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申请/专利权人：吉林大学

摘要：一种基于移动电池包的城乡电动公交车辆调度方法，本发明涉及城乡电动公交车辆调度方法。本发明的目的是为了解决现有城乡电动公交车辆续驶里程短、充电时间长、运营成本高的问题。过程为：一：城乡电动公交线路参数定义与表达；二：计算满足线路运行需要的最小电动公交车辆数；三：设置电动公交车充电策略；四：计算电动公交车充电时长；五：计算电动公交车剩余电量；六：计算电动公交车运行能耗；七：计算电动公交车执行班次的行程时间；八：基于一至七，建立优化模型；九：对优化模型进行求解，输出模型的最优解。本发明属于电动公交车辆运营管理领域。

主权项：1.一种基于移动电池包的城乡电动公交车辆调度方法，其特征在于：所述方法具体过程为：步骤一：城乡电动公交线路参数定义与表达；步骤二：计算满足线路运行需要的最小电动公交车辆数；步骤三：设置电动公交车充电策略；步骤四：计算电动公交车充电时长；步骤五：计算电动公交车剩余电量；步骤六：计算电动公交车运行能耗；步骤七：计算电动公交车执行班次的行程时间；步骤八：基于步骤一至步骤七，建立优化模型；步骤九：对优化模型进行求解，输出模型的最优解；所述步骤一中城乡电动公交线路参数定义与表达；具体过程为：一条电动公交线路在一个运行方向上有I个站点；定义电动公交车从站点1始发，到终点站I为上行方向；相反方向为下行方向；用i表示公交站点，1≤i≤I；设一条电动公交线路所有运行方向上共配备有M个移动电池包、K辆电动公交车；M个移动电池包放置在电动公交线路的同一个公交站点，将放置有移动电池包的公交站点的编号记为iγ；其中每天上行方向有Nu个班次、下行方向有Nd个班次；上行班次编号nunu＝1,2,...,Nu、下行班次编号ndnd＝1,2,...,Nd均是按照发车时刻从小到大的顺序排列；将全天所有N个班次按照1,2,...,nu,...,Nu,...,Nu+nd,...,N的次序排列编号，其中：N＝Nu+Nd1用0-1变量表示车辆kk＝1,2,3,...,K与班次nn＝1,2,...,N之间的关系，如果车辆k执行班次n，则为1，否则为0；用0-1变量yi表示移动电池包与站点i的关系，如果移动电池包位于站点i，则yi为1，否则yi为0；用0-1变量表示车辆k在运行班次n时到达站点iγ时是否需要充电，若充电为1，否则为0； 为电动公交车k所服务班次的集合，Ck为电动公交车k执行的班次数；根据时刻表，时刻电动公交车k执行的班次n运行到达站点iγ，其中班次n也是电动公交车k在当天执行的第g个班次；E为N个班次运行过程中到达站点iγ的时刻按照从小到大的顺序排列成的集合，若上下行班次到达站点iγ的时刻相同，上行班次到达站点iγ的时刻排列在前；0-1变量表示t时刻移动电池包m的使用状态，若移动电池包m被占用，为0；否则为1；tm表示移动电池包m被占用的结束时刻； tm初始值均为0；所述步骤二中计算满足线路运行需要的最小电动公交车辆数；具体过程为：根据线路上行及下行方向的行程时间和发车间隔，计算得到满足线路运行需要的最小电动公交车辆数K： 式中：Ts为线路上行方向班次的行程时间，单位为min；Tx为线路下行方向班次的行程时间，单位为min；H为线路的发车间隔，单位为min；ceil为向上取整函数；所述步骤三中设置电动公交车充电策略；具体过程为：按照先到先服务的原则安排有充电需求的电动公交车充电，即按照集合E中元素的顺序判断时刻电动公交车k是否需要充电；若需要充电，选择为1的移动电池包给电动公交车充电；电动公交车在站点iγ取走移动电池包m给电动公交车充电，使用结束后也要将移动电池包m还回站点iγ；电动公交车k执行的班次n到达站点iγ时的SOC为其中班次n也是电动公交车k在当天执行的第g个班次；SOC1与SOC2分别是判断电动公交车是否需要充电的SOC的上下阈值；当小于SOC2时，需要充电，即： 当大于SOC1时，不需要充电；若班次n为电动公交车k执行的最后一个班次Ck，不需要充电，即： 当处于区间[SOC2,SOC1]时，可以充电；所述步骤八中基于步骤一至步骤七，建立优化模型；具体过程为： minM18 式中：W为电动公交车k全天运行能耗；为电动公交车k执行的班次n在站点i与站点i+1间的运行所需能耗，单位为kWh；M为移动电池包数量；Wk,gn为电动公交车k执行的班次n运行所需能耗，单位为kWh；tk,gn为电动公交车k执行的班次n在始发站的发车时刻；tk,g+1n'为电动公交车k执行的班次n′在始发站的发车时刻；lk,gn为电动公交车k执行的班次n开始时刻与班次n首发站的距离，单位为m；Tk,gn为电动公交车k执行的班次n的行程时间；式17表示最小化电动公交车k全天运行能耗；式18表示最小化移动电池包数量M；式19表示每个班次有且仅有一辆电动公交车来服务；式20表示移动电池包只放置在一个公交站点；式21表示电动公交车运营调度过程中应该满足的电量约束，即保证电动公交车k第g个班次驶离首发站时的剩余电量多于电动公交车运行第g个班次所需的电量；式22表示车辆调度应满足运行时刻表的约束，即电动公交车k第g+1个班次的开始时刻不小于第g个班次的开始时刻与第g个班次的行程时间之和；式23表示空驶距离约束，表示电动公交车k第g个班次开始在对应的上行下行班次的首发站；式24表示决策变量yi为0-1变量。

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