Siefen, Kostja: Simulation und Optimierung der Standort- und Kapazitätsauswahl in der Planung von Ladeinfrastruktur für batterieelektrische Fahrzeugflotten. 2012
Inhalt
- Einleitung und Motivation
- Die Renaissance batterieelektrischer Mobilität
- Ökonomische und technische Herausforderungen
- Aufbau der Arbeit
- Mathematische Notation
- Planung von Ladeinfrastruktur für batterieelektrische Fahrzeugflotten
- Betrachtungsgegenstand
- Gewerbliche Fahrzeugflotten im Großstadtverkehr
- Abgrenzung von Elektrofahrzeugen
- Batterieelektrische Fahrzeuge im Flottenbetrieb
- Ladeinfrastruktur zur Versorgung batterieelektrischer Flottenfahrzeuge
- Aufgaben und Zielsetzungen des Flotten-Betreibers
- Flottenmanagement
- Besonderheiten einer batterieelektrischen Flotte
- Kosten der Ladeinfrastruktur
- Anforderungen für den operativen Betrieb
- Bewertung der Versorgungs-Qualität
- Optimale Auswahl potentieller Ladestandorte
- Entscheidungsunterstützungssysteme
- Zusammenfassung der Planungsaufgabe
- Stand der Technik
- Verkehrsflussmodelle
- Verhaltensmodelle für Fahrzeugbewegungen
- Simulation spezieller Aspekte von Elektromobilität
- Optimierungsmodelle der Standortplanung
- Räumliche Distanzmaße
- Diskrete räumliche Abdeckungsprobleme in der Standortplanung
- Flow Intercepting Facility Location Problems (FIFLP)
- Anwendungen in der Versorgungsinfrastrukturplanung
- Standortplanung unter Wettbewerb
- Analyse-Kennzahlen zur Ergebnis-Bewertung
- Handlungsbedarf & Ziele der Arbeit
- Kritische Würdigung bestehender Ansätze
- Anforderungen an ein Planungsmodell
- Das Straßenverkehrsnetzwerk
- Einflüsse der Ladeentscheidung
- Eigenschaften der Ladestandorte
- Kapazitätsbestimmung von Standorten
- Architektur des Planungssystems
- Ziele der Arbeit
- Simulation der Versorgungssituation
- Einordnung der Methodik
- Komponenten und Prämissen des Simulationsmodells
- Ein Mobilitätsmodell für Mobilitätsdienstleister
- Annahmen des Modells
- Verteilungen
- Pseudozufallszahlen beliebiger Verteilungen
- Klassifikation von Gebieten
- Erzeugen von Bewegungsszenarien
- Formale Beschreibung der Modellkomponenten
- Ablauf der Simulation
- Ergebniskennzahlen
- Kostenoptimale Bestimmung der Standortkapazitäten
- Einordnung der Methodik
- Preprocessing
- Allokation des Versorgungsbereichs
- Generierung der Zeitscheiben
- Bestimmung hinzugewinnbarer Reichweiten
- Formale Beschreibung
- Basismodell
- Erweiterungen des Basismodells
- Start-Konfigurationen
- Gebietskapazitäten
- Fehlreichweiten
- Verhaltenshypothesen der Fahrzeugnutzer
- Kennzahlen der Versorgungsqualität
- Bestimmung der Komplexitätsklasse
- Lösungsmethodik
- Methoden zur Laufzeitverbesserung
- Explizite Eröffnung von Standorten
- Explizite Verwendung von Standorten
- Ganzzahlige Schlupfvariablen
- Schranken für die Anzahl Ladevorgänge
- Hinzugewonnene Reichweite begrenzen
- SOS1 Menge für die Kapazitätssauswahl
- SOS1 Menge für die Standortzuordnung
- Einsatz semi-kontinuierlicher Variablen
- Reduktion der Modellkomplexität
- Heuristische Lösungsmethodik
- Einordnung der Methodik
- Objektorientierte Modellierung
- Ablaufbeschreibung
- Preprocessing
- Verfahrensparameter
- Strategien zur Konstruktion gültiger Startlösungen
- Strategien zur Reparatur ungültiger Lösungen
- Strategien zur Verbesserung gültiger Lösungen
- Evaluation der Methoden
- Testinstanzen
- Systemumgebung
- Laufzeitverhalten exakter Lösungsverfahren
- Laufzeitverhalten des heuristischen Verfahrens
- Effektivität der Reformulierungen
- Vergleich mit Partial Set Covering
- Laufzeitverhalten der Simulation
- Fallstudie zur Umsetzung der Planungsmethode für ein Mobilitätskonzept
- Umfeld und Zielsetzung
- Bestimmung der Planungsparameter
- Prämissen und Verhaltenshypothesen
- Ableitung von Szenarien aus den Fahrzeugbewegungen
- Entwicklung des Standort-Katalogs
- Durchführung der Planung
- Zusammenfassung und Ausblick
- Literatur- und Quellenverzeichnis
- Stichwortverzeichnis