纯电动公交车具有能耗低、零排放等优点,是解决城市公交系统供需矛盾和环境污染的重要手段。推进城市公交纯电动化是实现公共交通系统可持续发展,倡导绿色公交先行的重要内容。随着纯电动公交车的规模扩大,承载的客流量增多,纯电动公交车运营成本高和服务水平低的问题日益凸显。不仅给企业带来了极大的运营压力,也阻碍了纯电动公交车的快速发展。为此,本文从纯电动公交车线网和运营管理等方面入手,确定影响纯电动公交车服务水平和运行效率的关键因素,分析纯电动公交车在不同充电环境下的运营特点,建立纯电动公交车线网和运营管理方案优化模型和求解算法,为纯电动公交系统的规划和管理提供理论指导和科学参考。本论文具体研究了以下几方面的内容:1.针对快速充电站具有减少纯电动公交车充电时间和降低纯电动公交车续航里程要求的特点,提出了纯电动公交线网和快速充电站整合规划的研究思路。在给定客流需求和候选公交站点的条件下,建立了考虑纯电动公交车充电时间和容量限制的双层规划模型。上层模型以乘客出行成本与系统运营成本和最小为目标,优化纯电动公交线网、快速充电站布局和配置车辆。下层模型进行公交客流分配。基于分步优化思想设计了改进的遗传算法求解模型。以瑞士基准道路网为基础设计了算例验证了模型和算法的有效性,通过灵敏度分析探讨了快速充电站布局、乘客出行成本和车辆电池容量三者之间的影响机理。2.在单条线路上,分析了客流分布在时间和空间上的不平衡性,引入了区间车调度策略来提高纯电动公交车在客流高峰期的运能利用率。建立了基于微观经济学模型的乘客候车时间和系统运营成本计算函数。利用一阶最优性条件解析了发车频率、充电方案和区间车运营区间的函数关系。采用枚举法分析了不同客流分布下的最优区间车调度方案和效益,结果表明区间车调度策略可以在不增加运营成本的情况下提高纯电动公交系统的服务水平,并且区间车调度策略的效益不仅与客流分布有关,还与高峰期的持续时间有关。3.在上一章研究的基础上,进一步提出了纯电动公交线网上的区间车调度方案优化方法。考虑到公交线网上高峰客流区段具有非对称和单向性,从对称区间车线路扩展到了非对称区间车线路和跨线区间车线路。设计了基于区间车折返点选择和线路枚举的候选区间车线路和跨线区间车线路启发式生成算法,并构建了非线性混合整数规划模型来选择最优的区间车路线组合、车辆配置和充电方案。基于北京三环内公交线网的实例表明合理的制定区间车调度策略可以提高纯电动公交系统的服务水平,并且实施效果会受纯电动公交车充电和客流分布等因素的直接影响。4.从纯电动公交车调度层面,提出了考虑分时电价机制的纯电动公交行车计划编制优化方法。根据分时电价将连续时间离散化,构造了分别能符合常规策略和区间车调度策略行车任务的约束条件,建立了以充电费用最小为目标的混合整数线性规划模型来确定纯电动公交车在每个时间段的状态。通过数值算例表明了区间车调度策略在使用车辆数和充电费用上的优势,此外研究发现仅通过增加电池容量或者提高充电功率的方式不能有效的减少纯电动公交车的使用数量。