CN112990733B - 一种移动换电设备的换电地点选址方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种移动换电设备的换电地点选址方法，包括如下步骤：对路网中的所有道路进行路段划分，求出各路段的实际长度Lai；求取路网覆盖的区域面积AREA；求取各路段的运输需求参数Lbi；求取各路段的使用长度Li；计算所有路段的平均使用长度LC和平均长度Ld；采用退火算法模式，以平均长度Ld作为路网节点的基础分辨率，对路网节点进行简化；以基础尺寸Lf作为分区标准，将整个路网划分为多个片区路网；综合考虑各种实际因素，对划分的片区进行优化调整，以片区的几何中心点作为地区换电作业参照点进行选址。本发明在低成本的前提下实现了移动换电设备换电作业地点的初筛功能，解决了移动换电设备作业中最耗费算力的换电作业点选址问题。

Description

一种移动换电设备的换电地点选址方法
技术领域
本发明涉及地图搜索方法技术领域，尤其是一种移动换电设备的换电地点选址方法。
背景技术
随着新能源汽车大规模的推广使用，换电技术的发展也日趋完善。对于新能源物流车来说，传统的固定换电站往往与其固定的物流分发线路互相绑定，无法适应物流车因为物流需求的日益复杂化而产生的柔性物流线路规划需求。移动换电技术的出现，在一定程度上缓解了物流分发路线固化的问题，但是若要满足柔性物流线路的规划需求，则要求移动换电设备的线路规划要灵活可靠的响应物流需求，并根据物流车的能源消耗情况，快速搜索出及时进行换电补充的换电作业点。
现有的换电作业点搜索算法一般来源于图论的5种最短路径算法（包括深度或广度优先搜索算法、费罗伊德算法、迪杰斯特拉算法和Bellman-Ford算法），根据换电管理系统的算力配置情况，将系统中已有的固有换电路径方案和现实中换电物流车的情况进行匹配，给出最佳换电作业地点。但是要实现这个看起来简单的功能，需要换电管理系统部署层消耗极大的资源，这不利于新能源物流系统的低成本发展，使得整个物流系统很难实现商业价值。
发明内容
本发明提供一种移动换电设备的换电地点选址方法，其主要目的在于解决上述问题。
本发明采用如下技术方案：
一种移动换电设备的换电地点选址方法，包括如下步骤：
1、换电管理系统读取路网数据，对路网中的所有道路进行路段划分和编号，求出各路段的实际长度Lai，并以各路段的中点作为路网节点；
2、绘制路网区域最外围的路网节点连线，并求出路网覆盖的区域面积AREA；
3、根据运输行业通用的运输需求模型，求取各路段对应的运输需求参数Lbi：
Lbi=aln(GYH)+b；
式中：GYH为公路年货物周转量(t/km)，a、b为根据换电管理系统关心的物流运输需求配置的待定系数；
4、根据各路段的实际长度Lai和运输需求参数Lbi求其使用长度Li：
Li=Lai*Lbi
5、计算路网区域内所有路段的平均使用长度LC和平均长度Ld：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
式中：n为路网节点的数量；
6、采用退火算法模式，以平均长度Ld作为路网节点的基础分辨率，连接任意两个路网节点，求两路网节点之间的连线距离Lij，若连线距离Lij<平均长度Ld，则删除掉其中任意一个路网节点，使其不参与后续的全局搜索运算，以此进行迭代计算，对路网节点进行简化，并统计保留下来的路网节点数量nb；
7、计算步骤6中保留下来的相邻两路网节点的连线距离Lij’，以基础尺寸Lf作为分区标准，将连线距离Lij’<基础尺寸Lf的路网节点归为一个片区，由此将整个路网划分为多个片区路网，其中分区基础尺寸Lf的计算公式为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
；
8、综合考虑物流业务的实际需求、新能源物流车的电池使用里程以及步骤5中求取的平均使用长度LC，对步骤7划分的片区进行优化调整，同时以片区的几何中心点作为地区换电作业参照点，在附近进行换电作业点选址。
进一步，还包括如下步骤：
9、重复步骤1至8，反复对各片区内的路网节点进行简化处理，使得分片结果进一步细化，并根据实际需求搜索出优化的换电作业候选地点；
10、移动换电设备从搜索到的换电作业候选地点中选择目标换电地点，并进入目标换电地点为新能源物流车进行换电操作。
进一步，在步骤1中，对于路网中相互交叉的直线道路，全部在交叉处切断，由此分成若干个路段。
进一步，在步骤1中，对于路网中呈弧线的道路，在其转角和形状控制节点处切断，由此分成若干近似直线或标准圆弧的路段。
进一步，在步骤3中，还可根据道路的种类，由换电管理系统根据同种类道路的运输需求参数的平均值对各路段的运输需求参数Lbi进行赋值。
更进一步，上述道路的种类按照物流特征分成高速公路、普通公路和街区三种。
和现有技术相比，本发明产生的有益效果在于：
本发明充分利用了物流道路网络原有的特征资源，在低成本的前提下实现了移动换电设备换电作业地点的初筛功能，解决了移动换电设备作业中最耗费算力的换电作业点选址问题，满足了柔性物流线路的规划需求，具有方法简单，通用性强和适用范围广等优点，具有良好的市场推广价值。
附图说明
图1为本发明中步骤1的一种路段划分示意图。
图2为本发明中步骤1的另一种路段划分示意图。
图3为本发明中步骤2的区域面积AREA示意图。
图4为本发明中步骤7的片区划分示意图。
图5为本发明中步骤8的片区优化处理示意图。
图6为本发明中步骤9的1号片区分片细化示意图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的具体实施方式。为了全面理解本发明，下面描述到许多细节，但对于本领域技术人员来说，无需这些细节也可实现本发明。
参照图1至图6，一种移动换电设备的换电地点选址方法，包括如下步骤：
1、换电管理系统读取路网数据，对路网中的所有道路进行路段划分和编号，求出各路段的实际长度Lai，并以各路段的中点作为路网节点。其中，Lai表示第i个路段的实际长度。
在该步骤中，对于路网中相互交叉的直线道路，全部在交叉处切断，由此分成若干个路段，如图1所示，A、B、C和D四条互相交叉的直线路线就被划分成12条单独的路段；而对于路网中呈弧线的道路，则在其转角和形状控制节点处切断，由此分成若干近似直线或标准圆弧的路段，如图2所示，将NURNBS曲线表达的道路信息简化为4段普通直线路段。对路网中的道路进行划分和简化处理能够在保证系统识别精度的前提下充分节省算力，并提高系统运算速度和精度。
2、绘制路网区域最外围的路网节点连线，并求出路网覆盖的区域面积AREA。如图3所示，将初始路网区域最外围的路网节点进行连线，便可求出初始路网的作用面（即区域面积AREA），在具体应用中可以对各个路段的作用进行加权求解以获得符合实际需要的数值。
3、根据运输行业通用的运输需求模型，求取各路段对应的运输需求参数Lbi：
Lbi=aln(GYH)+b；
式中：Lbi表示第i个路段的运输需求参数；GYH为公路年货物周转量(t/km)；a和b为根据换电管理系统关心的物流运输需求配置的待定系数（大数据环境下为相关度向量参数，由换电管理系统自动获取）。
在该步骤中，还可根据道路的种类，由换电管理系统根据同种类道路的运输需求参数的平均值对各路段的运输需求参数Lbi进行赋值，其中道路的种类按照物流特征分成高速公路、普通公路和街区三种。这种方法通常适用于没有相关运输数据的路段。
4、根据各路段的实际长度Lai和运输需求参数Lbi求其使用长度Li：
Li=Lai*Lbi
5、计算路网区域内所有路段的平均使用长度LC和平均长度Ld：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
式中：n为路网节点的数量；
6、采用退火算法模式，以平均长度Ld作为路网节点的基础分辨率，连接任意两个路网节点，求两路网节点之间的连线距离Lij，若连线距离Lij<平均长度Ld，则删除掉其中任意一个路网节点，使其不参与后续的全局搜索运算，以此进行迭代计算，对路网节点进行简化，并统计保留下来的路网节点数量nb。
7、计算步骤6中保留下来的相邻两路网节点的连线距离Lij’，以基础尺寸Lf作为分区标准，将连线距离Lij’<基础尺寸Lf的路网节点归为一个片区，由此将整个路网划分为多个片区路网，其中分区基础尺寸Lf的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
在该步骤中，若两个路网节点的连线距离Lij’≥基础尺寸Lf，则将这两个路网节点分别归到不同的两个片区。如图4所示，经过该步骤处理后，整个路网被快速划分为多个不同的片区路网。
8、综合考虑物流业务的实际需求、新能源物流车的电池使用里程以及步骤5中求取的平均使用长度LC，对步骤7划分的片区进行优化调整，同时以片区的几何中心点作为地区换电作业参照点，在附近进行换电作业点选址。如图5所示，结合各种实际因素综合考量后，可在图4中划分的片区基础上清楚地寻找出5个路网节点密集的大物流片区，从而便于更准确地进行换电作业点选址。
9、重复步骤1至8，反复对各片区内的路网节点进行简化处理，使得分片结果进一步细化，并根据实际需求搜索出优化的换电作业候选地点。如图6所示，对步骤8的1号片区进行分片细化，可进一步明确地计算出路网发达、可达性高和物流需求集中的区域路网特征，从而确保满足新能源物流车就近换电、灵活配置的业务需求。
10、移动换电设备从搜索到的换电作业候选地点中选择目标换电地点，并进入目标换电地点为新能源物流车进行换电操作。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (5)

1.一种移动换电设备的换电地点选址方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）换电管理系统读取路网数据，对路网中的所有道路进行路段划分和编号，求出各路段的实际长度Lai，并以各路段的中点作为路网节点；
（2）绘制路网区域最外围的路网节点连线，并求出路网覆盖的区域面积AREA；
（3）求取各路段对应的运输需求参数Lbi：
Lbi=aln(GYH)+b；
式中：GYH为公路年货物周转量(t/km)，a、b为根据换电管理系统关心的物流运输需求配置的待定系数；
（4）根据各路段的实际长度Lai和运输需求参数Lbi求其使用长度Li：
Li=Lai*Lbi；
（5）计算路网区域内所有路段的平均使用长度LC和平均长度Ld：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
式中：n为路网节点的数量；
（6）采用退火算法模式，以平均长度Ld作为路网节点的基础分辨率，连接任意两个路网节点，求两路网节点之间的连线距离Lij，若连线距离Lij<平均长度Ld，则删除掉其中任意一个路网节点，使其不参与后续的全局搜索运算，以此进行迭代计算，对路网节点进行简化，并统计保留下来的路网节点数量nb；
（7）计算步骤（6）中保留下来的相邻两路网节点的连线距离Lij’，以基础尺寸Lf作为分区标准，将连线距离Lij’<基础尺寸Lf的路网节点归为一个片区，由此将整个路网划分为多个片区路网，其中分区基础尺寸Lf的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
；
（8）综合考虑物流业务的实际需求、新能源物流车的电池使用里程以及步骤（5）中求取的平均使用长度LC，对步骤（7）划分的片区进行优化调整，同时以片区的几何中心点作为地区换电作业参照点，在附近进行换电作业点选址；
（9）重复步骤（1）至（8），反复对各片区内的路网节点进行简化处理，使得分片结果进一步细化，并根据实际需求搜索出优化的换电作业候选地点；
（10）移动换电设备从搜索到的换电作业候选地点中选择目标换电地点，并进入目标换电地点为新能源物流车进行换电操作。
2.如权利要求1所述的一种移动换电设备的换电地点选址方法，其特征在于：在步骤（1）中，对于路网中相互交叉的直线道路，全部在交叉处切断，由此分成若干个路段。
3.如权利要求1所述的一种移动换电设备的换电地点选址方法，其特征在于：在步骤（1）中，对于路网中呈弧线的道路，在其转角和形状控制节点处切断，由此分成若干近似直线或标准圆弧的路段。
4.如权利要求1所述的一种移动换电设备的换电地点选址方法，其特征在于：在步骤（3）中，根据道路的种类，由换电管理系统根据同种类道路的运输需求参数的平均值对各路段的运输需求参数Lbi进行赋值。
5.如权利要求4所述的一种移动换电设备的换电地点选址方法，其特征在于：所述道路的种类按照物流特征分成高速公路、普通公路和街区三种。
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