مسیریابی وسایل نقلیه الکتریکی با در نظر گرفتن وابسته بودن میزان مصرف سوخت به میزان بار

اورازانی, سید محمد حسین; اعتباری, فرهاد

مسیریابی وسایل نقلیه الکتریکی با در نظر گرفتن وابسته بودن میزان مصرف سوخت به میزان بار

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

¹ دانش آموخته کارشناسی ارشد ، دانشکده مهندسی صنایع و مکانیک، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلانی، قزوین، ایران

² استادیار، دانشکده مهندسی صنایع و مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد قزوین، قزوین، ایران

چکیده

در طی سال‌های گذشته، تحقیقات زیادی به جهت کاهش هزینه حمل و نقل با استفاده از مدل‌های متفاوت مسأله مسیریابی وسیله نقلیه صورت گرفت. افزایش هزینه های توزیع کالا و تبعات ناشی از افزایش میزان آلایندگی ناشی از وسائل نقلیه، باعث شد استفاده از مدلهای مسیریابی وسائل نقلیه سبز، رواج بیشتری پیدا کند.. یکی از راهکارهای کاهش آلودگی، استفاده از وسایل نقلیه الکتریکی است. این وسایل دارای آلایندگی ناچیز هستند و نقش بسزایی در کاهش میزان گازهای آلاینده دارند. محدودیت اصلی در استفاده از وسایل نقلیه الکتریکی حجم پایین انرژی باتری، زمان شارژ مجدد طولانی و محدود بودن جایگاه های سوختگیری آنها است. بنابراین باید محدودیت ایستگاه های شارژ این خودروها نیز در مسیریابی آنها در نظر گرفته شود. از طرف دیگر، با توجه به محدود بودن میزان انرژی وسائل نقلیه الکتریکی، میزان مصرف سوخت این ناوگان به شدت وابسته به میزان بار آنها بوده و درنظر گرفتن میزان بار آنها در برنامه ریزی های انجام گرفته ضروری می باشد. در این تحقیق تلاش می‌شود تا با در نظر گرفتن میزان بار جا بجا شده بین گرههای تقاضا که تاثیر مستقیمی بر روی مصرف انرژی الکتریکی این وسایل دارد و در نظرگرفتن محدود بودن ایستگاه های شارژ خودرو، به ارائه مدلی بپردازیم که هزینه های سوخت مصرف شده را تا حد امکان کاهش دهد. .برای حل این مسئله، دو الگوریتم مختلف، شامل یک الگوریتم ابتکاری دو مرحله ای و الگوریتم فراابتکاری شبیه سازی تبرید ارائه شده است.نتایج محاسباتی نشان می دهد که الگوریتم ابتکاری دو مرحله ای می تواند جواب های با کیفیت مناسبی را در زمان محدودی ارائه داده و قابلیت فراوانی به منظور استفاده در حل مسائل واقعی در ابعاد بزرگ دارد.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.20086598.1398.11.1.13.3

موضوعات

برنامه ریزی حمل و نقل

عنوان مقاله [English]

Electric Vehicle Routing Problem Considering the Dependence of Fuel Consumption at the Load

نویسندگان [English]

Seyyed Mohammad Hossein Orazani ¹
FARHAD ETEBARI ²

¹ MSc. Grad., Department of Industrial Engineering, Faculty of Industrial and Mechanical Engineering, Qazvin Branch, Islamic Azad University, Qazvin, Iran

² Assistant Professor, Department of Industrial Engineering, Faculty of Industrial and Mechanical Engineering, Qazvin Branch, Islamic Azad University, Qazvin, Iran

چکیده [English]

During recent years, various vehicle routing problem (VRP) models are developed for reducing supply chain transportation costs. Increasing commodities distribution costs and its environmental effects leads to develop the green VRP models. Incorporating electric vehicles in the distribution fleet could result in reduced pollution effects. The main restrictions of these vehicles are battery’s low charging capacity, long recharging time and availability of recharging stations. On the other hand, the battery consumption is dependent on the fleet weight and therefore, vehicles loading should be considered during creating optimal routing plan. In this paper, vehicles loading weight between customers’ nodes and availability of recharging stations are considered for reducing fuel consumption. The two-stage heuristic algorithm and simulated annealing (SA) algorithm are developed for solving this problem. Computational results illustrate the efficiency of heuristic algorithm for solving problems within reasonable running time and could be applied for solving large scale problems.

کلیدواژه‌ها [English]

Two-phase heuristic algorithm
vehicle charge station
electric vehicles
vehicle routing problem

مراجع

- Croes, G. A. (1958) “A method for solving traveling-salesman problems”, Operations Research, Vol. 6, No. 6, pp.791-812

.- Doppstadt, C., Koberstein, A. and Vigo, D. (2016) ” The hybrid electric vehicle–traveling salesman problem”, European Journal of Operational Research, Vol. 253, No. 3, pp.825-842.

- Elhedhli, S. and Merrick, R. (2012) ” Green supply chain network design to reduce carbon emissions”, Transportation Research Part D: Transport and Environment, Vol. 17, No. 5, pp.370-379.

- Erdoğan, S. and Miller-Hooks, E. (2012) ”A green vehicle routing problem”, Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review, Vol. 48, No. 1, pp. 100-114.

- Felipe, Á., Ortuño, M. T., Righini, G. and Tirado, G. (2014) ”A heuristic approach for the green vehicle routing problem with multiple technologies and partial recharges”, Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review, Vol. 71, pp.111-128.

- Gillett, B. E. and Miller, L. R. (1974) “A heuristic algorithm for the vehicle-dispatch problem”, Operations Research, Vol. 22, No. 2, pp. 340-349.

- Goeke, D. and Schneider, M. (2015)” Routing a mixed fleet of electric and conventional vehicles”, European Journal of Operational Research, Vol. 245, No. 1, pp. 81-99.

- Hiermann, G., Puchinger, J., Ropke, S. and Hartl, R. F. (2016) ”The electric fleet size and mix vehicle routing problem with time windows and recharging stations”, European Journal of Operational Research, Vol. 252, No. 3, pp. 995-1018.

- Koç, Ç. and Karaoglan, I. (2016) ”The green vehicle routing problem: A heuristic based exact solution approach”, Applied Soft Computing, Vol. 39, pp.154-164.

- Keskin, M. and Çatay, B. (2016) ”Partial recharge strategies for the electric vehicle routing problem with time windows”, Transportation Research Part C: Emerging Technologies, Vol. 65, pp.111-127.

- Luo, Z., Qin, H., Zhu, W. and Lim, A. (2016) “Branch and price and cut for the split-delivery vehicle routing problem with time windows and linear weight-related cost”, Transportation Science, Vol. 52, No. 2, pp. 668-687.

- Metropolis, N., Rosenbluth, A. W., Rosenbluth, M. N., Teller, A. H. and Teller, E. (1953) “Equation of state calculations by fast computing machines”, The Journal Of Chemical Physics, Vol. 21, No. 6, pp.1087-1092.

- Pelletier, S., Jabali, O., Laporte, G. and Veneroni, M. (2017) “Battery degradation and behaviour for electric vehicles: Review and numerical analyses of several models”, Transportation Research Part B: Methodological, Vol. 103, pp. 158-187.

- Roberti, R. and Wen, M. (2016) ”The electric traveling salesman problem with time windows”, Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review, Vol. 89, pp.32-52.

- Schneider, M., Stenger, A. and Goeke, D. (2014) “The electric vehicle-routing problem with time windows and recharging stations”, Transportation Science, Vol. 48, No. 4, pp. 500-520.

- Vincent, F. Y., Redi, A. P., Hidayat, Y. A. and Wibowo, O. J. (2017) ”A simulated annealing heuristic for the hybrid vehicle routing problem”, Applied Soft Computing, Vol. 53, pp.119-132.

- Xiao, Y., Zhao, Q., Kaku, I. and Xu, Y. (2012) “Development of a fuel consumption optimization model for the capacitated vehicle routing problem”, Computers and Operations Research, Vol. 39, No. 7, pp. 1419-1431.

- Zachariadis, E. E., Tarantilis, C. D. and Kiranoudis, C. T. (2015) “The load-dependent vehicle routing problem and its pick-up and delivery extension”, Transportation Research Part B: Methodological, Vol. 71, pp.158-181.

- Zhang, S., Lee, C. K. M., Choy, K. L., Ho, W., and Ip, W. H. (2014) “Design and development of a hybrid artificial bee colony algorithm for the environmental vehicle routing problem”, Transportation Research Part D: Transport and Environment, 31, 85-99.

- Zheng, H., He, X., Li, Y. and Peeta, S. (2017) “Traffic equilibrium and charging facility locations for electric vehicles”, Networks and Spatial Economics, Vol. 17, No. 2, pp. 435-457.

-نوبخت، شمس و مصطفوی ماریان، امیر (1389) " مکانیابی بهینه جایگاههای عرضه سوخت با استفاده از برنامه ریزی ریاضی و سیستم اطلاعات جغرافیایی :(GIS)مطالعه موردی شهر مشهد"، فصلنامه مهندسی حمل و نقل، سال دوم، شماره دوم، ص. 171-180.

-هادی پور، مهرداد و پور ابراهیم، شراره (1392) " مدیریت زیست محیطی حمل و نقل شهری اراک به کمک مدل سازی کاهش مصرف سوخت در مسیریابی مناسب به کمک GIS"، فصلنامه مهندسی حمل و نقل، سال چهارم، شماره چهارم، ص. 407-418.

-صالحیان، فرهاد و توکلی مقدم، رضا و نوروزی، نرگس (1396)"حل مساله مسیریابی وسایط نقلیه با در نظر گرفتن رضایت‌مندی مشتریان و کاهش انرژی مصرفی با الگوریتم زنبور عسل"، فصلنامه مهندسی حمل و نقل، مقاله آماده انتشار.