时变路网下考虑客户时间窗变动的电动车配送路径优化问题研究

作     者：丁琳 

作者单位：东北财经大学 

学位级别：硕士

导师姓名：丁秋雷

授予年度：2023年

学科分类：12[管理学] 02[经济学] 0202[经济学-应用经济学] 1202[管理学-工商管理] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 020205[经济学-产业经济学] 081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：时变路网 电动车能耗 时间窗变动 路径优化 

摘      要：近年来,由碳排放过多引发的环境污染问题逐渐引起重视,加强环境治理以促进可持续发展的理念成为全人类共识。物流行业的快速发展使得以燃油车为代表的运输方式带来的碳排放问题加重了环境污染,因此以电动汽车替代传统燃油车成为大势所趋。相比于传统燃油车,电动汽车低污染、低排放、低噪音、低成本。然而采纳并推广电动汽车需要考虑多方面因素的影响并解决其存在的现实问题:一方面,电动汽车的续航里程短于传统燃油车,配送过程中易产生电量不足从而抛锚的情况,导致电动车有严重的“里程焦虑问题;另一方面,电动车配送过程中许多因素会对电动车能耗速率产生影响导致配送不稳定,车辆负载、行驶里程、时变速度和加减速等均是影响能量消耗过程的重要因素。并且在实际物流配送中常发生客户时间窗产生变动的情况,如果不调整配送方案会产生无效服务或未在客户时间窗内送达的情况。但由于电动车的有限续航里程且需要不定时找充电桩进行充电,若调整后的配送方案不合理可能会导致配送过程中断,加重电动车“里程焦虑。因此合理的动态调整电动车配送方案确保其配送过程的稳定连续十分重要。针对以上电动车配送过程中存在的问题,本文进行的主要研究如下:(1)在以往研究的基础上对影响电动车能耗进行了更加精确的计算,在考虑行驶阻力、车辆负载、行驶速度的基础上,同时考虑启动和制动阶段、各路段不同拥堵程度带来的能量消耗,计算电动车整个配送过程的能耗;模拟真实的城市路网情境,将道路划分为多种类型并统计各种道路全天各个时间段的行驶速度和拥堵状况;采用本文的计算方法能更加精确的计算车辆不同时间段在每条路段行驶的能耗量和总配送成本,依据此能更精确的进行路径的选择和规划;(2)建立以总配送成本最低为目标的纯电动物流车路径优化模型,并根据客户时间窗的变动情况进行动态调整。其中配送总成本包含固定成本、运输成本(能耗成本)、充电成本、惩罚成本。针对配送过程中部分客户时间窗产生变动的情况动态调整配送方案,调整策略为根据实际配送情况将整个配送过程划分成若干个时间段,统计是否有客户的时间窗产生变动并进行配送顺序的调整和配送路线的重新规划;(3)设计蚁群算法对最优路径初始解进行求解,并采用禁忌搜索算法进行动态调整配送方案阶段的求解。并将求得的解分别与静态路网配送方案、不考虑加减速和启动-制动过程的配送方案、不进行动态调整的配送方案进行对比,结果显示本文所采用的配送方案具有可应用性和优越性。综上,本文主要研究在时变路网影响下客户时间窗发生变动时考虑电动车能耗的配送路径优化问题,结合时变路网下的行驶状况对电动车配送过程中的能耗量进行计算,对配送过程中接收到客户时间窗变动指令的情况提供了动态调整路径的方案,降低配送成本的同时缓解了里程焦虑。本研究对于探究电动车在城市路网中进行配送的实际情境和推广电动车应用,具有重要的理论意义与现实意义。