基于时空网络的电动汽车分时租赁综合调度方法研究

发布时间：2020-10-10 11:21

　　 分时租赁是一种在“共享经济”背景下将“互联网+”理念融合在传统汽车租赁行业中产生的新型交通服务模式,通常为用户提供随取即用的短时车辆租赁服务,能够提高车辆的使用率,抑制人们的购车需求,解决大城市“停车难”的问题。为进一步提高分时租赁行业的环境效益,分时租赁公司在政府的政策引导和支持下逐渐使用电动汽车作为主要运营车辆,电动汽车分时租赁成为行业内相对主流的模式得到了快速发展。但电动汽车分时租赁在运营管理中也面临着诸多问题。用户出行在时空上的分布不均,导致租赁车辆经常向某些场站过度集中,影响系统运行效率,降低服务质量。为解决这一问题,需要雇佣调度员重新调配电动汽车分布以维持平衡。以调度员和电动汽车为主体,从调度员优化派遣,电动汽车优化调度和人员-车辆协同优化三个方面对电动汽车分时租赁综合调度方法开展研究。针对电动汽车分时租赁系统调度员派遣问题,建立了基于时空网络的调度员派遣策略优化模型,能够在保证模型实用性和精确性的前提下简化模型结构,降低求解难度。此外,为了进一步提高优化方法的可靠性和时效性,基于拉格朗日松弛理论,通过松弛模型中的难约束将原问题拆分为多组相对简单的子问题,再对这些子问题分别求解,凭借高效的可行化算法将原问题的松弛解转化为可行解,最终形成优化的派遣方案。考虑到电动汽车续航能力和充电时长对分时租赁系统调度方案的影响,首先系统分析了电动汽车的充放电特性,在此基础上结合时空网络建模方法提出基于时空-状态网络的电动汽车优化调度模型。这种优化方法能够在充分考虑电动汽车车载电量限制的同时尽可能地降低计算求解的复杂度。在时空-状态网络模型的基础上,参照拉格朗日松弛理论提出高性能的优化算法,在解决较大规模网络问题时能够在较短时间内得到精确度较高的近似最优解。通过构建人员-车辆协同调度优化模型将以上两决策过程整合在统一的优化框架内,通过构建二者时空路径决策变量之间的关联,实现调度员派遣策略和电动汽车调度策略的协同优化。为了进一步提高拉格朗日松弛方法在解决此类综合问题时的精确度和计算速度,采用分支定界法对拉格朗日松弛算法的迭代收敛过程进行了改进。本文还选取美国西雅图市的电动汽车分时租赁系统作为实际案例开展了一系列数值试验。基于综合优化调度方案的展示和关键参数敏感性的分析,为时租赁系统的运营管理提拱了资源分配和调度策略的相关建议。本文基于时空网络建模方法对电动汽车分时租赁系统优化调度问题进行研究,完成了调度员优化派遣问题,电动汽车优化调度问题和人员-车辆协同优化问题的模型构建和优化求解,能够在较短时间内给出精准可靠的系统运营管理方案,可为提升系统运行效率,提高服务质量,降低系统运营成本提供科学依据和理论支撑。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U492.22
【部分图文】：

图 3-1 分时租赁系统调度员派遣方案示例Figure 3-1 Illustration for the staff dispatching strategy of one-way carsharing system为集中解决调度员派遣优化方法中的核心问题，本章在构建模型前给出如下假设：（1）假设调度任务是根据用户的预约出行信息给出，且在系统运营之前就已给出而作为制定调度员派遣方案的已知条件，不考虑预约信息在系统运营过程中临时改变的情况；（2）假设本文中涉及到的分时租赁系统已经根据其所在区域内大致的乘客需求分布和用地特征完成了场站布局和各场站的容量设计。因此假设场站的位置是已知的，且在运营期间场站的人员和车辆的容量以及充电设备的数量是充足的，不会出现由于调度员或电动汽车过多而超出场站容量限制的情况。需要解释的是，考虑电动汽车的节能环保的优势，目前世界各国政府都在极力推广电动汽车，且大力建造、普及电动汽车的充电设备，包括各式的充电站和路边充电桩等。但为了缓解大城市交通拥堵和停车难等问题又在极力限制汽车数量的增长；再加上人力成本的不断提高，因此相对而言，分时租赁公司更加关注

第 3 章 分时租赁系统调度员派遣策略优化方法式中stT —所有派出调度员在运营期间内的总行程时间；| T |—系统运行总时间；iiF I—已派出调度员的总人数。在实际操作管理中，调度员的雇佣成本往往是系统的前期投资的主要部分之一，而相比于后期的调度员派遣成本，调度员的雇佣成本更加难以确定，而且易受到实际问题中多方面因素的影响，因此有必要对不同雇佣成本下调度员最优派遣策略进行详细的分析，尤其是对以系统运营调度优化策略的角度分析调度员单位雇佣成本对系统运营中各成本和运营指标的影响，从而为系统决策者和管理者提供相关的管理学建议。

第 4 章 分时租赁系统电动汽车调度策略优化方法辆电动汽车的采购和维护费用换算成单位运营时间内的摊余成本ac =20 元，电动汽车在场站间的平均单位行驶成本xc =0.25 元/千米，因此电动汽车在场站 i ,之间的行驶成本可表示为 0.25xij ijc d 。此外，在本节假设所有电动汽车的车载电池容量相同且 9kW hmaxE 。
【参考文献】

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本文编号：2835113