Preview

Информатика

Расширенный поиск

Подход к оптимизации зарядной инфраструктуры автономных троллейбусов для городских маршрутов

https://doi.org/10.37661/1816-0301-2021-18-4-79-95

Полный текст:

Аннотация

Ц е л и. При проектировании системы городского электротранспорта, заряжающегося во время движения, в том числе автономных троллейбусов с батареями увеличенной емкости, актуальной является оптимизация зарядной инфраструктуры для парка такого транспорта. Зарядная инфраструктура выделенных маршрутов состоит из секций контактной сети вдоль маршрутов и стационарных зарядных станций заданного типа на конечных остановках маршрутов. Она предназначена для обеспечения движения троллейбусов и восстановления заряда их батарей, израсходованного на участках автономного хода.

Цель исследования заключается в создании моделей и методов выработки экономически эффективных решений по зарядной инфраструктуре, обеспечивающих функционирование парка автономных троллейбусов с учетом ряда специфических условий. Условия включают обеспечение заданного диапазона автономного хода троллейбусов при заданной скорости расхода энергии на маршрутах и гарантийного срока эксплуатации их батарей, а также предотвращение разряда батарей ниже критического уровня при различных режимах эксплуатации в течение срока их службы.

М е то д ы. Используются методы теории множеств, теории графов и линейной аппроксимации.

Р е з у л ь т а т ы.  Разработана математическая модель задачи оптимизации зарядной инфраструктуры парка автономных троллейбусов. В качестве целевой функции выбраны суммарные приведенные годовые затраты на зарядную инфраструктуру. Модель сформулирована в виде задачи математического программирования с квадратичной целевой функцией и линейными ограничениями.

З а к л ю ч е н и е. Для решения сформулированной задачи математического программирования могут использоваться стандартные решатели типа IBM ILOG CPLEX, а также, с учетом ее вычислительной сложности, эвристический метод «роя частиц». Решение задачи заключается в выборе конфигурации расположения секций контактной сети на маршрутах и длительностей зарядки троллейбусов на конечных остановках, определяющих соответствующие количества стационарных зарядных станций на этих остановках.

Об авторах

М. Я. Ковалев
Объединенный институт проблем информатики Национальной академии наук Беларуси
Беларусь

Ковалев Михаил Яковлевич - доктор физико-математических наук, профессор, зам. генерального директора по научной работе.

ул. Сурганова, 6, Минск, 220012.



Б. М. Розин
Объединенный институт проблем информатики Национальной академии наук Беларуси
Беларусь

Розин Борис Матвеевич - кандидат технических наук, заведующий сектором.

ул. Сурганова, 6, Минск, 220012.



И. А. Шатерник
Объединенный институт проблем информатики Национальной академии наук Беларуси
Беларусь

Шатерник Илья Андрианович - инженер-программист.

ул. Сурганова, 6, Минск, 220012.



Список литературы

1. Analysis of limiting factors of battery assisted trolleybuses / D. Grygar [et al.] // Transportation Research Procedia. – 2019. – Vol. 40. – P. 229–235.

2. System optimization for dynamic wireless charging electric vehicles operating in a multiple-route environment / I. Hwang [et al.] // IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems. – 2017. – Vol. 19, iss. 6. – P. 1709–1726. https://doi.org/10.1109/TITS.2017.2731787

3. Ensuring sustainable development of urban public transport: A case study of the trolleybus system in Gdynia and Sopot (Poland) / M. Wołek [et al.] // J. of Cleaner Production. – 2021. – Vol. 279. https://123807.doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.123

4. Bartlomiejczyk, M. Practical application of in motion charging: Trolleybuses service on bus lines / M. Bartlomiejczyk // 18th Intern. Scientific Conf. on Electric Power Engineering (EPE), Kouty nad Desnou, 17– 19 May 2017. – Kouty nad Desnou, 2017. – P. 1–6. https://doi.org/10.1109/epe.2017.7967239

5. Jang, Y. J. Survey of the operation and system study on wireless charging electric vehicle systems / Y. J. Jang // Transportation Research Part C. – 2018. – Vol. 95. – P. 844–866.

6. Chen, Z. Deployment of stationary and dynamic charging infrastructure for electric vehicles along traffic corridors / Z. Chen, W. Liu, Y. Yin // Transportation Research Part C. – 2017. – Vol. 77. – P. 185–206.

7. Sevcik, J. A Vehicle device tailored for hybrid trolleybuses and overhead wires implementation in SUMO / J. Sevcik, J. Prikryl // SUMO User Conf. 2019, EPiC Series in Computing, Berlin, Germany, 13–15 May 2019. – Berlin, 2019. – Vol. 62. – P. 145–157.

8. Ko, Y. D. The optimal system design of the online electric vehicle utilizing wireless power transmission technology / Y. D. Ko, Y. J. Jang // IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems. – 2013. – Vol. 14(3). – P. 1255–1265.

9. Goehlich, D. Conceptual design of urban e-bus systems with special focus on battery technology / D. Goehlich, T.-A. Fay, S. Park // Proc. of the 22nd Intern. Conf. on Engineering Design (ICED19), Delft, The Netherlands, 5–8 Aug. 2019. – Delft, 2019. https://doi.org/10.1017/dsi.2019.289

10. Han, S. K. A practical battery wear model for electric vehicles charging applications / S. K. Han // Applied Energy. – 2014. – Vol. 113. – P. 1100–1108.

11. Millner, A. Modeling lithium ion battery degradation in electric vehicles / A. Millner // 2010 IEEE Conf. on Innovative Technologies for an Efficient and Reliable Electricity Supply, Waltham, MA, 27–28 Sept. 2010. – Waltham, 2010. – P. 349–356.

12. Pelletier, S. Charge scheduling for electric freight vehicles / S. Pelletier, O. Jabali, G. Laporte // Transportation Research Part B. – 2018. – Vol. 115. – P. 246–269.

13. Guschinsky, N. N. Optimization of slow-charging infrastructure for electric buses of one depot / N. N. Guschinsky, М. Y. Kovalyov, B. М. Rozin // Танаевские чтения : докл. Девятой Междунар. науч. конф., Минск, 30 марта 2021 г. – Минск : ОИПИ НАН Беларуси, 2021. – С. 153–157.

14. Скобцов, Ю. А. Метаэвристики / Ю. А. Скобцов, Е. Е. Федоров. – Донецк : Ноулидж, 2013. – 426 с.

15. Poli, R. Analysis of the Publications on the Applications of Particle Swarm Optimisation / R. Poli // J. of Artificial Evolution and Applications. – 2008. – Vol. 2008. – Р. 1–10. https://doi.org/10.1155/2008/685175

16. Гущинский, Н. Н. Оптимизация размещения детали на многопозиционном поворотном столе агрегатного станка / Н. Н. Гущинский, В. Е. Зданович, Б. М. Розин // Информатика. – № 4(48). – 2015. – С. 57–72.

17. Fleet and charging infrastructure decisions for fast-charging city electric bus service / N. Guschinsky [et al.] // Computers and Operations Research. – 2021. – Vol. 135. https://doi.org/10.1016/j.cor.2021.105449


Рецензия

Для цитирования:


Ковалев М.Я., Розин Б.М., Шатерник И.А. Подход к оптимизации зарядной инфраструктуры автономных троллейбусов для городских маршрутов. Информатика. 2021;18(4):79-95. https://doi.org/10.37661/1816-0301-2021-18-4-79-95

For citation:


Kovalyov М.Y., Rozin B.M., Shaternik I.A. Approach to optimizing charging infrastructure of autonomous trolleybuses for urban routes. Informatics. 2021;18(4):79-95. (In Russ.) https://doi.org/10.37661/1816-0301-2021-18-4-79-95

Просмотров: 147


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1816-0301 (Print)
ISSN 2617-6963 (Online)