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不确定环境下电动汽车城市配送充换电站LRP鲁棒优化研究

2020-12-02阅读(713)

不确定环境下电动汽车城市配送充换电站LRP鲁棒优化研究

论文摘要

近年来,随着电子商务的迅猛发展,城市快递量激增,从而推动了城市配送服务的发展。在能源紧缺和环境污染的双重压力下,电动汽车具有零排放、能源利用率高以及行驶成本低等优势,使得其代替传统燃油车进行城市配送成为必然趋势。电动汽车存在续航里程不足、充电时间长的局限性,在城市配送途中,需要前往充换电站进行电能补充,此过程不仅会导致车辆多绕行一段路程,还会影响车辆到达下一客户点的时间。因此,充换电站的位置对配送车辆的路径规划具有至关重要的作用。另外,随着顾客对服务满意度要求的提升,顾客需求的不确定性也在逐渐增加,且城市交通路况也经常出现不确定性。作为配送企业,考虑不确定环境下,利用电动汽车进行城市配送时,如何在合理的选择充换电站位置的同时,妥善安排配送车辆路径,从而降低运营成本,并提高配送效率,是目前有待解决的重要问题。本文针对不确定环境下城市绿色配送系统中的电动车充换电站选址及配送车辆路径的集成问题（LRP,Location-Routing Problem）进行研究,主要内容如下:首先,在文献分析的基础上,对电动汽车城市配送系统的特殊性、运作流程及系统规划的主要任务进行了剖析。其次,基于双层规划理论,构建了电动汽车城市配送的充换电站LRP模型,考虑了电动汽车进行充电或换电的选择决策,其中,上层规划模型从整个配送系统的角度出发,主要对选址问题进行决策;下层规划模型从车辆路径的角度出发,优化车辆的最佳配送路径。然后,针对客户点的货物需求量及车辆行驶时间的不确定性,利用鲁棒优化的方法,引入鲁棒控制参数,建立了LRP问题的鲁棒优化模型。最后,设计了差分进化算法与遗传算法相结合的两阶段启发式算法对该模型进行求解,并选取相关算例,利用matlab软件对其进行仿真。在此基础上,设计该模型与单独选址再分配路径情况的对比实验以及与仅充电、仅换电方式的对比实验,进一步验证了模型和算法的有效性、合理性。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第1章 绪论
  •   1.1 研究背景
  •   1.2 研究目的及意义
  •     1.2.1 研究目的
  •     1.2.2 研究意义
  •   1.3 国内外研究现状
  •     1.3.1 充电站选址问题
  •     1.3.2 车辆路径问题
  •     1.3.3 选址-路径问题LRP
  •     1.3.4 配送系统的不确定优化问题
  •     1.3.5 研究中存在的局限性
  •   1.4 研究内容与方法
  •     1.4.1 研究内容
  •     1.4.2 研究方法
  • 第2章 基于电动汽车的城市配送系统规划分析
  •   2.1 电动汽车城市配送系统特殊性分析
  •     2.1.1 电动汽车及其服务设施比较
  •     2.1.2 电动汽车城市配送系统特点分析
  •   2.2 电动汽车城市配送系统运作过程分析
  •   2.3 电动汽车城市配送系统规划的主要任务
  •   2.4 本章小结
  • 第3章 基于双层规划理论的城市配送系统充换电站LRP模型构建
  •   3.1 双层规划模型建立过程分析
  •     3.1.1 双层规划理论的思想及一般模型
  •     3.1.2 双层规划的特点
  •     3.1.3 双层规划模型建立的流程
  •   3.2 基于双层规划理论的充换电站LRP问题分析
  •     3.2.1 充换电站LRP问题描述
  •     3.2.2 问题简化及模型假设
  •   3.3 变量定义
  •     3.3.1 决策变量
  •     3.3.2 参数设置
  •   3.4 模型构建
  •     3.4.1 上层规划模型
  •     3.4.2 下层规划模型
  •   3.5 本章小结
  • 第4章 不确定情况下的LRP鲁棒模型转化
  •   4.1 鲁棒优化理论
  •     4.1.1 鲁棒优化的概念
  •     4.1.2 鲁棒优化转化的流程
  •   4.2 不确定参数选定及决策方式选择
  •     4.2.1 电动汽车LRP问题中的不确定性分析
  •     4.2.2 决策方式的选择
  •   4.3 鲁棒模型的转化
  •     4.3.1 绝对鲁棒优化转化
  •     4.3.2 相对鲁棒优化转化
  •   4.4 两阶段求解算法设计
  •     4.4.1 算法设计思路及流程
  •     4.4.2 编码设计及种群初始化
  •     4.4.3 上层算法差分运算
  •     4.4.4 下层算法遗传操作
  •   4.5 本章小结
  • 第5章 算例研究
  •   5.1 算例数据说明
  •   5.2 求解结果及分析
  •     5.2.1 求解结果
  •     5.2.2 鲁棒模型合理性分析
  •     5.2.3 灵敏度分析
  •   5.3 LRP与单独选址及路径结果对比
  •     5.3.1 选址结果
  •     5.3.2 车辆路径结果
  •   5.4 充换电决策结果对比
  •     5.4.1 仅快速充电情况
  •     5.4.2 仅更换电池情况
  •   5.5 本章小结
  • 第6章 总结与展望
  •   6.1 总结
  •   6.2 展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文
  • 攻读硕士学位期间参与的科研项目
  • 附录

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 王艳丽

    导师: 王长琼

    关键词: 电动汽车配送,问题,不确定环境,鲁棒优化

    来源: 武汉理工大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,经济与管理科学

    专业: 数学,汽车工业,电力工业,宏观经济管理与可持续发展,工业经济,工业经济

    单位: 武汉理工大学

    分类号: F224;F426.61;F426.471

    DOI: 10.27381/d.cnki.gwlgu.2019.000383

    总页数: 75

    文件大小: 1956K

    下载量: 43

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