Minimum cost path problem for Plug-in Hybrid Electric Vehicles

Cataloged from PDF version of article.We introduce a practically important and theoretically challenging problem: finding the minimum cost path for plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs) in a network with refueling and battery switching stations, considering electricity and gasoline as sources of energy with different cost structures and limitations. We show that this problem is NP-complete even though its electric vehicle and conventional vehicle special cases are polynomially solvable. We propose three solution techniques: (1) a mixed integer quadratically constrained program that incorporates non-fuel costs such as vehicle depreciation, battery degradation and stopping, (2) a dynamic programming based heuristic and (3) a shortest path heuristic. We conduct extensive computational experiments using both real world road network data and artificially generated road networks of various sizes and provide signifi- cant insights about the effects of driver preferences and the availability of battery switching stations on the PHEV economics. In particular, our findings show that increasing the number of battery switching stations may not be enough to overcome the range anxiety of the drivers

Minimum cost path problem for Plug-in Hybrid Electric Vehicles

We introduce a practically important and theoretically challenging problem: finding the minimum cost path for PHEVs in a road network with refueling and charging stations. We show that this problem is NP-complete and present a mixed integer quadratically constrained formulation, a discrete approximation dynamic programming heuristic, and a shortest path heuristic as solution methodologies. Practical applications of the problem in transportation and logistics, considering specifically the long-distance trips, are discussed in detail. Through extensive computational experiments, significant insights are provided. In addition to the charging infrastructure availability, a driver's stopping tolerance arises as another critical factor affecting the transportation costs. © 2015 Elsevier Ltd

DEVELOPMENT AND EVALUATION OF AN INTELLIGENT TRANSPORTATION SYSTEMS-BASED ARCHITECTURE FOR ELECTRIC VEHICLES

The rapid development of increasingly complex in-vehicle electronics now offers an unprecedented level of convenience and versatility as well as accelerates the demand for connected driving experience, which can only be achieved in a comprehensive Intelligent Transportation Systems (ITS) technology based architecture. While a number of charging and range related issues continue to impede the Electric Vehicle (EV) market growth, integrating ITS technologies with EVs has the potential to address the problems and facilitate EV operations. This dissertation presents an ITS based vehicle infrastructure communication architecture in which abundant information can be exchanged in real time through vehicle-to-vehicle and vehicle-to- infrastructure communication, so that a variety of in-vehicle applications can be built to enhance the performance of EVs. This dissertation emphasizes on developing two applications that are specifically designed for EVs. First, an Ant Colony Optimization (ACO) based routing and recharging strategy dedicated to accommodate EV trips was devised. The algorithm developed in this study seeks, in real time, the lowest cost route possible without violating the energy constraint and can quickly provide an alternate suboptimal route in the event of unexpected situations (such as traffic congestion, traffic incident and road closure). If the EV battery requires a recharge, the algorithm can be utilized to develop a charging schedule based on recharging locations, recharging cost and wait time, and to simultaneously maintain the minimum total travel time and energy consumption objectives. The author also elucidates a charge scheduling model that maximizes the net profit for each vehicle-to-grid (V2G) enabled EV owner who participates in the grid ancillary services while the energy demands for their trips can be guaranteed as well. By applying ITS technologies, the charge scheduling model can rapidly adapt to changes of variables or coefficients within the model for the purpose of developing the latest optimal charge/discharge schedule. The performance of EVs involved in the architecture was validated by a series of simulations. A roadway network in Charleston, SC was created in the simulator and a comparison between ordinary EVs and connected EVs was performed with a series of simulation experiments. Analysis revealed that the vehicle-to-vehicle and vehicle-to- infrastructure communication technology resulted in not only a reduction of the total travel time and energy consumption, but also in the reduction of the amount of the recharged electricity and corresponding cost, thus significantly relieving the concerns of range anxiety. The routing and recharging strategy also potentially allows for a reduction in the EV battery capacity, in turn reducing the cost of the energy storage system to a reasonable level. The efficiency of the charge scheduling model was validated by estimating optimal annual financial benefits and leveling the additional load from EV charging to maintain a reliable and robust power grid system. The analysis showed that the scheduling model can indeed optimize the profit which substantially offsets the annual energy cost for EV owners and that EV participants can even make a positive net profit with a higher power of the electrical circuit. In addition, the extra load distribution from the optimized EV charging operations was more balanced than that from the unmanaged EV operations. Grid operators can monitor and ease the load in real time by adjusting the prices should the load exceed the capacity. The ITS supported architecture presented in this dissertation can be used in the evolution of a new generation of EVs with new features and benefits for prospective owners. This study suggests a great promise for the integration of EVs with ITS technologies for purpose of promoting sustainable transportation system development

Implementação de Modelo de Otimização da Política de Reabastecimento para Transportadores Rodoviários de Carga

A administração do transporte é fundamental para a competitividade das empresas visto que o transporte representa uma grande parcela do custo logístico total. Em paralelo a isso, sabe-se que o transporte no Brasil é altamente concentrado pelo modo rodoviário e que um dos maiores custos das transportadoras é com o combustível (estima-se que 17% de todo o custo logístico existente nas empresas transportadoras seja gasto com diesel). Analisando a literatura existente, é possível encontrar alguns modelos de otimização que se aproveitam da diferença de preços do diesel entre os diferentes postos de abastecimento para reduzir os gastos das transportadoras com combustível. Dentro desse contexto, pode-se selecionar também algumas patentes sobre assuntos próximos ao tema. Desta forma, esse trabalho descreve o desenvolvimento de um aplicativo de fácil acesso aos usuários por meio de aparelhos móveis que se utiliza desses modelos e trabalha como um sistema de suporte de decisão para reduzir o custo operacional de empresas transportadoras de cargas rodoviárias brasileiras

Otimização de rotas de distribuição: o efeito do combustível

Esta dissertação está a ser realizada no INESC-TEC com o objetivo de obter um otimizador de rotas que tenha em conta o efeito do combustível, ou, por outras palavras um otimizador dos abastecimentos necessários para realizar tais rotas.Atendendo que os transportes albergam cerca de dois terços dos custos totais associados à logística, a presente dissertação tem como objetivo o estudo da otimização de rotas de uma empresa de distribuição tendo em conta o efeito inerente ao reabastecimento de combustível. Por outras palavras, realizar o planeamento ótimo dos transportes através da geração de uma ou mais rotas que cumpram as necessidades dos clientes incluindo, na formulação desse planeamento, o um plano eficiente de reabastecimento. Assim, pode afirmar-se que o problema vai consistir numa variação de um problema de roteamento, usualmente designado de Vehicle Routing Problem (VRP). Foi seguida uma abordagem heurística ao problema com recurso à meta heurística ALNS (Adaptative Large Neighborhood Search). A resolução deste problema, segundo os moldes apresentados, pode ser considerada uma novidade no que toca a literatura existente, sendo assim uma contribuição significativa para o futuro deste tipo de situações. Aliado a este facto, a possibilidade de desenvolver um sistema que possa ser utilizado por empresas de distribuição com o propósito de otimizar os seus custos, relacionados com as viagens que estas realizam como atividade essencial, e dar origem a um impacto direto na sua rendibilidade torna o projeto aliciante e desafiante o que leva a uma motivação acrescida e ao desejo de um trabalho bem-sucedido

IMPLEMENTAÇÃO do Modelo de Otimização da Política de Reabastecimento para Transportes Rodoviários de Carga: Aplicação da Metodologia de Pesquisa-ação

Dentre os custos logísticos, os custos com transportes representam de um a dois terços dos custos totais. O transporte rodoviário é um dos mais simples e eficientes dentre os modais, porém apresenta altos gastos devido a significância no custo do óleo diesel e seu alto consumo. No Brasil o transporte de cargas e pessoas concentra-se no modo rodoviário. Dentro desse contexto e analisando a literatura existente, este trabalho tem o objetivo de utilizar o aplicativo de política de reabastecimento de combustível, no serviço de transporte de carga a fim de reduzir os gastos de uma empresa fabricante de alho do estado do Espírito Santo. O aplicativo tem como função determinar a política de reabastecimento ótima no transporte entre a fábrica e seus consumidores, levando em consideração a variação nos preços dos combustíveis nos diferentes postos de abastecimento. Para conduzir esta implementação na empresa, foi utilizada a metodologia de pesquisa-ação com o objetivo de que os participantes dessa pesquisa estejam envolvidos de modo cooperativo ou participativo. Dentro os testes feitos com o aplicativo juntamente com o caminhoneiro os resultados encontrados possibilitaram a criação de uma nova política de reabastecimento com redução de 30% nos custos de combustível na empresa

UM MODELO DE OTIMIZAÇÃO DA POLÍTICA DE REABASTECIMENTO PARA TRANSPORTADORES RODOVIÁRIOS DE CARGA

A administração do transporte é fundamental para a manutenção da competitividade das empresas visto que, o transporte, representa certa de 60% do custo logístico total. Sabe-se também, que o transporte no Brasil é altamente concentrado pelo modo rodoviário e que o maior gasto das transportadoras é com o combustível. Dentro desse contexto, a presente dissertação tem como objetivo propor o desenvolvimento de um modelo, com base nos conceitos de pesquisa operacional, que otimize o custo com combustíveis nas operações do transporte rodoviário de carga e que ajude na tomada de decisão sobre as escolhas das políticas de reabastecimento. Basicamente, este modelo consistirá em analisar a variação de preços existentes entre os postos de combustíveis em uma malha rodoviária e, com isso, definir a rota, os locais e as quantidades ideais de abastecimento de forma a reduzir o custo total. Portanto, para auxiliar no desenvolvimento do modelo, foram levantados os impactos dos custos de combustíveis no transporte rodoviário de carga e os principais trabalhos sobre otimização do custo de combustível existente na literatura. Acredita-se que este modelo irá auxiliar na redução de custos das transportadoras e, conseqüentemente, contribuirá para o aumento da competitividade das empresas. Palavras-Chave: Logística, Transporte Rodoviário, Otimização, Modelagem de Redes, Reabastecimento de Veículos