純電動物流車運營特性分析及配送路徑優(yōu)化問題研究.pdf

1、如今全球能源短缺，環(huán)境污染嚴重，轉變傳統(tǒng)高能耗、高污染的發(fā)展方式，大力推進節(jié)能減排，實現可持續(xù)發(fā)展，逐漸成為世界各國的共同選擇。物流是能源消耗和環(huán)境污染較為嚴重的行業(yè)之一，而運輸則是物流重要的環(huán)節(jié)。因此有關物流業(yè)在能源消耗和環(huán)境污染上的研究主要集中在運輸視角。如何構建一個高效、集約、低碳、可持續(xù)發(fā)展的物流運輸系統(tǒng)成為關鍵問題。
　　純電動汽車以其良好的環(huán)境保護和能源調整效應，成為推動車輛節(jié)能減排的重要技術方向?；诔鞘信渌皖I域所具

2、有的特征及對環(huán)境質量和污染排放的控制要求，在各種政策補貼和示范運營的激勵下，純電動物流車正逐步在城市配送領域推廣應用。但目前純電動物流車在各方面技術還不夠成熟，主要反映在用戶用車心理、充電問題、里程問題和載重能力等?，F階段來說，短時間內提升電動汽車技術的可能性較小。因此對于純電動物流車而言，如何應用科學方法進行合理規(guī)劃其配送方案以減少運營成本，提高配送效率，保障車輛行駛安全，減少用戶里程焦慮是現階段需要面對的問題。其中包括純電動物流車配

3、送路徑優(yōu)化，對應的問題稱為純電動物流車車輛路徑問題（Electric Vehicle Routing Problem，EVRP）。在此基礎上，為了更符合實際車輛行駛環(huán)境和客戶需求，考慮動態(tài)行駛時間的純電動物流車車輛路徑問題(Electric Vehicle Routing Problem with Variable Travel Time，EVRPVTT)和考慮動態(tài)需求的純電動物流車車輛路徑問題(Electric Vehicle Rou

4、ting Problem with Dynamic Demands，EVRPDD)成為本文研究重點。本文的主要創(chuàng)新工作如下:
　　(1)在實證數據的基礎上，分析了純電動物流車運營特性與主要參數分布規(guī)律。本文首先在大量純電動物流車實際運營數據和用戶運營經驗的基礎上，應用數理統(tǒng)計方法從行駛特性、充電特性及配送特點三個方面對純電動物流車的運營特性進行分析，獲得行駛速度、行駛里程及電池SOC等重要參數的分布規(guī)律，總結出現階段純電動物流車的

5、運營現狀和問題，探討用戶對純電動物流車的使用行為和里程焦慮心理，為下一步提出更符合實際需求的EVRPVTT問題和EVRPDD問題奠定基礎。
　　(2)建立了純電動物流車行駛里程非線性回歸和剩余里程估計模型，并對模型參數進行辨識。為了準確估計EVRPVTT問題和EVRPDD問題中的關鍵參數——剩余里程，本文首先從定性角度對行駛里程的影響因素進行分析，并提出建立考慮放電深度和行駛速度的行駛里程回歸模型。為轉換成基于單一輸入變量的回歸模

6、型，針對放電深度與行駛里程的關系，引入單位里程耗電比。然后基于單位里程耗電比與行駛速度之間的非線性特征，建立非線性回歸模型。其中，應用遺忘因子遞推最小二乘法對未知模型參數進行辨識。對單位里程耗電比進行轉換后便可得到考慮放電深度和行駛速度的行駛里程非線性回歸模型。最后通過行駛里程非線性回歸模型對剩余里程進行估計。
　　(3)建立了考慮動態(tài)行駛時間的純電動物流車配送方案優(yōu)化模型，并給出了相應的求解算法。本文針對交通信息的動態(tài)性，根據純

7、電動物流車的技術特點和運營特性，綜合考慮載重約束、時間窗約束、里程約束、充電需求和行駛速度，建立以總成本最小的EVRPVTT問題模型。并應用結合窮舉法的遺傳算法求解模型，得到包括配送路線、充電計劃、行車時間、行車路徑在內的最優(yōu)配送方案。其中，對經典Dijkstra算法進行改進后，提出考慮行駛速度變化的動態(tài)Dijkstra算法，求解EVRPVTT問題模型中涉及到的最短路徑問題，確定配送路線的行車路徑。為避免由于電量不足導致的車輛半路拋錨及

8、電池過度放電情況，車輛可在行駛途中多次前往充電站補充電量。充電路線優(yōu)化問題為有充電需求的車輛提供最優(yōu)充電計劃。最后在結合北京市城區(qū)路網的實例中驗證了模型和方法的有效性。
　　(4)提出滿足動態(tài)需求的純電動物流車配送方案實時更新策略，并進行了參數靈敏度分析。EVRPDD問題針對動態(tài)信息的另外一種形式——動態(tài)需求，提出基于更新時間的路線更新策略對配送方案進行實時地在線優(yōu)化。其中，充電路線優(yōu)化模型為有充電需求的車輛分配充電站，提供最優(yōu)充