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Universidade Federal da Bahia |
Repositório Institucional da UFBA
Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/43842
Tipo: Dissertação
Título: MOTSPPP: multi-objective traveling salesman problem with profits and passengers.
Título(s) alternativo(s): MOTSPPP: problema do caixeiro viajante com múltiplos objetivos: lucros e passageiros.
Autor(es): Silva, Juvenal Bruno Andrade da
Primeiro Orientador: Fernandes, Islame Felipe da Costa
metadata.dc.contributor.referee1: Fernandes , Islame Felipe da Costa
metadata.dc.contributor.referee2: Melo, Rafael Augusto de
metadata.dc.contributor.referee3: Sabry, Gustavo de Araujo
Resumo: Os sistemas de compartilhamento de viagens surgiram como uma solução potencial para os desafios da mobilidade urbana, promovendo o uso colaborativo de veículos e a otimização de rotas. Esses sistemas exigem algoritmos de roteamento eficientes para equilibrar funções objetivo conflitantes, como custo de viagem, tempo de viagem e bônus do motorista. Estudos anteriores modelaram esses sistemas usando o Problema do Caixeiro Viajante com Lucros (TSPP), onde o motorista compartilha o veículo com os passageiros e minimiza o custo da viagem. O Problema do Caixeiro Viajante Bi-objetivo (BiTSP) também foi investigado em trabalhos anteriores, mas ignora a coleta de passageiros e bônus. Consequentemente, a literatura carece de uma formulação multiobjetivo que capture os trade-offs do mundo real entre essas funções objetivo. Este trabalho apresenta o Problema do Caixeiro Viajante Multiobjetivo com Lucros e Passageiros (MoTSPPP), um problema de otimização NP-difícil que minimiza o custo e o tempo de viagem e maximiza a coleta de bônus. Uma formulação matemática e uma prova de NP-dificuldade são fornecidas. Oito algoritmos são investigados: um solucionador exato, três heurísticas ingênuas e quatro meta-heurísticas evolutivas do estado da arte (NSGA-II, MOEA/D, IBEA e SPEA2). Um estudo experimental abrangente é conduzido em 252 instâncias, compreendendo gráfos simétricos e assimétricos com correlações variadas de peso de arestas. Apoiada por testes estatísticos, a avaliação de desempenho considera tempo de processamento, qualidade da solução e diversidade da solução. Os resultados demonstram que o MoTSPPP é computacionalmente mais desafiador que o TSPP e o BiTSP, e que as abordagens meta-heurísticas produzem resultados significativamente melhores que as heurísticas ingênuas.
Abstract: Ridesharing systems have emerged as a potential solution to urban mobility challenges, promoting collaborative vehicle usage and route optimization. These systems require efficient routing algorithms to balance conflicting objective functions such as travel cost, travel time, and driver bonuses. Previous studies have modeled such systems using the Traveling Salesman Problem with Profits (TSPP), where the driver shares the vehicle with passengers and minimizes travel cost. The Bi-objective Traveling Salesman Problem (BiTSP) has also been investigated in prior work, but it ignores passenger collection and bonuses. Consequently, the literature lacks a multi-objective formulation that captures the real-world trade-offs among these objective functions. This work introduces the Multi-objective Traveling Salesman Problem with Profits and Passengers (MoTSPPP), an NP-hard optimization problem that minimizes travel cost and time, and maximizes bonus collection. A mathematical formulation and an NP-hardness proof are provided. Eight algorithms are investigated: an exact solver, three naive heuristics, and four state-of-the-arte volutionary metaheuristics (NSGA-II, MOEA/D, IBEA and SPEA2). A comprehensive experimental study is conducted on 252 instances, comprising symmetric and asymmetric graphs with varying edge-weight correlations. Supported by statistical tests, the performance evaluation considers processing time, solution quality, and solution diversity. Results demonstrate that the MoTSPPP is computationally more challenging than the TSPP and BiTSP, and that metaheuristic approaches yield significantly better results than naive heuristics.
Palavras-chave: MoTSPPP
Otimização multiobjetivo
Algoritmos heurísticos
Metaheurísticas
Transporte urbano
Problema do caixeiro viajante
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Idioma: eng
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Computação - IC
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação (PGCOMP) 
Citação: SILVA, Juvenal Bruno Andrade da. MoTSPPP: multi-objective traveling salesman problem with profits and passengers. 2025. 142 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Instituto de Computação, Universidade Federal da Bahia, Salvador (Bahia), 2025.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/43842
Data do documento: 17-Dez-2025
Aparece nas coleções:Dissertação (PGCOMP)

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