城市纯电动公交车调度优化设计

论文总字数：41551字

摘 要

在国内大力推行“公交优先”战略、积极推广新能源汽车的背景下，各地相继把新能源汽车应用的重点落实在公共交通当中，而纯电动公交车以其特性，获得迅速地推广和发展，但由于车辆动力电池性能的制约，纯电动公交车调度与常规公交调度存在较大差异，为减少公交公司的运营支出，同时推广纯电动公交车，开展城市纯电动公交车调度优化设计十分重要。

本文首先介绍了纯电动公交车的概念和电能供给，接着从基础设施、电池技术、续驶里程、行业规范和人才方面对纯电动公交车目前存在问题进行研究，然后利用波特五力模型对其未来发展作了分析。

接着分析运营调度问题，就纯电动公交车动力电池性能及其成本展开讨论，对调度关键要素归纳，总结了纯电动公交车的续驶里程和充电时间对运营调度的影响。参考常规公交和纯电动公交调度模型，以运营车辆数最少和空驶距离最短为目标，建立纯电动公交车调度模型，介绍并利用遗传算法来对模型进行求解。

然后选取了蚌埠市123路纯电动公交车线路进行算例分析，根据模型和算法实现流程，利用MATLAB软件求出结果，并与现状进行对比，得出了优化的结论，采取放电深度为80%，充电倍率为1C或0.5C可得到符合实际的调度优化结果，最后归纳了城市纯电动公交车调度优化方法。

关键词：纯电动公交车；运营调度；调度模型; 遗传算法

Abstract

Under the background of vigorously implementing the strategy of "bus priority" and actively promoting new energy vehicles in China, the application of new energy vehicles has been put into practice in public transportation all over the country. Pure electric bus has been quickly promoted and developed with its own characteristics. However, due to the restriction of vehicle power battery performance, there are great differences between pure electric bus dispatching and conventional bus dispatching. It is very important to reduce the operating expenditure of bus companies, promote pure electric buses and optimize the dispatching of urban pure electric buses.

Firstly, this paper introduces the concept and power supply of pure electric bus. Then it studies the existing problems of pure electric bus from the aspects of infrastructure, battery technology, driving mileage, industry norms and talents, and uses Porter's five-force model to analyze its future development.

Secondly, this paper analyses the problem of operation scheduling, studies the performance and cost of power battery of pure electric bus, summarizes the key factors of the scheduling, summarizes the influence of driving mileage and charging time of pure electric bus on operation scheduling and establishes a pure electric bus scheduling model with the goal of minimizing the using number of operating vehicles and the empty driving distance by referring to the conventional bus scheduling model and the pure electric bus scheduling model. Then genetic algorithm was introduced and used to solve the model.

Then, the paper chooses the 123-way pure electric bus line in Bengbu City as a case study. According to the model and algorithm implementation process, the results are obtained by using MATLAB software, and compared with the current situation. The optimization conclusion is drawn. The actual dispatching optimization results can be obtained by adopting the discharge depth of 80%, charging rate of 1C or 0.5C. Finally, this paper summarized the optimization of urban pure electric bus dispatching.

KEY WORDS: Pure Electric Bus; Operation Scheduling； Scheduling Model

Genetic Algorithms

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究目的和意义 3

1.2.1 研究目的 3

1.2.2 研究意义 3

1.3 国内外研究现状 4

1.3.1 国内研究现状 4

1.3.2 国外研究现状 6

1.4 研究内容 7

1.5 研究技术路线 8

1.6 论文结构 10

第二章 纯电动公交车发展分析 11

2.1 纯电动公交车概念 11

2.1.1 定义及特点 11

2.1.2 电能供给方式 11

2.2 纯电动公交车当下存在问题 13

2.2.1 基础设施方面 13

2.2.2 电池技术方面 14

2.2.3 续驶里程方面 14

2.2.4 行业规范和人才方面 14

2.3 纯电动公交车发展分析 15

2.3.1 波特五力模型 15

2.3.2 纯电动公交车发展分析 16

2.4 本章小结 17

第三章 纯电动公交车运营调度分析 18

3.1 纯电动公交车调度问题分析 18

3.2 纯电动公交车动力电池性能分析 19

3.2.1 锂离子动力电池的材料对比 19

3.2.2 纯电动公交车动力电池性能指标 19

3.3 纯电动公交车成本分析 21

3.3.1 蚌埠市纯电动公交车发展现状 21

3.3.2 纯电动公交车成本分析 21

3.4 纯电动公交车调度关键要素总结 22

3.5 本章小结 23

第四章 纯电动公交车调度优化模型 24

4.1纯电动公交车调度优化模型 24

4.1.1 单线调度模式 24

4.1.2 纯电动公交车调度优化流程 25

4.1.3 纯电动公交车调度优化模型 26

4.1.4 纯电动公交车调度优化流程图 30

4.1.5 纯电动公交车调度优化模型的创新点 32

4.2 纯电动公交车调度优化模型求解算法 32

4.2.1 遗传算法 32

4.2.1 遗传算法的实现 33

4.3 本章小结 35

第五章 纯电动公交车调度算例分析 36

5.1 算例选取 36

5.2 数据准备 37

5.3 结果分析 38

5.3.1 参数组合①调度结果 39

5.3.2 参数组合②调度结果 40

5.3.3 参数组合③调度结果 41

5.3.4 参数组合④调度结果 42

5.3.5 参数组合⑤调度结果 43

5.3.6 参数组合⑥调度结果 44

5.4 调度方案对比 45

5.5 调度优化方法归纳 46

5.6 本章小结 46

第六章 总结与思考 47

6.1 论文主要工作 47

6.2 存在问题与思考 47

参考文献 49

附录A 蚌埠市123路公交线路班次计划时刻表 52

附录B MATLAB目标函数程序代码 53

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