基于GNSS轨迹数据的公交多能源供需网络调度优化模型

奇格奇; 曹琳琪; 沈益达; 董艳; 何思帆; 杨瑀玎; 关伟

交通信息与安全 ›› 2025, Vol. 43 ›› Issue (3) : 85 -99.

奇格奇, 曹琳琪, 沈益达, 董艳, 何思帆, 杨瑀玎, 关伟

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摘要

针对多能源类型（包括油、电、气、氢等）公交车混合运营现状，在考虑公交实际运营经验与习惯的基础上，为弥补当前理论研究中通常以单一能源类型为对象的不足，研究了公交混合能源类型网络中能源补充的供需匹配优化问题。以公交车实际全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）数据为基础，挖掘公交在能源补充过程中表现出的空间特性，提出“潜在能源需求点”。基于包括潜在能源需求点的不同能源类型需求点与供给点，建立多能源类型混合调度优化模型，利用能源类型约束、供给点容量约束等条件，使得模型更加符合实际运营情况。提出改进后基于精英策略的遗传算法，类比碱基互补配对原则刻画单条线路存在多类型能源需求情况，结合多项指标求解得到能源补充约束下的最小额外空跑成本、供需网络优化匹配方案及各项线网效能评价。以北京市公交车GNSS长时轨迹数据作为案例进行研究，利用两阶段聚类算法筛选提取潜在能源需求点，提出了公交多能源供需匹配优化策略，并通过随机配置线路能源类型和去除关键节点进行公交多能源供需网络鲁棒性检验。研究结果表明：本文模型相较于基准模型，燃油、氢能源、电动公交线路的能源供需优化匹配成本分别降低7.12%、9.07%、9.82%，优化算法适应度函数提升5.18%，有助于公交能源供给侧优化配置及能源需求的智慧化管理。同时，针对公交车多能源类型混合运营现状，需要对能源需求、能源补充进行协同调整实现供需关系平衡，并关注重要能源补充节点的建设和运营，从而提升网络稳定性与资源利用效率。