一种换电站选址与混合车队路径规划方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及物流运输技术领域，具体而言，涉及一种换电站选址与混合车队路径规划方法及系统。所述方法包括：获取备选数据信息；构建换电站选址和电动车与燃油车混合车队配送联合决策的整数规划模型；将所述整数规划模型重构为主问题模型和子问题模型；针对该模型本发明专利技术设计了带有自适应选择机制的精确分支定价算法，通过设计七种加速求解算子，实现针对不同的企业配送场景自适应调用算子，以加快求解速度。同时采用精确标签扩展完全搜索解空间，以获得最优解。本发明专利技术能够为自建换电站情形下不同企业的大规模混合车队配送系统快速提供最佳的配送方案与建站方案，实现企业实时最优调度。

A method and system of site selection and mixed fleet route planning for power exchange station

【技术实现步骤摘要】
一种换电站选址与混合车队路径规划方法及系统
本专利技术涉及物流运输
，具体而言，涉及一种换电站选址与混合车队路径规划方法及系统。
技术介绍
随着新能源技术的发展以及国家相关指导政策的出台，电动车对比传统燃油车在财政补贴、车牌限行、节能环保和运营成本等方面具有更大的优势，因此越来越多的物流企业开始在城市配送中推广电动物流车。然而，电动物流车由于续航里程的限制，需要在配送途中进行充电。但目前我国的充电基础设施建设尚处于起步阶段，充电设施网络不够完善，且电池充电时间普遍较长(常见的慢充技术一般满充耗时为5-8小时，快充技术一般满充耗时为1-2小时)。因此，企业实际运营中，纯电动车并未完全替代燃油车，而是组建电动车与燃油车混合车队来完成配送。同时通过自建换电站(换电时间极短，一般与燃油车补充燃料时间相当)来提高混合车队配送效率。自建换电站情形下的电动车与燃油车混合配送系统与传统的燃油车配送系统截然不同。在考虑换电的情形下，电动车及换电站的加入，改变了原有燃油车最优配送系统的输入参数，如果路径规划不当，不仅不能充分发挥电动车在运营成本上的经本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种换电站选址与混合车队路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：/n获取备选数据信息；/n构建换电站选址和电动车与燃油车混合车队配送联合决策的整数规划模型；/n将所述整数规划模型重构为主问题模型和子问题模型；/n对主问题模型和子问题模型进行求解，得到总成本最低的配送方案和换电站选址方案。/n

【技术特征摘要】
1.一种换电站选址与混合车队路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：
获取备选数据信息；
构建换电站选址和电动车与燃油车混合车队配送联合决策的整数规划模型；
将所述整数规划模型重构为主问题模型和子问题模型；
对主问题模型和子问题模型进行求解，得到总成本最低的配送方案和换电站选址方案。


2.根据权利要求1所述的换电站选址与混合车队路径规划方法，其特征在于，所述备选数据信息包括：配送中心的数量和地址；电动车数量，电动车每公里配送成本，电动车的最大行驶里程；燃油车数量，燃油车每公里配送成本；每个等待配送客户的位置、需求和服务时间窗；每个备选换电站的位置。


3.根据权利要求1所述的换电站选址与混合车队路径规划方法，其特征在于，所述整数规划模型包括以下公式：













































模型中公式(4-1)为目标函数，由三项成本组成，第一项为换电站的建设成本，第二项为电动车的运输成本，第三项为燃油车的运输成本；公式(4-2)表示每个客户点及换电站只能同时被一辆车访问；公式(4-3)约束配送车辆可用数量不超过车队规模；公式(4-4)表示启用的换电站才能提供换电服务；公式(4-5)确保每个点流守恒；公式(4-6)及(4-7)表示电动车与燃油车的配送任务总量不超过其最大载重量；公式(4-8)表示车辆从点i到点j的时间逻辑关系；公式(4-9)表示电动车从换电站f到点j的时间逻辑关系；公式(4-10)满足所有点的服务时间窗约束；公式(4-11)满足电动车从点i行驶到点j的电量消耗关系；公式(4-12)表示电动车在到达及离开客户点时电量不变；公式(4-13)表示电动车从配送中心满充状态出发，且到达换电站后更换满充电池；公式(4-14)约束电动车在任意点的电量大于零，确保电动车能够返回配送中心；公式(4-15)为0-1决策变量约束条件。


4.根据权利要求1所述的换电站选址与混合车队路径规划方法，其特征在于：所述主问题模型，包括以下公式：















公式(4-16)至公式(4-20)中，p为车辆行驶路径，Ω为所有满足约束的可行路径集合，p∈Ω；车辆路径组合(p,k)表示路径p由车辆k配送；为0-1变量，表示最终解方案中是否采用车辆路径组合(p,k)；为0-1变量，表示车辆路径组合(p,k)是否经过弧(i,j)；为0-1变量，表示路径p是否经过点i；表示车辆路径组合(p,k)的成本，包含路径运输成本及建站成本，λk根据车辆k的类型取λe或λc，所述可由以下公式计算得到：





5.根据权利要求4所述的换电站选址与混合车队路径规划方法，其特征在于：所述子问题模型，包括以下公式：






公式(4-21)和公式(4-22)中，π＝{πi,πe,πc}分别为主问题模型中公式(4-17)、公式(4-18)和公式(4-19)对应的对偶变量；表示主问题模型中Ω的每一条可行路径的检验数。


6.根据权利要求5所述的换电站选址与混合车队路径规划方法，其特征在于，所述对主问题模型和子问题模型进行求解，包括以下步骤：
S41.初始化节点信息，令全局上界为正无穷大，活跃节点集合与根节点的值相同，初始化算子池信息；
S42.计算终止判断，判断活跃结点集合是否为空，若为空，当前的上界即为最优解，计算终止，否则转到步骤S43；
S43.根据节点选择策略从活跃节点集合中选出一个节点，并从活跃节点集合中删除选中的节点；
S44.节点求解，求...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈彦如，李得成，张宗成，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51