As frotas de veículos comerciais que operam em grandes cidades podem reduzir pela metade suas emissões e atender melhor às metas de ar limpo usando uma nova tecnologia desenvolvida por pesquisadores da Universidade Aston, que imita como as formigas compartilham conhecimento, ampliando-as para problemas do mundo real – como otimizar rotas em cidades movimentadas.
O software, desenvolvido e testado por cientistas da computação na Faculdade de Engenharia e Ciências Físicas da Universidade de Aston, em Birmingham, sob a iniciativa Think Beyond Data, financiado em parte pelo Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER); usa um método chamado “otimização de rota” para direcionar inteligentemente frotas de veículos da mesma empresa em torno de uma cidade – cortando as emissões de veículos pela metade – ao mesmo tempo em que economiza tempo e custos de combustível.
Os pesquisadores basearam seu algoritmo de modelagem computacional na maneira como as formigas buscam alimentos para agendar tarefas aos veículos de uma frota e otimizar suas rotas. O software pode ser instalado em um laptop e os empresários podem usar o sistema para otimizar suas próprias rotas com base em suas necessidades diárias.
A capacidade de otimizar rotas de frotas de veículos comerciais é significativa, pois permitirá que cidades e municípios avaliem seus objetivos de ar limpo e ofereçam uma medida alternativa para estabelecer zonas de ar limpo.
E, com uma demanda global sem precedentes para entregas em domicílio, devido a COVID-19, o número de entregas feitas diariamente pelos motoristas aumentou, resultando em um aumento nas frotas de veículos em nossas estradas. Por exemplo, o Essentialretail.com disse que o Royal Mail informou que 45% dos adultos no Reino Unido estavam recebendo mais encomendas, enquanto a BBC informou que 3,5 milhões de caixas de vegetais foram entregues em dois meses durante o bloqueio no Reino Unido.
A equipe de pesquisa usou uma técnica conhecida como “tecnologia meta-heurística”. O método imita como colônias de formigas resolvem problemas e aprimora seus comportamentos existentes. Por exemplo, cada formiga mantém um registro da melhor solução encontrada individualmente e transmite esse conhecimento a outras formigas. Essa “prática recomendada” permeia toda a colônia, atualizando seu estoque de conhecimentos de maneira comparável aos algoritmos de computador.
Os pesquisadores desenvolveram ainda mais a técnica, criando algoritmos de formiga ainda mais inteligentes, reduzindo a quantidade de decisões que tomam para poder resolver problemas de roteamento de frota em escala de cidade.
Dr. Darren Chitty, pesquisador principal da Universidade Aston, disse: “Algoritmos baseados no comportamento de forrageamento das formigas são usados há muito tempo para resolver problemas de roteamento de veículos, mas agora descobrimos como dimensionar essas frotas de tamanho de cidade, operando por várias semanas. em muito menos tempo do que antes. Isso significa que problemas muito maiores de otimização da frota podem ser resolvidos em prazos razoáveis usando o software que um usuário pode colocar em seu laptop”.
A tecnologia de otimização de rota foi testada em várias empresas de Birmingham que operam frotas de veículos para ajudá-los a minimizar o uso da estrada. Por exemplo, uma empresa que opera na área de Birmingham executando tarefas de manutenção externa nas propriedades dos clientes pode passar uma parte considerável do dia atravessando a rede rodoviária da cidade, contribuindo para altos níveis de poluição do ar através das emissões de seus veículos e aumentando a congestionamento.
Os testes com a empresa de manutenção incluíram até 45 veículos e 437 empregos de clientes em um período de seis semanas. Eles observaram uma economia de mais de 50% em relação ao tempo original da empresa gasto na estrada. Isso permitiu à empresa de manutenção fazer economias equivalentes em seus custos de combustível, aumentar as margens de lucro e reduzir as emissões de veículos pela metade.
Dr. Chitty acrescentou: “Consideramos que, embora as zonas de ar limpo melhorem a qualidade do ar para alguns moradores, poderia haver maneiras melhores de resolver os problemas de saúde e ambientais causados pelas emissões. Em vez de taxar veículos comerciais para entrar nessas zonas, nossa pesquisa pode agir como um incentivo para as empresas, pois elas não apenas reduzirão as emissões, mas também economizarão dinheiro.Se todas as empresas de uma cidade operarem com essa tecnologia, as emissões desses veículos – que são algumas das mais poluentes – poderão ser significativamente reduzidas, melhorando o ar qualidade para todos os envolvidos”.
Os cientistas conseguiram reduzir as emissões de CO2 em 4,25 kg por van por dia e reduzir mais emissões nocivas, como óxido nitroso, em 98 gramas por van por dia a partir de uma frota de veículos testados em Birmingham.
Os horários aprimorados foram capazes de atender a toda a demanda necessária dos clientes, mas com menos veículos. Isso ocorreu como resultado direto de uma melhor rota, economizando tempo para a frota, mas também retirando alguns veículos das estradas, reduzindo o tráfego e o congestionamento.
Os pesquisadores descobriram que o novo sistema pode ser extremamente benéfico para as cidades que estabelecem zonas de ar limpo, a fim de cumprir os objetivos da estratégia de ar limpo do governo, que visa reduzir as emissões de particulados em 46% até 2030.
Isso é significativo em meio a crescentes preocupações de saúde pública sobre os efeitos da poluição do ar nas populações globais. A Organização Mundial da Saúde (OMS) afirmou recentemente que o nível de partículas perigosas no ar das grandes cidades está subindo acentuadamente, com partículas causando problemas respiratórios em alguns jovens e idosos, além de estar relacionado ao aumento das taxas de doenças cardiovasculares.
Os pesquisadores agora estão tentando lançar a tecnologia ainda mais testando o sistema com diferentes tipos de frotas de veículos, como vans ou HGVs maiores, bem como frotas de veículos maiores. A equipe continuará abordando outras empresas para usar como plataforma de teste para a tecnologia.
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