【摘 要】电动公交车以电能替代了燃油，从根本上改变了传统公交车的动力驱动方式，但电动公交车的运行受到电能获取的限制，在实际运营调度时应充分考虑续航里程约束和充电时间的约束、从整个行车区域的角度来合理安排，以提高电动公交运行效率。
【关键词】电动公交车；运营调度；续航里程；充电时间
但电动公交车的运行受到动力电池容量的限制，电池容量的大小直接决定了电动公交车续航里程的长短，因此需要在充分考虑公交运行时间及线路的基础上，通过电池电量补充或电池更换的方式来防止电动公交车由于电量不足影响其正常运行，避免由此给乘客和运营调度带来不便以及所带来的安全隐患。
一、纯电动公交车动力电池的充电模式
电动公交车以电能替代了燃油，从根本上改变了传统公交车的动力驱动方式，电能的供给方式主要有直流充电和电池更换两种方式。直流充电是指由非车载充电机完成交直流变换，充电功率较大，从几十千瓦到上百千瓦，充电时间较长，充满约需要3个小时；电池更换方式是指用事先充满电的电池组更换车辆上的电池组，基本可在5-10分钟完成电池更换，可实现电能的快速补给。
一般来说，公交车运行的线路固定、发车间隔固定，其运营调度安排比较规律，因此纯电动公交车动力电池的充电模式也比较清晰，目前采用的充电模式主要有以下四种：
（一）整车充电模式
整车充电模式是指每辆纯电动公交按照行驶线路和发车序列运行几次后，根据调度进入指定充电站进行充电，直到充满为止；充电结束后，再次投入运行。这种充电模式适用于车辆数充足、线路较短、充电场地较大、充电设备设施完备、充电时间短、补充电能速度快的电动公交线路。
（二）集中充电模式
集中充电模式是指每辆纯电动公交在充分考虑续航里程的前提下，按照行驶线路和发车序列运行，待电能用到不足以完成一个完整的序列时，当天停止运行，进入指定的充电站进行集中充电，将己消耗的电能全部补充完毕。这种充电模式适用于线路乘客较多、电池容量大、白天充电难以调度的情况，这种充电模式可以利用夜间负荷低谷时充电，可以降低充电所消耗的电费，降低运营成本。
（三）补充充电模式
补充充电模式是整车充电模式和集中充电模式的结合，是指每辆纯电动公交按照行驶线路和发车序列运行几次后，根据动力电池电量使用情况（电量低于某一数值后），进入指定充电站进行充电，待电池电量充到一定比例后（一般应能满足当天剩余的运营需求），再次进入发车序列，完成当天的运营计划后，再次进入指定充电站，等待夜间进行集中充电。
（四）电池更换模式
电池更换模式是指纯电动公交按照行驶线路和发车序列运行几次后，进入换电站进行更换电池，将充满电的电池换上，即刻再次进入发车序列，换下的电池在换电站或指定的地点进行集中充电。这种模式仅需较短的时间即可是电动公交车换上充足电的电池，不影响正常的营运；但需要有充足的、可替换的、充满电的备用电池。这种充电模式适用于每天发车次数较多、车辆停运充电影响线路调度的情况，但是必须要有充足的可更换的电池。
二、电动汽车动力电池
（一）动力电池的类型和参数
目前，电动汽车的动力电池多采用锂电池，主要包括磷酸铁锂电池和锰酸锂电池，相对于氢镍电池、镍镉电池，锂电池的特点是体积小、重量轻、寿命长、工作电压高、无污染低以及安全性能好等，其中磷酸铁锂电池的寿命更长、安全性能更高。锂电池的类型与参数如表1所示。
表1 电动汽车主要锂电池的类型和参数
（二）电动汽车续航里程的影响因素
电动汽车续航里程的影响因素主要包括：电池容量、车辆行驶速度、车辆负荷、环境温度、风速、充放电的时间与次数等。电池容量是影响电动汽车续航里程的主要因素之一，电池容量的大小直接决定了电动汽车续航里程的长短，最理想的行驶状态是匀速行驶，频繁起步、加速、急停等都不利于电池寿命的延长。环境温度对电池的工作特性和工作效率的影响也较大，一般来说低温时电池放电效率较低，实验表明当环境温度变化时，电池的充电时间、充电机数量及充电功率需求都会发生变化，通常情况下在45℃左右时电池的各项性能最好，而在-20℃时电池的容量将下降到45℃时的60%。
三、纯电动公交车的运营调度
（一）公交客流的特点
人们利用各种交通工具去满足各种出行需求而形成的且目的性强的人员流动叫做客流。它是包含了流量、流向和流时等因素的基于定时、定向、定运输线路的旅客流动，是处于不断变化的状态，因此公交客流具有时间和方向上的不均衡性，这种不均衡性将在实际中影响着公交车的发车计划和发车频率。公交客流的不均衡性具体表现如下：
1.时间上的不均衡性
随着季节月份的变化，公交客流量也会有一定的起伏波动，例如夏季的客流量就会低于春秋两季的。同时，在一周之内，周一至周五均有早晚两个客流高峰，周末变化相对平缓；在一天之内，各小时上的客流分布也不尽相同，在上下班时段会形成客流高峰，这情形在工作客流比重大的线路上表现尤为突出。
2.方向上的不均衡性
在同一线路、同一时段内，上下行客流量不一定都相同，有时存在较大的差异。譬如在上学时段学生客流的变换，上下班时段上班族的高峰拥挤等。
（二）纯电动公交车的运营调度
以电池为动力源的纯电动公交车，在电池电量不足时，电动公交车必须去充电站快换电池或进行整车充电，但是在大部分城市里，充电站等基础设施不太完善，有限的充电站难以满足大数量的电动公交车充电或者更换电池的需要，同时其在续航里程方面的缺陷使得每辆电动公交车的充电间隔为三到四小时；而传统的加油站数量大并且衔接紧密，方便传统公交车补充能源，并且传统公家车加满油之后的续航里程比纯电动公交车要大的多。
所以，在进行电动公交车辆运营调度时，应防止出现长时间大电流放电的情况，以保障车辆安全运行，同时要确保电动公交车的电池荷电状态值在返回停车场途中也维持在合理的区间，以防止蓄电池因过度放电而导致快速衰减进而缩短使用寿命。纯电动公交车在运营调度时，应首先满足电动公交车对续航里程的要求，以避免车辆无法完成车次任务，在中途抛锚；然后必须满足对充电时间的需求，以确保执行车次任务的车辆均是已经充电完成的，而不是正在停车场充电。因此，电动公交车运营调度问题是基于有续航里程约束和充电时间约束的常规车辆调度问题。
四、结语
电动公交车的续航里程主要影响着其实际运行特性，对于整车充电的车辆，其充电时间也影响着其实际运行特性。而放电深度又是影响着续航里程的重要因素，因此电动公交车的运营调度受到续航里程约束与充电时间的约束。因此在实际运营调度时，应从整个行车区域的角度来合理安排，以提高电动公交运行效率，降低使用成本。
参考文献
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