移动充电服务的路径规划与设计问题研究

发布时间：2020-10-10 18:59

　　 由于电动汽车(Battery Electric Vehicles,BEVs)环境友好型的特性,无尾气排放,运行噪音小,因此受到越来越多的关注。各国政府对BEVs实行免费停车等福利政策,大力促进BEVs的普及和推广。由于BEVs与燃油汽车(Fuel Vehicles,FVs)相比,运行距离短,因此驾驶员有较大的焦虑里程。短期内,提高BEVs电池技术,使其运行范围与FVs接近是不现实的。而目前存在的插入式充电,充电车道,电池更换站三种充电方式,只能在固定位置为BEVs补充电量,灵活度低,不能较好的解决BEVs的充电问题。移动充电车辆(Mobile Charging Vehicles,MCVs)可以根据BEV驾驶员发送的充电请求,到达指定位置,在服务时间窗内提供充电服务。并且,在充电服务过程中,BEV驾驶员可以不停留在车内。因此,MCVs可以较好的解决BEVs的充电问题。目前,移动充电服务由e约充电公司和Nio Power公司运营。但是,两公司运营的MCVs存在一定差异。e约充电公司使用的为燃油型MCVs(Fuel MCVs,FMCVs)。FMCVs携带的电池仅用于在顾客节点(BEVs请求进行电量补充的位置)为BEVs补充电量。当电量不足时,其将到达充电站进行电量补充。而Nio Power公司使用的为电动型MCVs(Electric MCVs,EMCVs)。EMCVs携带的电池不仅用于在节点间的运行,也需在顾客节点为BEVs补充电量。当其电量不足时,也将到达充电站进行电量补充。然而,两种MCVs为BEVs的充电方式较为简单,仅为车辆间的电量传递。因此,基于两种MCVs的电量消耗和补充方式,本文首先研究两种车型的路径规划问题(Vehicle Routing Problem,VRP)。两种移动充电车辆的混合整数VRP线性模型被建立。并且,基于EMCVs的VRP研究,本文进一步深入研究了 EMCVs的定位-路径规划问题(Location-Routing Problem,LRP)。在EMCVs 的 LRP 问题,本文假设了三种不同成本,不同充电速率的充电站。在战略层,EMCVs运营商需在一定成本下,确定合作的充电站位置,数目以及充电设备的充电速率。随后,在策略层,运营商需同时优化EMCV是的服务路径。最后,通过线性化处理以及模型等价性证明,本文建立了线性的多种充电速率的EMCVs的LRP模型。本文针对三个模型,分别基于著名的Solomon实例生成36个测试实例,进行数值分析。在基本的数值结果中,具有较宽时间窗的实例,请求的MCVs数目较少且总的运行距离较短。随后,我们对MCVs的电池容量,充电速率,服务速率等多个可能影响MCVs路径的因素进行灵敏度分析。在灵敏度分析结果中,较大的电池容量,较快的充电速率,较高的服务效率等都可提高MCVs的服务灵活性,从而减少总的被请求的MCVs数目以及总的运行距离。最后,我们对文章的贡献,研究内容,以及结果进行了总结,并且对未来可能的研究方向进行简单阐述。图19幅,表15个,参考文献134篇。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U491.8
【部分图文】：

（Ｅｙｕｅｃｈｏｎｇｄｉａｎ）?（Ｎｉｏ?ｐｏｗｅｒ）??图１－２移动充电车辆种类??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｍｏｂｉｌｅ?ｃｈａｒｇｉｎｇ?ｖｅｈｉｃｌｅ?ｔｙｐｅｓ??移动服务较为灵活，其可以根据顾客的请求，到达指定位置为其提供服务，也??可停留在固定位置，为其附近顾客提供服务。因此，其可以被视为车辆与传统固定??设施的结合。移动服务也被形象的称为“车轮上的设施”。随着人们服务品味的上??升，服务需求的多样化，移动设施在各个领域中（如，餐饮，通信，公共服务，医??疗等）扮演着越来越重要的角色。??在餐饮领域，各式各样的移动餐车在城市中随处可见（如图，１－３?（ａ））。其可??提供现做现卖的食物。由于其无租金成本，因此其经常停靠在各个社区，写字楼，??学校，购物中心等人群较为集中的地点。并且根据相应场所人群的消费习惯，如，??消费时间，食物种类等，合理的安排移动餐车到达该地点的时间以及所需的食材。??它们的经营者通常以利润最大化为目的移动其餐车。由于移动餐车灵活度高

其公司业务涉及，北京，上海，广州等城市，其服务流程如图１－４所示。??首先ＢＥＶ驾驶员通过手机客户端发送充电请求（请求补充的电量，服务位置，以??及期望服务的时间段），随后移动充电车辆运营商根据己收集的多个服务请求，将??信息进行优化处理，随后安排移动充电车辆为其提供充电服务，并且移动充电车辆??的服务路径己经被运营商所设计与规划。??从图１－４可知，客户服务请求的数据收集以及整理，汇总都可通过简单的技术??得以实现，因此移动运营商面临的最大障碍是如何设计每一辆移动充电车辆的服??务路径。因此，我们对路径优化中所需处理的对象进行进一步分析。如图１－５所示，??如果移动充电车辆电量充足，可以为在一个地点等待的所有电动汽车提供充电服??务，则其直接到达指定服务地点，提供充电服务（沿红色路线）；若其电量不充足，??则需先到达充电站节点补充电量，随后再为电动汽车提供充电服务（沿黑色路线）??［１８］。较好的安排路线可以使得每一辆移动充电车辆的资源充分利用，并且避免过??多的安排移动充电车辆。因此，如何合理的确定总的移动充电车辆数目；如何设计??每一辆移动充电车辆的服务路径；如何选择合适的充电站为移动充电车辆补充电??量；以及确定移动充电车辆在每个充电站节点补充的电量都是亟待解决的问题。因??此，本文针对移动充电车辆的服务路径设计问题进行深入研宄。??

论文总体框架图
【参考文献】

相关博士学位论文 前1条

1 朱志红;电动汽车充电站选址问题研究[D];北京交通大学;2018年

相关硕士学位论文 前1条

1 丁艳慧;美团外卖配送模式选择研究[D];南京大学;2018年

本文编号：2835455