电动公交车队规模与充电桩配置协同优化

为了保障电动公交系统的车辆能源供给和线路顺畅运营,本文在多线路与多充电站场景下考虑线路行程时间的随机性,建立面向线路层面的电动公交系统车辆与充电桩配置双层优化模型。模型以车辆和充电桩投资成本与乘客候车成本之和的最小化为目标,对各线路车队规模、各充电站充电桩数量及线路与充电站间的充电匹配关系进行优化决策。在下层模型中,为反映随机行程时间下车辆充电过程对线路运营的影响,引入顾客源有限下的多服务台排队模型来刻画固定线路与充电站匹配下的排队充电过程;在上层模型中,考虑充电站与场站容量约束,对电动公交系统的线路与充电站匹配关系进行优化。在求解方面,首先基于排队模型设计算法求解特定线路与充电站匹配下的车队规模及充电桩数量,进而利用CPLEX求解器对线路与充电站匹配关系进行优化。在实验环节,设计不同规模的算例验证本文所提双层模型与算法框架的有效性,计算结果表明,本文所提的双层模型和算法框架可在满足充电站和场站容量限制的前提下尽可能缩减车队成本、充电桩成本与乘客候车成本;相比较两种人工经验方法,本文算法可将总成本分别降低5.65%和4.54%。