[发明专利]一种电池交换站选址和电动汽车路径规划方法

说明书

本发明公开了一种电池交换站选址和电动汽车路径规划方法，首先生成初始路径计划及其对应的电池交换站选址计划；根据预设的概率，采用BPSO算法或局部搜索算法来求解最优的电池交换站选址计划；然后采用变邻域搜索算法VNS求解最优路径计划；判断是否满足终止条件，在满足终止条件时，输出最优的电池交换站选址计划及其对应的路径计划，否则返回继续进行迭代。本发明将帕累托最优性概念应用到电动汽车路径模型中，以提高电池交换站序列选择效率，具有较强的全局搜索能力，可以避免陷入局部最优。并在两种扩展型补救措施下具有良好的稳定性和收敛性，在不同的补救措施下也具有鲁棒性，具有良好的性能。

技术领域

本发明属于电池交换站选址和电动汽车路径规划技术领域，尤其涉及一种电池交换站选址和电动汽车路径规划方法。

背景技术

陆地交通运输产生的大量废气会严重危害到大气层，更会影响气候的变化。因此，中国、美国、日本、欧盟以及许多其它国家和地区都在大力推广电动汽车(electricvehicle，EV)，并鼓励在供应链中使用电动汽车来构建可持续发展的物流配送网络。因此，为电动汽车设计有效的路径变得愈发重要。电动汽车路径规划问题可以看作是绿色车辆路径问题的延伸问题，其目标是找到一个最小成本的电动汽车路径计划，以满足所有客户的需求。与传统汽车不同的是，由于电动汽车受到自身电池容量的限制，其行驶距离较短。因此，电动汽车可能需要访问充电站为电池进行充电，或者访问电池交换站(battery swapstation，BSS)以获取一个满电荷状态的电池。现在基于电动汽车的选址-路径问题(location routing problem，LRP)实际上属于混合型问题，将电动汽车路径规划问题与电池交换站选址问题结合起来。

然而，现有有关电动汽车路径规划问题的研究都是在确定性环境下进行的，忽略了影响该问题的不确定因素。实际上，在许多供应链问题中已经开始考虑不确定因素，如多产品经济产量问题、库存问题和供应链整合优化问题。事实上，在许多实际的城市物流应用中，顾客的需求在车辆到达之前仍然是未知的，如暖油送货上门服务和啤酒的配送等。

虽然目前已有一些关于选址-路径问题的研究，并在部分研究模型中考虑了电动汽车的使用。然而现有包含电动汽车的选址-路径模型大多假设客户需求是已知的，不符合现实应用场景。当运输车辆到达顾客地时，顾客的实际需求可能会超过当前运输车的剩余货物量，从而导致路径服务失败。

发明内容

本发明的目的是提供一种电池交换站选址和电动汽车路径规划方法，针对路径服务失败问题，提出了两种扩展型补救措施，利用扩展型补救措施确保电动汽车在其行驶期间保持一定的电量，并降低期望运输成本。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种电池交换站选址和电动汽车路径规划方法，所述电池交换站选址和电动汽车路径规划方法，包括：

生成初始路径计划及其对应的电池交换站选址计划；

根据预设的概率，采用BPSO算法或局部搜索算法来求解最优的电池交换站选址计划；

采用变邻域搜索算法VNS求解最优路径计划；

判断是否满足终止条件，在满足终止条件时，输出最优的电池交换站选址计划及其对应的路径计划，否则返回继续进行迭代。

进一步地，所述局部搜索算法、变邻域搜索算法VNS，包括：

如果具有一定运输容量的电动汽车能够根据当前电量选择一个最优的电池交换站序列到达下一个客户并能从该客户返回到仓库，那么电动汽车将直接服务于下一个客户；否则，就需要返回仓库进行电池和货物补给。

进一步地，所述局部搜索算法、变邻域搜索算法VNS，包括：