[發(fā)明專利]一種單車場多線路電動公交車協(xié)同調(diào)度方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210129401.1
• 申請日: 2022-02-11
• 公開（公告）號: CN114444965A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 別一鳴;從遠(yuǎn);季金華;肖喬云;龔雨辰;章源
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張換男

1.一種單車場多線路電動公交車協(xié)同調(diào)度方法，其特征在于：所述方法具體過程為：

步驟一：同一始發(fā)站的I條線路配備有K輛電動公交車，每天共需運行N個班次；

所述1個班次為1輛電動公交車發(fā)出后再回到始發(fā)站；

步驟二：班次n的行程時間T_n是一個隨機變量，1≤n≤N；

假設(shè)T_n服從均值為β方差為的正態(tài)分布，認(rèn)為同一線路相同時段班次的行程時間服從同一正態(tài)分布；

其中n為第n個班次的開始時刻按照從小到大的順序排列后的班次編號；

步驟三：計算充電等待時間和充電服務(wù)時間；

步驟四：計算第n個班次的結(jié)束時刻按照從小到大的順序排列后的班次編號e_n結(jié)束后的充電費用

步驟五：計算電動公交車行程的能耗；

步驟六：計算運行強度差異；

步驟七：基于步驟三、四、五、六建立機會約束規(guī)劃模型；

步驟八：目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化；

步驟九：將機會約束規(guī)劃模型轉(zhuǎn)變?yōu)榇_定性模型；

步驟十：采用分支定價算法對確定性模型進行求解；

步驟十一：輸出確定性模型的最優(yōu)解，即單車場多線路電動公交車的協(xié)同調(diào)度方案，包括電動公交車輛的排班方案及充電方案。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種單車場多線路電動公交車協(xié)同調(diào)度方法，其特征在于：所述步驟三中計算充電等待時間和充電服務(wù)時間；具體過程為：

為電動公交車k所服務(wù)班次的集合，C_k為電動公交車k執(zhí)行的班次數(shù)，k＝1,2,…,K，C_k＝1,2,…,N，j＝1,2,...,C_k；

E＝{e₁,e₂,...,e_N}為N個班次的結(jié)束時刻按照從小到大的順序排列后的班次編號集合；

C＝{te₁,te₂,...,te_N}為N個班次的結(jié)束時刻按照從小到大的順序排列成的時刻集合；

S＝{s₁,s₂,...,s_N}為集合E里執(zhí)行同一位置的班次的電動公交車所執(zhí)行的下一個班次的編號集合；

若te_n為電動公交車執(zhí)行的最后一個班次，s_n賦空值；

ST＝{ts₁,ts₂,...,ts_N}為集合C中執(zhí)行同一位置的班次的電動公交車所執(zhí)行的下一個班次的開始時刻集合，即集合S里同一位置的班次的開始時刻；

若te_n為電動公交車執(zhí)行的最后一個班次，ts_n賦一個極大值；

通過比較e_n與電動公交車服務(wù)班次集合中的確定班次e_n由電動公交車k執(zhí)行，并確定電動公交車k執(zhí)行的下一個班次的編號s_n；

式中：為電動公交車k第j+1個班次在始發(fā)站的發(fā)車時刻；

為電動公交車k結(jié)束班次e_n運行后回到始發(fā)站是否充電的決策變量集合；

始發(fā)站充電樁個數(shù)為M，始發(fā)站充電樁編號為m，m＝1,2,...,M；表示t時刻充電樁m的使用狀態(tài)，若充電樁m被占用，為1；否則，為0；t∈C；表示t時刻充電樁m的使用狀態(tài)集合，t∈C；t_m表示充電樁m被占用的結(jié)束時刻；ME_t＝{t₁,t₂,...,t_M}為t時刻充電樁被占用的結(jié)束時刻集合，t∈C；

初始狀態(tài)中t_m均為0；v_k表示電動公交車k已經(jīng)充電的次數(shù)；V(k)＝{v₁,v₂,...,v_K}為電動公交車k已經(jīng)充電的次數(shù)的集合；初始狀態(tài)中v_k均為0；

根據(jù)電動公交車全天的總行駛里程、耗電量，規(guī)定一天中一輛電動公交車充電次數(shù)最大值為

式中：W_max為K輛電動公交車全天運行總能耗的最大值，單位為kWh；B為電動公交車的電池容量，單位為kWh；SOC_min為電池荷電狀態(tài)的最低閾值；SOC_max為電池荷電狀態(tài)的最高閾值；為向上取整符號；

式中：為電動公交車k第j個班次運行所需的能耗，單位為kWh；W(k)為電動公交車k全天的運行總能耗，單位為kWh；

1)te_n時刻電動公交車運行完第e_n班次回到首發(fā)站，通過比較te_n與ME_t的值更新M_t、ME_t即更新充電樁的使用狀態(tài)及其被占用的時刻；

2)計算如果電動公交車k在te_n時刻充電，其充電等待時間為

a為te_n時刻電動公交車選擇的充電樁的編號；通過比較e_n與電動公交車服務(wù)班次集合中的確定k的值；

具體過程為：

式中：表示t_en時刻充電樁m的使用狀態(tài)，若充電樁m被占用，為1；否則，為0；

3)決策電動公交車k在te_n時刻是否充電；具體過程為：

比較電動公交車k已經(jīng)充電的次數(shù)v_k和一輛電動公交車充電次數(shù)最大值若v_k大于等于V，不充電，等于0；若v_k小于V，通過計算充電服務(wù)時間判斷是否充電；若充電服務(wù)時間大于等于t_min，可以選擇充電，等于1；否則，不充電，等于0；

4)計算電動公交車k在te_n時刻的SOC；具體過程為：

式中：為電動公交車k第j個班次結(jié)束時的SOC；為電動公交車k第j個班次駛離首發(fā)站時電池的SOC(％)；

5)如果電動公交車te_n時刻充電，計算充電服務(wù)時間具體過程為：

e_n＝1,2,...,N,k＝1,2,...,K,j＝1,2,...,C_k

式中：P為充電功率，單位為kW；

6)計算電動公交車下一個班次開始時刻的SOC；具體過程為：

7)更新ME_t；具體過程為：

式中，ME_t(a)為t時刻公交車選擇的充電樁a被占用的結(jié)束時刻集合，t∈C；

8)回到1)計算t＝t+1時刻電動公交車是否充電、充電等待時間、充電服務(wù)時間，直到t＝te_N；

綜上，最小化電動公交車的平均充電等待時間實際值的目標(biāo)函數(shù)Z₁的計算公式如下：