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混合运输系统中通过动态规划进行编队协调和领导者选择

YingWang,TingBai,andAndreasA.Malikopoulos,SeniorMember,IEEE

Abstract—随着电动卡车的普及，货运运输正在向由燃油交通系统转型[7],[8]。随着电动卡车（ETs）在市场上

动力和电动卡车组成的混合系统转变。在这样的异质环境中增的渗透率不断提高，传统的货运网络正在演变为混合

强卡车编队的形成带来了新的挑战。本文研究了混合卡车车队

运输系统，在这种系统中，燃油动力卡车（FTs）和电

中的基于枢纽的编队协调问题，重点是优化卡车的等待时间、

电动卡车的充电量以及编队领导分配。目标是在考虑相关等待动卡车共存。与FTs不同，ETs的电池容量有限，通

和充电成本的同时最大化车队的整体编队收益。我们将该问题常需要中途充电计划[9]才能按时完成长途交付，特

公式化为一个集中式优化问题，并提出了一种动态规划方法来别是在充电资源有限的情况下[10]。这带来了新的调

高效地计算其次优解。所提出的方法在多项式时间内运行，确

度挑战，并可能对协调编队行驶造成干扰。此外，由

保了可扩展的计算效率。涉及1,000辆卡车在瑞典两个枢纽之

本间行驶的仿真研究表明了该方法的有效性和可扩展性。于编队行驶带来的节能效益在FTs和ETs之间存在差

异，因此领导者选择成为关键决策。

译I.介绍尽管在混合交通场景中的车队协调方面已经付出

中卡车编队行驶技术在新兴的移动性和货运运输系了越来越多的努力，但在统一框架内同时解决充电计

2统背景下展现出了巨大的潜力。通过利用车辆间通信划、领导车辆选择和等待时间协调的有效策略仍然很

v和自动化控制策略，卡车编队可以使重型卡车以紧凑

7少。[11]的作者提出了一种环保策略来优化异构电动

4排列的形式行驶，从而减少空气动力阻力。这种减少

8车辆车队的编队配置，目标是最大化编队的优势。然

0带来了显著的燃油效率提升及相关环境效益[1]。为了而，他们的方法专注于最优编队形成，而没有考虑车

0.能够完全享受编队行驶的好处，需要协调具有不同预

5辆的充电需求。最近，[12]引入了一个混合整数线性

计划路线和时间表的卡车，安全无缝地组成车队。现

0规划模型，用于同时优化长途电动货运车辆的充电策

5有的协调策略通过多种方式促进车队的形成，包括路

2略和编队。此外，[13]开发了一种E-编队方案，该方

:线规划以最大化共享道路段落[2]，调整车辆速度以

v案协调了与潜在合作伙伴形成编队所需的等待时间以

i允许在路线上并入车队[3]，以及安排物流枢纽的出

x及车辆的充电情况。尽管这些研究成功解决了电动汽

r发或等待时间[4],[5]，并且考虑了驾驶员的工作时间

a车中的编队形成问题，但它们忽视了混合车队中同时

规定[6]。尽管这些研究对提高道路网络中的车队形

包含电动汽车和燃油车所