Оптимизация неоднородной зарядной инфраструктуры и расписания зарядки электробусов для городских маршрутов

Рассматривается задача оптимизации комплектации узлов городской транспортной сети разнотипными зарядными станциями и суточного расписания зарядки для парка разнотипных электробусов с аккумуляторными батареями. Зарядные станции депо должны обеспечивать медленную зарядку в ночное время батарей электробусов до максимального уровня, зарядные станции терминалов маршрутов – быструю частичную подзарядку батарей, достаточную для выполнения электробусами очередных рейсов их дневных заданий в пределах представительного периода дня. В качестве критерия оптимальности принята минимизация суммарной суточной стоимости зарядных станций, износа батарей электробусов и потребленной электроэнергии. Разработана математическая модель задачи в форме смешанного целочисленного линейного программирования. Исследованы средства повышения эффективности модели за счет дополнительных ограничений и выделено наиболее эффективное подмножество таких ограничений. Проведенный компьютерный эксперимент со случайно генерируемыми задачами подтвердил хорошую работоспособность модели для задач средней и большой размерности.

1. Dirks, N. On the integration of battery electric buses into urban bus networks / N. Dirks, M. Schiffer, G. Walther // Transportation Research Part C: Emerging Technologies. – 2022. – Vol. 139. – P. 103628. https://doi.org/10.1016/j.trc.2022.103628

2. Battery capacity and recharging needs for electric buses in city transit service / Z. Gao, Z. Lin, T. J. LaClair [at al.] // Energy. - 2017. - Vol. 122. - P. 588-600. https://doi.org/10.1016/j.energy.2017.01.101

3. The electric bus fleet transition problem / S. Pelletier, O. Jabali, J. E. Mendoza, G. Laporte // Transportation Research Part C: Emerging Technologies. - 2019. - Vol. 109. - P. 174–193. https://doi.org/10.1016/j.trc.2019.10.012

4. Zheng, Z. On the role of battery degradation in en-route charge scheduling for an electric bus system / Z. Zheng, S. Wang, X. Qu // Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review. – 2022. – Vol. 161. – P. 102727. https://doi.org/10.1016/j.tre.2022.102727

5. Göhlich, D. Conceptual design of urban e-bus systems with special focus on battery technology / D. Göhlich, T.-A. Fay, S. Park // Proceedings of the Design Society: International Conference on Engineering Design. – 2019. - Vol. 1, iss. 1. – P. 2823–2832. https://doi.org/10.1017/dsi.2019.289

6. Han, S. A practical battery wear model for electric vehicles charging applications / Sekyung Han, Soohee Han, Hirohisa Aki // Applied Energy. - 2014. - Vol. 113. - P. 1100-1108. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2013.08.062

7. Pelletier, S. Charge scheduling for electric freight vehicles / S. Pelletier, O. Jabali, G. Laporte // Transportation Research Part B: Methodological. - 2018. - Vol. 115. - P. 246-269. https://doi.org/10.1016/j.trb.2018.07.010

8. Cost minimizing decisions on equipment and charging schedule for electric buses in a single depot / N. Guschinsky, M. Y. Kovalev, E. Pesch, B. Rozin // Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review. - 2023. - Vol. 180. - P. 103337. https://doi.org/10.1016/j.tre.2023.103337

9. Electric bus fleet size and mix problem with optimization of charging infrastructure / M. Rogge, E. van der Hurk, A. Larsen, D. U. Sauer // Applied Energy. - 2018. - Vol. 211. - P. 282-295. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.11.051

10. Розин, Б. М. Об оптимизации смешанной зарядной инфраструктуры электробусов для городских маршрутов / Б. М. Розин, И. А. Шатерник // Информатика. – 2022. − Т. 19, № 2. – С. 68–84. https://doi.org/10.37661/1816-0301-2022-19-2-68-84