一种考虑充电需求的重载电动货车高速公路行驶路径规划方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑充电需求的重载电动货车高速公路行驶路径规划方法

【技术实现步骤摘要】
一种考虑充电需求的重载电动货车高速公路行驶路径规划方法


[0001]本专利技术涉及一种考虑充电需求的重载电动货车高速公路行驶路径规划方法，用于对高速公路上运行的重载电动货车的行驶路径和充电站选择进行科学规划，属于智能交通

。

技术介绍

[0002]在载运装备电动化趋势下，重载货车的电动化也将逐步落地
。
重载货车是高速路网交通流的重要组成部分，重载货车的电动化对减少高速公路交通能耗和尾气污染都将带来潜在贡献
。
[0003]重载电动货车在高速路网中以长距离行程为主，自身有限的续航里程和较高的电耗水平使其往往需要在途中的专用高压充电站充电，影响其整体通行效率
。
因此，重载电动货车的行驶路径规划和充电站选择，将影响路网中电动货车的运输时间
、
运行能耗
、
以及充电资源利用效率等
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种考虑充电需求的重载电动货车高速公路行驶路径规划方法
。
该方法的核心思想是，首先构建一套以所有重载电动货车运输总时间
(
包括货车行驶时间
、
充电时间
、
充电等待时间以及进出充电站的延误时间
)
最小化为目标的混合整数线性规划模型，考虑货车的行驶路径约束
、
电量消耗约束以及充电时间约束等，来优化重载电动货车的行驶路径和充电站选择
。
然后设计算法求解该数学模型，主要思路是遍历所有重载电动货车，逐个循环求解分解后的单车规划模型，并不停更新记录所有充电站的充电状态
。
[0005]本专利技术采用的技术方案具体如下：
[0006]一种考虑充电需求的重载电动货车高速公路行驶路径规划方法，包括以下步骤：
[0007]初始化路网，将路网抽象为路段节点集合
R、
充电站节点集合
C
和路段集合
L
；初始化电动货车集合
K
，确定电动货车的各项参数，包括货车的起终点
、
路段旅行时间
、
进出充电站的延误时间
、
最大电量
、
最低安全电量
、
平均每公里电耗
k
e
以及货车单位电量充电时间
k
c
；初始化每个充电站的充电货车数为0；
[0008]以所有重载电动货车运输总时间最小化为目标函数，结合路径约束
、
电量消耗约束及充电选择约束求解获得所有重载电动货车的高速公路行驶路径规划结果；其中：
[0009]所述路径约束包括：
[0010]约束
(1)
，对非起终点的节点
i
，车辆
k
如果到达节点
i
，一定会离开节点
i
；
[0011]约束
(2)
，保证车辆
k
必须从该车的起点出发；
[0012]约束
(3)
，保证车辆
k
必须到该车的终点结束；
[0013]约束
(4)
，保证如果车辆
k
到达充电站
i
，也必须从充电站
i
离开；
[0014]电量消耗约束包括：
[0015]约束
(5)
，保证车辆
k
的剩余电量始终在最低安全电量和最大电量之间；
[0016]约束
(6)
，表示经过路段
(i
，
j)
时，车辆
k
在节点
i
和节点
j
的剩余电量关系，若节点
i
充电，则在节点
j
的剩余电量为最大电量减去路段
(i
，
j)
消耗的电量；若节点
i
未充电，则在节点
j
的剩余电量为节点
i
的剩余电量减去路段
(i
，
j)
消耗的电量：消耗的电量：消耗的电量：为车辆
k
到达节点
i
时的剩余电量；
d
ij
表示路段
(i
，
j)
的距离；为一个辅助变量，为一个二进制变量，表示货车是否经过路段
(i
，
j)
，当取值为1时表示经过路段
(i
，
j)
，取值为0时表示不经过路段
(i
，
j)
；为一个二进制变量，表示货车是否在节点
i
充电，当取值为1时表示在节点
i
充电，取值为0时表示不在节点
i
充电；为车辆
k
的最大电量；
[0017]约束
(7)
，限制辅助变量的取值范围，若车辆
k
经过路段
(i
，
j)
，辅助变量取值为0；若车辆
k
未经过路段
(i
，
j)
，辅助变量取值为任意值；
[0018]充电选择约束包括：
[0019]约束
(8)
，保证只有充电站节点才能充电，其他节点不能充电；
[0020]约束
(9)
，保证车辆
k
的充电站必须在其行驶路径上，不能在没有经过的充电站充电；
[0021]约束
(10)
，限制同一个充电站服务的电动货车数量，防止出现过度拥挤，等待时间过长；
[0022]约束
(11)
，计算车辆
k
在充电站
i
的充电时间
。
[0023]进一步地，约束
(1)
～
(4)
具体如下：
[0024][0025][0026][0027][0028]式中：
[0029]s
k
为电动货车
k
的起点，
s
k
∈R
；
[0030]e
k
为电动货车
k
的终点，
e
k
∈R。
[0031]进一步地，约束
(5)
～
(7)
具体如下：
[0032][0033][0034][0035]N
为充电站和路段的节点编号集合，
N
＝
R∪C
；为车辆
k
的最大电量；为车辆
k
的最低安全电量；为车辆
k
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种考虑充电需求的重载电动货车高速公路行驶路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：初始化路网，将路网抽象为路段节点集合
R、
充电站节点集合
C
和路段集合
L
；初始化电动货车集合
K
，确定电动货车的各项参数，包括货车的起终点
、
路段旅行时间
、
进出充电站的延误时间
、
最大电量
、
最低安全电量
、
平均每公里电耗
k
e
以及货车单位电量充电时间
k
c
；初始化每个充电站的充电货车数为0；以所有重载电动货车运输总时间最小化为目标函数，结合路径约束
、
电量消耗约束及充电选择约束求解获得所有重载电动货车的高速公路行驶路径规划结果；其中：所述路径约束包括：约束
(1)
，对非起终点的节点
i
，车辆
k
如果到达节点
i
，一定会离开节点
i
；约束
(2)
，保证车辆
k
必须从该车的起点出发；约束
(3)
，保证车辆
k
必须到该车的终点结束；约束
(4)
，保证如果车辆
k
到达充电站
i
，也必须从充电站
i
离开；电量消耗约束包括：约束
(5)
，保证车辆
k
的剩余电量始终在最低安全电量和最大电量之间；约束
(6)
，表示经过路段
(i,j)
时，车辆
k
在节点
i
和节点
j
的剩余电量关系，若节点
i
充电，则在节点
j
的剩余电量为最大电量减去路段
(i,j)
消耗的电量；若节点
i
未充电，则在节点
j
的剩余电量为节点
i
的剩余电量减去路段
(i,j)
消耗的电量：消耗的电量：消耗的电量：为车辆
k
到达节点
i
时的剩余电量；
d
ij
表示路段
(i,j)
的距离；为一个辅助变量，为一个二进制变量，表示货车是否经过路段
(i,j)
，当取值为1时表示经过路段
(i,j)
，取值为0时表示不经过路段
(i,j)
；为一个二进制变量，表示货车是否在节点
i
充电，当取值为1时表示在节点
i
充电，取值为0时表示不在节点
i
充电；为车辆
k
的最大电量；约束
(7)
，限制辅助变量的取值范围，若车辆
k
经过路段
(i,j)
，辅助变量取值为0；若车辆
k
未经过路段
(i,j)
，辅助变量取值为任意值；充电选择约束包括：约束
(8)
，保证只有充电站节点才能充电，其他节点不能充电；约束
(9)
，保证车辆
k
的充电站必须在其行驶路径上，不能在没有经过的充电站充电；约束
(10)
，限制同一个充电站服务的电动货车数量，防止出现过度拥挤，等待时间过长；约束
(11)
，计算车辆

【专利技术属性】
技术研发人员：刘岳朋，李嘉恒，樊豪冉，章立辉，王亦兵，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：