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电动汽车动态公交系统调度建模与优化
| 论文题名： | 电动汽车动态公交系统调度建模与优化 |
| 关键词： | 动态公交系统;通勤调度;混合整数规划;时空可达性 |
| 摘要： | 在中国城市规模不断扩张，居民出行需求日益个性化的趋势下，传统固定线路下的城市公共交通暴露出通勤时间过长、时空可达性较低等问题。城市定制公交作为一种新兴的公共交通模式，不仅能给居民提供高效的个性化出行服务，还能够有效缓解城市交通拥堵，推动城市公共交通的发展。然而目前定制公交的研究对象主要针对传统公交，少有考虑电动定制公交在城市公共交通系统中的应用，因此对其进行深入分析研究具有一定重要性。本文主要工作内容如下： （1）总结了城市定制公交的特征概念、功能定位以及调度流程，结合分析了电动公交的性能特征和能源补给的方式，阐述了在时空交通网络中，影响电动定制公交线路规划的重要因素。采用K-means算法对乘客空间位置聚类，确定区域最佳合乘站点位置，并通过乘客出行时空窗对乘客进行分组。 （2）从时间和空间两个角度分析了乘客的出行请求以及电动定制公交的通勤调度。结合乘客到达合乘站点的最大愿意步行距离和电动定制公交在电池容量约束条件下的最大行驶距离，优化出乘客与车辆匹配的最好结果以及车辆的最佳行驶路线，计算出车辆的发车时间，在乘客偏好时空窗内完成乘客的个性化出行服务。 （3）综合权衡了城市电动定制公交运营商利益与乘客满意度之间的关系，构建了以最小化未被服务的乘客数量和最小化电动定制公交的运行能耗为目标的混合整数规划模型。考虑了车容量、最低载客量、乘客的时空窗、最大可行驶距离、充电桩功率以及耗电功率等约束条件，采用拉格朗日松弛算法将“难约束”吸收到原目标函数中，继而转为对分解后的两个独立的子问题进行求解，并用次梯度算法迭代更新拉格朗日乘子求解出对偶函数的最优值。 （4）以苏福尔斯城市与广州市的交通网络为案例背景，分别对电动定制公交调度模型进行性能分析与交通时空可达性分析。首先对多个时段下具有完整起讫点时空窗的乘客进行调度分析，并针对乘客不同时间窗跨度和充电桩的不同充电功率做了相应灵敏度分析，然后将电动定制公交与传统公交的时空可达性进行对比。结果表明，电动定制公交在城市公共交通系统中运营效果良好，时空可达性高于传统公交。 |
| 作者： | 邱高阳 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 曾伟良;杨文臣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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