本發(fā)明屬于城市交通規(guī)劃與優(yōu)化領域，具體涉及一種基于城市停車數(shù)據(jù)的電動汽車充電站選址規(guī)劃方法。

背景技術：

電動汽車指以車載電源為動力，用電機驅(qū)動車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛。由于對環(huán)境影響相對傳統(tǒng)汽車較小，電動汽車的前景被廣泛看好，但當前電動汽車在我國的發(fā)展仍然處于起步階段，相關的技術標準尚不成熟?，F(xiàn)階段而言，電動的汽車續(xù)航里程段、充電時間長的缺點在短期內(nèi)仍無法克服，這就要求必須在合理的位置恰當?shù)牟贾贸潆娬?，以支持電動汽車的運行。

從我國電動汽車的實際發(fā)展來看，自2013年以來，電動汽車的保有量增長顯著，特別是在東部沿海地區(qū)。一方面，是政策法規(guī)的推動，對推廣電動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。另一方面，一系列具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)、質(zhì)高價美的電動汽車也是推動電動汽車快速增長的重要原因之一。根據(jù)我國據(jù)乘聯(lián)會統(tǒng)計的數(shù)據(jù)顯示，2016年1-12月的純電動車銷售24萬輛，同比增長116％，占新能源汽車總銷量的75％。其中，比亞迪、吉利、北汽穩(wěn)居新銷量榜的前三。

雖然電動汽車的增長非常迅速，然而，在實際的使用過程中，充電設施(充電站、充電樁等)的數(shù)量與設施的布局大大限制了電動汽車的使用率，很多電動汽車的擁有者在使用電動汽車前，均會考慮充電設施的便利情況。若充電并不方便，其往往會放棄使用電動汽車轉(zhuǎn)而使用其他方式出行。

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種基于城市停車數(shù)據(jù)的電動汽車充電站選址規(guī)劃方法，該方法利用了城市停車設施的有效空間與車輛停車時的閑置時間，對電動汽車進行充電，實現(xiàn)了充電站的較優(yōu)選址。

技術方案：本發(fā)明采用如下技術方案：

一種基于城市停車數(shù)據(jù)的電動汽車充電站選址規(guī)劃方法，包括如下步驟：

(a)采集城市停車場信息；所述停車場信息包括停車場的幾何中心經(jīng)緯度坐標(lati,loni)、停車位數(shù)量ci；其中下標i為停車場序號，1≤i≤n，n為停車場總數(shù)；

(b)統(tǒng)計每個停車場的車輛?？啃畔?；

所述車輛?？啃畔ㄈ湛偼＼嚨耐＼囓嚧螖?shù)mi和全日總停車的時長ti，其中為第i個停車場中第k輛次車輛的停車時長；

(c)計算停車場的停車強度；停車場的停車強度indexi：

(d)確定充電站數(shù)量m；

(e)以停車場的停車強度之和最大為優(yōu)化目標構(gòu)建約束問題，所述約束問題為：

其中，γi用于表征第i個停車場是否設置有充電站，γi＝1表示第i個停車場設置有充電站；dmin為充電站之間的最小允許距離；dij為第i個停車場與第j個停車場的幾何中心之間的距離；求解該約束問題，得到γi的值，進而確定各停車場是否設置充電站。

由于路內(nèi)停車場車輛停留時間較短，本發(fā)明中的停車場優(yōu)選為路外停車場，包含了道路用地控制線以外專門開辟興建的停車場、停車庫或停車樓。

優(yōu)選地，充電站數(shù)量m由下式確定：

其中pc為城市的電動汽車的保有量規(guī)模、cc為電動汽車的日均充電次數(shù)、fc為電動汽車充電的高峰小時系數(shù)，即高峰小時電動汽車的充電需求占全日總充電需求的比值，ca為單位小時內(nèi)單個充電站所能滿足的最大充電需求。

優(yōu)選地，步驟(e)中應用遺傳算法求解約束問題，得到γi的值，進而確定各充電站的地址。

優(yōu)選地，dij為第i個停車場與第j個停車場的幾何中心之間的歐氏距離。

有益效果：與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：(1)本發(fā)明公開了一種基于城市停車數(shù)據(jù)的電動汽車充電站選址規(guī)劃方法，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地區(qū)的問題，通過本發(fā)明方法獲取與確定的充電站點位置均位于城市的停車場，一方面交通需求與充電需求很大，另一方面也利用了停車場的空間資源與車輛?？康臅r間資源；(2)本發(fā)明所公開的充電站選址主要基于車輛的停車數(shù)據(jù)；未來隨著城市的發(fā)展與變革，在出行的分布與車輛的停車信息發(fā)生變化后，可以在保留現(xiàn)有充電設施的基礎上，單獨考慮變化區(qū)域新的停車與充電需求，并對充電站的選址進行同步更新。

附圖說明

圖1為本發(fā)明公開的電動汽車充電站選址方法的流程圖；

圖2為實施例中的停車場位置圖；

圖3為實施例中的充電站的位置圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式，進一步闡明本發(fā)明。

如圖1所示，本發(fā)明公開了一種基于城市停車數(shù)據(jù)的電動汽車充電站選址規(guī)劃方法，包括以下步驟：

(a)采集城市停車場信息；

采集城市停車場信息，包括停車場地理坐標位置，即其幾何中心經(jīng)緯度坐標(lati,loni)、停車位數(shù)量ci；其中下標i為停車場序號，1≤i≤n，n為停車場總數(shù)；

由于路內(nèi)停車場車輛停留時間較短，本發(fā)明中的停車場為路外停車場，包含了道路用地控制線以外專門開辟興建的停車場、停車庫或停車樓，不包括路內(nèi)停車場。

(b)統(tǒng)計每個停車場的車輛?？啃畔ⅲ?/p>

車輛?？啃畔ㄈ湛偼＼嚨耐＼囓嚧螖?shù)mi和全日總停車的時長ti，其中為第i個停車場中第k輛次車輛的停車時長；

(c)計算停車場的停車強度；

通過步驟(b)統(tǒng)計得到的車輛停靠信息，計算第i個停車場的停車強度indexi：

(d)確定充電站數(shù)量m；

根據(jù)城市的充電需求，確定需要設在停車場處的充電站數(shù)量m。設置在停車場處的充電站數(shù)量m可由下式確定：

其中，pc為城市的電動汽車的保有量規(guī)模、cc為電動汽車的日均充電次數(shù)、fc為電動汽車充電的高峰小時系數(shù)，為高峰小時電動汽車的充電需求占全日總充電需求的比值，ca為單位小時內(nèi)單個充電站所能滿足的最大充電需求。

(e)充電站選址；

以停車場的停車強度之和最大為優(yōu)化目標構(gòu)建約束問題，所構(gòu)建的約束問題為：

其中，γi用于表征第i個停車場是否設置有充電站，γi＝1表示第i個停車場設置有充電站,如果γi＝0，則在該停車場處將不設置有充電站；dmin為充電站之間的最小允許距離；dij為第i個停車場與第j個停車場的幾何中心之間的歐氏距離。

根據(jù)第i個停車場與第j個停車場的幾何中心經(jīng)緯度(lati,loni)和(latj,lonj)可以計算出二者的長度，如下：

dij＝r·arccos[sin(lati)sin(latj)+cos(lati)cos(latj)cos(loni-lonj)]

其中r為地球的平均半徑，一般的，可近似取r＝6371km。

求解上述約束問題，得到γi的值，進而確定各停車場是否設置充電站，得到充電站的地址。

本實施例中，選取我國某城市的一個主要區(qū)域，驗證本發(fā)明公開的方法。如附圖2所示，該片區(qū)共有主要停車場10個，如附圖2中的數(shù)字標注。本發(fā)明方法的主要步驟如下：

(a)采集城市停車場信息；

采集到的10個停車場信息，其中停車位數(shù)量如表1所示。

表1

(b)統(tǒng)計每個停車場的車輛停靠信息；

統(tǒng)計每個停車場的車輛停靠信息，

包括第i個停車場全日總停車的停車車次數(shù)mi和全日總停車的時長ti。該片區(qū)每個停車場的全日總停車的車輛數(shù)mi如表2所示。

表2

該片區(qū)每個停車場的全日總停車的時長ti如表3所示。

表3

(c)計算停車場的停車強度；

根據(jù)下式，計算每個停車場的停車強度indexi：

計算后，該片區(qū)每個停車場的停車強度indexi表4所示。

表4

(d)確定充電站數(shù)量m；

根據(jù)城市的充電需求，確定需要設在停車場處的充電站數(shù)量m。通過計算，該片區(qū)需要選址的充電站數(shù)量為m＝2個；

(e)以停車場的停車強度之和最大為優(yōu)化目標構(gòu)建約束問題，本實施例應用遺傳算法求解約束問題，得到表征每個停車場是否設置充電站的值，進而確定各充電站的地址。

通過求解，最終確定的兩個充電站位于停車場2和停車場9處，分別如圖3中標注的1和2兩處。