The timely transportation of goods to customers is an essential component of economic activities. However, heavy-duty diesel trucks that deliver goods contribute significantly to greenhouse gas emissions within many large metropolitan areas, including Los Angeles, New York, and San Francisco. To facilitate freight electrification, this paper proposes joint routing and charging (JRC) scheduling for electric trucks. The objective of the associated optimization problem is to minimize the cost of transportation, charging, and tardiness. As a result of a large number of combinations of road segments, electric trucks can take a large number of combinations of possible charging decisions and charging duration as well. The resulting mixed-integer linear programming problem (MILP) is extremely challenging because of the combinatorial complexity even in the deterministic case. Therefore, a Level-Based Surrogate Lagrangian Relaxation method is employed to decompose and coordinate the overall problem into truck subproblems that are significantly less complex. In the coordination aspect, each truck subproblem is solved independently of other subproblems based on charging cost, tardiness, and the values of Lagrangian multipliers. In addition to serving as a means of guiding and coordinating trucks, multipliers can also serve as a basis for transparent and explanatory decision-making by trucks. Testing results demonstrate that even small instances cannot be solved using the over-the-shelf solver CPLEX after several days of solving. The new method, on the other hand, can obtain near-optimal solutions within a few minutes for small cases, and within 30 minutes for large ones. Furthermore, it has been demonstrated that as battery capacity increases, the total cost decreases significantly; moreover, as the charging power increases, the number of trucks required decreases as well.


翻译:货物及时送达客户是经济活动的核心环节。然而,在洛杉矶、纽约和旧金山等大都市区,负责货物运输的重型柴油卡车产生了大量温室气体排放。为促进货运电气化,本文提出电动卡车的联合路径与充电(JRC)调度方案。相关优化问题的目标是最小化运输、充电及延误成本。由于道路段组合数量庞大,电动卡车在充电决策与充电时长方面同样存在海量可能性。由此产生的混合整数线性规划问题(MILP)即便在确定性场景下也因组合复杂度极高而极具挑战性。为此,本文采用基于层级的最优拉格朗日松弛方法,将整体问题分解并协调为复杂度显著降低的卡车子问题。在协调环节中,每个卡车子问题均基于充电成本、延误及拉格朗日乘子值独立求解。乘子不仅可用于引导与协调卡车,还可作为透明化可解释决策的基础。测试结果表明,即使对于小规模实例,商业求解器CPLEX在数天内也无法求解;而新方法针对小规模案例可在数分钟内获得近似最优解,大规模案例则可在30分钟内完成。此外,研究表明随着电池容量增加,总成本显著下降;同时充电功率提升亦能减少所需卡车数量。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
笔记 | Sentiment Analysis
黑龙江大学自然语言处理实验室
10+阅读 · 2018年5月6日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月3日
Arxiv
20+阅读 · 2021年9月22日
Phase-aware Speech Enhancement with Deep Complex U-Net
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
4+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
3+阅读 · 6月17日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
笔记 | Sentiment Analysis
黑龙江大学自然语言处理实验室
10+阅读 · 2018年5月6日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员