换电模式下电动汽车电池配送车辆路径问题优化研究

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当今世界,环境问题,气候问题,能源问题与人类社会的发展紧密相依、休戚与共。关注和改善这些问题已经成为人类社会的共识。汽车产业作为达到节能减排目标的重要突破口,政府大力推广电动汽车相关产业,其凭借环境友好等突出特点发展迅速。在集中充电,统一配送的运营模式下,为电动汽车提供高效便捷的能源补给方式一直是换电领域的研究重点。电动汽车的电池配送服务是发展换电模式的必要条件,研究电动汽车的电池配送车辆路径问题既是一个现实要求,又在换电模式的发展和推广过程中起到了积极的推动作用。本文在对换电网络以及车辆路径问题的相关研究基础上,探讨换电网络、电池配送物流运行、车辆路径问题等相关基本理论,对车辆路径问题的分类以及其常用求解算法做出概述。换电模式下的电池配送主要是针对车辆路径问题(VRP)进行研究。然而,低效率低质量的配送服务可能导致运营成本过高,不能满足换电市场的需求。故本文针对换电模式的特点,通过分析带时间窗的车辆路径问题(VRPTW)、多车场的车辆路径问题(MDVRP)以及同时取送货的车辆路径问题(VRP-SDP)的基本理论,联系到实际应用场景和保证服务时效性,分别设计了换电模式下带时间窗的电池配送模型和多车场带时间窗的电池配送模型。对于带时间窗的电池配送模型,考虑配送路径总距离最短,基于蚁群算法,通过MATLAB软件对小规模算例进行求解,得到具体的行驶路径、到达各配送站的时间、车辆的载重量、装载率以及行驶距离等。利用数值仿真证明算法的有效性。在多车场的电池配送模型中,基于总配送成本最小和保证配送的时效性,对A片区内的电池配送站进行电池配送服务并设计遗传算法进行求解,最终得到配送成本以及配送方案,配送成本含总配送成本、车辆固定成本、车辆行驶成本以及时间惩罚成本;配送方案包括配送路径信息、到达各电池配送站的时间信息、行驶距离信息、车辆出发时的载重量以及运送过程中的最大载重。这对于在电池配送过程中提高服务质量、保证时效性、优化成本具有一定的参考价值。
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