一种车位桩体匹配的悬挂式充电桩调度方法及系统与流程

本技术属于新能源汽车充电，尤其涉及一种车位桩体匹配的悬挂式充电桩调度方法及系统。

背景技术：

1、随着新能源汽车的普及，停车场内通常会设置充电桩以满足用户的充电需求。然而，传统的固定式充电桩占用空间较大，且充电车位与普通车位往往固定绑定，在停车高峰期，用户寻找带有空闲充电桩的车位需要耗费较长时间，降低了停车与充电的流转效率。

2、中国发明专利公开号为cn117207812a，发明名称为一种悬挂式汽车充电桩，公开了充电桩本体采用悬挂设置，通过外围行走轨道、横向行走轨道和竖向行走轨道为充电桩本体提供行走路径。该相关技术使得充电桩本体能够沿着上部的支撑梁移动，根据车辆停放的充电口位置调整充电桩壳体的位置，并通过电动伸缩杆调整高度，从而方便使用者拉伸分供电线将充电枪插入汽车的充电口。

3、在大型商超或办公楼停车场的高峰时期，当多辆新能源汽车在短时间内停入不同车位并相继发起充电请求时，多个悬挂式充电桩需要在共享的顶部轨道网络上同时移动，以分别前往各自的目标车辆位置。由于顶部轨道网络包含多个交叉节点和共用路段，多个充电桩在沿轨道向各自目标车位移动的过程中，其运行轨迹容易在同一时段交汇于相同的轨道区段。这种物理空间上的轨迹重叠会引发充电桩在轨道上的运行拥堵与相互干涉。此外，相关调度策略多采用先到先得机制，当面临低电量紧急充电或高优用户请求时，难以动态调整已分配的移动桩，导致高优任务响应迟缓；同时，若强行重新分配，又极易加剧轨道网络的时空冲突，增加了充电桩移动就位的耗时，降低了停车场内充电设备的整体运行效率。

技术实现思路

1、本技术提供了一种车位桩体匹配的悬挂式充电桩调度方法及系统，用于减少充电桩移动就位的耗时，提高停车场内充电设备的整体运行效率。

2、第一方面，本技术提供了一种车位桩体匹配的悬挂式充电桩调度方法，解析接收到的充电请求，得到目标车位的目标位置以及充电请求的目标调度优先级；

3、获取顶部轨道网络中处于移动状态的各移动充电桩的当前位置、原目标位置、原调度优先级以及空闲区内闲置充电桩的初始位置；

4、分别计算闲置充电桩从初始位置到达目标位置的第一预计耗时，以及各移动充电桩从当前位置到达目标位置的第二预计耗时；

5、在存在至少一个对应的第二预计耗时小于第一预计耗时，且目标调度优先级高于其原调度优先级的目标移动充电桩的情况下，将目标移动充电桩确定为接力充电桩；

6、将接力充电桩的目的地更新为目标位置并生成第一行驶路线、将闲置充电桩的目的地更新为原目标位置并生成第二行驶路线，得到第一预调度方案；

7、基于顶部轨道网络的全局时空占用数据，对第一预调度方案进行时空冲突检测；

8、若时空冲突检测的结果为不存在冲突，则控制接力充电桩与闲置充电桩分别按照第一行驶路线和第二行驶路线移动；

9、若时空冲突检测的结果为存在冲突，则对第一预调度方案进行协同避让调整以生成修正路线，并按照修正路线控制接力充电桩与闲置充电桩移动。

10、通过解析充电请求优先级并计算闲置充电桩与移动充电桩到达目标位置的预计耗时，在移动充电桩耗时更短且新请求优先级更高时将其设为接力充电桩，同时让闲置充电桩接替前往原目标位置，能够优先保障高优先级请求的响应速度，降低了紧急或高优先级用户的等待时间。同时，基于全局时空占用数据对预调度方案进行冲突检测，并在存在冲突时进行协同避让调整以生成修正路线，能够提前识别并处理多桩体在顶部轨道网络中同时运行可能产生的轨迹交叠，降低了充电桩在移动过程中的碰撞风险与轨道拥堵概率，从而提升了悬挂式充电桩在复杂轨道网络中的整体调度效率与运行安全性。

11、结合第一方面的一些实施方式，在一些实施方式中，基于顶部轨道网络的全局时空占用数据，对第一预调度方案进行时空冲突检测，具体包括：

12、提取第一行驶路线的第一空间节点序列与对应的第一预计时间窗，以及第二行驶路线的第二空间节点序列与对应的第二预计时间窗；

13、从全局时空占用数据中提取除接力充电桩与闲置充电桩之外的其余运行充电桩的已占用空间节点序列与对应的已占用时间窗；

14、将第一空间节点序列、第二空间节点序列分别与已占用空间节点序列进行空间坐标比对，筛选出存在坐标交集的重合轨道区段；

15、识别接力充电桩或闲置充电桩在重合轨道区段上与对应其余运行充电桩的相对行驶方向，相对行驶方向包括同向追及方向与对向相遇方向；

16、根据相对行驶方向为重合轨道区段配置对应的动态安全时间间隔，对向相遇方向对应的动态安全时间间隔大于同向追及方向对应的动态安全时间间隔；

17、在第一预计时间窗或第二预计时间窗与已占用时间窗在重合轨道区段上的时间差值小于动态安全时间间隔的情况下，生成存在冲突的时空冲突检测结果；

18、在时间差值均不小于动态安全时间间隔的情况下，生成不存在冲突的时空冲突检测结果。

19、通过提取各行驶路线的空间节点序列与预计时间窗，并与其余运行充电桩的已占用时空数据进行坐标比对，能够精准筛选出存在交集的重合轨道区段。进一步地，通过识别充电桩在重合区段上的相对行驶方向，并针对对向相遇与同向追及配置差异化的动态安全时间间隔，使得冲突判定标准更加契合实际物理运动规律。这种结合具体行驶方向动态调整安全时间间隔的时空比对方式，提高了时空冲突检测的精准度，减少了因采用单一固定时间阈值而导致的误判或过度避让，在保障轨道运行安全的同时，提升了顶部轨道网络的空间利用率与多桩体并发调度的流畅度。

20、结合第一方面的一些实施方式，在一些实施方式中，对第一预调度方案进行协同避让调整以生成修正路线，具体包括：

21、确定发生冲突的冲突轨道节点以及对应的冲突充电桩；

22、计算使冲突充电桩在冲突轨道节点外围执行悬停等待策略的第一时间延迟代价值；计算使冲突充电桩绕开冲突轨道节点执行空间迂回策略的第二时间延迟代价值；

23、在第一时间延迟代价值与第二时间延迟代价值均大于预设效率容忍阈值的情况下，将第一预调度方案中接力充电桩的目的地更新为原目标位置，并将闲置充电桩的目的地更新为目标位置；

24、基于更新后的目的地重新生成行驶路线作为修正路线；

25、在第一时间延迟代价值或第二时间延迟代价值不大于预设效率容忍阈值的情况下，选取时间延迟代价值较小的策略对第一预调度方案中的对应路线进行修改，生成修正路线。

26、通过采用上述技术方案，在进行协同避让调整时，通过分别计算冲突充电桩执行悬停等待策略与空间迂回策略的时间延迟代价值，能够量化评估不同避让动作对整体调度进度的影响。通过将这两种代价值与预设效率容忍阈值进行比对，在代价值均过大时及时撤销接力调度方案，恢复原目的地分配，而在代价值可控时选取耗时较小的策略生成修正路线。这种基于量化代价评估与阈值熔断的动态调整机制，减少了因强行避让而导致的局部轨道长时间拥堵或单次任务耗时过长，降低了复杂冲突场景下的调度时间损耗，提升了系统在面临高密度冲突时的路径规划合理性与整体运行效率。

27、结合第一方面的一些实施方式，在一些实施方式中，在对第一预调度方案进行协同避让调整以生成修正路线之后，方法还包括：

28、遍历顶部轨道网络中连接至目标位置与原目标位置的所有轨道连通路径，生成候选修正路线集合；

29、在候选修正路线集合为空，或者候选修正路线集合中所有候选路线的预计到达耗时均大于预设调度失效阈值的情况下，判定无法生成修正路线；

30、撤销对接力充电桩与闲置充电桩的目的地更新操作，以使接力充电桩恢复前往原目标位置；

31、从空闲区内重新选取备用充电桩，并将备用充电桩的目的地绑定为目标位置；

32、为备用充电桩生成第三行驶路线，并将备用充电桩的轨道通行权限提升至预设第一级别；

33、基于预设第一级别的轨道通行权限，向第三行驶路线上的其余运行充电桩发送让行指令，以控制其余运行充电桩停止当前任务并移动至距离其余运行充电桩最近的轨道；

34、控制备用充电桩沿第三行驶路线移动至目标位置。

35、通过采用上述技术方案，在候选修正路线集合为空或预计耗时过长时，通过撤销原接力操作并重新选取备用充电桩，能够及时止损并启动应急响应机制。通过提升备用充电桩的轨道通行权限，并据此向其行驶路线上的其余运行充电桩发送让行指令，使其他桩体停止当前任务并移动至最近轨道进行避让，从而为备用充电桩开辟出一条低阻碍的通行通道，降低了在极端拥堵或死锁状态下高优先级充电请求被长期搁置的风险，提升了系统在复杂工况下的调度鲁棒性与任务完成率。

36、结合第一方面的一些实施方式，在一些实施方式中，基于预设第一级别的轨道通行权限，向第三行驶路线上的其余运行充电桩发送让行指令，以控制其余运行充电桩停止当前任务并移动至距离其余运行充电桩最近的轨道，具体包括：

37、获取第三行驶路线上的各其余运行充电桩的当前位置；

38、在顶部轨道网络中，确定与第三行驶路线连通的多个避让分支轨道，并获取各避让分支轨道的当前可用泊位数量；

39、针对每一个其余运行充电桩，按照距离当前位置由近及远的顺序，对多个避让分支轨道进行排序，得到对应的候选避让序列；

40、遍历候选避让序列，将首个当前可用泊位数量大于零、且未被其他充电桩占用的避让分支轨道，确定为距离其余运行充电桩最近的轨道；

41、将确定的最近的轨道的当前可用泊位数量减一，并生成包含最近的轨道坐标的让行指令；

42、向对应的其余运行充电桩发送让行指令，以控制其余运行充电桩停止当前任务并移动至最近的轨道。

43、通过采用上述技术方案，在为高优先级备用充电桩清理通行路径时，通过获取其余运行充电桩当前位置并确定连通的避让分支轨道及可用泊位数量，按照距离由近及远的顺序进行排序筛选，能够精准定位距离最近且具备停放条件的空闲分支轨道。通过将确定的最近轨道分配给对应的其余运行充电桩并同步扣减可用泊位数量，生成针对性的让行指令控制其就近避让，缩短了其余运行充电桩寻找避让位置的移动距离与耗时，降低了大规模避让动作对顶部轨道网络整体运行秩序的干扰，提高了高优先级备用充电桩的调度响应速度与整体轨道网络的通行效率。

44、结合第一方面的一些实施方式，在一些实施方式中，获取到达目标位置的充电桩与对应车辆充电口的物理连接状态；

45、在持续未检测到物理连接状态的时长达到预设资源闲置阈值的情况下，将充电桩的调度状态由目标锁定状态更新为游离状态，并保持原充电请求的订单有效性；

46、接收来自邻近车位的紧急充电请求，并获取邻近车位的邻近位置；

47、在邻近位置与目标位置的轨道距离小于预设就近调度阈值的情况下，将处于游离状态的充电桩的目的地更新为邻近位置；

48、控制处于游离状态的充电桩移动至邻近位置以响应紧急充电请求；

49、同步从空闲区内重新选取替换充电桩，并将替换充电桩的目的地绑定为目标位置；

50、生成替换充电桩的补偿行驶路线，并控制替换充电桩沿补偿行驶路线移动至目标位置。

51、通过监测到达目标位置的充电桩与车辆充电口的物理连接状态，在长时间未连接时将充电桩状态更新为游离状态，能够及时释放被无效占用的桩体资源。在接收到邻近车位的紧急充电请求且轨道距离满足就近条件时，直接调度该游离状态的充电桩前往邻近位置响应，缩短了紧急任务的物理移动距离。同时同步从空闲区选取替换充电桩前往原目标位置以保障原订单的有效执行，降低了充电桩因用户未及时插枪而导致的资源闲置率，提高了系统对紧急充电请求的响应速度与整体充电设备的利用率。

52、结合第一方面的一些实施方式，在一些实施方式中，生成替换充电桩的补偿行驶路线，并控制替换充电桩沿补偿行驶路线移动至目标位置，具体包括：

53、获取处于游离状态的充电桩前往邻近位置的驶离路线，并提取驶离路线中与目标位置相连的驶离轨道区段；

54、基于替换充电桩的当前位置与目标位置，在顶部轨道网络中生成多条候选补偿路线；

55、提取各候选补偿路线中与目标位置相连的切入轨道区段；

56、在存在与驶离轨道区段不存在空间交集的目标切入轨道区段的情况下，将目标切入轨道区段对应的候选补偿路线确定为补偿行驶路线；

57、在所有切入轨道区段均与驶离轨道区段存在空间交集的情况下，确定预计耗时最短的候选补偿路线；

58、在候选补偿路线中位于空间交集上游的节点处插入让行等待标识，以生成补偿行驶路线；

59、控制替换充电桩沿补偿行驶路线移动至目标位置，并在触发让行等待标识时控制替换充电桩执行悬停动作。

60、通过采用上述技术方案，在控制替换充电桩前往目标位置时，通过提取游离充电桩的驶离轨道区段与各候选补偿路线的切入轨道区段进行空间交集比对，优先选择无交集的路线作为补偿行驶路线，能够从物理空间上隔离两者的运行轨迹。在不可避免存在交集时，选取预计耗时最短的路线并在交集上游插入让行等待标识，使替换充电桩在关键节点执行悬停动作以等待游离充电桩先行驶离，这种基于轨迹交集分析的精细化路线规划与节点控制，降低了替换充电桩与驶离充电桩在目标位置周边局部区域发生拥堵或碰撞的风险，提高了多桩体在复杂交汇工况下的协同运行安全性。

61、第二方面，本技术实施方式提供了一种车位桩体匹配的悬挂式充电桩调度系统，该车位桩体匹配的悬挂式充电桩调度系统包括：一个或多个处理器和存储器；存储器与一个或多个处理器耦合，存储器用于存储计算机程序代码，计算机程序代码包括计算机指令，一个或多个处理器调用计算机指令以使得系统执行如第一方面以及第一方面中任一可能的实现方式描述的方法。

62、第三方面，本技术实施方式提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当上述指令在系统上运行时，使得上述系统执行如第一方面以及第一方面中任一可能的实现方式描述的方法。

63、第四方面，本技术实施方式提供一种计算机程序产品，当计算机程序产品在系统上运行时，使得系统执行如第一方面中任一可能的实现方式描述的方法。

64、本技术实施方式中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

65、1、本技术提供了一种车位桩体匹配的悬挂式充电桩调度方法，通过解析充电请求优先级并计算闲置充电桩与移动充电桩到达目标位置的预计耗时，在移动充电桩耗时更短且新请求优先级更高时将其设为接力充电桩，同时让闲置充电桩接替前往原目标位置，能够优先保障高优先级请求的响应速度，降低了紧急或高优先级用户的等待时间。同时，基于全局时空占用数据对预调度方案进行冲突检测，并在存在冲突时进行协同避让调整以生成修正路线，能够提前识别并处理多桩体在顶部轨道网络中同时运行可能产生的轨迹交叠，降低了充电桩在移动过程中的碰撞风险与轨道拥堵概率，从而提升了悬挂式充电桩在复杂轨道网络中的整体调度效率与运行安全性。

66、2、本技术提供了一种车位桩体匹配的悬挂式充电桩调度方法，通过监测到达目标位置的充电桩与车辆充电口的物理连接状态，在长时间未连接时将充电桩状态更新为游离状态，能够及时释放被无效占用的桩体资源。在接收到邻近车位的紧急充电请求且轨道距离满足就近条件时，直接调度该游离状态的充电桩前往邻近位置响应，缩短了紧急任务的物理移动距离。同时同步从空闲区选取替换充电桩前往原目标位置以保障原订单的有效执行，降低了充电桩因用户未及时插枪而导致的资源闲置率，提高了系统对紧急充电请求的响应速度与整体充电设备的利用率。