PROPUESTA DE UN MODELO MATEMATICO PARA LA SOLUCIÓN DEL PROBLEMA DE RUTAS ESCOLARES ENFOCADAS EN LAS CARACTERÍSTICAS DEL TRANSPORTE ESCOLAR

PROPUESTA DE UN MODELO MATEMATICO PARA LA SOLUCIÓN DEL PROBLEMA DE RUTAS ESCOLARES ENFOCADAS EN LAS CARACTERÍSTICAS DEL TRANSPORTE ESCOLAR

Universidad Santiago de Cali, Facultad de Ingeniería, Programa de Ingeniería Industrial

Resumen:

El presente trabajo de investigación tiene como objetivo formular un modelo matemático para el problema de enrutamiento escolar (School Buss Routing Problem, SBRP); enfocado en  analizar las características del transporte escolar, mediante una revisión intensa de la literatura existente, que permite definir las características, criterio y factores que contextualizan este tipo de problemática, que permite evaluar el modelo matemático propuesto con respecto a otros modelos matemáticos ya existente dentro de la literatura, por medio de un software que analiza los resultados de cada uno de los modelos matemáticos para describir el comportamiento o  aspectos que se observan en cada uno de los modelos.

Palabras Clave: problema ruteo vehicular, problema de enrutamiento escolar, optimización combinatoria.

Abstract

 The present research work aims to formulate a mathematical model for the school routing problem (School Buss Routing Problem, SBRP); focused on analyzing the characteristics of school transport, through an intensive review of existing literature, which allows defining the characteristics, criteria and factors that contextualize this type of problem, which allows to evaluate the proposed mathematical model with respect to another mathematical model already existing within of literature, through software that analyzes the results of each of the mathematical models to describe the behavior or aspects observed in each of the models.

Keywords: vehicular routing problem, school routing problem, combinatorial optimization.

1. Introducción

El tráfico es uno de los problemas más grandes de movilidad que afecta la calidad de vida en las ciudades. Colombia no está exenta a esta situación; el transporte escolar es uno de los involucrados y afectados en esta problemática, afecta en ciertos aspectos y factores como problemas de movilidad en las principales vías de la ciudad, consecuencia del gran número de rutas que se necesitan para cumplir con la demanda de transportar cierta cantidad de estudiantes a las instituciones educativas. Incluyendo los largos tiempos de viaje y las grandes distancias que cada uno de los estudiantes debe realizar dentro del recorrido de la ruta escolar, influyendo altamente en el costo de operación del transporte escolar, igualmente, otros factores como los accidentes y robos en los que se pueden ver involucrados los medios de transporte escolar.

La presente investigación tiene como objetivo proponer un modelo matemático para el problema de enrutamiento escolar (SBRP) enfocado en estudiar las características y criterios que basa esta clase de problema SBRP, mediante una revisión intensa de la literatura ya existente, que permite contextualizar y definir características de este tipo de problemas, que clasificará los modelos de optimización según los siguientes criterios a tener en cuenta como: sub-problemas, función, objetivo y restricciones; seleccionando así los criterios de comparación, revisando las ventajas y desventajas de los diferentes modelos. Dentro la literatura se formula el nuevo modelo matemático, mediante métodos heurísticos que permiten una mejor solución para analizar los resultados de cada uno de los modelos. Con este se espera observar una mejor alternativa al recorrido que realiza el transporte escolar, permitiendo minimizar el costo total de operación del transporte escolar, se realizará un análisis de cada uno de los modelos para describir el comportamiento y aspectos que se observan en cada uno de los modelos, realizando las conclusiones y recomendaciones finales de la investigación.

II.CONTEXTO DEL PROBLEMA DEL ENRUTAMIENTO DE LAS RUTAS ESCOLARES (SBRP)

Cuando se refiere a problemas enrutamiento escolar (School Buss Routing Problem) se habla de una de los problemas logísticos que ha sido de mayor interés en la investigación de operaciones, una de las causas más comunes para este tipo de problemática es la diseño ,planeación y asignación de la ruta escolar para eso se deben explicar tres características importantes al tratar este tipo de problemática: la eficiencia (los costos de operación dentro del recorrido de la ruta escolar), la efectividad (los tiempos de viajes y las distancias que debe recorrer la ruta para llegar a su destino final en un tiempo determinado) y las limitaciones (restricciones presentes dentro del servicio de la ruta escolar).

 Además, uno de los factores que implica el SBRP es la asignación de las paradas de cada estudiante; relacionado al factor de asignación, también implica la programación de horarios establecidos por  la ruta escolar a las paradas asignadas, se debe considerar que cada ruta escolar debe recoger a cada estudiante en el punto de parada asignada y las distintas distancias que debe recorres de una parada a otra hasta llegar a su destino final, que en este caso representa los colegios e instituciones educativas, todos estos factores mencionados requiere un costo de operación en el recorrido total de la ruta que puede ser alto a la hora de la prestación del servicio; adicionalmente, es afectada por factores externos como la densidad del tráfico en las distintas vías de la ciudad,  los accidentes y la inseguridad, proporcionando así un incremento en los tiempos de viaje y atrasos en la hora de llegada a su destino final, ocasionando un incremento más a los costos de operación del transporte escolar, dando así que la prestación del servicio de la ruta escolar sea menos eficiente y efectiva en su operación.

A través de la revisión de la literatura se han realizado hallazgos descritos por los distintos autores que hacen referencia a la descomposición de los siguientes aspectos para este tipo de casos de SBRP, como la preparación de datos, la selección de parada del vehículo escolar , la generación de las rutas para el vehículo escolar, el ajuste de las ventanas de tiempos y la programación de la ruta , son aspectos implícitos en este tipo de problemática, en las cuales también son involucradas  las ventanas del tiempo de viaje, las distancias del trayecto recorrido total, capacidad máxima de cada vehículo y la cantidad de buses escolares que se necesitan para cumplir con las demandas requeridas al servicio y se analizó los métodos de solución utilizados por los distintos autores y características que describen en el texto, en los que se tienen en cuenta a la hora de formular el modelo matemático propuesto, para este caso se realizó una toma de datos por parte del conductor Harold Bohórquez que presta el servicio de ruta escolar para el colegio Arboleda que queda ubicado en la Cra 125 # 2-80 en Pance; transporta 13 estudiantes, el conductor recalca que el recorrido de la ruta se debe de realizar en 55 minutos y se han presentado retrasos de tiempo de 1 hora y 30 minutos en realizar el recorrido por temas de tráfico principalmente en via a pance trayecto al colegio y ciertas zonas por donde pasa la ruta el conductor pone ejemplo la zona del panamericano entre otros factores como los accidentes, daños de semáforo entre otros.

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