جمع آوری زباله شهری یکی از فعالیت های بزرگ شهری است که شامل هزینه های کلان و مشکلات عملیاتی بسیاری است؛ انجام عملیات جمع آوری و دفع به دلیل وجود هزینه های سرمایه گذاری (ناوگان وسایل نقلیه) و هزینه های عملیاتی بالا (سوخت، نگهداری و تعمیرات و غیره) بسیار هزینه بر است و ایجاد بهبودهای کوچک در این حوزه باعث صرفه جویی های بزرگی در مصارف شهرداری ها می گردد. جمع آوری کالاهای مستعمل خانگی یک عمل بسیار مرتبط در سیستم لجستیک معکوس است و چگونگی جمع آوری کالاهای خانگی مستعمل به طریق مؤثر، موضوعی است که نیازمند مطالعه و بررسی دارد تا در صورت امکان نسبت به بهبود آن اقدام شود. در این پژوهش به مطالعه مسأله جمع آوری کالاهای مستعمل خانگی با استفاده از ناوگان ناهمگن در پنجره های تاریخی پرداخته می شود. بدین منظور مسأله مورد بررسی با استفاده از مسأله مسیریابی روی کمان فرموله شده و یک مدل برنامه ریزی عدد صحیح مختلط برای آن ارائه شده است. همچنین، ازآنجایی که مسأله مذکور جزو مسائل NP-hard محسوب می شود، از الگوریتم فراابتکاری جستجوی همسایگی متغیر برای حل مدل در ابعاد متوسط و بزرگ استفاده شده است. سپس نتایج محاسباتی حاصل از حل مدل با استفاده از حل کننده سیپلکس و الگوریتم جستجوی همسایگی متغیر ارائه می گردد.