité sur les demandes des clients.
L’heuristique proposée dans ce travail permet de fournir une solution réalisable au problème
de réservation dynamique sans distribution de probabilité connue.
Références
[1] Boyacı B., Geroliminis N., and Zografos K. An optimization framework for the development of efficient one-way car-sharing systems. European Journal of Operational Research,
240 :718–733, 2015.
[2] Jorge Diana, Correia Gonçalo H. A., and Barnhart Cynthia. With Simulated Relocation
Policies in One-Way Carsharing Systems. IEEE Transactions on Intelligent Transportation
Systems, 15(4) :1667–1675, 2014.