一种电动公交车辆调度方法技术

本发明专利技术公开一种电动公交车辆调度方法，所述方法包括：首先给定单程任务集合，车场、充电桩与站点之间的空驶时间矩阵，电动公交车的电池容量与充电所需时间；将单程按照出发时间由早到晚进行排序；通过单程间的时间兼容性和电量兼容性依次将单程分配到车次链中形成初始解；通过解的破坏算法摘出部分单程；然后通过修复算法重构调度方案；不断重复直到满足终止条件。本发明专利技术所述方法能够生成电动公交的车辆调度方案；考虑单程时间的随机性，本发明专利技术提出了电量兼容性的计算方法，与时间兼容性一起通过概率来描述单程间的可连接性；通过设置兼容概率下限提高方案的鲁棒性，进而提高公交的服务质量。

【技术实现步骤摘要】
一种电动公交车辆调度方法
本专利技术涉及公共交通车辆调度研究
，具体涉及一种电动公交车辆调度方法。
技术介绍
近些年随着城市现代化水平的不断提升，电动汽车尤其是电动公交车的占有率也逐渐提高。同时电动公交能够一定程度上缓解能源紧缺与环境污染问题，因此各国政府都在大力推动电动汽车的发展以促进城市节能减排。但是由于电动公交车的续航里程短，充电时间长，因此为公交企业的车辆调度带来了新的挑战。在电动公交车调度的过程中，不仅要考虑时刻表的约束，还要考虑公交的电量约束和充电策略,使得电动公交的车辆调度问题的求解变得异常困难。因此如何在满足时刻表和电量约束的前提条件下制定出成本较少的车辆调度方案至关重要。基于此本专利技术提出了一种电动公交车辆调度方法，考虑到单程运营时间的随机性因此采用电量兼容性和时间兼容性来描述两个单程间链接弧的可行性，提高了调度方案的鲁棒性，同时采用了自适应大规模邻域搜索算法求解车辆调度方案，能够给出有效的电动公交车辆调度方案，提高公交的服务水平。
技术实现思路
本专利技术针对现有车辆调度方法无法有效解决电动公交车辆调度的问题，提供一种电动公交车辆调度方法，来生成电动公交车辆调度方案，减少乘客成本和公交运营成本。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：本专利技术实施例提供一种电动公交车辆调度方法，包括以下步骤：步骤1，给定单程任务集合，车场、充电桩与站点之间的空驶时间矩阵，电动公交车的电池容量与充电所需时间；步骤2，将单程按照出发时间由早到晚进行排序；步骤3，通过单程间的时间兼容性和电量兼容性依次将单程分配到车次链中形成初始解；步骤4，通过解的破坏算法摘出部分单程；步骤5，通过修复算法重构调度方案；步骤6，重复步骤4至5直至满足终止条件。本专利技术实施例提供一种电动公交车辆调度方法，采用自适应大规模邻域搜索算法计算车辆调度方案，考虑到单程运营时间的随机性因此通过两个单程间的电量兼容性和时间兼容性来描述两个单程间链接弧的可行性；通过破坏算法和重组算法不断寻找更优解；帮助公交企业更好的制定电动公交的车辆调度方案，同时提高方案的鲁棒性，减少公交公司的运营成本和乘客的等待成本，最终为乘客提供了更好的公共交通服务。附图说明图1为本专利技术实施例一种电动公交车辆调度方法被执行时的流程示意图；图2为本专利技术实施例初始解构造流程示意图；图3为本专利技术实施例兼容性判断流程示意图；图4为本专利技术实施例解的破坏方法流程示意图；图5为本专利技术实施例解的修复方法流程示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。步骤1，给定单程任务集合，车场、充电桩与站点之间的空驶时间矩阵，电动公交车的电池容量与充电所需时间；步骤2，将单程按照出发时间由早到晚进行排序；步骤3，通过单程间的时间兼容性和电量兼容性依次将单程分配到车次链中形成初始解；步骤4，通过解的破坏算法摘出部分单程；步骤5，通过修复算法重构调度方案；步骤6，重复步骤4至5直至满足终止条件。具体的，首先获取单程任务集合，车场、充电桩与站点之间的空驶时间矩阵，电动公交车的电池容量与充电所需时间等基础信息。将单程集合按照单程的计划发车时间由早到晚进行排序，之后按照设计的时间兼容性计算方法和电量兼容性计算方法，依次判断单程与车次链的兼容性并插入车次链以形成初始解。将初始解不断通过破坏和修复方法构造新解，直到满足终止条件后方法结束，输出最终解。图2为本专利技术实施例初始解构造流程示意图；如图2所示，包括以下步骤：步骤31，取出单程序列中第一个单程，分别判断所有车次链中最后一个单程与其的时间兼容性和电量兼容性；步骤32，如果存在兼容的车次链则计算将当前单程插入车次链末尾所产生的目标函数增量，将当前单程插入至目标函数增量最小的车次链末尾；步骤33，如果不存在兼容的车次链则开启一个新的车次链来执行当前单程；步骤34，重复步骤31至34直到所有单程都分配完成。具体的，首先取出单程序列中的第一个单程，将取出来的单程分别判断与所有车次链中最后一个单程的时间兼容性和电量兼容性。如果存在兼容的车次链就选择其中目标函数增量最小的车次链插入，如果没有兼容的车次链就新建一个车次链完成单程。不断循环判断直到所有单程分配完成，形成初始解。图3为本专利技术实施例兼容性判断流程示意图，如图3所示，包含以下步骤：步骤311，假定单程间连接弧为普通弧，判断当前单程与车次链中最后一个单程是否满足时间兼容性要求，如果不满足则忽略该车次链，否则继续；步骤312，判断当前单程与车次链中最后一个单程是否满足电量兼容性要求，如果满足则记录该车次链与连接弧的类型；步骤313，如果当前单程与车次链中最后一个单程不满足电量兼容性要求，则将弧的类型改为充电弧，再重新判断是否满足时间兼容性要求，如果满足则记录该车次链与连接弧的类型，否则忽略该车次链；步骤314，重复步骤311至313直到所有车次链完成判断。具体的，判断时间兼容性的方法如下，首先给定可接受兼容概率的最小值为0.8，用代表单程在时刻到达的概率，这个概率是由该单程的历史运营时间分布得到，因此单程的运营时间概率分布为，其中代表单程的出发时间。有了上述定义,当确定之间的链接弧为普通弧，我们就可以计算两单程间的时间兼容性，其中为单程之间的空驶时间。因此当时单程满足时间兼容性要求，否则单程不满足时间兼容性要求。同样的如果之间的链接弧为充电弧则,其中为单程的到达地点到充电场的空驶时间，为充电场到单程的出发地点的时间，为电动车充满电所需时间。同样当时单程满足时间兼容性要求，否则单程不满足时间兼容性要求。如果单程为车次链的首个单程，则其与车场的链接弧为出场弧，一定能够满足时间兼容性要求，同样的单程为车次链的最后一个单程则其与车场的链接弧为返场弧，也一定能够满足时间兼容性要求。判断电量兼容性的方法如下，为了判断单程的电量兼容性，首先需要计算单程完成时的电量,其中为单程间空驶所消耗的电量，为完成单程所需的电量。不同于时间兼容性的计算，需要在仿真过程中实时的计算。因此当时则单程满足电量兼容性要求，其中为电池最少剩余电量，为车辆由单程的到达地点行驶至充电站所需电量，反之当时则单程不满足电量兼容性要求图4为本专利技术实施例解的破坏方法流程示意图；如图4所示，包括以下步骤：步骤41，通过三种破坏操作的累计得分，使用轮盘赌的方法随机选择出一种破坏操作；步骤42，通过选择出的破坏操作，将特定单程从车次链中移除，并加入移除队列；步骤43，检查所有车次链，将没有单程的车次链去除；步骤44，重复步骤42至43直到10%的单程被移除。具体的，本专利定义的三种破坏操作分别为：随机破坏；最坏单程破坏；相关单程破坏。其中随机破坏是指随机选择一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动公交车辆调度方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，给定单程任务集合，车场、充电桩与站点之间的空驶时间矩阵，电动公交车的电池容量与充电所需时间；/n步骤2，将单程按照出发时间由早到晚进行排序；/n步骤3，通过单程间的时间兼容性和电量兼容性依次将单程分配到车次链中形成初始解；/n步骤4，通过解的破坏算法摘出部分单程；/n步骤5，通过修复算法重构调度方案；/n步骤6，重复步骤4至5直至满足终止条件。/n

【技术特征摘要】
1.一种电动公交车辆调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，给定单程任务集合，车场、充电桩与站点之间的空驶时间矩阵，电动公交车的电池容量与充电所需时间；
步骤2，将单程按照出发时间由早到晚进行排序；
步骤3，通过单程间的时间兼容性和电量兼容性依次将单程分配到车次链中形成初始解；
步骤4，通过解的破坏算法摘出部分单程；
步骤5，通过修复算法重构调度方案；
步骤6，重复步骤4至5直至满足终止条件。


2.根据权利要求1所述的一种电动公交车辆调度方法，其特征在于，所述通过单程间的时间兼容性和电量兼容性依次将单程分配到车次链中形成初始解的步骤包括：
步骤31，取出当前单程序列中第一个单程，分别判断所有车次链中最后一个单程与其的时间兼容性和电量兼容性；
步骤32，如果存在兼容的车次链，则计算将当前单程插入车次链末尾所产生的目标函数增量，最后将当前单程插入至目标函数增量最小的车次链末尾；
步骤33，如果不存在兼容的车次链，则开启一个新的车次链来执行当前单程；
步骤34，重复步骤31至33直到所有单程都取出并处理完毕。


3.根据权利要求2所述的形成初始解的方法，其特征在于，所述判断单程间兼容性的方法包括：
步骤311，假定单程间连接弧为普通弧，判断当前单程与车次链中最后一个单程是否满足时间兼容性要求，如果不满足则忽略该车次链，否则继续；
步骤312，判断当前单程与车次链中最后一个单程是否满足电量兼容性要求，如果满足则记录该车次链与连接弧的类型；
步骤313，如...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈吟东，沈若愚，
申请(专利权)人：武汉禾青优化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42