基于重量与速度的非线性电量消耗的电动车配送路径规划研究

发布时间：2020-09-24 04:50

　　电动车在物流领域中取代燃油车是一个广泛的发展趋势。但电动车的电池利用率低,充电时间长,相关充电配套设施建设不完善,存在“续驶里程焦虑”等现象成为了电动车推广和应用的重要制约因素,也是一般路径规划模型不适用于电动车的原因。因此,针对电动车的特性研究路径规划问题具有重要的理论研究价值和实用价值。此外,现有的电动车路径规划研究中关于电量消耗模型的构建,大多假设与速度和载重无关。但是,电动车的实际行驶效果和理论研究表明,速度和载重对电动车的电量消耗具有显著的非线性影响,行驶速度每增加或减少10km/h,单位里程电量消耗量变化10%以上,而车辆载重每增加或减少100kg,单位里程电量消耗平均变化约4.2%,这些影响是不可忽略的,在研究路径规划时需加以考虑。本文基于速度和载重对电量消耗的非线性影响以及客户时间窗、车辆载重及电量的约束,以最小化电动车启动成本、充电成本、总行驶里程成本和总时间惩罚成本为目标函数,构建了基于非线性电量消耗的电动车路径规划模型,并采用遗传算法和禁忌搜索算法分别对问题求解,综合比较选择更优的路径规划结果。本文将构建的路径规划模型应用于广东X公司的配送网络中进行研究,得出的结论包括:(1)考虑速度和载重对电动车电量的非线性影响后,与均匀电量消耗模型相比,配送总成本节省约55.47%,减少了时间惩罚成本,降低了电量不足的风险,路径规划更加合理;(2)在原公共充电站的基础上自建小型充电站,则配送时需要充电的电动车数减少50%,充电次数减少25%,总配送成本减少约5.53%,总行驶里程减少约9.78%,每年可节约成本约12623.7元,8年后便可收回建设成本。(3)配送时选择以高低速搭配行驶,与以单一速度行驶相比,配送成本可节省约1.85%,总行驶里程减少约32.63%,路径规划结果更优。以上结论可为企业的电动车配送服务提供指导性建议,以合理化路径规划,节约企业配送成本。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U491
【部分图文】：

区域分布,市场份额,河北

在配送过程中因为受限于服务时间窗，通常采用快速充电模式。站特性及选址模型分析站的分布 2018 年 9 月，我国公共充电桩已建设 27.9 万个，发展速度快，）省市区域分布不均：由下图可得，一线城市的充电桩的市场份京、上海和广州三者的总充电桩数量占全国总额的 42.66%，但量少，分布疏；（2）城区分布不均：充电桩主要分布在人流量且偏远的郊区的充电桩数量少，覆盖面不足；（3）公共充电桩的可的服务车辆数多，所以大多数电动车在到达充电桩后需要排队等北京浙江湖北其它17%各省市公共充电桩市场份额

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电动车行驶速度和整车质量对电量消耗的影响动车电量消耗的相关研究表明，电动车的行驶速度、车辆载重量对电量消性影响的。通过对大量电动车的出行数据进行统计分析[57]，电动车行驶速的关系见下图 3-1。由图可知，平均行驶速度与电动车电量消耗的关系是当行驶速度处于 45~56km/h 之间时，电量消耗较少，平均速度约为 52km最少。而以电量消耗最少对应的速度为界，速度越小或者速度越大，电量加。速度越小电量消耗越多，可能是为了维持电动车的长时间行驶，而速耗越多，可能是因为电动车加速需要消耗额外的电量。且当行驶速度低于行驶速度每增加 10km/h，电量消耗量平均减少约 20%；当行驶速度高于行驶速度每增加 10km/h，电量消耗量平均增加约 10%，对电量的影响是显述，电动车的行驶速度对电量消耗的影响是非线性的，且对电量消耗影视。

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第三章基于非线性电量消耗的纯电动车路径规划模型构建及算法设计过台架模拟方法研究电动汽车的整车质量对电量消耗的影响[35]，得到的不质量与电量消耗的关系见下图 3-2。由图可知，随着整车质量增加，电量多，主要是因为整车质量的增加导致车辆的行驶阻力增加，所以电量消随着整车质量的增加，电量消耗量并非呈线性增加，而是增加幅度有所放性关系。由图可知，整车质量每增加 100kg，单位里程电量消耗平均增加了量消耗的影响也是不可忽视的。

【参考文献】