恭喜南京航空航天大學周佳怡獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜南京航空航天大學申請的專利一種機場牽引車油電混合車隊調度方法、系統獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN117649092B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-04-15發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202311824043.7,技術領域涉及:G06Q10/0631;該發明授權一種機場牽引車油電混合車隊調度方法、系統是由周佳怡;包丹文;陳卓;張孜芊設計研發完成,并于2023-12-27向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種機場牽引車油電混合車隊調度方法、系統在說明書摘要公布了:本發明公開了一種機場牽引車油電混合車隊調度方法、系統,該方法包括獲取機場牽引車車輛類型與功能,并確認機場牽引車輛的工作規則;基于機場牽引車的功能,獲得不同類別的車輛能耗模型;對機場牽引車油電混合車隊調度進行優化分析,設置總運行成本為目標函數,確定約束條件,構建機場牽引車油電混合車隊調度模型;設計改進的自適應性大鄰域搜索算法,通過對機場牽引車油電混合車隊調度模型求解,得到總運行成本優化后的調度任務分配和車輛時間表。本發明有效減少了機場的運行成本與排放,提高了保障效率,減少了航班延誤。同時,通過對比不同車輛配比下的成本可以得到不同角度下的機場最優車輛配置,為機場配置車隊提供參考數據。
本發明授權一種機場牽引車油電混合車隊調度方法、系統在權利要求書中公布了:1.一種機場牽引車油電混合車隊調度方法,其特征在于,包括:S1、獲取機場牽引車車輛類型與功能,并確認機場牽引車輛的工作規則;S2、基于機場牽引車的功能,獲得不同類別的車輛能耗模型;具體內容為:車輛能耗模型包括電動牽引車能耗模型和燃油牽引車能耗模型,該模型是在機械能計算模型上構建的;電動牽引車能耗模型的具體表達式為: 式中,bijt表示行駛能耗,表示電動牽引車拖曳能耗,表示APU代替能耗,bjt表示服務能耗,Pijtmt表示第t輛牽引車在弧i,j上行駛需要的機械能,φ表示電能到機械能的轉換效率,表示電池的放電效率,tijt表示第t輛牽引車在弧i,j上的行駛時間,ME表示電動牽引車集合,Pjtmt+ma表示在停機位上服務需要的機械能,mt表示牽引車重量,ma表示牽引車牽引的飛機重量,sjt表示第t輛牽引車在第j個停機位節點的服務時長,EAIR表示為飛機空調系統所耗功率,TAIR表示為飛機空調系統提供電力時間,EILL表示為飛機照明系統所耗功率,TILL表示為飛機照明系統提供電力時間,ELAU表示為飛機發動機啟動所耗功率,TLAU表示為飛機發動機啟動提供電力的時間;燃油牽引車能耗模型的具體表達式為: 式中,fijt表示燃油車的行駛能耗,fjt表示燃油車的服務能耗,ξ表示燃料-空氣質量比,κ表示燃油的熱值,ψ表示單位轉換系數,k表示發動機摩擦系數,Ne表示發動機轉速,D表示發動機排量,η表示燃油機效率參數,ηtf表示傳動系統效率參數,MIC表示燃油牽引車集合,表示第t輛牽引車在第j個停機位節點的拖曳能耗;S3、對機場牽引車油電混合車隊調度進行優化分析,設置總運行成本為目標函數,確定約束條件,構建機場牽引車油電混合車隊調度模型;具體內容為:S301、設定參數:機場牽引車運行有向網絡G,G=V'0,N+1,A;V={1,...N}表示停機位節點集合;F表示充電樁集合;F'表示訪問充電樁集合;V'表示V和F'的并集;節點0和N+1表示車庫,0表示出庫節點,N+1表示回庫節點;A表示弧集合,A={i,j|i,j∈V'0,N+1,i≠j};M表示牽引車集合;S302、推出服務期間,牽引車車隊由nE輛電動牽引車和nIC輛燃油牽引車構成,nE+nIC=n;sit表示第t輛牽引車持續時間,vit表示行駛速度,bi和fi表示推出能耗,B表示牽引車最大電池容量,p%表示最小電量閾值,r表示充電速率,τit表示第t輛牽引車到達節點的時間,yit表示第t輛牽引車到達節點的剩余電量;xijt為決策變量,表示車輛t是否經過弧i,j;如果第t輛牽引車經過弧i,j,則變量xijt為1,否則為0;S303、目標函數的具體表達式為: 式中,ftm表示時間成本函數,cTM表示單位時間的成本,表示電能成本函數,表示單位電能成本,表示燃油成本函數,表示單位燃油成本,表示排放成本函數,cEM表示單位碳排放成本,cem表示單位距離的碳排放量,dij表示每條弧的距離,vjt表示第t輛牽引車在第j個停機位節點上的拖曳速度,V'0表示V、F'和車庫節點0的集合,fobj表示總目標函數,xiN+1t表示第t輛牽引車是否經過弧i,N+1,tiN+1t表示第t輛牽引車在弧i,N+1上行駛的時間,x0it表示第t輛牽引車是否經過弧0,t,t0it表示第t輛牽引車在弧0,t上行駛的時間,V'N+1表示包含N+1和停機位節點的集合;S304、約束條件的具體表達式為:Pijtmt=0.5·ρα·Af·cd·vijt2+cr·mt·g·vijtPjtmt+ma=0.5·ρα·Af·cd·vjt2+cr·mt+ma·g·vjt 其中,ρα表示空氣密度,Af表示牽引車正面面積,cd表示氣動阻力系數,vijt表示第t輛牽引車在弧i,j上的拖曳速度,cr表示滾動摩擦系數,g表示重力常數,x0jt表示第t輛牽引車是否在弧0,j上行駛,li表示第i個停機位節點的最晚開始服務時間,τjt表示第t輛牽引車到達第j個停機位節點的時間,V0表示包含出發車庫節點的停機位節點集合,ei表示第i個停機位節點i的最早開始服務時間,F'0表示包含出發車庫節點的充電樁節點集合,xqjt表示第t輛牽引車是否在弧0,j上行駛,bit表示第t輛牽引車在停機位節點i的服務能耗,yjt表示第t輛牽引車在第j個停機位節點的剩余能耗,V'0,N+1表示包含出發、到達車庫節點的停機位節點集合,e0表示車庫最早開放時間,lN+1表示車庫最晚關閉時間;S4、設計改進的自適應性大鄰域搜索算法,通過對機場牽引車油電混合車隊調度模型求解,得到總運行成本優化后的調度任務分配和車輛時間表;具體內容為:S401、選擇時刻最早的n個航班作為n輛牽引車的第一個任務,根據代價函數最小的原則將未分配的航班任務分配給各牽引車,并為電量不足的車輛安排前往充電樁;忽略所有充電點,依據忽略后超出時間窗和電量約束的總值對路由進行降序排序,選擇前nIC的牽引車路徑,去掉充電站節點,轉換為燃油車路徑;S402、隨機選擇操作的節點數量,并依照權重概率選擇摧毀、修復算子,對原始節進行重構,生成新解;S403、依據機場牽引車油電混合車隊調度模型的目標函數和約束條件構建解的評估函數和懲罰函數,采用模擬退火準則判斷是否接受該解為最優解;S404、判斷是否達到最大迭代數,如果為否,則依據解的接受結果更新算子選擇概率權重,并轉到步驟S402;否則輸出最優解,得到總運行成本優化下的油、電混合運行下的車輛路徑規劃結果xijt;S5、將設置完成的車隊配置下的案例數據輸入到機場牽引車油電混合車隊調度模型中,得到目標函數值以及優化后的調度方案。
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