基于電動(dòng)汽車的物流配送優(yōu)化問題研究

蘇正榮

摘?要：伴隨著資源短缺現(xiàn)象以及環(huán)境污染現(xiàn)象不斷加深，現(xiàn)階段世界范圍內(nèi)都開始推廣電動(dòng)汽車，但電動(dòng)汽車的物流配送優(yōu)化方面，卻存在有一定的問題。基于此，本文針對(duì)電動(dòng)汽車物流配送優(yōu)化現(xiàn)存的問題進(jìn)行分析，同時(shí)結(jié)合一些有效的手段，為電動(dòng)汽車的實(shí)際發(fā)展與建設(shè)做出一定的參考，促進(jìn)我國電動(dòng)汽車物流配送的質(zhì)量不斷提升。

關(guān)鍵詞：物流配送;電動(dòng)汽車;調(diào)度優(yōu)化

近些年來我國在電動(dòng)汽車方面發(fā)展較為迅速，不僅有大量的企業(yè)研制和開發(fā)電動(dòng)汽車事業(yè)，同時(shí)在實(shí)際的應(yīng)用過程當(dāng)中，電動(dòng)汽車也因其低能耗、少污染、小噪聲等特點(diǎn)受到了市場(chǎng)的歡迎。但是電動(dòng)汽車在物流配送優(yōu)化方面卻存在著一些影響到發(fā)展的問題，這些問題需要及時(shí)進(jìn)行解決，才能夠保證我國未來電動(dòng)汽車能夠擁有更好的發(fā)展。

1 電動(dòng)汽車車輛調(diào)度優(yōu)化問題

1.1 電動(dòng)汽車車輛調(diào)度問題

電動(dòng)汽車在物流配送中占據(jù)了十分重要的地位，現(xiàn)階段日常物流活動(dòng)中，電動(dòng)汽車已經(jīng)逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車，成為了配送行業(yè)的主要研究對(duì)象，為了能夠構(gòu)建出更加合理的電動(dòng)汽車物流使用環(huán)境，就必須要清除認(rèn)知到現(xiàn)階段電動(dòng)汽車的車輛調(diào)度問題。電動(dòng)汽車的車輛調(diào)度，首先是在電動(dòng)汽車的車輛調(diào)度方面，車輛的路徑問題主要針對(duì)的是大量分散的客戶點(diǎn)環(huán)境中，必須要保證一定約束條件下，車輛配送的路徑可以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的優(yōu)化目標(biāo)。目前在車輛路徑的問題當(dāng)中，約束條件主要包含了客戶需求量、電動(dòng)汽車配送車輛的自身載重量以及服務(wù)的時(shí)間窗等，最優(yōu)目標(biāo)則是體現(xiàn)在了總費(fèi)用較小、總里程較短以及車輛使用數(shù)量較小這些方面。電動(dòng)汽車車輛調(diào)度問題，實(shí)際上和電動(dòng)汽車自身的劣勢(shì)存在著一定的聯(lián)系。

電動(dòng)汽車雖然相較于傳統(tǒng)汽車，擁有能耗小、污染少等特點(diǎn)，但是目前，電動(dòng)汽車的缺點(diǎn)也較多，主要體現(xiàn)在了以下幾點(diǎn)：①電動(dòng)汽車電池的續(xù)航能力不足，一些配送車輛在配送的途中需要繞道去更換電池或者補(bǔ)充電量，這樣才能夠進(jìn)行接下來的配送工作。②電動(dòng)汽車到的充電時(shí)間較長，而傳統(tǒng)的汽車能夠使用幾分鐘就充滿油箱，電動(dòng)汽車因此在效率方面導(dǎo)致時(shí)間成本過高。③電動(dòng)汽車目前仍舊沒有實(shí)現(xiàn)全范圍的覆蓋，導(dǎo)致了充電和配電的配套設(shè)施并不健全，很多電動(dòng)汽車因此使用的范圍受到了嚴(yán)重的制約。

1.2 電動(dòng)汽車車輛路徑規(guī)劃問題

目前，我國的電商產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)位居世界前列，在這一基礎(chǔ)之上，物流業(yè)的發(fā)展也迎來了高速期，我國現(xiàn)階段的各個(gè)城市也以電動(dòng)汽車逐漸代替了傳統(tǒng)的汽車。例如早在2014年，天津的申通、全峰、中通以及德邦這四家快遞物流公司就一次性采購了300輛電動(dòng)車，以此代替?zhèn)鹘y(tǒng)的汽車物流。在大力發(fā)展的環(huán)境之下，電動(dòng)汽車車輛路徑規(guī)劃的問題也顯得更加重要。

電動(dòng)汽車的配送物流工作，需要在有效進(jìn)行路徑的規(guī)劃下，才可以保證實(shí)際應(yīng)用的效率。電動(dòng)汽車的配送環(huán)節(jié)，需要大量的復(fù)雜調(diào)度，才能夠保證電動(dòng)汽車的效率以及運(yùn)行的質(zhì)量。目前開展電動(dòng)汽車物流配送調(diào)度模型構(gòu)建時(shí)，一般也采用了混合整數(shù)規(guī)劃模型，保證以車流作為基礎(chǔ)，同時(shí)覆蓋了物流的內(nèi)容，借助傳統(tǒng)汽車的物流配送研究方式，調(diào)查電動(dòng)汽車的實(shí)際使用狀況。為了保證電動(dòng)汽車的實(shí)際應(yīng)用效率，運(yùn)輸汽車規(guī)劃應(yīng)該選擇合理的配送路線，保證社會(huì)和企業(yè)都會(huì)獲得良好的效益。但是現(xiàn)階段提升電動(dòng)汽車技術(shù)的可能性較小，因此需要加大研究的投入力度，同時(shí)還應(yīng)該更好體現(xiàn)出電動(dòng)汽車的優(yōu)勢(shì)，拉開電動(dòng)汽車和傳統(tǒng)汽車物流配送差距，以此提升電動(dòng)汽車物流配送的地位，帶動(dòng)國內(nèi)電動(dòng)汽車配送的整體質(zhì)量不斷提升。

最后，現(xiàn)階段電動(dòng)汽車在物流規(guī)劃方面出現(xiàn)的問題，還體現(xiàn)在了相關(guān)研究方法使用不恰當(dāng)?shù)默F(xiàn)象。實(shí)際的模型構(gòu)建，必須要結(jié)合本地的物流狀況以及人口情況，例如在三線城市進(jìn)行電動(dòng)汽車物流配送的優(yōu)化路徑工作，不可以完全照抄一線城市的規(guī)劃活動(dòng)，而是要具有自身的特色，保證選擇合適的電動(dòng)汽車作為配送車輛，同時(shí)在本地的城市路線基礎(chǔ)之上開展科學(xué)的規(guī)劃。

2 解決電動(dòng)汽車物流配送優(yōu)化問題有效策略

2.1 電動(dòng)汽車物流配送問題智能算法

現(xiàn)階段電動(dòng)汽車物流配送路徑優(yōu)化問題的求解方法不止一個(gè)，并且業(yè)內(nèi)很多相關(guān)的研究人員都已經(jīng)了解到了電動(dòng)汽車以及傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車在路徑優(yōu)化方向的區(qū)別，以此來構(gòu)建出不同的算法，進(jìn)行有效的改進(jìn)，保證解決新問題[1]。電動(dòng)汽車物流配送問題的智能算法研究，一般都是要結(jié)合本地區(qū)的電動(dòng)汽車物流配送使用經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)還要結(jié)合現(xiàn)階段我國的國情做出判斷。在傳統(tǒng)的方式下，車輛路徑優(yōu)化的算法主要分成了三個(gè)種類，分別為精確求解算法、經(jīng)典元啟發(fā)式算法以及現(xiàn)代元啟發(fā)式算法。這三種算法從本質(zhì)上來講都具有自身的優(yōu)勢(shì)，可以結(jié)合電動(dòng)汽車在實(shí)際運(yùn)送過程當(dāng)中的一些復(fù)雜狀況進(jìn)行解釋。但是，目前應(yīng)用最為廣泛的方法還是啟發(fā)式算法，這類算法可以針對(duì)綠色車輛的路徑問題進(jìn)行分析，代替?zhèn)鹘y(tǒng)內(nèi)燃機(jī)來了解到電力供應(yīng)能量的環(huán)境下車輛行駛的質(zhì)量。

電動(dòng)汽車在實(shí)際物流配送的過程當(dāng)中，路徑優(yōu)化問題有很多智能求解算法，其中使用效果較好的還有自適應(yīng)大鄰域搜索算法，這類算法更加符合電動(dòng)汽車物流路徑優(yōu)化的現(xiàn)狀，可以有效展示出速度快、質(zhì)量高的特點(diǎn)。很多研究人員普遍采用引入啟發(fā)式刪除型與插入型算子的方法，來構(gòu)建出可供工作使用的尋優(yōu)鄰域。并且，所建立的目標(biāo)函數(shù)也是一個(gè)集中了速度、坡度乃至貨物荷載分布能量消耗的函數(shù)，使用充電站常見的車隊(duì)規(guī)模以及混合車輛路徑。

2.2 電動(dòng)汽車服務(wù)設(shè)施選址

在電動(dòng)汽車物流配送行業(yè)當(dāng)中，優(yōu)化服務(wù)設(shè)施的選址首要的是了解到未來一階段內(nèi)的物流行業(yè)變動(dòng)趨勢(shì)。[2]我國當(dāng)前總體來說，物流行業(yè)呈迅猛發(fā)展的趨勢(shì)，在這種環(huán)境下，電動(dòng)汽車的相關(guān)服務(wù)設(shè)施，應(yīng)該能夠滿足未來三到五年內(nèi)的車輛數(shù)量增加狀況，滿足未來車輛的實(shí)際使用狀況。一般情況下EV服務(wù)設(shè)施的建設(shè)需要大量的成本，并且還要考慮到電力資源以及土地資源等，在這些問題下，應(yīng)該結(jié)合一些成功的經(jīng)驗(yàn)，有效保證選址的長期有效性。

現(xiàn)階段使用的充/換電站布局優(yōu)化方式，主要分為三種模型，分別為點(diǎn)需求模型、路徑需求模型以及流量需求模型，這三種模型結(jié)構(gòu)各自有自身的側(cè)重點(diǎn)，應(yīng)該選擇最優(yōu)方案，保證時(shí)間最少、費(fèi)用較小且效率較高，構(gòu)建出綜合目標(biāo)函數(shù)為基礎(chǔ)的充電站布局優(yōu)化模型。同時(shí)，還要考量到電池?fù)Q電站內(nèi)部的設(shè)施優(yōu)化問題。內(nèi)部設(shè)施的成本也站到了很大的比重，結(jié)合電池最大行程、車輛模型以及選址地區(qū)的服務(wù)能力等綜合情況，才能夠最初最優(yōu)的判斷。

2.3 電動(dòng)汽車智能充電策略

為了有效提升電動(dòng)汽車的物流配送優(yōu)化狀況，還需要從電動(dòng)汽車的智能充電策略方面入手，保證客戶可以更好更快地獲得配送物流服務(wù)。電動(dòng)汽車的只能充電策略首先體現(xiàn)在了電動(dòng)汽車的充電和換電模式方面。電動(dòng)汽車的電池質(zhì)量也在不斷提升，電池的容量以及單位電能行駛的路途也在不斷的提升，以此能夠有效地提升電動(dòng)汽車的使用效率?，F(xiàn)階段已經(jīng)研制出了快速充電模式，利用更少的時(shí)間實(shí)現(xiàn)更高的服務(wù)質(zhì)量。在計(jì)算機(jī)中可以針對(duì)車輛進(jìn)行蒙特卡洛方法的模擬，模擬車輛的行駛狀況以及電池電量的變化狀況，構(gòu)建出一個(gè)城市區(qū)域內(nèi)部的換電站布點(diǎn)方案。

最后，還應(yīng)該有效利用智能充電的策略，保證使用車輛動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型，在面臨較多車輛排隊(duì)等候充電的狀況時(shí)，也能夠合理安排車輛的充電順序，并且規(guī)劃有效的充電路徑，防止造成擁堵的現(xiàn)象。

3 電動(dòng)汽車物流配送優(yōu)化展望

相較于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車來說，電動(dòng)汽車物流配送優(yōu)化主要體現(xiàn)在了汽車的本身能耗、排污以及各種充電站的規(guī)劃方面。[3]目前，我國已經(jīng)配備了一部分的電動(dòng)汽車充電站，同時(shí)在很多城市也形成了嚴(yán)格合理的電動(dòng)汽車物流配送方案，這樣可以有效地保證服務(wù)設(shè)施的選址和規(guī)劃工作質(zhì)量。但是在實(shí)際應(yīng)用過程當(dāng)中，未來很長一段時(shí)間內(nèi)，仍舊需要解決各種現(xiàn)階段無法解決的問題。例如，擴(kuò)大電動(dòng)汽車物流配送優(yōu)化的范圍，以及解決電動(dòng)汽車的使用效率問題。

在未來還需要著重培養(yǎng)電動(dòng)汽車研究的相關(guān)人才，保證使用各種新型的汽車，例如AI智能汽車、無人駕駛汽車以及混合動(dòng)力型汽車等，綜合進(jìn)行物流配送工作。保證城市間的長途配送問題也能夠得到有效解決，同時(shí)使用混合驅(qū)動(dòng)力的汽車，使其集成了傳統(tǒng)汽車和電動(dòng)汽車二者的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)更高水平的配送。

4 結(jié)論

綜上所述，現(xiàn)階段我國的電動(dòng)汽車應(yīng)用能夠有效解決一些能源以及環(huán)境方面的問題，但是電動(dòng)汽車的使用并不是完美的，要結(jié)合現(xiàn)階段在物流配送方面的困境進(jìn)行解決，從而擴(kuò)大電動(dòng)汽車的使用范圍和應(yīng)用效率，為電動(dòng)汽車的實(shí)際發(fā)展，奠定良好的基礎(chǔ)，降低交通帶來的污染，創(chuàng)造更加和諧和美好的社會(huì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李敏.基于差異化充電的城市電動(dòng)物流車配送優(yōu)化研究[D].北京交通大學(xué)，2018.

[2]祝黎敏.基于電動(dòng)汽車的城市物流配送路徑規(guī)劃問題研究[D].浙江理工大學(xué)，2018.

[3]邵賽.純電動(dòng)物流車運(yùn)營特性分析及配送路徑優(yōu)化問題研究[D].北京交通大學(xué)，2017.