本發(fā)明屬于城市交通規(guī)劃與優(yōu)化領(lǐng)域，具體涉及一種基于城市虛擬交通平臺(tái)的電動(dòng)汽車充電站選址方法。

背景技術(shù)：

電動(dòng)汽車指以車載電源為動(dòng)力，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車輛。由于對(duì)環(huán)境影響相對(duì)傳統(tǒng)汽車較小，電動(dòng)汽車的前景被廣泛看好，但當(dāng)前電動(dòng)汽車在我國的發(fā)展仍然處于起步階段，相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚不成熟。從電動(dòng)汽車使用的能源角度出發(fā)，可將電動(dòng)汽車細(xì)分為純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、燃料電池汽車。

國家以及地方政府為了鼓勵(lì)電動(dòng)汽車的發(fā)展，近年來也發(fā)布了一系列的政策法規(guī)，例如，《關(guān)于2016-2020年新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政支持政策的通知》、《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則(修訂版征求意見稿)》、《關(guān)于加快居民區(qū)電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的通知》等等。這一列的政策法規(guī)對(duì)推廣電動(dòng)汽車起到了重要的作用，城市中的新能源汽車保有量也得到了非常大的提高。

然而，在實(shí)際的城市中，充電設(shè)施(充電站、充電樁等)的數(shù)量與設(shè)施的布局大大限制了電動(dòng)汽車的使用率，很多電動(dòng)汽車的擁有者在使用電動(dòng)汽車前，均會(huì)考慮出行線路沿線充電設(shè)施的便利情況。若充電并不方便，其往往會(huì)放棄使用電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)而使用其他方式出行。本發(fā)明便是在如上的背景上提出的，借助城市虛擬交通平臺(tái)對(duì)城市交通問題的虛擬化重現(xiàn)，基于大量的交通與城市發(fā)展實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)充電站選址的優(yōu)化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中城市充電站樁布局不合理以及選址較為偏僻所導(dǎo)致的不利于電動(dòng)汽車使用的問題，本發(fā)明提出一種基于城市虛擬交通平臺(tái)的電動(dòng)汽車充電站選址方法，根據(jù)城市路段交通流量來確定電動(dòng)汽車充電站的地址，便于電動(dòng)汽車充電，對(duì)提升電動(dòng)汽車使用率具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明中基于城市虛擬交通平臺(tái)的電動(dòng)汽車充電站選址方法通過構(gòu)建城市虛擬交通平臺(tái)，并基于該平臺(tái)進(jìn)行城市的交通分配，獲取城市的路段交通流量，根據(jù)路段交通流量的排序，確定電動(dòng)汽車充電站的地址，具體包含了5個(gè)步驟：步驟a)構(gòu)建城市虛擬交通平臺(tái)、步驟b)基于城市虛擬交通平臺(tái)，進(jìn)行交通分配，并記錄各個(gè)路段的交通流量、步驟c)計(jì)算代表性交通流量、步驟d)確定充電站數(shù)量，步驟e)確定充電站的地址。

a)構(gòu)建城市虛擬交通平臺(tái)；

采集城市道路網(wǎng)絡(luò)信息、交通管理信息、公共交通網(wǎng)絡(luò)信息、交通需求信息、交通小區(qū)信息，并將采集得到的信息轉(zhuǎn)化為符合“交運(yùn)之星-transtar”軟件規(guī)則的數(shù)據(jù)文件，并將轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)文件通過“交運(yùn)之星-transtar”軟件中的“交通網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建立模塊”導(dǎo)入“交運(yùn)之星-transtar”軟件的數(shù)據(jù)庫中，完成城市虛擬交通平臺(tái)的構(gòu)建；

所述城市道路網(wǎng)絡(luò)信息包含交通節(jié)點(diǎn)的位置、交通網(wǎng)絡(luò)的鄰接目錄表、交通網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)路段的長度、交通網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)路段的車道數(shù)、交通網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)路段的實(shí)際通行能力，所述城市道路網(wǎng)絡(luò)信息的各項(xiàng)數(shù)據(jù)可以通過城市的規(guī)劃部門、交通管理部門、交通設(shè)計(jì)部門以及國土部門獲取；所述交通管理信息包含節(jié)點(diǎn)交通管理的方式、各種交通管理方式的范圍，所述交通管理信息的各項(xiàng)數(shù)據(jù)可以通過交通管理部門獲?。凰龉步煌ňW(wǎng)絡(luò)信息包含普通公交線路走向及公交站點(diǎn)位置、快速公交線路走向及公交站點(diǎn)位置、軌道交通線路走向及站點(diǎn)位置，所述公共交通網(wǎng)絡(luò)信息的各項(xiàng)數(shù)據(jù)可以通過公交公司、地鐵運(yùn)營公司、交通管理部門獲?。凰鼋煌ㄐ枨笮畔用癯鲂械木欧N常見出行目的：上班、上學(xué)、公務(wù)商務(wù)工作、購物、文體活動(dòng)、探情訪友、看病就醫(yī)、回程、其他，以及各個(gè)出行目的的日均出行次數(shù)、居民出行的六種常用出行方式：步行、自行車、私人小汽車、常規(guī)公交、快速公交、地鐵，及各個(gè)出行方式的日均出行次數(shù)、各個(gè)交通小區(qū)的人口數(shù)量、各個(gè)交通小區(qū)的土地利用類型及面積，所述交通需求信息的各項(xiàng)數(shù)據(jù)可以通過居民出行調(diào)查、公安部門、規(guī)劃部門、國土部門獲取；所述交通小區(qū)信息包含各個(gè)交通小區(qū)的邊界、各個(gè)交通小區(qū)內(nèi)的所有道路交通節(jié)點(diǎn)，所述交通小區(qū)信息的各項(xiàng)數(shù)據(jù)可以通過規(guī)劃部門直接獲取，或者也可以通過自主劃分交通小區(qū)的方式獲取。

b)基于城市虛擬交通平臺(tái)，進(jìn)行交通分配，并記錄各個(gè)路段的交通流量；

采用步驟a)中構(gòu)建的城市虛擬交通平臺(tái)，對(duì)城市中的小汽車出行需求量進(jìn)行交通分配，記錄分配后各個(gè)路段的交通流量。記錄的交通流量包含：路段i的高峰小時(shí)交通流量以及路段i的全日交通流量其中下標(biāo)i表示路段的序號(hào)，i為大于0的整數(shù)且i≤n，n為路段的總數(shù)；

c)計(jì)算代表性交通流量；

將步驟b)中得到的各個(gè)路段的交通流量按照下式計(jì)算，得到各路段的代表性交通流量qi：

d)確定充電站數(shù)量；

根據(jù)城市的充電需求，確定需要選址的充電站數(shù)量m。充電站數(shù)量m可由下式確定：其中，dc為城市高峰小時(shí)的電動(dòng)汽車最大充電需求，dc可以通過城市的電動(dòng)汽車的保有量規(guī)模pc、電動(dòng)汽車的日均充電次數(shù)cc、電動(dòng)汽車充電的高峰小時(shí)系數(shù)fc計(jì)算獲取，dc＝pcccfc，其中，電動(dòng)汽車充電的高峰小時(shí)系數(shù)fc為高峰小時(shí)電動(dòng)汽車的充電需求占全日總充電需求的比值，ca為單位小時(shí)內(nèi)單個(gè)充電站所能滿足的最大充電需求；

e)確定充電站的地址；

充電站的地址，可以通過遺傳算法求解下式得到：

其中，dij為路段i的幾何形心到路段j的幾何形心的曼哈頓距離，dmin為充電站之間的最小允許距離。對(duì)于路段i，當(dāng)γi＝1時(shí)，則在該路段將設(shè)置有充電站；否則當(dāng)γi＝0時(shí)，則在該路段將不設(shè)置有充電站。

有益效果：本發(fā)明中基于城市虛擬交通平臺(tái)的電動(dòng)汽車充電站選址方法通過構(gòu)建城市虛擬交通平臺(tái)，并基于該平臺(tái)進(jìn)行城市的交通分配獲取城市的路段交通流量，根據(jù)路段交通流量的排序，確定電動(dòng)汽車充電站的地址。本發(fā)明方法摒棄了以往城市充電站選址過于隨意且充電站位置多位于城市偏遠(yuǎn)地區(qū)的方案，通過本發(fā)明方法可以獲取與確定的充電站點(diǎn)位置均位于交通需求與充電需求均非常大的城市重要交通片區(qū)；本發(fā)明方法依托虛擬交通平臺(tái)以及交通大數(shù)據(jù)，隨著城市的發(fā)展，可以較為容易的通過修改虛擬交通平臺(tái)中的參數(shù)取值，實(shí)現(xiàn)充電站選址信息的同步更新。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中基于城市虛擬交通平臺(tái)的電動(dòng)汽車充電站選址方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明采用的“交運(yùn)之星-transtar”軟件進(jìn)行交通分配后的結(jié)果。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

本發(fā)明中選取我國某城市及其外圍片區(qū)，驗(yàn)證所提出的基于城市虛擬交通平臺(tái)的電動(dòng)汽車充電站選址方法，該城市共有主要路段n＝2124個(gè)。如圖1所示，本發(fā)明方法的主要步驟如下：

a)采用“交運(yùn)之星-transtar”軟件，構(gòu)建城市虛擬交通平臺(tái)；

采集城市道路網(wǎng)絡(luò)信息、交通管理信息、公共交通網(wǎng)絡(luò)信息、交通需求信息、交通小區(qū)信息，并將采集得到的信息轉(zhuǎn)化為符合“交運(yùn)之星-transtar”軟件規(guī)定的數(shù)據(jù)文件，并通過“交運(yùn)之星-transtar”軟件中的“交通網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建立模塊”導(dǎo)入“交運(yùn)之星-transtar”軟件的數(shù)據(jù)庫中，形成城市虛擬交通平臺(tái)；

b)基于城市虛擬交通平臺(tái)，進(jìn)行交通分配，并記錄各個(gè)路段的交通流量；

采用步驟a)中構(gòu)建的城市虛擬交通平臺(tái)，對(duì)城市中的小汽車出行需求量進(jìn)行交通分配，交通分配的方法為容量限制-最短路分配，即在路段容量允許的條件下，以出行總路徑最短進(jìn)行分配，記錄分配后各個(gè)路段的交通流量。記錄的交通流量包含：高峰小時(shí)交通流量以及全日交通流量分配的結(jié)果如圖2所示，圖中的線條表示的為路段的交通流量，線條越粗，則交通流量越大；

c)計(jì)算代表性交通流量；

將步驟b)中得到的各個(gè)路段的交通流量按照下式計(jì)算，得到代表性交通流量：計(jì)算后，得到2124個(gè)路段的代表性交通流量。其中，代表性交通流量最大的前五個(gè)路段為路段序號(hào)為1471、1476、1466、97、1452。

d、確定充電站數(shù)量；

根據(jù)城市的充電需求，確定需要選址的充電站數(shù)量為m＝3。

e、確定充電站的地址；

充電站的地址，可以通過遺傳算法求解下式得到：

其中，dij為路段i的幾何形心到路段j的幾何形心的曼哈頓距離，dmin為充電站之間的最小距離。對(duì)于路段i，當(dāng)γi＝1時(shí)，則在該路段將設(shè)置有充電站；否則當(dāng)γi＝0時(shí)，則在該路段將不設(shè)置有充電站。

通過計(jì)算機(jī)編程，用遺傳算法求解上式，得到最后的充電站位置，位于路段1471、1476、1466的沿線。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)之處：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。