Elektrikli ve benzinli araç rota planlaması, maliyet optimizasyonu ve karşılaştırması

Abstract

Electric vehicle routing problem aims to find minimum route distance and minimum cost while using electric vehicles. But charging capacity of electric vehicles is less than that of gasoline vehicles and charging stations are not yet very common. For these reasons, charging capacities and charging station locations should be taken into consideration when using electric vehicles in vehicle routing problems (VRP). This study aims to find minimum route distance and cost for electric vehicles, and compare with gasoline vehicles' results. In this thesis, the optimal routes for a company, which is planned to be established in Ankara, were designed for electric or gasoline vehicles to distribute to potential customers in different regions of Ankara. In order to find minimum cost and route distance, charging stations in Ankara, charging prices, charging time, battery capacities and initial costs were examined and included in the study. VRP models have been constructed with these constraints and compared for many different cases with changing number of customers and locations. Mixed integer linear programming models were used in this thesis. Results of the study showed that electric vehicle cases cost less when compared to gasoline vehicles. It has been concluded that as the number of customers increases and/or the distance between customers increases, the cost advantage of electric vehicles is decreasing due to lack of electric vehicle charging station infrastructure.

Elektrikli araç rotalama probleminde, elektrikli araçlar kullanılarak rotanın tamamlanması, minimum maliyetin ve minimum rota mesafesinin bulunması hedeflenir. Elektrikli araçların alabilecekleri maksimum mesafe benzinli/dizel araçlara göre daha azdır. Bu nedenlerle araç rotalama problemlerinde (VRP) elektrikli araçlar kullanılırken şarj kapasiteleri ve şarj istasyon lokasyonları özel olarak dikkate alınmalıdır. Bu çalışmanın amacı elektrikli araçlar kullanılarak optimal – minimum maliyetli – rota bulunması ve benzinli araçların VRP sonuçlarıyla kıyaslanmasıdır. Bu tez çalışmasında, Ankara'da kurulması planlanan bir firmanın, Ankara'nın değişik bölgelerine dağılmış durumdaki potansiyel müşterileri için, dağıtımda elektrikli veya benzinli araç kullanmasına göre optimal rotaları bulunmuştur. Çalışmada optimal rota nasıl oluşturulmalı ve elektrikli araçlar mı ya da benzinli araçlar mı kullanılmalı soruları ele alınmıştır. Konu kapsamında Ankara'da bulunan şarj istasyonları, şarj maliyetleri, elektrikli araçların batarya kapasiteleri, başlangıç maliyetleri ve benzin fiyatları dikkate alınmıştır. Modeller bu noktalar dikkate alınarak kurulmuş, farklı müşteri sayıları ve lokasyonlarına göre birçok farklı senaryo için karşılaştırılmıştır. Çalışmada karışık tam sayılı lineer programlama kullanılmıştır. Çalışma sonuçlarına göre elektrikli araçlar kullanıldığında çok daha az maliyetle dağıtım yapılabildiği görülmüştür. Müşteri sayısı arttıkça ve/veya müşteriler arası mesafe uzadıkça, elektrikli araç şarj istasyonu altyapısı yetersizliği nedeniyle elektrikli araçların benzinli araçlara göre maliyet avantajının azaldığı sonucuna varılmıştır.