CN114462864A - 一种充电设施共享策略影响下的电动公交线路车辆调度方法 - Google Patents

一种充电设施共享策略影响下的电动公交线路车辆调度方法 Download PDF

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CN114462864A CN202210129377.1A CN202210129377A CN114462864A CN 114462864 A CN114462864 A CN 114462864A CN 202210129377 A CN202210129377 A CN 202210129377A CN 114462864 A CN114462864 A CN 114462864A
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龚雨辰
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Abstract

一种充电设施共享策略影响下的电动公交线路车辆调度方法，本发明涉及充电设施共享策略影响下的电动公交线路车辆调度方法。本发明的目的是为了解决现有电动公交车充电设施利用率低，电动小汽车充电矛盾突出，施行充电设施共享策略后导致现有的车辆调度方法不再适用等问题。过程为：步骤1：采集基础数据；步骤2：定义变量；步骤3：计算电动公交线路运营成本；步骤4：计算电动小汽车等待时间成本；步骤5：计算公交公司的充电收益；步骤6：基于步骤3、步骤4和步骤5构建电动公交车辆调度优化模型；步骤7：求解步骤6构建的电动公交车辆调度优化模型。本发明用于城市交通管理技术领域。

Description

一种充电设施共享策略影响下的电动公交线路车辆调度方法
技术领域
本发明属于城市交通管理技术领域，具体来讲是一种充电设施共享策略影响下的电动公交线路车辆调度方法。
背景技术
电动公交车的续驶里程有限，为保证电动公交线路的正常运营，除夜间充电外，公交公司会在线路始发站布设少量的充电设施方便电动公交车在白天补电。但是受电动公交线路发车频率和分时电价政策的影响，充电设施在部分时段存在明显的闲置问题，资源浪费严重。与此同时，随着电动小汽车保有量增加，充电需求快速增长，但公共电动小汽车充电设施数量有限，充电困难。充电设施共享策略是指在一些时段将公交车的充电设施有偿共享给电动小汽车使用。在充电设施共享情景下，综合考虑电动公交车以及电动小汽车的充电需求，协同优化线路的共享方案和电动公交车辆调度方案，不仅可以在保证公交线路正常运行的前提下实现***收益的最大化，还可以缓解电动小汽车的充电矛盾，提高充电设施的利用率。
现有的车辆调度方法没有考虑电动公交车与电动小汽车共享充电设施对公交线路车辆调度问题的影响。当充电桩被电动小汽车使用时，线路上电量较少的电动公交车可能无法及时充电，将会影响公交线路服务的完整性和准时性。此外，需要规范各个时段充电桩的使用权，即在一个时段内充电桩不能同时提供给公交车和小汽车使用，公交车的充电开始与结束时刻需要限制在公交车可以使用充电设施的时段内，公交企业需要调整车辆的调度方案与充电方案，有可能导致线路运营成本的增加。为了解决上述问题，本发明提出了一种充电设施共享策略影响下的电动公交线路车辆调度方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有电动公交车充电设施利用率低，电动小汽车充电矛盾突出，施行充电设施共享策略后导致现有的车辆调度方法不再适用等问题，而提出一种充电设施共享策略影响下的电动公交线路车辆调度方法。
一种充电设施共享策略影响下的电动公交线路车辆调度方法具体过程为：
步骤1：采集基础数据；
步骤2：定义变量；
步骤3：基于步骤1和步骤2计算电动公交线路运营成本；
步骤4：基于步骤1和步骤2计算电动小汽车等待时间成本；
步骤5：基于步骤1和步骤2计算公交公司的充电收益；
步骤6：基于步骤3、步骤4和步骤5构建电动公交车辆调度优化模型；
步骤7：求解步骤6构建的电动公交车辆调度优化模型。
本发明的有益效果为：
本发明所提出的充电设施共享策略影响下的电动公交线路车辆调度方法不仅可以有效缓解电动小汽车的充电矛盾，提高充电设施的利用率，增加公交企业的充电收益，还综合考虑了电动公交车和电动小汽车的充电需求情况，可以被拓展应用于同一线路的不同季节或者其他公交线路，为其充电设施的共享方案、电动公交车辆调度方案和充电计划的协同优化提供参考。
附图说明
图1为本发明流程图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种充电设施共享策略影响下的电动公交线路车辆调度方法具体过程为：
步骤1：采集基础数据；
步骤2：定义变量；
步骤3：基于步骤1和步骤2计算电动公交线路运营成本；
步骤4：基于步骤1和步骤2计算电动小汽车等待时间成本；
步骤5：基于步骤1和步骤2计算公交公司的充电收益；
步骤6：基于步骤3、步骤4和步骤5构建电动公交车辆调度优化模型；
步骤7：求解步骤6构建的电动公交车辆调度优化模型。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述步骤1中采集基础数据；具体过程为：
1.1.依据电动公交线路发车时刻表确定每日服务行程编号i，i＝1,2,…,I，规定行程i的发车时刻记为Di；
定义电动公交车从开始充电到结束充电为一次充电行程，记为r，r＝1,2,…,R，R为所有充电行程；
1.2.令k表示第k辆电动公交车辆，k＝1,2,…,K，K为全部电动公交车辆；
n表示第n个线路站点，n＝1,2,…,N，N表示全部线路站点；
将线路起始站布设充电枪的数量记作S，电动公交车充电功率记作b，电动小汽车平均充电功率记作B；
设置电动公交电池荷电状态安全区间为[δ2,δ1]；
1.3.以每个时间窗内的电价和公交车发车间隔固定不变为原则，将全天运营时间划分为q个时间窗，q＝1,2,...,Q，每个时间窗的时长、开始时刻和结束时刻分别记为τq、
Figure BDA0003501808230000031
和ETq；
1.4.统计时间窗q内来充电的电动小汽车平均到达率为
Figure BDA0003501808230000032
(每小时到达车辆数)，时间窗q内电动小汽车需要补充的电量的均值为
Figure BDA0003501808230000033
方差为
Figure BDA0003501808230000034
统计始发站内允许排队等待的电动小汽车辆数，记作H-S，H表示允许排队等待的电动小汽车辆数和充电枪数量的加和。
其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是，所述步骤2中定义变量；具体过程为：
令变量zq∈{0,1}，zq＝0表示时间窗q内允许充电车辆类型为电动公交车，zq＝1表示时间窗q内允许充电车辆类型为电动小汽车；
令变量
Figure BDA0003501808230000035
Figure BDA0003501808230000036
表示电动公交车k在t时刻启动服务行程i，否则
Figure BDA0003501808230000037
令变量
Figure BDA0003501808230000038
如果电动公交车k在t时刻启动充电行程r，
Figure BDA0003501808230000039
否则
Figure BDA00035018082300000310
令变量
Figure BDA00035018082300000311
Figure BDA00035018082300000312
表示t时刻第k辆电动公交车不可用于服务任何行程，否则为0。
其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是，所述步骤3中基于步骤1和步骤2计算电动公交线路运营成本；具体过程为：
3.1.利用公式(1)估计电动公交车k在任意t与t+1时刻的电池剩余电量：
Figure BDA00035018082300000313
式中：
Figure BDA00035018082300000314
和
Figure BDA00035018082300000315
分别为电动公交车k在t时刻和t+1时刻的电池剩余电量，kWh；
Figure BDA00035018082300000316
为电动公交车k在服务行程i的平均耗电量，kWh；
Figure BDA00035018082300000317
为电动公交车k在充电行程r的充电量，kWh；
3.2.计算电动公交车k在充电行程r的充电量
Figure BDA0003501808230000041
及充电时间Tk,r：
Figure BDA0003501808230000042
Figure BDA0003501808230000043
Figure BDA0003501808230000044
式中：
Figure BDA0003501808230000045
为电动公交车k的电池额定容量，kWh；
Figure BDA0003501808230000046
为电动公交车k在
Figure BDA0003501808230000047
时刻的电池剩余电量，kWh；
Figure BDA0003501808230000048
为
Figure BDA0003501808230000049
所属的电动公交车充电时间窗q′的结束时刻，
Figure BDA00035018082300000410
时间窗q′为连续多个仅允许电动公交车充电的时间窗中的最后一个时间窗，即zq＝0且zq+1＝1时对应时间窗口q；
Figure BDA00035018082300000411
为电动公交车k充电行程r的开始时刻；
3.3.根据公式(5)计算电动公交线路的日平均购置成本Z1；
Figure BDA00035018082300000412
Figure BDA00035018082300000413
式中：Ck为电动公交车k的单位购车成本，RMB；γk为全天运营时间内所需的电动公交车的数量，γk≤K，如公式(6)所示；Yk为电动公交车k的寿命，天；
3.4.计算电动公交线路日运营时间内总充电成本Z2，计算方法如下：
Figure BDA00035018082300000414
Figure BDA00035018082300000415
式中：
Figure BDA00035018082300000416
为时间窗q内电动公交车的单位充电成本，等于对应时间窗内的单位电价，元/kWh；Tk,r,q为时间窗q内电动公交车k的充电行程r的充电时长，min，如公式(8)所示。
其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是，所述步骤4中基于步骤1和步骤2计算电动小汽车等待时间成本；具体过程为：
4.1.计算服务强度ρq，估计时间窗q内电动小汽车的平均排队长度Eq(Lqueue)和平均等待时间Eq(Twaiting)：
Figure BDA0003501808230000051
Figure BDA0003501808230000052
Figure BDA0003501808230000053
式中：Pq,j为时间窗q内有j辆电动小汽车等待充电的概率；Pq,0为时间窗q内没有电动小汽车等待充电的概率，ζ为中间变量；
4.2.计算Pq,j与Pq,0，如公式(12)和公式(13)所示：
Figure BDA0003501808230000054
Figure BDA0003501808230000055
式中：
Figure BDA0003501808230000056
ΦG为中间变量；
4.3.计算ΦG，公式如下：
Figure BDA0003501808230000061
Figure BDA0003501808230000062
Figure BDA0003501808230000063
Figure BDA0003501808230000064
式中：ΦD为中间变量；
Figure BDA0003501808230000065
为中间变量，
Figure BDA0003501808230000066
Figure BDA0003501808230000067
为中间变量；g(ρq)为中间变量；
4.4.利用公式(18)与公式(19)计算电动小汽车的等待时间成本Z3：
Figure BDA0003501808230000068
Figure BDA0003501808230000069
式中：CT为电动小汽车单位等待时间成本，元/辆/h；τ′q为电动小汽车充电时间窗内不允许车辆排队的时间长度，min；时间窗q″为连续多个zq＝1对应时间窗集合中的最后一个时间窗，即zq＝1且zq+1＝0时对应的时间窗口q；
Figure BDA00035018082300000610
为时间窗口q″内电动小汽车的平均到达率，辆/h；Eq″(Twaiting)为时间窗口q″内电动小汽车的平均等待时间，h。
其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是，所述步骤5中基于步骤1和步骤2计算公交公司的充电收益；具体过程为：
利用公式(20)计算全天运营时间内电动小汽车的充电利润Z4：
Figure BDA00035018082300000611
式中：
Figure BDA0003501808230000071
为时间窗q内电动小汽车服务费单价，元；τ″q为电动小汽车的最短充电时间，min，即在电动小汽车的充电时间窗的最后τ″qmin不允许新到达的小汽车进入始发站充电。
其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是，所述步骤6中基于步骤3、步骤4和步骤5构建电动公交车辆调度优化模型；具体过程为：
6.1.以最小化电动公交线路的日平均购置成本、电动公交线路日运营时间内总充电成本、电动小汽车的等待时间成本，以及最大化公交企业充电收益为优化目标，如公式(21)所示：
min Z＝Z1+Z2+Z3-Z4 (21)
6.2.设置约束条件，如公式(22)～(30)所示：
Figure BDA0003501808230000072
Figure BDA0003501808230000073
Figure BDA0003501808230000074
Figure BDA0003501808230000075
Figure BDA0003501808230000076
Figure BDA0003501808230000077
ETq″-ETq′≥β (28)
Figure BDA0003501808230000078
Figure BDA0003501808230000079
式中：Tmin为电动公交车最短充电时间，min；β为常数，建议取值为120min；
Figure BDA00035018082300000710
为电动公交车k每天运营开始时刻电池剩余电量，kWh；Tk,i为服务行程i的行程时间；变量
Figure BDA00035018082300000711
Figure BDA00035018082300000712
表示电动公交车k在
Figure BDA00035018082300000713
时刻启动服务行程i，否则
Figure BDA00035018082300000714
变量
Figure BDA0003501808230000081
如果电动公交车k在
Figure BDA0003501808230000082
时刻启动充电行程r，
Figure BDA0003501808230000083
否则
Figure BDA0003501808230000084
ETq″为时间窗q″的结束时刻；ETq′为时间窗q′的结束时刻；Dk,i为行程i的发车时刻。
其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是，所述步骤7中求解步骤6构建的电动公交车辆调度优化模型；具体过程为：
7.1.初始化zq(q＝1,2,…,Q，共2Q+1种排列方式)，令g＝1；设置初始节点列表，初始节点列表为空；
7.2.定义初始列集合
Figure BDA0003501808230000085
(初始列集合取每辆车的车辆调度与充电方案集的子集的并集)，将可行车辆调度与充电方案集作为分支定界树的根节点；
将根节点放入节点列表(初始节点列表)；
令X*记录当前最优可行解，
Figure BDA0003501808230000086
记录对应最优目标函数值；
所述列集合ψ中包含可行的车辆调度与充电方案集(满足约束公式(22)-(30)为可行的车辆调度与充电方案)和不可行的车辆调度与充电方案集；
Figure BDA0003501808230000087
为电动公交车k所有可能的车辆调度与充电方案集，
Figure BDA0003501808230000088
为所有可能车辆调度与充电方案集的子集；
7.3.令迭代次数l＝0，令
Figure BDA0003501808230000089
将原问题式(21)-(30)分解为限制主问题和定价子问题；
定义变量εθ(k)∈{0,1}，当且仅当电动公交车k的车辆调度与充电方案θ(k)被用于求解限制主问题时，εθ(k)＝1，否则为0，
Figure BDA00035018082300000810
7.4.求解当前父节点的限制主问题，获得最优解(解为电动公交车车辆调度方案与充电方案)和目标值分别记为X(l)和
Figure BDA00035018082300000811
7.5.计算定价子问题，判断是否存在使定价子问题的目标函数为负的车辆调度方案，如果存在，将车辆调度方案添加到限制主问题中，返回步骤7.4，否则进入步骤7.6；
7.6.判断：
如果
Figure BDA00035018082300000812
并且X(l)对于原问题是不可行的，进入步骤7.7；
如果
Figure BDA00035018082300000813
并且X(l)对于原问题是可行的，则更新
Figure BDA00035018082300000814
X*＝X(l)，修剪该节点(对应7.4里当前父节点)，进入步骤7.9；
如果
Figure BDA0003501808230000091
修剪该节点(对应7.4里当前父节点)，进入步骤7.9；
7.7.在当前不满足0-1整数条件的限制主问题最优解
Figure BDA0003501808230000092
中，寻找
Figure BDA0003501808230000093
值最接近0.5的一个；
针对最接近0.5的一个
Figure BDA0003501808230000094
构造两个约束条件εθ(k)＝1(左子节点)和εθ(k)＝0(右子节点)；εθ(k)＝1为左子节点；εθ(k)＝0为右子节点；
7.8.激活左子节点作为新的当前父节点，令l＝l+1；
将右子节点添加到当前节点列表中，并将右子节点下限值设为
Figure BDA0003501808230000095
返回步骤7.4；
7.9.如果当前需要分支的节点列表还包含节点元素，将节点列表中具有最小下限的节点(每个节点都有一个下限值)设置为当前父节点，令l＝l+1，返回步骤7.4；
如果当前需要分支的节点列表为空，输出最优目标函数值
Figure BDA0003501808230000096
及对应电动公交车车辆调度方案与充电方案X*，执行步骤7.10；
7.10.记录第g种充电设施共享可行方案下电动公交车k的车辆调度方案与充电方案，根据第g种充电设施共享可行方案下电动公交车k的车辆调度方案与充电方案得到在时间窗q内的最佳充电时长
Figure BDA0003501808230000097
7.11.更新zq(q＝1,2,…,Q，zq换一个排列组合，比如(0,1,1,0,0,1,1,0))，令g＝g+1；
7.12.判断g是否小于2Q+1；若是，进入步骤7.13，否则进入步骤7.14；
7.13.判断更新后的zq是否满足约束(28)，如果满足，进入步骤7.2；否则进入步骤7.11；
7.14.利用公式(31)与公式(32)计算得到最优充电设施共享方案；
min Z＝min{Z(1),Z(2),...,Z(g),...,Z(G′)}(31)
Figure BDA0003501808230000098
式中：Z(g)为第g种充电设施共享可行方案的总成本，元，1≤g≤2Q+1；
Figure BDA0003501808230000099
Figure BDA00035018082300000910
分别为第g种充电设施共享可行方案下的电动小汽车等待时间成本、公交企业充电收益和电动公交线路日平均购置成本，元；
7.15.结合步骤7.14与步骤7.10，输出总成本最小的充电设施共享方案g以及对应电动公交车车辆调度方案与充电方案X*和目标函数值
Figure BDA00035018082300000911
作为问题的最优解。
其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种充电设施共享策略影响下的电动公交线路车辆调度方法，其特征在于：所述方法具体过程为：
步骤1：采集基础数据；
步骤2：定义变量；
步骤3：基于步骤1和步骤2计算电动公交线路运营成本；
步骤4：基于步骤1和步骤2计算电动小汽车等待时间成本；
步骤5：基于步骤1和步骤2计算公交公司的充电收益；
步骤6：基于步骤3、步骤4和步骤5构建电动公交车辆调度优化模型；
步骤7：求解步骤6构建的电动公交车辆调度优化模型。
2.根据权利要求1所述一种充电设施共享策略影响下的电动公交线路车辆调度方法，其特征在于：所述步骤1中采集基础数据；具体过程为：
1.1.依据电动公交线路发车时刻表确定每日服务行程编号i，i＝1,2,…,I，规定行程i的发车时刻记为Di；
定义电动公交车从开始充电到结束充电为一次充电行程，记为r，r＝1,2,…,R，R为所有充电行程；
1.2.令k表示第k辆电动公交车辆，k＝1,2,…,K，K为全部电动公交车辆；
n表示第n个线路站点，n＝1,2,…,N，N表示全部线路站点；
将线路起始站布设充电枪的数量记作S，电动公交车充电功率记作b，电动小汽车平均充电功率记作B；
设置电动公交电池荷电状态安全区间为[δ2,δ1]；
1.3.以每个时间窗内的电价和公交车发车间隔固定不变为原则，将全天运营时间划分为q个时间窗，q＝1,2,...,Q，每个时间窗的时长、开始时刻和结束时刻分别记为τq、
Figure FDA0003501808220000011
和ETq；
1.4.统计时间窗q内来充电的电动小汽车平均到达率为
Figure FDA0003501808220000012
时间窗q内电动小汽车需要补充的电量的均值为
Figure FDA0003501808220000013
方差为
Figure FDA0003501808220000014
统计始发站内允许排队等待的电动小汽车辆数，记作H-S，H表示允许排队等待的电动小汽车辆数和充电枪数量的加和。
3.根据权利要求1或2所述一种充电设施共享策略影响下的电动公交线路车辆调度方法，其特征在于：所述步骤2中定义变量；具体过程为：
令变量zq∈{0,1}，zq＝0表示时间窗q内允许充电车辆类型为电动公交车，zq＝1表示时间窗q内允许充电车辆类型为电动小汽车；
令变量
Figure FDA0003501808220000021
表示电动公交车k在t时刻启动服务行程i，否则
Figure FDA0003501808220000022
令变量
Figure FDA0003501808220000023
如果电动公交车k在t时刻启动充电行程r，
Figure FDA0003501808220000024
否则
Figure FDA0003501808220000025
令变量
Figure FDA0003501808220000026
表示t时刻第k辆电动公交车不可用于服务任何行程，否则为0。
4.根据权利要求3所述一种充电设施共享策略影响下的电动公交线路车辆调度方法，其特征在于：所述步骤3中基于步骤1和步骤2计算电动公交线路运营成本；具体过程为：
3.1.利用公式(1)估计电动公交车k在任意t与t+1时刻的电池剩余电量：
Figure FDA0003501808220000027
式中：
Figure FDA0003501808220000028
和
Figure FDA0003501808220000029
分别为电动公交车k在t时刻和t+1时刻的电池剩余电量，kWh；
Figure FDA00035018082200000210
为电动公交车k在服务行程i的平均耗电量，kWh；
Figure FDA00035018082200000211
为电动公交车k在充电行程r的充电量，kWh；
3.2.计算电动公交车k在充电行程r的充电量
Figure FDA00035018082200000212
及充电时间Tk,r：
Figure FDA00035018082200000213
Figure FDA00035018082200000214
Figure FDA00035018082200000215
式中：
Figure FDA00035018082200000216
为电动公交车k的电池额定容量，kWh；
Figure FDA00035018082200000217
为电动公交车k在
Figure FDA00035018082200000218
时刻的电池剩余电量，kWh；
Figure FDA00035018082200000219
为
Figure FDA00035018082200000220
所属的电动公交车充电时间窗q′的结束时刻，
Figure FDA00035018082200000221
时间窗q′为连续多个仅允许电动公交车充电的时间窗中的最后一个时间窗，即zq＝0且zq+1＝1时对应时间窗口q；
Figure FDA00035018082200000222
为电动公交车k充电行程r的开始时刻；
3.3.根据公式(5)计算电动公交线路的日平均购置成本Z1；
Figure FDA0003501808220000031
Figure FDA0003501808220000032
式中：Ck为电动公交车k的单位购车成本，RMB；γk为全天运营时间内所需的电动公交车的数量，γk≤K，如公式(6)所示；Yk为电动公交车k的寿命，天；
3.4.计算电动公交线路日运营时间内总充电成本Z2，计算方法如下：
Figure FDA0003501808220000033
Figure FDA0003501808220000034
式中：
Figure FDA0003501808220000035
为时间窗q内电动公交车的单位充电成本，等于对应时间窗内的单位电价，元/kWh；Tk,r,q为时间窗q内电动公交车k的充电行程r的充电时长，min，如公式(8)所示。
5.根据权利要求4所述一种充电设施共享策略影响下的电动公交线路车辆调度方法，其特征在于：所述步骤4中基于步骤1和步骤2计算电动小汽车等待时间成本；具体过程为：
4.1.计算服务强度ρq，估计时间窗q内电动小汽车的平均排队长度Eq(Lqueue)和平均等待时间Eq(Twaiting)：
Figure FDA0003501808220000036
Figure FDA0003501808220000037
Figure FDA0003501808220000038
式中：Pq,j为时间窗q内有j辆电动小汽车等待充电的概率；Pq,0为时间窗q内没有电动小汽车等待充电的概率，ζ为中间变量；
4.2.计算Pq,j与Pq,0，如公式(12)和公式(13)所示：
Figure FDA0003501808220000041
Figure FDA0003501808220000042
式中：
Figure FDA0003501808220000043
ΦG为中间变量；
4.3.计算ΦG，公式如下：
Figure FDA0003501808220000044
Figure FDA0003501808220000045
Figure FDA0003501808220000046
Figure FDA0003501808220000047
式中：ΦD为中间变量；
Figure FDA0003501808220000048
为中间变量，
Figure FDA0003501808220000049
为中间变量；g(ρq)为中间变量；
4.4.利用公式(18)与公式(19)计算电动小汽车的等待时间成本Z3：
Figure FDA0003501808220000051
Figure FDA0003501808220000052
式中：CT为电动小汽车单位等待时间成本，元/辆/h；τ′q为电动小汽车充电时间窗内不允许车辆排队的时间长度，min；时间窗q″为连续多个zq＝1对应时间窗集合中的最后一个时间窗，即zq＝1且zq+1＝0时对应的时间窗口q；
Figure FDA0003501808220000053
为时间窗口q″内电动小汽车的平均到达率，辆/h；Eq″(Twaiting)为时间窗口q″内电动小汽车的平均等待时间，h。
6.根据权利要求5所述一种充电设施共享策略影响下的电动公交线路车辆调度方法，其特征在于：所述步骤5中基于步骤1和步骤2计算公交公司的充电收益；具体过程为：
利用公式(20)计算全天运营时间内电动小汽车的充电利润Z4：
Figure FDA0003501808220000054
式中：
Figure FDA0003501808220000055
为时间窗q内电动小汽车服务费单价，元；τ″q为电动小汽车的最短充电时间，min，即在电动小汽车的充电时间窗的最后τ″qmin不允许新到达的小汽车进入始发站充电。
7.根据权利要求6所述一种充电设施共享策略影响下的电动公交线路车辆调度方法，其特征在于：所述步骤6中基于步骤3、步骤4和步骤5构建电动公交车辆调度优化模型；具体过程为：
6.1.以最小化电动公交线路的日平均购置成本、电动公交线路日运营时间内总充电成本、电动小汽车的等待时间成本，以及最大化公交企业充电收益为优化目标，如公式(21)所示：
min Z＝Z1+Z2+Z3-Z4 (21)
6.2.设置约束条件，如公式(22)～(30)所示：
Figure FDA0003501808220000061
Figure FDA0003501808220000062
Figure FDA0003501808220000063
Figure FDA0003501808220000064
Figure FDA0003501808220000065
Figure FDA0003501808220000066
ETq″-ETq′≥β (28)
Figure FDA0003501808220000067
Figure FDA0003501808220000068
式中：Tmin为电动公交车最短充电时间，min；β为常数；
Figure FDA0003501808220000069
为电动公交车k每天运营开始时刻电池剩余电量，kWh；Tki为服务行程i的行程时间；变量
Figure FDA00035018082200000610
表示电动公交车k在
Figure FDA00035018082200000611
时刻启动服务行程i，否则
Figure FDA00035018082200000612
变量
Figure FDA00035018082200000613
如果电动公交车k在
Figure FDA00035018082200000614
时刻启动充电行程r，
Figure FDA00035018082200000615
否则
Figure FDA00035018082200000616
ETq″为时间窗q″的结束时刻；ETq′为时间窗q′的结束时刻；Dk,i为行程i的发车时刻。
8.根据权利要求7所述一种充电设施共享策略影响下的电动公交线路车辆调度方法，其特征在于：所述步骤7中求解步骤6构建的电动公交车辆调度优化模型；具体过程为：
7.1.初始化zq，令g＝1；设置初始节点列表，初始节点列表为空；
7.2.定义初始列集合
Figure FDA00035018082200000617
将可行车辆调度与充电方案集作为分支定界树的根节点；
将根节点放入节点列表；
令X*记录当前最优可行解，
Figure FDA00035018082200000618
记录对应最优目标函数值；
所述列集合ψ中包含可行的车辆调度与充电方案集和不可行的车辆调度与充电方案集；
Figure FDA0003501808220000071
为电动公交车k所有可能的车辆调度与充电方案集，
Figure FDA0003501808220000072
为所有可能车辆调度与充电方案集的子集；
7.3.令迭代次数l＝0，令
Figure FDA0003501808220000073
将原问题式(21)-(30)分解为限制主问题和定价子问题；
定义变量εθ(k)∈{0,1}，当且仅当电动公交车k的车辆调度与充电方案θ(k)被用于求解限制主问题时，εθ(k)＝1，否则为0，
Figure FDA0003501808220000074
7.4.求解当前父节点的限制主问题，获得最优解和目标值分别记为X(l)和
Figure FDA0003501808220000075
7.5.计算定价子问题，判断是否存在使定价子问题的目标函数为负的车辆调度方案，如果存在，将车辆调度方案添加到限制主问题中，返回步骤7.4，否则进入步骤7.6；
7.6.判断：
如果
Figure FDA0003501808220000076
并且X(l)对于原问题是不可行的，进入步骤7.7；
如果
Figure FDA0003501808220000077
并且X(l)对于原问题是可行的，则更新
Figure FDA0003501808220000078
X*＝X(l)，修剪该节点，进入步骤7.9；
如果
Figure FDA0003501808220000079
修剪该节点，进入步骤7.9；
7.7.在当前不满足0-1整数条件的限制主问题最优解
Figure FDA00035018082200000710
中，寻找
Figure FDA00035018082200000711
值最接近0.5的一个；
针对最接近0.5的一个
Figure FDA00035018082200000712
构造两个约束条件εθ(k)＝1和εθ(k)＝0；εθ(k)＝1为左子节点；εθ(k)＝0为右子节点；
7.8.激活左子节点作为新的当前父节点，令l＝l+1；
将右子节点添加到当前节点列表中，并将右子节点下限值设为
Figure FDA00035018082200000713
返回步骤7.4；
7.9.如果当前需要分支的节点列表还包含节点元素，将节点列表中具有最小下限的节点设置为当前父节点，令l＝l+1，返回步骤7.4；
如果当前需要分支的节点列表为空，输出最优目标函数值
Figure FDA00035018082200000714
及对应电动公交车车辆调度方案与充电方案X*，执行步骤7.10；
7.10.记录第g种充电设施共享可行方案下电动公交车k的车辆调度方案与充电方案，根据第g种充电设施共享可行方案下电动公交车k的车辆调度方案与充电方案得到在时间窗q内的最佳充电时长
Figure FDA0003501808220000081
7.11.更新zq，令g＝g+1；
7.12.判断g是否小于2Q+1；若是，进入步骤7.13，否则进入步骤7.14；
7.13.判断更新后的zq是否满足约束(28)，如果满足，进入步骤7.2；否则进入步骤7.11；
7.14.利用公式(31)与公式(32)计算得到最优充电设施共享方案；
min Z＝min{Z(1),Z(2),...,Z(g),...,Z(G′)} (31)
Figure FDA0003501808220000082
式中：Z(g)为第g种充电设施共享可行方案的总成本，元，1≤g≤2Q+1；
Figure FDA0003501808220000083
Figure FDA0003501808220000084
分别为第g种充电设施共享可行方案下的电动小汽车等待时间成本、公交企业充电收益和电动公交线路日平均购置成本，元；
7.15.结合步骤7.14与步骤7.10，输出总成本最小的充电设施共享方案g以及对应电动公交车车辆调度方案与充电方案X*和目标函数值
Figure FDA0003501808220000085
作为问题的最优解。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115100896A (zh) * 2022-06-17 2022-09-23 大连海事大学 一种考虑机会充电策略的电动需求响应公交调度方法
CN115689310A (zh) * 2022-11-09 2023-02-03 东南大学 城市纯电动公交***资源配置经济性的鲁棒评估方法
CN116362523A (zh) * 2023-06-01 2023-06-30 吉林大学 考虑温度适应性的换电站选址与运营策略协同优化方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103500502A (zh) * 2013-10-07 2014-01-08 胡吉安 一种解决城市道路交通拥堵的方案
CN109633310A (zh) * 2018-12-14 2019-04-16 山东鲁能智能技术有限公司 面向电动汽车充电设施的互联互通检测云平台
CN111845426A (zh) * 2020-07-01 2020-10-30 大连理工大学 基于列生成框架的纯电动公交车充电功率分配及优化方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103500502A (zh) * 2013-10-07 2014-01-08 胡吉安 一种解决城市道路交通拥堵的方案
CN109633310A (zh) * 2018-12-14 2019-04-16 山东鲁能智能技术有限公司 面向电动汽车充电设施的互联互通检测云平台
CN111845426A (zh) * 2020-07-01 2020-10-30 大连理工大学 基于列生成框架的纯电动公交车充电功率分配及优化方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
姜岚清;张勇;: "电动公交车线路和充电设施及策略规划方法研究", 山东科学, no. 06, 15 December 2019 (2019-12-15) *
张祎;: "电动汽车共享***运营特征分析――以EVCARD***为例", 交通与港航, no. 03, 25 June 2020 (2020-06-25) *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115100896A (zh) * 2022-06-17 2022-09-23 大连海事大学 一种考虑机会充电策略的电动需求响应公交调度方法
CN115689310A (zh) * 2022-11-09 2023-02-03 东南大学 城市纯电动公交***资源配置经济性的鲁棒评估方法
CN115689310B (zh) * 2022-11-09 2024-06-04 东南大学 城市纯电动公交***资源配置经济性的鲁棒评估方法
CN116362523A (zh) * 2023-06-01 2023-06-30 吉林大学 考虑温度适应性的换电站选址与运营策略协同优化方法
CN116362523B (zh) * 2023-06-01 2023-09-26 吉林大学 考虑温度适应性的换电站选址与运营策略协同优化方法

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