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CPGEI (Mestrado): Mariana Teixeira Sebastiani-28/08/14

Defesa Pública de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industria
Quando 28/08/2014
das 13h30 até 16h30
Onde Sede Central: Sala C-301
Nome do Contato Prof. Ricardo Lüders
Participantes Prof. Ricardo Lüders, Dr. Orientador UTFPR
Banca examinadora:
Prof. Ricardo Lüders, Dr. Presidente UTFPR
Profa. Keiko Verônica Ono Fonseca, Dra. UTFPR
Prof. Rafael Santos Mendes, Dr. UNICAMP
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Um modelo de simulação para otimização da alocação de estações de recarga para ônibus elétricos no transporte público de Curitiba

Resumo: As crescentes preocupações com as questões ambientais têm levado à consideração de alternativas para a mobilidade e transporte urbanos. Dentre as opções disponíveis, os ônibus elétricos movidos à bateria têm sido bastante considerados em termos de flexibilidade, sustentabilidade e emissão de poluentes. Estes ônibus possuem um sistema plug-in de recarga (PEV) que permite sua circulação sem a necessidade de alimentação constante por vias exclusivas. Entretanto, devido à necessidade de recarga das baterias, o número e posicionamento das estações de recarga tem papel fundamental na viabilização da operação deste sistema de transporte. Este trabalho apresenta um modelo de simulação de eventos discretos que captura o padrão de movimentação dos ônibus e respectivo consumo de energia. Uma estratégia de otimização que utiliza um algoritmo genético biobjetivo é então associada à simulação (otimização com simulação) para minimizar tanto o número de estações de recarga quanto o tempo extra necessário para recarga dos ônibus. Foram utilizados dados reais de demanda de passageiros, velocidade dos ônibus, distâncias, relevos, entre outros, do sistema de transporte da cidade de Curitiba. Os parâmetros de mobilidade dos ônibus estão baseados em dados reais adquiridos, filtrados e analisados através de um sistema informatizado da empresa que controla o sistema público e urbanização da cidade para um total de seis linhas expressas. O modelo utilizado para o consumo de energia dos ônibus é baseado no cálculo da energia necessária para movimentar um ônibus, levando em conta diferentes carregamentos e forças de resistência ao movimento. Nas paradas que possuem estações de recarga, considera-se recarga rápida da bateria ajustada para os parâmetros típicos de um ônibus elétrico. Os resultados mostram diferentes arranjos para o número de estações de recarga e atrasos nos itinerários programados, assim como os níveis de operação das baterias.
Palavras-chave: Simulação de eventos discretos. Otimização com simulação. Veículo elétrico plug-in PEV. Veículo leve sobre pneus BRT. Transporte urbano.

A simulation model for optimizing the allocation of charging stations for electric buses in Curitiba public transportation

Abstract: Growing concerns with environmental issues have led to the consideration of alternatives to urban mobility and transportation. Among the options available, the battery-powered electric buses have been fairly considered in terms of flexibility, sustainability and emission of pollutants. These buses have a plug-in recharge system (PEV) that allows their movement without the need for constant power in exclusive lanes. However, due to the need to recharge the batteries, the number and placement of charging stations has a fundamental role in facilitating the operation of this transport system. This paper presents a discrete event simulation model that captures the pattern of the bus movement and its energy consumption. An optimization strategy that uses a genetic algorithm multiobjective is then associated with simulation model (simulation with optimization) to minimize both the number of charging stations and the extra time needed to recharge the bus. The Curitiba transportation system actual data of passenger demand, bus speed, distances, reliefs, among others, was used. The mobility buses parameters are based on real data acquired, filtered and analyzed by a computerized system of the company that controls the public system and urbanization of the city for a total of six express lines. The model used for the power consumption of the buses is based on the energy required to move a bus, taking into account different loadings and resistance movement forces. In the bus stops that have charging stations, it is considered fast battery recharge adjusted for typical parameters of an electric bus. The results show different arrangements for the number of recharge stations and delays in the itineraries scheduled, as well as the operating levels of the batteries.
Keywords: Discrete event simulation. Simulation optimization. Plug-in electric vehicle PEV. Bus rapid transit BRT. Urban transportation.

Lista de publicações:

SEBASTIANI, Mariana T.; LUDERS, Ricardo; FONSECA, Keiko V. O. Allocation of Charging Stations in an Electric Vehicle Network Using Simulation Optimization. Proceedings of the 2014 Winter Simulation Conference, 2014 (aceito para publicação).

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