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Technical Report - Adaptive Variable Neighborhood Search for the Battery Swap Station Location-Routing Problem with Capacitated Electric Vehicles

now available for download.

Abstract:
In this paper, we present an Adaptive Variable Neighborhood Search (AVNS) algorithm to address the recently introduced battery swap station location-routing problem with capacitated electric vehicles. The problem calls for the simultaneous determination of i) the battery swap stations (BSSs) to be constructed out of a set of candidate locations, and ii) the electric vehicle routes to serve a set of customers with the goal of minimizing the sum of construction and routing cost. On the benchmark instances from the literature, our AVNS is able to signi cantly improve the previously known best solutions for the large majority of instances. Moreover, the algorithm proves robust with regard to its average solution quality and shows a good scaling behavior. Finally, our AVNS is able to strongly reduce the number of constructed BSSs in the solutions compared to the results from the literature.


Technical Report - Routing a Mixed Fleet of Electric and Conventional Vehicles

now available for download.

Abstract:
In this paper, we propose the Electric Vehicle Routing Problem with Time Windows and Mixed Fleet (E-VRPTWMF) to optimize the routing of a mixed fleet of electric commercial vehicles (ECVs) and conventional internal combustion commercial vehicles (ICCVs). Contrary to existing routing models for ECVs, which assume energy consumption to be a linear function of traveled distance, we utilize a realistic energy consumption model that incorporates speed, gradient and cargo load distribution. This is highly relevant in the context of ECVs because energy consumption determines the maximal driving range of ECVs and the recharging times at stations. To address the problem, we develop an Adaptive Large Neighborhood Search algorithm that is enhanced by a local search for intensification. In numerical studies on newly designed E-VRPTWMF test instances, we investigate the effect of considering the actual load distribution on the structure and quality of the generated solutions. Moreover, we study the influence of different objective functions on solution attributes and on the contribution of ECVs to the overall routing costs. Finally, we demonstrate the performance of the developed algorithm on benchmark instances of the related problems VRPTW and E-VRPTW.


Forschungsfelder und aktuelle Projekte

Die Forschungsschwerpunkte liegen im Bereich des Einsatzes heuristischer Problemlösungsverfahren sowie konnektionistischer und bayes'scher Prognose- und Simulationsmodelle, vor allem für komplexe soziale Multi-Agenten-Systeme, die sich nicht mehr durch reine Preiskoordination optimieren lassen. Die Verfolgung dieses Erkenntnisziels manifestiert sich in folgenden komplementären "Forschungssträngen":

  • Computational Intelligence: Weiterentwicklung naturanaloger Verfahren (Simulated Annealing, Genetische Algorithmen, Konnektionistische Verfahren) für stochastische und dynamische Problemstellungen sowie geeignete Parallelisierung der Verfahren zur Nutzung in verteilten Systemen (z.B. Peer-to-Peer-/Multiagentensysteme).
  • Tourenplanung unter Berücksichtigung tageszeit- und wetterabhängiger stochastischer Fahrzeiten für das Einhalten von Kundenzeitfenstern.
  • Yield Management und Planung innerbetrieblicher Prozesse: Dynamische Bepreisung von (klassischen wie elektronischen) Dienstleistungen und Optimierung der durch sie ausgelösten innerbetrieblichen Leistungsprozesse insbesondere bei Leistungsbündeln mit Ressourcen-Komplementaritäten.
  • Multi-Agent Systems: Fokus auf Modellierung und Optimierung überbetrieblicher Prozesse. Koordination wird hierbei verstanden als spieltheoretisches "mechanism design" für mehrere autonome Akteure (Menschen und/oder Softwareagenten).
  • Empfehlungssysteme für reziproke Auswahlsituationen des Partner Matching (z.B. für Jobvermittlungs-, Dating- oder Social-Network-Plattformen).

Angebote in der Lehre

Neben den Bachelor-Veranstaltungen Wirtschaftsinformatik und Operations Research werden im Master die folgenden Veranstaltungen angeboten: