基于时空能量博弈均衡的V2V-WPE能量交易研究

为解决智能网联汽车(intelligent connected vehicle,ICV)移动充电调度困难问题,提出了基于无线能量交换技术的V2V(vehicle to vehicle based on wireless power exchange,V2V-WPE)能量交易模型,并基于广义纳什议价(generalized nash bargaining,GNB)理论对V2V-WPE能量交易市场进行建模。该模型构建了一种以交通路口为节点,利用无线电能传输装置作为通道的新型电气化交通能源网络,旨在实现车辆间的能量交易,并结合动态路网模型、OD矩阵分析方法和动态Dijkstra算法为ICVs规划行驶路径。最后,通过在能源分配系统(energy distribution system,EDS)中安装变压器以及并联电容器来管理网络上的电压和无功功率(voltage and reactive power,Volt-VAR),同时将GNB问题分解为收益最大化问题(SP1)和能量交易问题(SP2),并利用多面体逼近技术将SP1的非凸性问题转化为混合整数线性规划问题。仿真结果表明,参与调度的ICVs收益增加,参与市场的各个代理获得了更公平的利润分配,促进了移动网联汽车之间的能量交易。

城市轨道交通在机场枢纽集疏运体系中的竞争力分析

对比分析国内外机场集疏运体系的交通方式结构可以发现,我国机场集疏运体系中城市轨道交通所承担的运输份额远低于其他国家.本文分析了影响机场集疏运体系中各交通方式竞争力的主要因素,构建了城市轨道交通竞争力的多元Logit模型.以首都机场为研究案例,验证了本文模型的正确性与有效性.最后提出了提高机场城市轨道交通系统竞争力的措施,通过灵敏度分析得出了各项措施对城市轨道交通系统市场份额的影响.

枢纽延误对公铁联运竞争力的影响分析

公铁联运是公路与铁路运输的有机结合,兼具二者的优势.公铁联运发展过程中也存在一些问题,比如枢纽延误导致货物在枢纽停留过长时间,降低了其竞争力.本文从战略层面出发,采用托运人关注的时间和费用因素构造了货物运输广义费用,并建立了公铁联运网络上的运输方案选择模型,用于定量分析枢纽延误对公铁联运竞争力的影响,为管理者提供决策支持.算例结果表明:附加值低的货物随着枢纽能力增大,采用公铁联运的货物比重增加十分明显,而附加值高的货物采用公铁联运的比重并不会随枢纽能力增加而大幅增加,另外,枢纽能力逐渐增加的过程中,首先吸引附加值较低的货物,再吸引附加值较高的货物.

公铁联运规模效应和枢纽拥挤效应的联动分析

公铁联运最主要的优势就是采用轴辐式网络结构实现规模经济,降低货物的运输成本,货运量越大,规模效应越明显;另一方面,过多的货物在枢纽集结会造成枢纽拥挤,增加货物在枢纽的停留时间,从而降低了公铁联运的竞争力.本文分别采用与流量相关的分段成本函数和M/M/c的排队模型来描述公铁联运的规模效应和拥挤效应,建立了非线性的整数规划模型,用于综合分析规模效应和枢纽拥挤效应对公铁联运的影响.采用混合禁忌搜索算法求解本文的模型,该算法具有较好的收敛效果.最后,分析了铁路服务固定成本、公路运输成本、货物运到期限和枢纽能力对公铁联运竞争力的影响.

基于标记边的城市轨道交通网络KSP算法

城市轨道交通网络票务清分和客流分配都需要以路径搜索作为基础。由于城市轨道交通网络拓扑结构图不适用标记点的路径搜索算法,如对其拓展将导致路径搜索时间延长。为此,基于标记边的思想,考虑进出站时间对路径选择的影响,提出适用于城市轨道交通网络的K最短路径(KSP)搜索算法,以实现无须拓展网络的KSP搜索。在北京城市轨道交通网络上的应用结果表明,与传统的标记点Yen算法相比,该算法计算效率显著提高,在搜索同一OD对之间的KSP时能够节省至少一半时间。

补贴政策对集装箱公铁联运竞争力的影响分析

公铁联运因其具有运量大、成本低、环境友好等优势,世界各国采取一系列促进其发展的政策措施,补贴政策是其中一种有效且被广泛采用的政策.本文以补贴政策下政府部门、铁路公司和托运人之间相互作用机理为基础,构建了双层规划模型,上层模型描述了铁路公司制定集装箱班列开行方案的行为,下层模型描述了托运人在政府部门补贴下的选择行为.考虑到公铁联运网络中铁路弧具有"周期连接"和"速度异步改变机制"两种特性,本文分别通过网络拓展和定义分段阻抗函数来处理这两种特性.基于本文双层规划模型的结构,提出了混合遗传算法,即采用遗传算法求解班列的开行方案,使用连续平均算法求解下层的SUE模型.研究结论表明:在本文算例中,补贴额度增加的初始阶段(0.00～0.14元/(t?km)),补贴额度的增加对公铁联运竞争力的促进效果明显;但是超过0.14元/(t?km)后继续增加,对公铁联运竞争力的提升效果不明显.这种现象与既有研究有所不同,本文进一步分析了不同的原因.

基于广义纳什议价的V2V能量交易研究

为解决大量电动汽车(electric vehicle,EV)接入电网或微电网产生额外负荷冲击的问题,提出了一种基于广义纳什议价(generalized Nash Bargaining,GNB)理论的电动汽车交易模型。在市场中选择将配电网络(distribution network,DN)运营商作为代理,并在配电网络中安装变压器和并联电容器。DN运营商可通过变压器和电容器上的有载分接开关来管理网络上的电压和无功功率(voltage and reactive power,Volt-VAR)。同时,市场中允许两种交易方式,一种是EV直接与DN进行交易,另一种是电动汽车之间以点对点(peer to peer,P2P)的方式进行能源交易。最后,将GNB问题分为两个子问题,即社会福利最大化问题(P1)和能源交易问题(P2),通过调用遗传算法对P1和P2进行求解。结果表明,加入Volt-VAR后,社会福利得到了增加,参与市场的各个代理也获得更公平的利润分配。所提出的模型促进了电动汽车之间的能量交易,降低了电动汽车无序充电对电网的冲击。

基于电子路票与连接道路的绕城高速缓解市区交通拥堵方案研究

为缓解市区交通压力,解决绕城高速免费通行政策引发的局部拥堵和财政补贴压力,本文提出一种结合可交易电子路票和新建连接道路的联合交通管理方案。通过构建双目标双层规划模型,刻画政府部门、绕城高速公司和出行者之间的互动机制。上层模型描述政府部门和绕城高速公司为实现各自目标而制定的可交易电子路票和新建连接道路的联合方案;下层模型描述出行者在该联合方案下的选择行为,并通过约束绕城高速各路段的流量维持其正常服务水平。此外,设计结合NSGA-II(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II)与FW(Frank-Wolfe)的算法,用于求解该模型。研究结果表明,与现行的绕城高速免费方案和其他单一方案相比,该联合方案具有明显的Pareto改善,能够最大程度地减少系统出行时间(降低18.56%),同时,显著增加绕城高速公司的收益(增长51.5%)。通过对比单一可交易电子路票方案与联合方案下城市道路饱和度的分布发现,联合方案能够更有效地利用绕城高速缓解市区交通拥堵,减少严重拥堵路段数量,并增加非拥堵路段的数量,且不会导致路票价格过高,对出行者更加友好。最后,本文对OD需求、路票收取路段数上限、连接道路新建数量上限和路票价格展开灵敏度分析,探究其对联合方案的影响。

考虑节能目标的有轨电车时刻表优化

研究了半独立路权下有轨电车时刻表的优化问题,基于运行区间速度限制及区间首、末端节点构成,对有轨电车运行区间进行了分类;考虑有轨电车区间运行过程的复杂性,构建了以减小列车总旅行时间和总能耗为目标的有轨电车区间车速引导节能优化模型;为了使2个优化目标拥有相同的趋优满意程度,提出了采用模糊数学规划的方法将双目标优化问题转化为单目标优化问题;针对节能优化模型非线性特点,设计了基于仿真的遗传算法对优化模型进行求解;为了验证模型的有效性,以南京市麒麟有轨电车1号线实际数据为基础,选取某工作日早高峰7:00~8:00作为研究时段,采用设计优化方法对既有时刻表进行了优化;考虑企业管理者运营服务理念侧重性对优化结果的影响,分别以最小旅行时间、最小能耗为目标的方案与本文模型对比。优化结果表明:采用节能优化模型综合优化后的时刻表与既有运营时刻表相比,其上行方向总旅行时间节省了124.9 s,减少约7.7%,下行方向总旅行时间节省了394.9 s,减少约24.3%,有效提升了有轨电车运行效率;节能优化模型与最小旅行时间方案相比,有轨电车上、下行总能耗分别降低了56.7%和53.5%,与最小能耗方案相比,上、下行有轨电车总旅行时间分别降低了14.9%和14.1%,有效消解了旅行时间目标与能耗目标的冲突。