2023美國中學(xué)生數(shù)學(xué)建模比賽HiMCM賽題發(fā)布

英文題目

2023HiMCM—Problem B

中文題目

2023 HiMCM問題B：
用電動(dòng)汽車充電

電子公交車（e-buses）在全球城市中的普及代表著朝向可持續(xù)城市交通的重要一步。隨著對空氣污染和氣候變化的擔(dān)憂日益加劇，許多城市被迫重新考慮對傳統(tǒng)柴油公交車的依賴。根據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)最近的一份報(bào)告[1]，電動(dòng)公交車將在公共交通領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位，到2032年將成為全球道路上所有公交車的多數(shù)。中國在這個(gè)轉(zhuǎn)變中尤為引人注目，因?yàn)樗鼡碛惺澜缟洗蟛糠蛛妱?dòng)公交車，這在很大程度上是由優(yōu)先發(fā)展電動(dòng)汽車和嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)的政府政策推動(dòng)的。世界各地的城市（例如哥倫比亞波哥大、美國紐約和德國柏林）也在努力將電動(dòng)公交車納入其車隊(duì)，盡管步伐更為緩慢。

電動(dòng)公交車不僅具有環(huán)境吸引力，而且由于電池價(jià)格下降和運(yùn)營費(fèi)用降低，預(yù)計(jì)從長遠(yuǎn)來看也具有成本效益。政府激勵(lì)措施，例如美國2023年兩黨基礎(chǔ)設(shè)施法案為電動(dòng)公交車項(xiàng)目撥款17億美元[2]，進(jìn)一步推動(dòng)了電動(dòng)公交車的采用。然而，挑戰(zhàn)包括高昂的初始成本、充電基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)、漫長的充電時(shí)間和潛在的續(xù)航里程限制。

問題1：

構(gòu)建一個(gè)模型來幫助城市了解轉(zhuǎn)向全電動(dòng)公交車車隊(duì)對生態(tài)環(huán)境的影響。確定一個(gè)擁有（至少）50萬人口的大都市區(qū)，該地區(qū)目前沒有全電動(dòng)公交車車隊(duì)。將您的模型應(yīng)用于您選擇的地區(qū)。

問題2：

資金很重要。構(gòu)建一個(gè)關(guān)注轉(zhuǎn)向電動(dòng)公交車帶來的財(cái)務(wù)影響的模型。您的模型應(yīng)考慮潛在的外部資金，涵蓋高達(dá)50%的過渡成本。將您的財(cái)務(wù)模型應(yīng)用于您在前一個(gè)問題中使用的相同大都市區(qū)。

問題3：

大都市區(qū)的交通官員正在探索逐漸將車隊(duì)從燃油發(fā)動(dòng)機(jī)公交車轉(zhuǎn)變?yōu)殡妱?dòng)公交車的途徑。假設(shè)目標(biāo)是在2033年之前擁有全電動(dòng)車隊(duì)，請利用您之前開發(fā)的模型制定一個(gè)10年路線圖，城市交通管理部門可以利用該路線圖來規(guī)劃其電動(dòng)公交車車隊(duì)更新。將您的模型（或新模型）應(yīng)用于您在前一個(gè)問題中使用的相同大都市區(qū)，并將其應(yīng)用于您選擇的另外兩個(gè)大都市區(qū)。

問題4：

寫一封一頁的信給您選擇的一個(gè)大都市區(qū)的交通官員，詳細(xì)說明您對他們轉(zhuǎn)向電動(dòng)公交車的建議。

比賽注意事項(xiàng)

您的PDF解決方案（不超過25頁）應(yīng)包括：

● 一頁總結(jié)表

● 目錄

● 您的完整解決方案

● 一頁信給交通官員

● 參考文獻(xiàn)列表

● 人工智能使用報(bào)告（如果使用，不計(jì)入25頁限制）

* 注意：HiMCM提交沒有特定的最低頁數(shù)要求。您可以使用最多25頁來完成所有解決方案工作和您要包含的任何其他信息（例如：圖紙、圖表、計(jì)算、表格）。接受部分解決方案。我們允許謹(jǐn)慎使用AI，例如ChatGPT，盡管創(chuàng)建解決方案并非必須。如果您選擇使用生成性AI，您必須遵守COMAP AI使用政策。這將導(dǎo)致您需要在PDF解決方案文件末尾添加的額外AI使用報(bào)告，并且不計(jì)入解決方案的25頁總頁數(shù)限制。

術(shù)語表

電動(dòng)巴士（e-bus）是指那些推進(jìn)系統(tǒng)和附件系統(tǒng)完全由零排放電力來源驅(qū)動(dòng)的任何巴士。大都市區(qū)域：包含一個(gè)有著大量人口核心的核心區(qū)域，以及與該核心有著高度經(jīng)濟(jì)和社會(huì)整合的相鄰社區(qū)。

參考文獻(xiàn)

[1] https：//about.bnef.com/electric-vehicle-outlook/

[2] https：//www.transit.dot.gov/about/news/biden-harris-administration-announces-nearly-17- billion-help-put-better-cleaner-buses

今年的A/B兩道題目都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，旨在幫助城市更好地應(yīng)對環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和可持續(xù)交通等方面的挑戰(zhàn)。

這兩道題目涉及到多種復(fù)雜因素，解決它們需要學(xué)生具備一定的數(shù)學(xué)建模能力。題目也具有一定的開放性，允許學(xué)生采用不同的方法進(jìn)行解決。

預(yù)祝同學(xué)們在比賽中取得好成績，展現(xiàn)出自己在數(shù)學(xué)建模、問題解決和創(chuàng)新能力方面的多方面才華。

▶ 賽題A指路：2023美國中學(xué)生數(shù)學(xué)建模比賽HiMCM賽題發(fā)布（A題）！

▶ 賽題C指路：2023美國中學(xué)生數(shù)學(xué)建模比賽MidMCM賽題發(fā)布（C題）！