Geri Dön

Recharge strategies for the electric vehicle routing problem with time windows in deterministic and stochastic environments

Zaman pencereli elektrikli araç rotalama problemi için deterministik ve rassal ortamlarda şarj stratejileri

  1. Tez No: 528663
  2. Yazar: MERVE KESKİN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. BÜLENT ÇATAY
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Industrial and Industrial Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Sabancı Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 154

Özet

Sera gazı salınımları ile ilgili son yıllarda artan endişeler nedeniyle birçok şirket, filosuna alternatif yakıtlar ile çalışan araçları dahil etmekle ilgilenmeye başlamıştır. Elektrikli araçlar (EA) da bu araçlardan biri olup, egzoz gazı salınımı olmaması, düşük bakım ve enerji maliyetleri gibi birçok avantaja sahiptir. Bunların yanında, satınalma maliyeti klasik araçlara göre yüksek olup, pilin şarj edilmesi, kısa yakıt doldurma süresine kıyasla oldukça uzun sürebilmektedir. Bu zorlukları aşabilmek için lojistik kararların etkin bir şekilde alınması gerekmektedir. Elektrikli araçların hareketlerinin planlanmasını içeren bu problem literatüre Elektrikli Araç Rotalama Problemi (EARP) olarak girmiştir ve özünde, filonun EA'lardan oluştuğu, klasik ARP'nin özel bir durumudur. Bu problem ile klasik ARP'nin farkı, araçların enerji kaynağı olarak, araç yolda ilerledikçe şarj seviyesi azalan bir pile sahip olmalarıdır. Bu nedenle, araçlar rotalarına devam edebilmek için şarj istasyonlarına uğrayıp pillerini şarj etmek zorunda kalabilirler. Bu istasyonlar uzak mesafelerde olup sayıları, yaygın olarak bulunan benzin istasyonlarına göre oldukça azdır. Şarj işlemi, pil herhangi bir şarj seviyesindeyken yapılabilmekte ve şarj süresi, şarj miktarına bağlı olarak artmaktadır. Bazı istasyonlar şarj hızı farklı olan şarj cihazlarına da sahip olabilir. Örneğin, hızlı şarj cihazları pili hızlı şarj ederken, birim şarj maliyetleri daha yüksektir. Bununla beraber, istasyonda daha erken gelmiş olan araçlar olması durumunda, yeni gelen bir EA şarj işleminden önce bir süre kuyrukta beklemek zorunda kalabilir. Bu tezde, EARP'nin farklı özelliklerini ele alan dört problem incelenmiştir. İlk olarak şarj istasyonlarında, araçların pillerinin kısmi olarak şarj edildiği EARP ele alınmıştır. İkinci olarak şarj istasyonlarının, şarj hızı ve birim şarj maliyetleri farklı olan şarj ekipmanlarına sahip olduğu problem incelenmiştir. Üçüncü problem rassal bir ortamı incelemekte olup, bir EA'nın şarj işleminden önce, o istasyona daha erken gelmiş olan başka araçlar nedeniyle bir süre kuyrukta bekleyebildiği durumu ele almaktadır. Bu bekleme süreleri, gün içinde istasyonun ziyaret saatine göre değişkenlik göstermektedir. Örneğin, trafiğin yoğun olduğu saatlerde bekleme süresi daha uzundur. Ayrıca, şarj süresinin şarj miktarının doğrusal olmayan bir fonksiyonu olduğu varsayılmıştır. Son problem ise, şarj istasyonlarında rassal bekleme sürelerini ele almaktadır. Bu durumda araçların, ilgili istasyona gitmedikleri sürece oradaki bekleme süresi hakkında bilgileri yoktur. Bu problemlerin etkin bir şekilde çözümü için Uyarlanabilir Geniş Komşuluk Arama Yöntemi sezgisel ve mat-sezgisel yöntemleri geliştirilmiştir.

Özet (Çeviri)

Due to increasing concerns about greenhouse gas emissions in recent years, many companies have had an interest in using alternative fuel vehicles in their fleets. Electric vehicles (EVs) are one of these vehicles and they have various advantages such as zero tailpipe emissions, low maintenance costs and low energy consumption. However, their acquisition costs are higher compared to the conventional vehicles and recharging the battery may take significant amount of time compared to the short fueling times. Hence, to overcome these challenges, logistics decisions have to be made effectively. The problem of planning EVs' activities has been introduced to the literature as the Electric Vehicle Routing Problem (EVRP), which is a special case of the classical VRP where the fleet consists of EVs. The difference between this problem and the classical VRP is that vehicles have batteries as the energy source and the battery is being discharged while the EV is traveling. Hence, the EVs may recharge their batteries at the recharging stations to continue their routes. These stations are located at distant locations and there are few of them compared to the common fuel stations. Recharging may be performed at any level of the battery and the recharging time increases with the recharge amount. In some stations, there may be different chargers which vary in terms of charging speed. For instance, fast chargers recharge the battery faster, but they incur higher cost. Furthermore, EVs may wait in the queue at the stations since there may be other EVs which arrive earlier and wait for service. In this dissertation, we address four problems which consider these different features of the EVRP. First, we study the EVRP with Time Windows where the batteries can be recharged partially at the recharging stations. Second, we extend this problem where the recharging stations are equipped with multiple types of chargers which differ by recharging rates and unit recharging costs. Next, we consider a stochastic environment where an EV may wait in the queue before recharging due to other EVs that have arrived earlier at that station. The waiting times depend on the time of the visit during the day, i.e., they are longer in the rush hours. Furthermore, the recharging time is assumed to be a nonlinear function of the energy recharged. In the final problem, we consider random waiting times at the recharging stations. In this case, the EVs do not have information about the queue lengths of the stations before they arrive at. We propose Adaptive Large Neighborhood Search heuristics and matheuristics to solve these problems effectively.

Benzer Tezler

  1. Kızıldere jeotermal rezervuarının teknik ve ekonomik değerlendirilmesi

    Technical and economical evaluation of Kızıldere geothermal field

    UMRAN SERPEN

  2. An integrated decision support system for electrification of public buses

    Toplu taşıma otobüslerinin elektriksel dönüşümüne yönelik bir entegre karar destek sistemi

    RUCHAN DENİZ ÖZGEN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Endüstri ve Endüstri MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NEZİR AYDIN

    DR. İBRAHİM MURAT TURHAN

  3. Su korunumu açısından yerleşme tasarımında yüzeysel akış miktarının değerlendirilmesi

    Evaluation of the effects of settlement design on stormwater runoff in terms of water conservation

    HALİME FİRDEVS TAŞKIN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GÜLTEN MANİOĞLU

  4. Performance of a geothermal reservoir under unitized and competitive utilization conditions

    Bir jeotermal rezervuarın birimleştirilmiş ve rekabetçi yararlanma koşulları altındaki performansı

    SULEMAN SALIA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM METİN MIHÇAKAN