Kết quả thực nghiệm được tổng hợp trong các bảng 2.8, 2.9, 2.10 và bảng 2.11. Tổng lợi nhuận, doanh thu và chi phí được tính theo đơn vị 10.000 ¥. Kết quả của mỗi thuật toán sẽ được thống kê theo tổng lợi nhuận, doanh thu vận tải hành khách, doanh thu bổ sung của vận tải hành khách, doanh thu vận tải hàng hóa, chi phí thuê lái xe taxi, chi phí sử dụng taxi, chi phí vận hành xe, thời gian vận tải, số lượng yêu cầu vận tải được phục vụ, số lượng yêu cầu vận tải thực hiện chia sẻ phương tiện, số lượng xe taxi tham gia vận tải và thời gian thực hiện của thuật toán. Luận án chỉ ra hiệu năng của các thuật toán thông qua so sánh kết quả thực nghiệm đối với hai mô hình: mô hình vận tải trực tiếp và mô hình vận tải chia sẻ phương tiện. Mô hình chia sẻ phương tiện bao gồm hai trường hợp: mô hình chia sẻ tĩnh và mô hình chia sẻ động. Theo kết quả thực nghiệm, tất cả yếu tố thu được từ mô hình chia sẻ phương tiện tốt hơn mô hình vận tải trực tiếp: tổng lợi nhuận cao hơn, tổng thời gian vận tải ít hơn và số lượng xe taxi sử dụng ít hơn.
Tổng lợi nhuận mô hình chia sẻ phương tiện cao hơn gấp 1,15 lần so với mô hình vận tải trực tiếp. Tất cả yêu cầu vận tải đều được phục vụ trong cả hai mô hình. Đặc biệt, số lượng yêu cầu vận tải thực hiện chia sẻ phương tiện chiếm 69,5% trên tổng số yêu cầu trong mô hình chia sẻ phương tiện. Điều này ảnh hưởng mạnh mẽ đến số lượng taxi sử dụng. Số lượng taxi sử dụng trong mô hình chia sẻ phương tiện giảm 0,47 lần so với mô hình trực tiếp. Vì số lượng yêu cầu
45
chia sẻ lớn và số lượng taxi sử dụng ít hơn, tổng thời gian vận tải của mô hình chia sẻ phương tiện ít hơn 0,27 lần so với mô hình vận tải trực tiếp.
Trong mô hình chia sẻ phương tiện, mô hình chia sẻ tĩnh có tổng lợi nhuận cao hơn mô hình chia sẻ động. Vì trong mô hình chia sẻ tĩnh, tất cả yêu cầu vận tải đều biết trước nên thuật toán có nhiều cơ hội để thực hiện chia sẻ phương tiện giữa hàng hóa hoặc với một hành khách trong cùng 1 xe taxi. Do đó, mô hình chia sẻ tĩnh sử dụng ít xe taxi hơn so với mô hình chia sẻ động. Có thể nhận xét rằng, số lượng yêu cầu vận tải hàng hóa càng nhiều thì mô hình chia sẻ tĩnh sẽ càng hiệu quả.
8 Bảng 2.8. Kết quả thực nghiệm bộ dữ liệu 1
Tiêu chí thực nghiệm Mô hình vận tải trực tiếp
Mô hình chia sẻ phương tiện Mô hình
chia sẻ tĩnh
Mô hình chia sẻ động
Tổng lợi nhuận 4.761,98 5.402,70 5.304,24
Doanh thu vận tải
hành khách 164.348,40 164.336,42 162.325,88
Doanh thu bổ sung
của vận tải hành khách 133,68 133,72 133,68
Doanh thu vận tải hàng hóa 211.226,88 211.206,68 211.226,88
Chi phí nhân công
cho tài xế taxi 1253,70 934,32 944,82
Chi phí sử dụng taxi 251,50 89,33 172,17
Chi phí vận tải 338.473,20 252.242,55 255.079,92
Thời gian vận tải (giờ) 11.282,44 9.218,76 8.502,66
Số lượng hành khách vận tải 13.483 13.483 13.483
Số lượng hàng hóa vận tải 29.404 29.404 29.404
Số lượng yêu cầu vận tải
chia sẻ phương tiện 0 29.802 29.740
Số lượng xe taxi
tham gia vận tải 3.848 1.440 2.322
Thời gian thực thi
46
9 Bảng 2.9. Kết quả thực nghiệm bộ dữ liệu 2
Tiêu chí thực nghiệm Mô hình vận tải trực tiếp
Mô hình chia sẻ phương tiện Mô hình
chia sẻ tĩnh
Mô hình chia sẻ động
Tổng lợi nhuận 5.019,32 5.710,87 5.601,77
Doanh thu vận tải
hành khách 3.115,06 3.116,10 3.116,00
Doanh thu bổ sung
của vận tải hành khách 138,10 138,10 138,10
Doanh thu vận tải hàng hóa 4.005,51 4.005,51 4.005,51
Chi phí nhân công
cho tài xế taxi 1.523,23 972,94 990,45
Chi phí sử dụng taxi 251,50 89,33 172,17
Chi phí vận tải 662,62 486,47 495,23
Thời gian vận tải (giờ) 11.926,14 8.755,76 8.913,35
Số lượng hành khách vận tải 14.213 14.213 14.213
Số lượng hàng hóa vận tải 30.972 30.972 30.972
Số lượng yêu cầu vận tải
chia sẻ phương tiện 0 31.622 31.362
Số lượng xe taxi
tham gia vận tải 4.182 1.465 2.364
Thời gian thực thi
thuật toán (giây) 1.712 10.526 5.439
10 Bảng 2.10. Kết quả thực nghiệm bộ dữ liệu 3
Tiêu chí thực nghiệm Mô hình vận tải trực tiếp
Mô hình chia sẻ phương tiện Mô hình
chia sẻ tĩnh
Mô hình chia sẻ động
Tổng lợi nhuận 4.059,70 4.772,88 4.683,51
Doanh thu vận tải
hành khách 2.759,34 2.759,19 2.759,19
Doanh thu bổ sung của
vận tải hành khách 81,73 81,73 81,37
Doanh thu vận tải hàng hóa 3.337,00 3.337,00 3.337,00
Chi phí nhân công
cho tài xế taxi 1.244,59 877,14 881,50
Chi phí sử dụng taxi 251,50 89,33 172,17
Chi phí vận tải 622,29 438.57 440,75
47
Số lượng hành khách vận tải 11.842 11.842 11.842
Số lượng hàng hóa vận tải 25.762 25.762 25.762
Số lượng yêu cầu vận tải
chia sẻ phương tiện 0 25.819 25.895
Số lượng xe taxi
tham gia vận tải 3.883 1.429 2.221
Thời gian thực thi
thuật toán (giây) 1.357 7.915 4.108
11 Bảng 2.11. Kết quả thực nghiệm bộ dữ liệu 4
Tiêu chí thực nghiệm Mô hình vận tải trực tiếp
Mô hình chia sẻ phương tiện Mô hình
chia sẻ tĩnh
Mô hình chia sẻ động
Tổng lợi nhuận 3.073,46 3.655,42 3.565,09
Doanh thu vận tải
hành khách 2.055,82 2.055,45 2.055,45
Doanh thu bổ sung của
vận tải hành khách 75,98 75,98 75,98
Doanh thu vận tải hàng hóa 2.633,45 2.633,45 2.633,45
Chi phí nhân công
cho tài xế taxi 960,18 680,08 685,08
Chi phí sử dụng taxi 251,50 89,33 172,17
Chi phí vận tải 480,09 340,04 342,54
Thời gian vận tải (giờ) 8.640,97 6.120,23 6.165,25
Số lượng hành khách vận tải 9.395 9.395 9.395
Số lượng hàng hóa vận tải 20.361 20.361 20.361
Số lượng yêu cầu vận tải
chia sẻ phương tiện 0 20.396 20.386
Số lượng xe taxi
tham gia vận tải 3.040 1.152 1.736
Thời gian thực thi
thuật toán (giây) 1.218 7.142 3.705
Ngoài ra, các dữ liệu tích lũy theo các khung thời gian sẽ được biểu diễn trong các biểu đồ phân tích bao gồm: tổng lợi nhuận, thời gian vận tải và số lượng taxi bổ sung để thực hiện vận tải. Trong các biểu đồ này, đường đứt nét thể hiện kết quả của mô hình chia sẻ động, đường chấm tròn thể hiện kết quả của mô hình chia sẻ tĩnh và đường nét liền thể hiện kết quả của mô hình vận tải trực tiếp.
48
Hình 2.3 và hình 2.4 thể hiện biểu đồ số lượng xe taxi bổ sung theo khung thời gian để phục vụ các yêu cầu vận tải mới. Thống kê trong khoảng thời gian một ngày, số lượng xe taxi sử dụng trong mô hình vận tải trực tiếp tăng lên đáng kể theo thời gian. Theo các biểu đồ này, một số lượng xe taxi được bổ sung để phục vụ vận tải trong giờ cao điểm, đặc biệt là trong mô hình vận tải trực tiếp. Trong toàn bộ các khung thời gian, mô hình vận tải chia sẻ phương tiện sử dụng ít xe taxi hơn so với mô hình vận tải trực tiếp. Trong giờ cao điểm hoặc gần cao điểm, số lượng xe taxi tham gia vận tải trong mô hình chia sẻ tĩnh ít hơn so với mô hình chia sẻ động. Điều này cho thấy sử dụng mô hình chia sẻ tĩnh sẽ giúp giảm tắc nghẽn hiệu quả trong giờ cao điểm hoặc gần cao điểm.
Trong mô hình chia sẻ phương tiện, một số lượng lớn các yêu cầu vận tải được chia sẻ nên tổng thời gian vận tải giảm đáng kể. Điều này được thể hiện qua biểu đồ ghi nhận thời gian vận tải tích lũy hình 2.5, 2.6, 2.7 và hình 2.8.
Ngoài ra, chi tiết tổng lợi nhuận tích lũy theo từng 2 giờ của mô hình vận tải trực tiếp và mô hình vận tải chia sẻ phương tiện được thể hiện trong hình 2.9, 2.10, 2.11 và hình 2.12. Dựa vào các biểu đồ này cho thấy, tổng lợi nhuận tích lũy của mô hình chia sẻ luôn lớn hơn tổng lợi nhuận của mô hình vận tải trực tiếp. Chi tiết của tổng lợi nhuận theo khung thời gian được thể hiện trong hình 2.13, 2.14, 2.15 và hình 2.16.
Thời gian chạy thuật toán được thống kê trong bảng 2.8, 2.9, 2.10 và bảng 2.11. Thời gian chạy thuật toán chỉ ra tính khả thi của mô hình bài toán. Theo thống kê, mỗi yêu cầu vận tải được thuật toán xử lý trong thời gian trung bình 0,11 giây. Điều này cho thấy mô hình chia sẻ phương tiện có tính khả thi khi áp dụng vào thực tế.
Hiện nay tại Việt Nam, hệ thống đặt xe và chia sẻ phương tiện được sử dụng thông dụng bao gồm: Grab, Be. Trong đó, hệ thống Grab chỉ cho phép chia sẻ phương tiện giữa hai hành khách đi cùng quãng đường thông qua dịch vụ GrabShare. Các dịch vụ này không thực hiện chia sẻ phương tiện giữa một hành khách và hàng hóa. Ngoài ra, các nhà cung cấp dịch vụ đặt xe, chia sẻ phương tiện như Grab và Be không cung cấp các dữ liệu thực tế. Trong trường hợp có những dữ liệu vận tải thực tế, mô hình bài toán có thể thực hiện thực nghiệm và đưa ra các đánh giá về hiệu năng và tính khả thi khi áp dụng thực tế.
49
(a) Bộ dữ liệu 1 (b) Bộ dữ liệu 2
(c) Bộ dữ liệu 3 (d) Bộ dữ liệu 4
50
7 Hình 2.4. Biểu đồ thời gian vận tải tích lũy theo từng khoảng thời gian 2h của bộ dữ liệu 1
51
9 Hình 2.6. Biểu đồ thời gian vận tải tích lũy theo từng khoảng thời gian 2h của bộ dữ liệu 3
52
11 Hình 2.8. Biểu đồ lợi nhuận tích lũy theo từng khoảng thời gian 2h của bộ dữ liệu 1
53
13Hình 2.10. Biểu đồ lợi nhuận tích lũy theo từng khoảng thời gian 2h của bộ dữ liệu 3
54
15 Hình 2.12. Biểu đồ lợi nhuận theo từng khoảng thời gian 2h của bộ dữ liệu 1
55
17Hình 2.14. Biểu đồ lợi nhuận theo từng khoảng thời gian 2h của bộ dữ liệu 3
56
2.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG
Chương này trình bày các nội dung chính sau: Thứ nhất, giới thiệu bài toán mở rộng của bài toán chia sẻ phương tiện SARP; Thứ hai, trình bày mô hình toán học biểu diễn bài toán. Thứ ba, xây dựng các thuật toán để giải quyết bài toán với mô hình vận tải trực tiếp, mô hình chia sẻ tĩnh và mô hình chia sẻ động. Thứ tư, trình bày về cách thức xây dựng dữ liệu thực nghiệm, thông số thực nghiệm và ghi nhận, phân tích kết quả thực nghiệm của mô hình chia sẻ phương tiện và mô hình vận tải trực tiếp. Kết quả thực nghiệm chứng minh tính ứng dụng của mô hình trong thực tiễn.
Nghiên cứu của luận án về bài toán chia sẻ phương tiện SARP được tài trợ bởi Quỹ Phát triển khoa học và công nghệ Quốc gia với mã số đề tài FWO.102.2013.04. Trong phạm vi đề tài, nghiên cứu được cung cấp và sử dụng dữ liệu vận tải thực tế của công ty taxi Tokyo-Musen. Tính đến thời điểm công bố nghiên cứu, theo nghiên cứu của tác giả, chưa có bất kỳ dữ liệu vận tải hành khách của Việt Nam được công bố công khai để phục vụ công tác nghiên cứu. Do đó, mô hình bài toán chưa được thực nghiệm với dữ liệu vận tải của Việt Nam. Trong trường hợp có những dữ liệu vận tải thực tế ở Việt Nam, mô hình bài toán có thể tiến hành thực nghiệm và đưa ra các đánh giá về hiệu năng và tính khả thi khi áp dụng cho Việt Nam.
Kết quả chính của chương này đã được công bố tại tạp chí Data & Knowledge Engineering [3], hội thảo SOICT 2015 [1] và hội thảo KSE 2016 [2].
57
CHƯƠNG 3.VẤN ĐỀ ĐỊNH VỊ VÀ ĐỊNH TUYẾN TRONG BÀI TOÁN GIAO VÀ NHẬN ĐA LOẠI HÀNG HÓA, ĐA TUYẾN
Nghiên cứu mở rộng vấn đề định tuyến của mô hình hậu cần đô thị một mức được trình bày ở Chương 2, chương này trình bày vấn đề định vị và định tuyến trong hậu cần đô thị thông qua bài toán giao và nhận đa loại hàng hóa, đa tuyến. Cụ thể, vấn đề định vị và định tuyến trong hậu cần đô thị một mức được nghiên cứu thông qua bài toán giao và nhận đa loại hàng hóa, đa tuyến với khung thời gian và đồng bộ MTT-PDTWS (gọi tắt là bài toán MTT-PDTWS). Mở rộng bài toán MTT-PDTWS, vấn đề định vị và định tuyến trong hậu cần đô thị hai mức được nghiên cứu xây dựng và giải quyết bài toán giao và nhận đa loại hàng hóa, đa tuyến ở hai mức với khung thời gian và đồng bộ 2E-MTT-PDTWS (gọi tắt là bài toán 2E-MTT-PDTWS). Phần đầu tiên của chương sẽ giới thiệu bài toán MTT-PDTWS và xây dựng bài toán 2E-MTT- PDTWS. Tiếp theo, thuật toán tìm kiếm lân cận lớn thích nghi ALNS (gọi tắt là thuật toán ALNS) được xây dựng để giải quyết bài toán MTT-PDTWS. Kết hợp thuật toán ALNS với thuật toán heuristic, luận án xây dựng thuật toán để giải quyết bài toán 2E-MTT-PDTWS. Phần cuối của chương sẽ trình bày thực nghiệm, phân tích và đánh giá hiệu quả của thuật toán.