[发明专利]一种考虑充电站内多公交线路换乘的公交发车时刻表优化方法

权利要求书

1.一种考虑充电站内多公交线路换乘的公交发车时刻表优化方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1：输入与电动公交充电换乘相关的各项参数，包括公交车的初始电量、初始公交站点至该线路其余公交站点间的能量消耗值、各线路第一辆车的换乘乘客需求量、充电换乘站的位置、换乘时长限制、换乘乘客到达率、相邻公交站点间距、各公交站点与充电换乘站间的距离、电动公交平均行驶速度，输入与成本相关的各项参数，包括公交车单位距离运营成本、单位换乘乘客损失成本；

步骤2：根据每辆车的初始电量、初始公交站点至该线路其余公交站点间的能量消耗值，计算车辆到达各公交站点的充电需求量，建立车辆充电的公交站点选择约束；

步骤3：根据研究时段内各公交线路间的乘客总换乘需求、各线路换乘乘客量与发车间隔的函数关系，计算该线路每辆车与其余各线路的乘客换乘需求量，在步骤2的充电调度基础上，计算车辆到达对应充电站的时间，通过公交换乘的时长范围约束，建立充电站内各公交线路间的乘客换乘模型；

步骤4：以最小化公交车运营成本及最大化换乘乘客数为目标函数，以车辆调度方案和各线路公交发车时刻表为决策变量，建立充电站内多公交线路换乘的公交调度模型。

2.根据权利要求1所述一种考虑充电站内多公交线路换乘的公交发车时刻表优化方法，其特征在于，所述步骤1，包含如下步骤：

输入与电动公交充电换乘相关的各项参数，包括：用N_i表示线路i的电动公交集合、用K_i表示线路i的站点集合、用P表示充电站集合、用表示公交车的初始电量，单位为kwh、电动公交电池容量Q，单位为kwh、最低充电阈值δ、线路i上初始公交站点至其余公交站点k间的能量消耗值单位为kwh、线路i与线路j间的换乘乘客到达率λ_ij，单位为人/min、线路i上第一辆车需要换乘到线路j上的乘客需求D_i1,j，单位换电时长t_b，单位为min、线路i上初始公交站点至其余公交站点k间的距离单位为km、线路i上公交站点k与充电换乘站p间的距离单位为km、电动公交平均行驶速度v，单位为km/h，最大发车间隔h_max，单位为min、最小发车间隔h_min，单位为min，输入与成本相关的各项参数，公交车单位距离运营成本C₁，单位为元/km/kwh、单位换乘乘客损失成本C₂，单位为元/人；

所述步骤2，包含如下步骤：

根据每辆车的初始电量、初始公交站点至该线路其余公交站点间的能量消耗值，计算车辆到达各公交站点的充电需求量，建立车辆充电的公交站点及充电站选择约束；

其中，为二元变量，表示线路i上车辆n选择在站点k驶往充电站p充电换乘，反之则不选择，公式(2)中，表示线路i起点至终点的能量消耗，单位为kwh；

所述步骤3，包含如下步骤：

步骤31：根据车辆发车时间与车头时距的关系，计算各线路每辆车的发车时间，如公式(3)-(5)所示：

公式(3)中，表示线路i上车辆n的发车时间，单位为min，表示线路i上第一辆车的发车时间，单位为min，h_ik表示线路i上车辆n-1与车辆n之间的车头时距，单位为min，公式(4)表示线路i上第一辆车的发车时间范围，公式(5)表示线路i上最后一辆车的发车时间范围，T表示研究时段，单位为min；

步骤32：公交车发车时刻表要满足最大最小车头时距的约束，计算各线路上每辆车车头时距，并对车头时距进行约束，如公式(6)所示：

步骤33：判断车辆是否充电，若车辆发生充电行为，则计算车辆到达充电站的时间，如公式(7)-(12)所示：

其中，为二元变量，用于实现if语句的线性化，M为一个非常大的正数，表示线路i上车辆n从站点k到达充电站p的时间，单位为min，公式(12)中，表示线路i上车辆n到达充电站p的时间，单位为min；

步骤34：根据换乘乘客与车头时距和换乘乘客到达率的关系，计算线路i上车辆n需要换乘到线路j上的乘客需求，如公式(13)-(14)所示：

公式(13)中，d_in,j表示线路i上车辆n需要换乘到线路j上的乘客需求，公式(14)中，d_i1,j和D_i1,j表示线路i上第一辆车需要换乘到线路j上的乘客需求，d_i1,j为变量，D_i1,j为参数；

步骤35：根据每车辆到达充电站p的时间，判断在充电站p内，线路i上车辆n与线路j上车辆m是否换乘成功，如公式(15)-(20)所示：

其中，为二元变量，表示线路i上车辆n在充电站p内换乘到线路j上车辆m，反之换乘失败，为二元变量，用于实现if语句的线性化，为二元变量，用于实现“或者”关系的线性化，∈表示一个极小的正数；

步骤36：根据步骤35的各线路公交换乘情况，计算线路i上车辆n在充电换乘站内换乘到公交线路j的乘客量，如公式(21)-(23)所示：

其中，r_in,j表示在充电换乘站内线路i上车辆n换乘到公交线路j的乘客量，r_i,j表示线路i上换乘到线路j的乘客量；

步骤4：以最小化公交车运营成本及最大化换乘乘客数为目标函数，以车辆调度方案和各线路公交的发车时间为决策变量，建立充电站内各公交线路间的乘客换乘与公交调度模型，目标函数如公式(24)所示：