一种基于综合成本评估的公交车队置换方法技术

本发明专利技术公开了一种基于综合成本评估的公交车队置换方法，在考虑影响公交置换以及置换期间运营成本因素的基础上，建立了一个混合整数规划，创新地融入生命周期成本与社会碳排放成本，以实现公交车队置换最优方案的求解。本发明专利技术提供的技术方案对于降低公交车队电气化置换过程成本，科学规划置换方案，实现可持续绿色公交运营有着很大作用。

A method of bus fleet replacement based on comprehensive cost evaluation

【技术实现步骤摘要】
一种基于综合成本评估的公交车队置换方法
本专利技术涉及公共交通信息处理
，更具体的说是涉及一种基于综合成本评估的公交车队置换方法。
技术介绍
近年来，随着我国城市化进程加快以及交通产业的快速发展，自然资源的过度消耗、交通阻滞情况恶化以及空气污染的急速加剧等问题，逐步进入了公众的视野之中，可持续交通理念逐渐受到关注。公共交通在提高运输能耗效率，降低交通能耗方面相对于传统车辆有着显著优势。然而传统的内燃机驱动公交车仍存在能耗大、污染重的弊端。在社会发展和环境能源之间的矛盾日益加剧的背景下，公交电动化成为了公交发展的新选择。电动公交具有运行期间“低能耗、零排放”的优势。另外，随着储能技术进步，电动公交的成本优势也将在近期逐渐显现。电气化是当下汽车产业发展主要趋势之一。从全球范围看，以动力电气化、材料轻量化、车辆智能化三大科技为核心的新能源汽车技术大变革，正在深入发展。现有的公交置换方案大多基于即有经验制定，根据可投入预算与设备购置成本对方案可行性进行粗略核验，方案评价量化程度有限。而已有的相关研究更多集中于公交车辆的购买而非置换带来的影响。我国公共交通体量巨大，城市公路公交网络复杂，公交车辆置换成本较高且置换过程影响因素复杂。一种能够广域应用的，评价不同公交置换方案，导出最优结果的公交车队置换方案优化方法具有较强的现实意义，具体可体现在：为城市公交运营公司提供置换工作成本优化方案，为城市交通管理部门科学指导开展电动公交置换工作提供理论方法，为搭建大规模公交车队置换方案交互平台提供模型基础。r>因此，如何规划公交车队置换方案是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种基于综合成本评估的公交车队置换方法，在考虑影响公交置换以及置换期间运营成本因素的基础上，建立了一个混合整数规划，创新地将生命周期成本与社会碳排放成本融入模型中，从而科学规划置换方案。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于综合成本评估的公交车队置换方法，包括：标定步骤：根据预期车队置换地区环境，对反应交通环境的参数进行标定；确定置换方案输入参数步骤：根据实际置换需求确定置换参数，基于公交运行情况确定公交运营过程参数；构建模型步骤：基于标定的参数、置换参数和公交运营过程参数和生命周期成本、社会碳排放成本确定规划模型；求解步骤：对所述规划模型进行求解，得到公交车队置换方案。优选的，所述规划模型包括：约束条件如下：(1)逻辑约束：C0＝Q0(3)(2)假设约束：Pt，1＝0(8)(3)目标约束：其中，i为公交使用时长，单位年，k为公交使用燃料种类，t为年数；Pt,k为第t年k种类公交购置数量；Qt为第t年充电基础设施安装数，Rt,k,i为第t年使用了i年的k种类公交回收数量；At,k,i为第t年使用了i年的k种类公交总数；Ct为第t年充电基础设施总数；Bt为总年预算，ek为k种类公交资本成本，fk,i为使用了i年的k种类公交车每公里的经营成本与维护成本；jk为k种类公交车每公里的燃料成本；l为充电基础设施资本成本；n为充电基础设施经营成本和维护成本；sk为k种类公交回收价值；δ为单位社会碳排放成本；θk为k种类公交单位距离运营耗能；dt为第t年公交需求；m为平均里程数；fac1k为k种类公交单位燃料生产成本因子；fac2k为k种类公交单位燃料燃放成本因子，α为利率因子；β为通膨因子；max为公交运营最大年限；min为公交运营最小年限；ω为最终电动公交最小占比；hk,i为最初时，使用了i年的k种类公交数。优选的，在标定步骤中，标定的参数包括：置换期间年预算，柴油、电动公交资本成本，柴油公交每公里运营燃油成本，电动公交每公里耗电成本，充电基础设施资本成本，充电基础设施经营成本与维护成本，公交回收价值，单位社会碳排放成本，社会公交车辆需求数，公交单位燃料，生产成本因子，公交单位燃料燃放成本因子，年利率因子，年通膨因子，公交运营最大年限和公交运营最小年限；且参数基于不同交通环境进行调整。优选的，所述置换参数包括：置换周期，置换结束时电动公交占总运营公交车辆数比例，置换期间年支出预算，且置换参数根据置换目标进行设置选择。优选的，所述公交运营过程参数包括：目标线路公交运营平均里程，年公交需求数，置换初期车队车辆组成情况，柴油公交运营单位距离能耗，柴油和电动公交运营单位距离能耗。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种基于综合成本评估的公交车队置换方法，在考虑影响公交置换以及置换期间运营成本因素的基础上，建立了一个混合整数规划，创新地融入生命周期成本与社会碳排放成本，以实现公交车队置换最优方案的求解。本专利技术提供的技术方案对于降低公交车队电气化置换过程成本，科学规划置换方案，实现可持续绿色公交运营有着很大作用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种基于综合成本评估的公交车队置换方法的流程图。图2为本专利技术提供的546路公交车队置换方案规划结果图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。近年来，随着公交管理精细化理念的推广，车辆运营相关参数的采集、车辆运营轨迹记录以及运营过程中的能耗估计结果能够为车队置换方案评估提供丰富的输入；日益完善的传统运营成本评价方法以及可持续发展研究中提出的新型成本评价指标为制定符合当前社会需求的公交置换成本评价指标提供了重要参考。基于此，结合
技术介绍
中提到的问题，本专利技术实施例公开了一种基于综合成本评估的公交车队置换方法，具体参见附图1，包括如下步骤：S1标定步骤：根据预期车队置换地区环境，对反应交通环境的参数进行标定；S2确定置换方案输入参数步骤：根据实际置换需求确定置换参数，基于公交运行情况确定公交运营过程参数；S3构建模型步骤：基于标定的参数、置换参数和公交运营过程参数和生命周期成本、社会碳排放成本确定规划模型；S4求解步骤：对所述规划模型进行求解，得到公交车队置换方案。本专利技术提供的方法核心是建立的混合整数规划模型，该模型要求提前标定燃料价格，利率，通膨率，社会碳排放成本在内的社会经济参数；包括公交及相关设备的资本成本与运营管理成本，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于综合成本评估的公交车队置换方法，其特征在于，包括：/n标定步骤：根据预期车队置换地区环境，对反应交通环境的参数进行标定；/n确定置换方案输入参数步骤：根据实际置换需求确定置换参数，基于公交运行情况确定公交运营过程参数；/n构建模型步骤：基于标定的参数、置换参数和公交运营过程参数和生命周期成本、社会碳排放成本确定规划模型；/n求解步骤：对所述规划模型进行求解，得到公交车队置换方案。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于综合成本评估的公交车队置换方法，其特征在于，包括：
标定步骤：根据预期车队置换地区环境，对反应交通环境的参数进行标定；
确定置换方案输入参数步骤：根据实际置换需求确定置换参数，基于公交运行情况确定公交运营过程参数；
构建模型步骤：基于标定的参数、置换参数和公交运营过程参数和生命周期成本、社会碳排放成本确定规划模型；
求解步骤：对所述规划模型进行求解，得到公交车队置换方案。


2.根据权利要求1所述的一种基于综合成本评估的公交车队置换方法，其特征在于，所述规划模型包括：



约束条件如下：
(1)逻辑约束：






C0＝Q0(3)



(2)假设约束：









Pt，1＝0(8)
(3)目标约束：












其中，i为公交使用时长，单位年，k为公交使用燃料种类，t为年数；Pt,k为第t年k种类公交购置数量；Qt为第t年充电基础设施安装数，Rt,k,i为第t年使用了i年的k种类公交回收数量；At,k,i为第t年使用了i年的k种类公交总数；Ct为第t年充电基础设施总数；Bt为总年预算，ek为k种类公交资本成本，fk,i为使用了i年的k种类公交车每公里的经营成本与维护成本；jk为k种类公交车每公里的燃料成本；l为充电基础设施...

【专利技术属性】
技术研发人员：马晓磊，吴淑涛，闫昊阳，周心宇，黄，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11