[发明专利]一种换电站选址与电动车路径规划协作方法

说明书

本发明公开了一种换电站选址与电动车路径规划协作方法，首先根据绕路概率与电动车的电量状态之间的关系，建立绕路概率与累积里程焦虑之间的关系表达；然后建立包括最小化换电站建设成本和电动车的行驶成本，以及最小化整个行程中由于驾驶员的累积里程焦虑所产生的额外成本的优化模型；最后将优化模型的解用换电站选址序列和电动车路径序列来进行表示，对优化模型进行迭代求解，得到最优的换电站选址与电动车路径规划方案。本发明同时考虑了换电站的选址问题和供需双方的协作行为，能够有效地降低供应链成本和提高供应链效率。

技术领域

本申请属于换电站选址-电动车路径规划技术领域，尤其涉及一种换电站选址与电动车路径规划协作方法。

背景技术

道路运输和城市化的快速发展加剧了全球温室气体的排放，给环境和经济带来了巨大挑战。因此，电动车凭借其较低的碳排放和维护成本，在供应链中得到了广泛应用，特别是在最后一公里的交付中。电动车路径规划问题是绿色汽车路径规划问题的扩展，旨在为电动车设计一种最优路径方案。近年来，电动车路径规划问题已扩展到换电站选址-电动车路径规划问题，即同时考虑电动车路径规划问题和充电设施的选址问题。

现实情况下的一些未知因素，如交通堵塞和不同的行驶速度，会导致电动车额外的电量消耗。驾驶员很可能会因为电动车的电量不足以到达目的地或换电站而感到焦虑，这种现象被称为“里程焦虑”。里程焦虑会降低路径规划的可靠性并产生额外的成本，为了缓解里程焦虑，驾驶员很可能会偏离服务客户的路线前往换电站。这种现象被称为“绕路行为”，从而增加了运输成本并降低了物流效率。

物流公司通过运输过程中供需双方的合作，可以达到降低成本和提高服务质量的目的。已有的研究考虑了供应链各方面的协作，如客户间的协作和仓库间的协作。然而，电动车的有限行驶里程以及不合理的充电设施布局，导致换电站选址-电动车路径规划问题的协作比传统的车辆路径规划问题更加复杂。以往的研究没有同时考虑里程焦虑带来的不确定性和协作行为。

发明内容

本申请的目的是提供一种换电站选址与电动车路径规划协作方法，以克服驾驶员里程焦虑带来的不确定性，减少换电站的建设成本和里程焦虑带来的额外成本。

为了实现上述目的，本申请技术方案如下：

一种换电站选址与电动车路径规划协作方法，包括：

根据绕路概率与电动车的电量状态之间的关系，建立绕路概率与累积里程焦虑之间的关系表达；

建立包括最小化换电站建设成本和电动车的行驶成本，以及最小化整个行程中由于驾驶员的累积里程焦虑所产生的额外成本的优化模型；

将优化模型的解用换电站选址序列和电动车路径序列来进行表示，对优化模型进行迭代求解，得到最优的换电站选址与电动车路径规划方案。

进一步的，所述建立绕路概率与累积里程焦虑之间的关系表达，包括：

以绕路概率为Y轴，行驶距离为X轴构建直角坐标系，将绕路概率曲线与X轴包围的面积作为累积里程焦虑的值。

进一步的，所述优化模型采用如下公式表示：

其中，c_B表示换电站的建设成本，V_B表示可供选择的换电站集合；y_i表示二元变量，若建造了第i座换电站，则等于1，反之为0；ε表示电动车单位距离的行驶成本，V表示所有节点集合，V_E表示电动车集合；x_ijk表示二元变量，若弧(i,j)由车辆k行驶，则等于1，反之为0；s_ij表示节点i和j之间的距离；A_ijk(ζ)表示车辆k的驾驶员在弧(i,j)行驶时的累积里程焦虑；σ表示每单位累积里程焦虑的额外成本。