Conexões do PCV-MPQ com outros problemas de roteamento O PCV-MPQ possui características que são visíveis em problemas da classe de pro-

blemas denominada de Ridesharing (AMEY; ATTANUCCI; MISHALANI, 2011), em proble- mas de Carpooling e em modelos denominados de Pickup and Delivery (PARRAGH; DOERNER; HARTL, 2008a).

2.1.7.1 Conexões do PCV-MPQ com o Ridesharing

A classe de problemas Ridesharing pode ser definida de uma forma geral como o problema de reunir duas ou mais pessoas para compartilhar uma única viagem em um veículo, sem levar em conta um acordo prévio ou um histórico de cooperação (DAILEY; LOSEFF; MEYERS, 1999). Nesse sentido geral, o PCV-MPQ poderia ser classificado como um problema de Ridesharing.

O Ridesharing basicamente é um modelo de lotação de veículo para uma dada via- gem previamente definida pelo motorista, no qual os viajantes compartilham os custos da viajem, como combustível, pedágio e taxas de estacionamentos. Ridesharing é uma viagem conjunta de pelo menos dois participantes que compartilham um veículo. Nor- malmente o transporte é feito por veículos privados, os quais dão maior conforto e segurança. Outras implicações são possíveis além da lotação de veículo, com impactos

em áreas como transportes, economia e ciências sociais (KLEINER; NEBEL; ZIPARO, 2011). O Ridesharing, é omisso na literatura presente, nos casos onde o embarque e de- sembarque de passageiros é muito constante. Mas ao passar do tempo, estar se tor- nando mais flexível, chegando a considerar serviço de taxi ou transporte personalizado que segue um trajeto com condições previamente definidas (CHAN; SHAHEEN, 2012).

O sistema Ridesharing pode combinar a flexibilidade e a velocidade dos carros particulares com o custo reduzido dos sistemas de linha fixa (FURUHATA et al., 2013). Vários incentivos podem ser oferecidos pelo setor público, como exemplo, desconto de licenciamento e pedágio.

Os benefícios do Ridesharing incluem, custos reduzidos de viagem, menos conges- tionamento de trânsito e menos poluição ambiental. A poluição dos veículos é uma das principais fontes de emissões de gases, e uma das causas das alterações climáticas globais.

Mesmo os Ridesharing podendo oferecer uma grande quantidade de benefícios, há uma série de desafios que restringiram sua adoção generalizada. A privacidade e a responsabilidade legal do serviço são umas das preocupações dos participantes dos sistemas Ridesharing (FURUHATA et al., 2013). A segurança pessoal é também uma preo- cupação quando compartilha uma viagem com estranhos. Em (LEIBSON; PENNER, 1994) são identificados possíveis riscos nos programas tradicionais Ridesharing.

Para (AMEY; ATTANUCCI; MISHALANI, 2011), um sistema Ridesharing de sucesso, re- duziria as emissões, o consumo de combustível, os custos de estacionamento, o conges- tionamento durante os períodos de pico de viagem, forneceria um modo alternativo e confiável para os viajantes e promoveria uma maior igualdade no transporte. Para os viajantes, os principais benefícios incluem diminuição do tempo de viagem e diminui- ção dos custos (combustível e estacionamento).

Algumas estratégias de adoção do Ridesharing: sistemas de Vanpooling, pistas HOV (high-occupancy vehicle), Carpooling casuais e instalações de Park-and-Ride (CHAN; SHAHEEN, 2012). Os telefones com GPS, as redes sociais e a internet, são também im- portantes. Os telefones com GPS ajudam a rastrear a localização dos viajantes com o objetivo de atender melhor a solicitação de novos viajantes no serviço. As redes sociais ajudam a estabelecer confiança entre os viajantes.

O Ridesharing é promovido por muitas agências e empresas públicas. Um exem- plo é o clube online NuRide, que recompensa com pontos, quando viajantes utilizam

o transporte público, andam de bicicleta ou trabalham remotamente. Estes pontos po- dem ser utilizados para cupons de restaurante, descontos em compras, e ingressos para atrações. Outro exemplo é o serviço PickupPal, promovido por uma empresa que uti- liza redes sociais para combinar viagens. A utilização de redes sociais pode limitar o compartilhamento de viagens, com viajantes menos experientes em tecnologia. Algu- mas empresas não cobram pelo serviço e não compensam os que oferecem viagens, já em outras empresas é realizado a cobrança pelo serviço e a compensação dos que oferecem viagens. O Ridesharing também é promovido por operadores de serviço, que normalmente utilizam seus carros próprios e motoristas, por exemplo, para disponibi- lizar transporte para aeroportos (FURUHATA et al., 2013). Nestes Ridesharing oferecidos por operadores de serviço, normalmente as decisões são tomadas pelos operadores e os passageiros simplesmente decidem se aceitam ou não, mas normalmente os locais de embarque e desembarque são ajustados para os passageiros.

O problema básico de Ridesharing é um problema de atribuição, em que cada pas- sageiro só pode combinar com um motorista e vice e versa. Este problema é NP-hard, e pode ser expandido para múltiplos passageiros e múltiplos motoristas (NOURINEJAD, 2014).

Alguns problemas Ridesharing são considerados problemas estáticos. Os estáticos assumem que o serviço possui todas as informações de todos os pedidos de viagem dos passageiros. Portanto estes problemas são, mais apropriados para serviços em que todas as solicitações de viagens são conhecidas previamente.

Dentre as versões Ridesharing existentes, a conhecida como "real-time"(GRUEBELE, 2008) ou "dinâmica"(DEAKIN; FRICK; SHIVELY, 2010) está se destacando atualmente e ganhando cada vez mais espaço.

O Ridesharing dinâmico é um novo tipo de problema Ridesharing originado com o aumento do uso dos telefones inteligentes, que torna possível compartilhar viagens em um curto prazo (DOERNER; SALAZAR-GONZÁLEZ, 2014). Neste tipo de problema os passageiros buscam um veículo em tempo real, sem planejamento prévio. O uso de tecnologia, por exemplo GPS e web, é fundamental para o estabelecimento das viagens em um curto prazo, bem como para auxiliar nos valores e formas de pagamento.

Os sistemas Ridesharing dinâmicos, executam modelos dinâmicos várias vezes du- rante seu funcionamento, diferentemente dos sistemas Ridesharing estáticos. A cada execução do modelo o sistema considera os viajantes que estão no sistema e os que estão aguardando confirmação de transporte pelo sistema. A todo momento de execu-

ção do sistema, novos viajantes estão sendo inseridos e removidos no sistema. Esses sistemas são de natureza dinâmica, já que os usuários noticiam sua participação em momentos de execução específicos do sistema (NOURINEJAD, 2014).

Muitos sistemas Ridesharing dinâmicos incluem recursos extras, como exemplo: armazenamento do perfil do usuário, integração com redes sociais, avaliação dos vi- ajantes, transações financeiras automatizadas, incentivos e recompensas (AMEY; ATTA- NUCCI; MISHALANI, 2011). Em alguns sistemas há a integração com informações de ou- tros sistemas não Ridesharing, como exemplo, informações de ônibus, que podem ser utilizadas pelo viajante quando uma viagem Ridesharing não poder ser estabelecida.

Os serviços Ridesharing dinâmicos oferecem uma maior flexibilidade para os via- jantes encontrarem ou disponibilizarem viagens compartilhadas, permitindo-lhes su- perar muitos desafios encontrados nas versões clássicas do Ridesharing. Essa flexibi- lidade elimina a necessidade dos viajantes se comprometerem antecipadamente com um horário fixo de viagem. Normalmente o viajante precisa apenas enviar uma men- sagem que solicita ou oferece uma viajem, utilizando um telefone ou um computador, para um serviço Ridesharing dinâmico, e o sistema disponibilizará rapidamente uma viagem compartilhada se existir uma disponível. Na América do Norte muitos destes serviços utilizam softwares, por exemplo,GreenRidew e Jack Bell Ride-Share, vendidos

por empresas privadas para aproximar os viajantes. Em julho de 2011, existia aproxi- madamente 12 empresas na América do Norte oferecendo este tipo de software (CHAN; SHAHEEN, 2012). Diferentes softwares ou empresas oferecem diferentes níveis de fle- xibilidade de viagem. Desvantagens do serviço incluem preocupações relacionadas à segurança e proteção dos viajantes.

Existe também as versões Ridesharing centralizada (GHOSEIRI; HAGHANI; HAMEDI, 2011) e descentralizada (KLEINER; NEBEL; ZIPARO, 2011). O Ridesharing centralizado é pouco flexível, em situações que necessitam de trocas constantes de passageiros em um mesmo veículo.

Outra versão Ridesharing é a multiobjetivo, que tem como objetivo otimizar si- multaneamente mais de um objetivo normalmente conflitantes entre se. Uma versão Ridesharing multiobjetivo é apresentada em (HERBAWI; WEBER, 2012), nesta versão os objetivos conflitantes incluem: custo, tempo e a quantidade de motoristas.

Uma revisão abrangente de problemas Ridesharing, é apresentada em (FURUHATA et al., 2013). Este trabalho propõe padrões de problemas Ridesharing, definidos a partir de características do percurso do motorista, capacidade do veículo e quantidade de

passageiros. Outro trabalho de Ridesharing também importante é o (AGATZ et al., 2012), que oferece uma revisão abrangente de sistemas Ridesharing dinâmicos.

2.1.7.2 Conexões do PCV-MPQ com o Carpooling

Em problemas de Carpooling são visíveis conexões com o PCV-MPQ e com os pro- blemas de Ridesharing. Ridesharing normalmente inclui Carpooling. Características dos problemas Carpooling que diferencia dos problemas Ridesharing: demanda regu- lar, destinos pouco variáveis para os participantes e longo horizonte de planejamento (MORENCY, 2007).

O Carpooling pode ser definido como transporte simultâneo de duas ou mais pes- soas de um ponto de embarque comum ou nas proximidades para um ponto de de- sembarque comum ou nas proximidades. Exemplo comum de Carpooling: pessoas que trabalham em um mesmo local, moram próximas e concordam em compartilhar um veículo para ir ao trabalho. Carpooling representa um compartilhamento de veículos mais fácil e comum (CIASULLO et al., 2018). Muitos problemas do setor de viagem po- dem ser resolvidos com o Carpooling (BEN-AKIVA; ATHERTON, 1977).

Os serviços de Carpooling são disponibilizados na web e/ou em aplicativos de te- lefone para os usuários solicitarem ou disponibilizarem viagens de carro (CIASULLO et al., 2017). Alguns aplicativos permitem os usuários deixarem um feedback após a utilização do serviço, com o objetivo de reduzir a preocupação dos usuários em viajar com pessoas não conhecidas. Estes serviços visam aumentar a ocupação dos veículos de pessoas que estão partindo para o trabalho ou saindo do trabalho. O funcionamento do serviço de Carpooling é melhor em locais de trabalho onde há um grande número de pessoas chegando e saindo (DEAKIN; FRICK; SHIVELY, 2010).

Nos EUA para aumentar a utilização dos serviços de Carpooling, implantou-se muitas faixas expressas de trânsito reservadas para veículos com uma quantidade mí- nima de ocupantes (DOERNER; SALAZAR-GONZÁLEZ, 2014). Ao trafegar por essas faixas o motorista é beneficiado, com por exemplo, isenção de pagamento de pedágio.

A redução dos carros na rua, poluição, congestionamento, e de custos relacionados ao uso de veículos como por exemplo, combustível, estacionamento e pneus, são uns dos benefícios do Carpooling. O Carpooling oferece solução para muitos problemas de trânsito e ao mesmo tempo oferece muitos benefícios aos utilizadores e ao meio ambiente.

O Carpooling começou a ser colocado em prática durante a crise do petróleo e es- cassez de energia na década de 1970 nos EUA (ROSENBLOOM; SHELTON, 1974) (KENDALL et al., 1975). Os estudos desta época se concentravam em incentivos para as pessoas utilizarem o Carpooling. Ao passar do tempo o Carpooling foi referenciado de várias formas, que são bastante semelhantes, mas diferentes por possuírem características próprias (BENTO; HUGHES; KAFFINE, 2013).

O problema Carpooling pode ser tratado como dinâmico, informal e flexível (CIA- SULLO et al., 2018). O caso dinâmico também conhecido por Carpooling casual, organiza as viagens em um curto espaço de tempo. Uma viagem é organizada em troca de um pagamento de dinheiro, realizado por um dispositivo móvel com GPS e conectado a uma rede social (MALLUS et al., 2017). Uma revisão de literatura do Carpooling dinâ- mico é apresentada em (GRAZIOTIN, 2013). O caso informal também conhecido por slugging, é um tipo de Carpooling criado para atender solicitações diversas de viajan- tes (CHAN; SHAHEEN, 2012). O serviço de Carpooling informal é operado por pessoas que compartilham coisas em comum além do horário e local de viagem (MASOUD; JAYA- KRISHNAN, 2017). Já o Carpooling flexível é um tipo de Carpooling iniciado na década de 1980 (CHAN; SHAHEEN, 2012), em que os viajantes precisam caminhar para uma determinada localidade de encontro para oferecer ou receber viagens. Uma das prin- cipais características deste Carpooling flexível é a ausência de organização de viagens com antecedência (MINETT, 2009). As viagens são organizadas em locais de encontro, por exemplo, estacionamentos e pistas HOV (KELLY, 2007). O Carpooling flexível pode ser considerado um sistema de viagem de emergência (MINETT; VILLAGE; PEARCE, 2008). Muitos métodos de solução exato, heurístico e meta-heurístico foram desenvolvi- dos para o problema Carpooling. Em (BALDACCI; MANIEZZO; MINGOZZI, 2004) é apre- sentado um método exato e um método heurístico de solução. No trabalho (MANIEZZO; CARBONARO; HILDMANN, 2004) é relatado um método de solução baseado na meta- heurística colônia de formigas.

2.1.7.3 Conexões do PCV-MPQ com o Pickup and Delivery

O PCV-MPQ ainda possui visíveis conexões com problemas de Pickup and Deli- very, em que cada solicitação de transporte tem um ponto de coleta e entrega.

Os problemas de Pickup and Delivery são uma classe de problemas onde objetos ou pessoas precisam ser transportados de uma origem a um destino (BERBEGLIA; CORDEAU; LAPORTE, 2010). Esta classe aborda situações da vida real relacionadas a logística e

robótica, e representa uma importante classe de problemas de roteamento.

O objetivo similar dos problemas de Pickup and Delivery é encontrar o caminho mais curto para coletar e distribuir objetos ou pessoas. O problema consiste em um conjunto de localidades classificadas em localidades de coleta e localidades de entrega (TING; LIAO, 2013).

O problema de Pickup and Delivery pode ser estático ou dinâmico. O problema é estático quando todas as informações de coleta e entrega são conhecidas antes da construção da rota. Nos problemas estáticos o horizonte de tempo de planejamento das viagens é longo. Agora os problemas dinâmicos, também chamados de problemas dial-a-ride dinâmicos, as informações de coleta e entrega são atualizadas ou dispo- nibilizadas ao longo da construção da rota, e os pedidos de transporte consistem em passageiros. Diferentemente dos problemas estáticos, o horizonte de tempo de plane- jamento nos problemas dinâmicos é bastante curto. Em problemas dinâmicos os passa- geiros precisam ser coletados e entregues em tempo real. Dois exemplos de problema dial-a-ride dinâmico: problema do transporte de deficientes e idosos (BERBEGLIA; COR- DEAU; LAPORTE, 2010); e o problema do roteiro de ônibus escolar, em que alunos são transportados de suas casas para a escola e vice e versa (PARK; KIM, 2010).

Um problema dial-a-ride dinâmico pode ser tratado como uma junção de dois pro- blemas, primeiro problema, consiste em definir uma rota que satisfaça um conjunto de passageiros, transportando-os de seus locais de origem a seus locais de destino, e segundo problema, consiste em definir qual momento o veículo ira realiza o embarque e desembarque dos passageiros (DOERNER; SALAZAR-GONZÁLEZ, 2014). Nos problemas dial-a-ride dinâmico os passageiros solicitam embarque em uma localidade e desem- barque em uma outra localidade diferente em um determinado horizonte de tempo. A inconveniência dos passageiros e tempo máximo de viajem dos passageiros são ca- racterísticas também consideradas. O trabalho (PSARAFTIS, 1980) apresenta um dos primeiros estudos sobre o dial-a-ride dinâmico que considera a insatisfação dos passa- geiros.

Ao longo de anos diversos métodos de solução para diferentes versões do problema dial-a-ride foram desenvolvidos. Em (PARRAGH; DOERNER; HARTL, 2010) foi apresen- tado uma meta-heurística Variable Neighborhood Search para uma versão dial-a-ride

clássica que aborda o transporte de pacientes na Austrália. Um algoritmo hibrido ba- seado na meta-heurística busca tabu foi desenvolvida para um dial-a-ride dinâmico e apresentado no trabalho (BERBEGLIA; CORDEAU; LAPORTE, 2012). Outra hibridização

mais recente, agora para o dial-a-ride clássico, é apresentada em (PARRAGH; SCHMID, 2013).

A literatura sobre problemas Pickup and Delivery é vasta, incluindo várias pes- quisas. Um estudo abrangente dividido em duas partes é apresentado em (PARRAGH; DOERNER; HARTL, 2008a) (PARRAGH; DOERNER; HARTL, 2008b). O trabalho (TING; LIAO, 2013), classifica formulações de problemas Pickup and Delivery de acordo com os atri- butos de transporte, nó, veículo e mercadoria.