Route planning of electric freight vehicles by considering internal and environmental conditions
İçsel ve çevresel koşulları göz önünde bulundurarak elektrikli yük araçlarının rota planlaması
- Tez No: 642059
- Danışmanlar: PROF. DR. BÜLENT ÇATAY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Industrial and Industrial Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 121
Özet
Elektrikli araçların kullanımı lojistik operasyonlarından kaynaklanan zararlı gazların salımının azaltılmasında önemli bir potansiyel sunar. Ancak, bu araçların menzillerinin kısa olması yaygın kullanımlarını sınırlayan en önemli faktördür. Menzil kaygısı, yolculuk sırasında tüketilen toplam enerji miktarı ile doğrudan ilişkilidir. Doğru rota planlaması için elektrikli araçların enerji tüketimini etkileyen operasyonel etkenlerin dikkate alınması gerekir. Bu tezde bu etkenlerden ortam sıcaklığı, yük ağırlığı, yol eğimi ve rejeneratif frenleme ele alınmıştır. Araç kabininin ısıtılması veya soğutulması yolculuk boyunca tüketilen enerjiyi yüksek ölçüde artırabilir ve buna bağlı olarak da aracın menzilini kısaltır. Bunun yanında, çok soğuk hava koşullarının batarya verimini azalttığı ve performans kaybına neden olduğu bilinmektedir. Ayrıca, araçta taşınan yükün ağırlığına bağlı olarak enerji tüketimi de artmaktadır. Yol eğimi göz önünde bulundurulduğunda, yokuş yukarı giden yüklü bir aracın enerji tüketimi düz yolda ilerleyen bir araca göre daha fazla olacaktır. Öte yandan, araç yokuş aşağı hareket ettiğinde ise geri kazanım yoluyla bataryasını şarj edebilmektedir. Bu çalışmada, kentsel lojistik operasyonlarında bu etkenlerin araç filosu kompozisyonuna, toplam enerji tüketimine ve rotalama kararlarına nasıl etki ettikleri incelenmektedir. Farklı problemler için bu etkenleri göz önünde bulunduran matematiksel programlama modelleri sunulmakta, küçük boyutlu problemler için bir eniyileme yazılımı ile bu modeller çözülürken büyük boyutlu problemleri çözmek için Geniş Komşuluk Arama metasezgisel yaklaşımınından faydalanılmaktadır. Bu kapsamda, problem boyutunu küçültmek ve çözüm yöntemlerinin hesaplama performansını artırmak için yeni ön işleme yöntemleri de önerilmektedir. Ayrıca, bir problemin olurlu olup olmadığını belirlemek için bir algoritma geliştirilmiştir. Sunulan modellerin ve geliştirilen çözüm yöntemlerinin performansı literatürdeki veri setleri kullanılarak kapsamlı deneysel çalışmalarla incelenmiştir. Ayrıca, literatürde yol eğimini içeren bir veri seti bulunmadığı için buna yönelik yeni bir veri seti sunulmuştur. Elde edilen sonuçlar, bu etkenler dikkate alınmadan yapılan rota planlarının lojistik operasyonlarında öngörülmeyen maliyetlere ve aksaklıklara yol açabileceğini göstermektedir. Ayrıca, önerilen ön işleme yöntemlerinin ve olurluluk kontrol algoritmasının etkinlikleri yapılan deneylerle gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
Electric freight vehicles have strong potential to reduce emissions stemming from logistics operations; however, their limited range still causes critical limitations. Range anxiety is directly related to the total amount of energy consumed during trips. There are several operational factors that affect the energy consumption of electric vehicles and should be considered for accurate route planning. In this thesis, we investigate the effect of ambient temperature, cargo weight, road gradient, and regenerative braking process on the fleet composition, energy consumption, and routing decisions in last-mile delivery operations. First, we consider the influence of ambient temperature on the energy consumption of the vehicle. Cabin heating or cooling may significantly increase the energy discharged from the battery during the trip and reduce the driving range. Additionally, cold temperatures decrease battery efficiency and cause performance losses. We formulate this problem as a mixed-integer linear program and solve the small-size instances using a commercial solver. For the large-size instances we resort to an Adaptive Large Neighborhood Search method. We also provide a case study based on the real data provided by Ekol Logistics in their Adana operations. Then, we propose new preprocessing techniques to reduce the problem size and enhance the computational performance of the solution methods. Furthermore, we develop an algorithm that can be used to identify if a problem instance is infeasible. Our experimental study validates the performance of the proposed preprocessing techniques and feasibility check algorithm. Next, we take into account the effect of cargo weight on the energy consumption and routing decisions. We formulate three alternartive mathematical models and investigate their effectiveness. We also develop a Large Neighborhood Search (LNS) method by using an exact method to repair the partial solution. Finally, we tackle the problem involving cargo weight and road gradient by considering regenerative braking. Considering the road gradient, a loaded vehicle going uphill will consume significantly more energy. On the other hand, when it travels downhill it can recharge its battery through recuperation. For this problem, we introduce a new dataset generated using the benchmark data form the literature. We adapt our LNS and perform an extensive computational study using the generated data. Overall, our results show that the route plans made without considering any of these factors may lead to inefficiencies, unforeseen costs, and disruptions in logistics operations.
Benzer Tezler
- Elektrikli araçların belirsiz batarya kullanımı varsayımıyla bir toplama ve dağıtım problemi
A pickup and delivery problem under the assumption of stochastic battery depletion of electric vehicles
MERVE İBİŞ
- Metropoliten alanlarda kentiçi ulaşım yönetimi İstanbul örneği
The Innercity transportation management in metropolitan areas İstanbul as a sample
PERVİN BETÜL ZENGİN AYTAÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YÜCEL ÜNAL
- Charge scheduling and route planning of commercial electric vehicles by considering the effect of battery degradation
Batarya yıpranmasının etkisi göz önünde bulundulararak elektrikli ticari araçların şarj ve rota planlanması
RACİ BERK İSLİM
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiSabancı ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BÜLENT ÇATAY
- Elektrikli araçlar, elektrikli araç şarj istasyonları ve Türkiye için gelecek dönem elektrikli araç miktarı tahmini
Electric vehicles, electric charging stations and electric vehicle quantity future forecast for Turkey
BATUHAN İPEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖNDER GÜLER
- Otoyol ve devlet yollarının elektrikli araç şarj istasyonu kurulmasına uygunluklarının CBS tabanlı analizi
GIS-based suitability analysis of the of highways and state roads for electric vehicle charging station installation
GÖZDE UYĞUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET ÖZGÜR DOĞRU