[发明专利]一种基于充电站派车策略的电动公交充电调度方法

权利要求书

1.一种基于充电站派车策略的电动公交充电调度方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1：输入已建充电站的位置、各公交线路的发车频率和每辆车的剩余电量等参数，根据车辆的电能消耗与行驶里程的关系，计算车辆到达各公交站点的充电需求，再根据车辆的充电需求，以充电站连接成本尽可能小为目标，制定车辆的充电站选择方案；

步骤2：基于充电站派车策略(即根据充电车辆的充电站连接方案，公交公司需从就近充电站派遣一辆备用车提前到达指定公交站点等待并与充电车辆进行交接，备用车则携带充电车辆上的乘客完成剩余路线，充电车辆充满电后则归为备用车继续服务其余充电车辆)，以备用车到达指定公交站点的时刻早于充电车辆到达时刻为约束条件，协调多个充电站间的动态派车调度；

步骤3：以备用车成本和车辆调度成本总最小为目标函数，以充电公交/备用公交的调度方案和备用车数量为决策变量，建立基于充电站派车策略的电动公交充电调度模型。

2.根据权利要求1所述一种基于充电站派车策略的电动公交充电调度方法，其特征在于，所述步骤1，包含如下步骤：

步骤11：输入建模相关参数，包括：输入相关集合，用P表示充电站集合，p∈P、用I表示公交线路集合，i∈I；各公交线路上的站点从1依次编号，最大站点编号用J_i表示，1≤j≤J_i；各公交线路上的发车公交从1开始编号，最大公交编号为N_i，1≤n≤N_i；输入电动公交充电相关参数，用表示线路i上第n车在第1个公交站点的剩余电量、表示线路i上车辆行驶至第j个公交站点的能量消耗值，表示线路i上第n辆车行驶至第j个公交站点的能量消耗值，单位为kWh；电动公交电池容量为Q，单位为kWh、最大最小充电阈值分别为δ和γ；用表示线路i第1个公交站点至第j个公交站点的距离、用表示线路i上第j个公交站点到充电站p的距离，单位为km；用v表示充电公交和备用车的平均行驶速度，单位为km/h；输入车辆调度相关参数，用表示线路i上第n辆车的发车时间，用表示线路i上第n辆车行驶至公交站点j的时间，用表示线路i上第n辆车从中途公交站点j驶入并到达充电站p的时刻，单位为min；输入与成本相关的各项参数，用c₁表示单位电动公交成本，单位为元/辆、用c₂表示电动公交的单位充电站连接成本，单位为元/km/kWh、用c₃表示备用车单位距离运营成本，单位为元/km；

步骤12：根据车辆的电能消耗与行驶里程的关系，计算车辆到达各公交站点的充电需求，如公式(1)所示，再根据车辆的充电需求，以充电站连接成本尽可能小为目标，制定车辆的充电站选择方案，如公式(2)-(4)所示：

其中，为二元变量，表示线路i上第n辆车选择在公交站点j驶入充电站p充电，否则表示电动公交从线路i起点站至终点站J_i的能量消耗，单位为kWh；C_a表示充电站连接成本，单位为元；

所述步骤2，包含如下步骤：

步骤21：从车场调车前往不同的充电站，并根据各线路充电车辆的需求派遣备用车至不同的公交站点提前等待，建立备用车的连接路径约束；其中，车场调车路径如公式(5)-(9)所示，备用车从充电站与各线路公交站点的连接路径如公式(10)-(11)所示：

V_k≥V_k+1，k∈{1，2，…，K_max-1}                              (5)

∑_p∈Pm_0，p，k＝V_k，k∈K                                     (6)

∑_p∈Pm_p，1，k＝V_k，k∈K                                                 (7)

其中，V_k为二元变量，V_k＝1表示车场第k辆车需要被调入充电站等待使用，否则V_k＝0；m_0,p,k为二元变量，m_0,p,k＝1表示第k辆备用车被调入充电站p，否则m_0,p,k＝0；m_p,1,k为二元变量，m_p,1,k＝1表示第k辆备用车从充电站p再调回车场，否则m_p,1,k＝0；a_p,i,n,j,k为二元变量，a_p,i,n,j,k＝1表示第k辆备用车从充电站p驶出与公交线路i上的第n辆车在公交站点j交接，否则a_p,i,n,j,k＝0；b_i,n,j,p,k为二元变量，b_i,n,j,p,k＝1表示第k辆备用车与公交线路i上的第n辆车在公交站点j交接后，充电公交代替原来的备用车k驶往充电站p充电，否则b_i,n,j,p,k＝0；M表示一个非常大的整数；K_max表示车场的最大备用公交车数量；

步骤22：根据各线路公交的充电需求，制定多充电站备用车之间的动态派车调度方案，如公式(13)-(17)所示，充电车辆的充电调度约束如公式(12)所示，多个充电站间的备用车充电与派遣连接约束如公式(18)-(21)所示：

步骤23：以备用车到达指定公交站点的时刻早于充电车辆到达时刻为约束条件，协调多个充电站间的动态派车调度，如公式(26)所示，其中，充电公交到达各公交站点和充电站的时间分别如公式(22)-(23)所示，备用车到达各充电站和交接公交站点的时间分别如公式(24)-(25)：

其中，变量为备用车k到达充电站p的时刻，变量为备用车k从充电站p驶出到达线路i第j个公交站点的时刻；t_s为车辆在充电站的充电时间，t_d为乘客在交接站点的换车时间，单位均为min；

步骤3：以备用车成本和车辆调度成本总最小为目标函数，以充电公交/备用公交的调度方案和备用车数量为决策变量，建立基于充电站派车策略的电动公交充电调度模型，目标函数如公式(27)所示：

其中，C表示系统总成本。