Разработка алгоритма выбора рационального регулярного городского маршрута для эксплуатации электробуса

Введение. В статье представлен анализ научных работ по эксплуатации безрельсовых транспортных средств общего пользования c электрическим приводом. Электробусы прошли тестирование в крупных мегаполисах, и, несмотря на преимущества, были выявлены проблемы в выборе типа зарядки, технологических особенностей и с наличием и эксплуатацией зарядной инфраструктуры. Процесс эксплуатации сопровождается рядом технических ограничений, которые на практике затрудняют выбор маршрутов для эксплуатации электробусов. Целью исследования является разработка алгоритма выбора рационального регулярного городского маршрута для эксплуатации электробусов и проверка его на примере маршрутной сети г. Тюмени.
Материалы и методы. Сформирована структурно-логическая схема факторов, влияющих на выбор маршрута для эксплуатации электробуса. В результате обработки экспертных оценок выявлены наи- более существенные факторы. На основе теории системного анализа выявлена схема взаимосвязей данных факторов, сформулированы ограничения для алгоритма. Разработан алгоритм выбора рационального регулярного городского маршрута для эксплуатации электробуса, на основе которого построена имитационная модель.
Результаты. Сформирована схема факторов, оказывающих влияние на выбор рационального регулярного городского маршрута для эксплуатации электробуса с учетом их взаимных связей. Разработан алгоритм и имитационная модель выбора рационального регулярного городского маршрута для эксплуатации электробуса. Выполнена оценка нескольких городских маршрутов в г. Тюмени на предмет рациональности ввода электробусов.
Обсуждение и заключение. Оценка пяти регулярных городских маршрутов в г. Тюмени с помощью разработанного алгоритма и имитационной модели позволила выявить три рациональных маршрута, а также показала нерациональность двух других, что было обусловлено несоответствием продолжительности зарядной сессии и перерывов в работе и недостаточным уровнем заряда тяговой аккумуляторной батареи для обеспечения требуемого автономного хода транспортного средства. В ходе продолжения данных исследований будет разработан дополнительно алгоритм экономической оценки маршрутов для эксплуатации электробусов.

1. Conti V., Orchi S., Valentini M., Nigro M., Calo R. Design and evaluation of electric solutions for public transport // Transportation Research Procedia. 2017. 27: 117-124. https://doi.org/10.1016/j.trpro.2017.12.033

2. Fusco G., Alessandrini A., Colombaroni Ch., Pia Valentini M. A model for transit design with choice of electric charging system // Procedia – Social and Behavioral Sciences. 2013. 8: 234-249. https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2013.10.607

3. Pternea M., Kepaptsoglou K., Karlaftis M. Sustainable urban transit network design // Transportation Research Part A: Policy and Practice. 2015. 7: 276-291. https://doi.org/10.1016/j.tra.2015.04.024

4. Kunith A., Mendelevitch R., Goehlich D. Electrification of a city bus network – An optimization model for cost-effective placing of charging infrastructure and battery sizing of fast-charging electric bus systems // International Journal of Sustainable Transportation. 2017. 10 (11): 707-720. https://doi.org/10.1080/15568318.2017.1310962

5. De Filippo G., Marano V., Sioshansi R. Simulation of an electric transportation system at The Ohio State University // Applied Energy. 2014. 11: 1686-1691. https://doi.org/10.1016 /j.apenergy.2013.09.011

6. Vepsäläinen J., Kivekäs K., Otto K., Lajunen A., Tammi K. Development and validation of energy demand uncertainty model for electric city buses // Transportation Research Part D: Transport and Environment. 2018. 63: 347-361. https://doi.org/10.1016/j.trd.2018.06.004

7. Basma H., Mansour Ch., Haddad M., Nemer M., Stabat P. Comprehensive energy modeling methodology for battery electric buses // Energy. 2020. Vol. 207. Article No. 118241. https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.118241

8. Gallet M., Massier T., Hamacher T. Estimation of the energy demand of electric buses based on real-world data for large-scale public transport networks // Applied Energy. 2020. 230: 344-356. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.08.086

9. .Gallet M., Massier T., Zehe D. Developing a Large-Scale Microscopic Model of Electric Public Bus Operation and Charging. // IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC). January 2020. 10: 1-5. 10.1109/VPPC46532.2019.8952361

10. Gabsalikhova L., Sadygova G., Almetova Z. Activities to convert the public transport fleet to electric buses // Transportation Research Procedia. 2018. 36: 669-675. https://doi.org/10.1016/j.trpro.2018.12.127

11. Bezruchonak A. Geographic features of zero-emissions urban mobility: the case of electric buses in Europe and Belarus // European spatial research and policy. 2019. 26(1): 81-99. 10.18778/1231-1952.26.1.05

12. Deliali A., Chhan D., Oliver J., Sayess R., Godri Politt K.J., Chritofa E. Transitioning to zeroemission bus fleets: state of practice of implementations in the United States // Transport Reviews. 2021. 41(2): 164-191. https://doi.org/10.1080/01441647.2020.1800132

13. Pelletier S., Jabali O., Mendoza J.E., Laporte G. The electric bus fleet transition problem // Transportation Research Part C: Emerging Technologies. 2019. 109: 174-193. https://doi.org/10.1016/j.trc.2019.10.012

14. Wei R., Liu X., Ou Y., Kiavash Fayyaz S. Optimizing the spatio-temporal deployment of battery electric bus system // Journal of Transport Geography. 2018. 68: 160-168. https://doi.org/10.1016/j.jtrangeo.2018.03.013

15. Tesar M., Berthold K., Gruhler J-P., Gratzfeld P. Design Methodology for the Electrification of Urban Bus Lines with Battery Electric Buses // Transportation Research Procedia. 2020. 48: 2038-2055. https://doi.org/10.1016/j.trpro.2020.08.264

16. Hamurcu M., Eren T. Electric Bus Selection with Multicriteria Decision Analysis for Green Transportation // Sustainability. 2020. 12( 7). Article No.2777. https://doi.org/10.3390/su12072777

17. Krawiec K. Vehicle cycle hierarchization model to determine the order of battery electric bus deployment in public transport // Transport Problems. 2021. 16(1): 99-112. 10.21307/tp-2021-009

18. Topić J., Soldo J., Maletić F., Śkugor B., Deur J. Virtual Simulation of Electric Bus Fleets for City Bus Transport Electrification Planning // Energies.2020. 13(13). Article No. 3410. https://doi.org/10.3390/en13133410

19. Lin K.C., Lin C.N., Ying .J.C. Construction of analytical models for driving energy consumption of electric buses through machine learning // Applied Sciences. 2020. 10(17). Article No. 6088. https://doi.org/10.3390/app10176088

20. Косицын Б.Б. Экспериментальное исследование энергоэффективного закона управления движением электробуса на городском маршруте // Журнал автомобильных инженеров. 2017. №5 (106). С. 15–23.

21. Фролов Д.С. Электробус… Опыт эксплуатации в России. – М.: ГУП «Мосгортранс», 2017. URL: http://www.muet-ufa.ru/files/Razvitiye_tramvaynoy_seti +.pdf