Algoritmy pre budovanie kombinovanej nabíjacej infraštruktúry pre elektrické autobusy
Školitel
doc. Ing. Michal Koháni, PhD.
Študijný program
Aplikovaná informatika
Študijný odbor
Informatika
Detailnejší opis problému
Aktuálne trendy v oblasti inteligentných miest a inteligentných dopravných systémov smerujú k zvýšeniu počtu cestujúcich vo verejnej doprave, znižovaniu emisií a negatívnych vplyvov na životné prostredie, s čím súvisí viacero optimalizačných úloh. Jedným zo spôsobov znižovania vplyvu verejnej dopravy na životné prostredie je aj jej elektrifikácia prostredníctvom nasadenia elektrických autobusov, trolejbusov alebo vozidiel s hybridným pohonom. S nasadzovaním elektrických autobusov súvisí aj výber nabíjacej technológie. Môže sa jednať o nabíjacie stanice umiestnené v depách, na zastávkach, alebo o nabíjacie úseky, na ktorých sa vozidlá môžu nabíjať počas jazdy. Návrh takejto infraštruktúry vedie k riešeniu umiestňovacích a rozvrhových úloh s pomerne zložitou štruktúrou obmedzujúcich podmienok. Aj najjednoduchšia formulácia umiestňovacej úlohy patrí medzi NP - ťažké úlohy. Limitujúcim faktorom väčšiny súčasných elektrických autobusov sú ich batérie, ktoré umožňujú oproti klasickým naftovým vozidlám obmedzený dojazd, zvyšujú hmotnosť vozidla a znižujú obsaditeľnosť vozidla. Cieľom práce bude na základe analýzy dát a dostupných technológií navrhnúť matematický model návrhu kombinovanej infraštruktúry pre elektrické vozidlá (kombinácia nabíjacích staníc a nabíjacích úsekov) vo verejnej doprave zohľadňujúci rôzne špecifické podmienky súvisiace s verejnou dopravou. Pre vytvorené modely bude potrebné nájsť vhodné riešiace algoritmy, ktoré budú založené na optimalizačných metódach riešiacich úlohy celočíselného programovania. Dosiahnuté výsledky experimentov bude potrebné overiť pomocou simulačného modelu. Ako dátové vstupy pre riešenie úloh použijeme dostupné údaje o sieti verejnej dopravy, odhady tokov cestujúcich, cestovné poriadky a plány rozvoja MHD. Využijeme aj dostupné geografické dáta a algoritmy, ktoré boli navrhnuté počas riešenia projektu VEGA 1/0689/19.
Predpokladaný vedecký prínos (algoritmy, metodológie, ...)
Vytvorenie nových metodík, algoritmov a metód pre návrh rozmiestnenia kombinovanej nabíjacej infraštruktúry pre elektrické vozidlá vo verejnej doprave. Výskum závislostí medzi typom a rozmermi riešenej úlohy a nastavením parametrov riešiacich algoritmov bude mať prínos pozostávajúci z návrhov metód na dimenzovanie kapacít obslužných stredísk.
Odporučány postup vedeckého bádania
- analýza dát a formulácia matematických modelov, - návrh optimalizačných algoritmov a simulačného modelu, - validácia návrhov prostredníctvom simulačných a výpočtových experimentov.
Druh výskumu
základný výskum
Výskumná úloha, ktorej súčasťou bude riešená téma
1/0530/25 - Optimálny návrh a efektívna prevádzka nabíjacej infraštruktúry pre elektrické vozidlá v mestskej mobilite (podaný projekt)
Doterajšie výsledky riešenia na školiacom pracovisku, vrátane odkazov na dostupné zdroje
1. Jánošíková, Ľ., Slavík, J., Koháni, M.: Estimation of a route choice model for urban public transport using smart card data, In: Transportation planning and technology. - ISSN 0308-1060. - Vol. 37, no. 7 (2014), s. 638-648 2. Janáček J., Koháni M., Koniorczyk M., Márton P.: Optimization of periodic crew schedules with application of column generation method In: Transportation Research, Part C : Emerging technologies. - ISSN 0968-090X. - Vol. 83 (2017), s. 165-178 3. Koháni, M., Czimmermann, P., Váňa, M., Cebecauer, M., Buzna, Ľ.: Location-scheduling optimization problem to design private charging infrastructure for electric vehicles, In: Operations Research and Enterprise Systems: 6th International Conference, ICORES 2017, Porto, Portugal, February 23–25, 2017, Revised Selected Papers, Cham (Švajčiarsko): Springer Nature. Springer International Publishing AG, 2018. – (Communications in Computer and Information Science, ISSN 1865-0929, ISSN 1865-0937 ; 884). – ISBN 978-3-319-94766-2. – ISBN 978-3-319-94767-9, s. 151-169 4. Janovec, M., Koháni, M. : Exact approach to the electric bus fleet scheduling. In: TRANSCOM 2019 [electronic] : conference proceedings. - ISSN 2352-1465. - 1. vyd. - Amsterdam: Elsevier Science, 2019. - s. 1380-1387 5. Vasilovský, P., Koháni, M., Jankovič, P.: Simulation verification of location of charging stations for electric buses, In: Information and digital technologies 2019: proceedings of the international conference – 1. vyd. – Danvers (USA) : Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2019. – ISBN 978-1-7281-1401-9, s. 525-531 6. Grygar, D., Koháni, M.: Generalized location-based linear model for overhead wires network planning for battery-assisted trolleybuses, In: INES 2021: 25th international conference on Intelligent Engineering Systems – 1. vyd. – Piscataway, New Jersey (USA) : Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2021. – ISBN 978-1-6654-4499-6. – ISBN (elektronické) 978-1-6654-4498-9, s. 19-23 7. Janovec, M., Koháni, M.: Comparison of continuous and discontinuous charging models for the electric bus scheduling problem, In: ICORES 2020: proceedings of the 9th international conference on Operations research and enterprise systems – 1. vyd. – [S.l.] (Portugalsko) : SciTePress, 2020. – ISBN 978-989-758-396-4. – ISSN 2184-4372, s. 179-186
V prípade otázok sa obráťte na vedúceho témy:
Michal.Kohani@fri.uniza.sk