高速公路服务区充电设施配置优化方法研究

The scale of charging facilities in expressway service areas, especially a single expressway service area, can hardly meeting the increasing demand caused by growing scale of electric vehicle and intercity travel demand. Promoting the construction of charging infrastructure along expressway and scientifically using land source in service area to allocate charging facilities are important guarantee to solve electric vehicle intercity long-distance charging problem and promote the development of new energy automobile industry. Base on the behavior characteristics of fuel vehicle in expressway and the behavior characteristics of electric vehicle in urban area, this study focuses on the travel and charging behavior of electric vehicle in expressway. Based on the analysis of individual travel behavior and group travel law, the spatial and temporal distribution of electric vehicles charging demand in expressway network is explored. Optimization method of charging facilities allocation along expressways is proposed with the requirement of accessibility. A sensitive analysis of charging allocation plan under different scenarios in a case study is introduced to show the practicability of the proposed method. The results can be used to provide theory support for setting the scale and the position of charging facilities.

现有高速公路服务区的充电设施规模，尤其是单个服务区的充电桩数量，与日益增长的电动汽车规模及城际间出行需求间还存在较大差距。大力推进高速公路沿线充电基础设施建设、科学利用服务区土地资源配置充电设施，是解决电动汽车跨城际长距离充电难题、发展新能源汽车产业的重要保障。本项目以燃油汽车高速公路网中行驶行为特征为基础，结合电动汽车行驶特点，研究电动汽车替换燃油汽车后在高速公路网中的行驶及充电行为；综合微观个体行为与群体出行规律分析，研究电动汽车充电需求在高速公路网的时空分布；以保障电动汽车行驶可达性为基本要求，提出高速公路沿线充电设施配置优化方法，并结合实际案例，讨论不同场景的充电设施的配置方案，为科学合理设置高速公路沿线充电服务站点及规模等提供理论支撑。

随着充电基础设施在市内大规模建设，很大程度上满足了电动汽车城市内部出行的充电需求。但现有高速公路网中的充电设施规模，尤其是单个服务区的充电桩数量，与日益增长的电动汽车规模及城际间出行需求间还存在较大差距。本项目针对电动汽车长距离城际出行，通过剖析出行者充电决策，以实现充电设施在高速公路网中的合理布设。.首先，本项目综合考虑出行者城际出行中的出行和休憩行为，在考虑路径属性和个人属性等传统路径选择行为影响因素以及车辆属性和充电站属性等电动汽车相关影响因素的基础上，还引入了驾驶员的计划性、里程焦虑、时间观念等心理变量，构建了高速公路电动汽车充电和路径选择的联合选择模型，揭示不同决策环境下电动汽车行驶、充电和充电次数选择等行为规律，探讨行为间的相互左永刚机理。.进一步地，结合个体行为分析与群体出行规律，研究混合交通流下动态交通流分配方法，刻画电动汽车在路网中的出行过程，以及与燃油汽车间的相互影响，实现了高速公路充电需求的估计。该方法能够有效估计路网充电需求分布的同时，也能够响应充电设施布局、道路网络、电动汽车数量等外部因素变化。.最后，本项目面向高速公路服务区充电设施布局，充分考虑充电设施布局对充电需求的引导作用，构建了考虑用户动态充电需求的布局模型。并且考虑建设时序和服务水平约束，对充电设施位置及容量进行优化，为科学利用服务区土地资源配置充电设施、解决电动汽车跨城际长距离充电难题、提高电动汽车的出行便捷性和可达性等提供支撑。.基于上述研究成果，本项目共计发表和录用论文11篇，其中SCI期刊论文5篇、EI期刊论文3篇、EI会议论文1篇、其他会议论文2篇。授权发明专利1项，软件著作权3项。并且，与交通运输部规划研究院紧密合作，将成果应用到了实际场景中，为相关政策的制定和基础设施的规划等提供了科学依据。