一种同时考虑充电和串车影响的电动公交调度方法

技术领域

本发明属于智能交通领域，涉及城市公交线路动态调度技术领域，更具体地说，涉及一种同时考虑充电和串车影响的电动公交调度方法。

背景技术

公交系统在运行过程中通常会受到随机因素的干扰，已有研究证明，即使是很小的干扰(如司机的驾驶行为和特殊的乘客需求等)，如果不加以控制，会在短时间内偏离时刻表，随着时间的积累，公交车的车头时距和间隔会变得不规则，最终会“聚集”在一起，产生公交车串车现象，这种现象不仅破坏了公交车时刻表的到站规律，此外，由于乘客在某一站点时间等待时间过长或车内乘客过于拥挤等原因，给乘客带来较差的旅行体验，降低了公交车对乘客的吸引力。

因此，本发明提出一种同时考虑充电和串车影响的电动公交调度方法，对于一条已经产生串车现象的常规公交线路，本文允许电动公交在中间站充电，不同的充电站点、充电时间和车辆在站点的停留时间，可以影响车辆的车头时距，如何优化车头时距来缓解串车现象，同时确定电动公交中间站充电调度方案，是本专利重点解决的问题。

经过现有技术的文献检索发现，在解决公交车串车问题时，大部分文献采用驻站、跳站和车速引导的方法，目前没有针对电动公交需要充电的特性，同时考虑车辆充电和公交车串车的研究。

发明内容

技术问题：针对现有研究的不足，本发明的目的是提供一种同时考虑充电和串车影响的电动公交调度方法，首先通过电动公交的剩余电量判断车辆是否需要充电，然后计算电动公交到达各站点的车头时距，通过优化车辆间的车头时距，得到电动公交的充电调度方案。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种基于中间站充电缓解串车现象的电动公交调度方法，包括如下步骤：

步骤1：输入与乘客相关的参数，包括公交线路各站点乘客平均到达率、单位乘客平均上车时间，输入电动公交行驶状态相关参数，包括电动公交初始时刻的发车频率和发车间隔、平均行驶速度、相邻站点间距，确定电动公交驶往充电站的条件参数，包括在第一个站点的剩余电能、完成该线路剩余行程所需电量、电动公交最小充电时间、最大充电时间；

步骤2：建立车辆充电前提约束，比较电动公交在第1个站点的剩余电量与完成该线路剩余行程所需电量的大小，判断电动公交是否要去充电，建立车辆充电调度约束，允许车辆在不同的中间站驶往充电站充电，并计算每辆车的最佳充电时间；

步骤3：通过各站点乘客到达率和单位乘客平均上车时间，计算每辆车在各站点的停留时间，根据站点停留时间、站间行驶时间以及电动公交充电时间，计算各站点相邻车辆的车头时距，建立优化车头时距的模型，缓解同一公交线路车辆串车现象。

本发明中，步骤1包括如下步骤：

输入公交线路各站点乘客平均到达率、单位乘客平均上车时间：用S

本发明中，步骤2建立电动公交充电前提约束和充电调度约束，包括如下步骤：

步骤21：建立车辆充电前提约束，比较电动公交在第1个站点的剩余电量与完成该线路剩余行程所需电量的大小，判断电动公交是否要去充电，如公式(1)所示：

公式(1)中，

步骤22：建立车辆充电调度约束，允许车辆在不同的中间站驶往充电站充电，并计算每辆车的最佳充电时间，如公式(2)-(3)所示：

公式(3)中，用t

本发明中，步骤3计各站点相邻车辆间的车头时距，建立车头时距优化模型，包括如下步骤：

步骤31：通过各个站点的乘客到达率、单位乘客平均到达率，计算每辆车在各站点的停留时间，用d

d

公式(4)中，Δt

步骤32：根据站点停留时间、站间行驶时间以及电动公交充电时间，计算车辆到达各站点的时间，用A

公式(8)、(9)中，用t

步骤33：根据站点停留时间、站间行驶时间以及电动公交充电时间，计算车辆离开各站点的时间，用B

步骤34：计算各站点相邻车辆间的车头时距，用Δt

步骤35：建立同一站点不能同时出现两辆车的约束，如公式(14)所示：

步骤36：建立优化车头时距的模型，缓解同一公交线路车辆串车现象，目标函数如公式(15)所示：

公式(15)中，T表示该模型的总成本，单位为元；C

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明方法针对城市公交线路串车现象，通过优化车头时距，使同一站点不会同时出现两辆车，并尽可能均匀车头时距，缓解串车现象，同时得到电动公交中间站充电调度方案，车辆能完成充电任务，这增加了城市公交系统对乘客的吸引力，同时推动了城市公交的电气化进程。

附图说明

图1为本发明的总体流程图；

图2为电动公交充电调度方案示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-2和实施例，对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。本发明的实施方式并不受所述示例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

实施例1

选取长沙市天心区20路公交线路进行研究，选取中间S

表1：20路公交线路各站点和各辆车相关参数说明表

实施例2

根据步骤2、步骤3式(1)-(14)和目标函数公式(15)，计算获得长沙市20路公交线路的中间站充电最佳调度方案，如附图2及表2所示，同时，获得了该线路上各站点间相邻两辆车的车头时距，结果如表3所示。

表2：中间站充电最佳调度方案

表3：相邻站点间的车头时距

应用本发明方法，目标函数T的值为8322.77元。