原文传递
电动公交车辆和乘务协同调度的双目标优化研究
| 论文题名： | 电动公交车辆和乘务协同调度的双目标优化研究 |
| 关键词： | 电动公交;车辆-乘务协同调度;班次均衡;部分充电;双目标优化 |
| 摘要： | 能源环境、交通安全、城市效率是城市可持续发展的关键要素，在低碳环保、高效节能的要求之下，公交车全面电动化成为公共交通行业的发展目标之一。车辆调度和乘务调度作为公共交通系统规划与运营的两个关键环节，常常被组合成一个整体协同考虑，而伴随燃油公交车的电动化升级，需要解决的首要问题便是:在编制公交系统行车计划和乘务调度方案时，电动公交车因实际续航能力有限而无法沿用传统的调度流程，需要在行程衔接约束的基础上进一步考虑车辆续航里程限制、充电安排以及对司机班次的影响。同时，在公交车充电问题上也存在多种选择:完全充电或部分补电、快充或慢充、充电时间是否固定等等，不同的充电模式对应着不同的公交车和司机的最优协同调度方案。 本文在现有研究的基础上，对公交车电动化后的车辆调度和乘务调度问题展开研究，提出电动公交车辆和乘务协同调度问题(IntegratedElectricBusandCrewSchedulingProblem,IEBCSP)，以最小化总运营成本和班次间任务量均衡为目标，考虑的约束包括:电动公交车的行程衔接、电量消耗，乘务的行程间休息时间、最大驾驶时长和最大工作时长，以及公交车和乘务协同调度时的接续行程时间约束。分析“充电时间固定且完全充电”、“充电时间不固定且完全充电”、“充电时间不固定且部分充电”三种充电模式对IEBCSP最优解决方案的影响，分别为之构建混合整数规划模型，并设计基于分层序列的禁忌搜索(TabuSearch，TS)算法求解，根据协同调度问题特征设计编码方式和邻域移动策略，通过设置禁忌表和特赦准则来帮助搜索跳出局部最优，实现全局优化，在TS算法迭代过程中利用分层序列的思想来处理两目标，在保证优化总运营成本的基础之上均衡司机的工作量。 本文采用求解器CPLEX、Gurobi及所设计的TS算法来求解包含真实算例和随机生成算例在内的4个算例，分析三种充电模式下IEBCSP的调度方案和补电安排，对比了求解器和TS算法的求解表现、单/双目标下的班次差异、完全充电和部分充电模式下的调度方案，证实了TS算法求解IEBCSP的有效性、考虑平衡班次间作业量差距的必要性、以及部分充电模式的灵活性和对总运营成本的影响。本文可为公交公司合理编制车辆和乘务调度方案、平衡司机任务差距、灵活选择充电模式提供参考，以减少营运成本投入，提高交通资源利用率。 |
| 作者： | 郭媛媛 |
| 专业： | 管理科学与工程 |
| 导师： | 赵培忻 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
