电动汽车具有高能效、污染少等优点。在国家政策推动下,其保有率不断提高。但电动汽车续航里程短、充电时间长以及充电设施不完善等因素限制其进一步发展。而电池交换方式充电效率高,能有效克服充电时间长的困难,因此本文针对电池交换方式,从“点”、“线”、“面”三个层面来研究电动汽车充电基础设施的规划问题。在“点”层面上,以一个换电站为研究对象,利用生灭过程理论描述了换电站处的电池交换及其充电过程,建立了换电站运作的随机模型;在此基础上,进行“线”层面的研究,以电动汽车换电成功概率等为约束,建立了以建设成本最小化为目标的交通走廊充电设施规划模型,并设计求解算法。研究表明,所建模型不仅能够计算换电成功概率,还能分析换电成功概率、充电技术进步及电池电量衰减的影响,实现了满足电动汽车换电成功概率的约束条件下的建设成本最小化的换电站及电池配置。在“面”层面上,研究城市范围内充电设施规划问题。首先考虑电动汽车前往换电站的路径选择,建立社会总成本最小为目标的换电站选址优化模型,获得换电站最优选址;基于此,建立了换电站处社会总成本最小的电池及换电位配置优化模型,并设计模型求解算法。研究表明:建立的模型能给出最优建站数、选址方案及站点建设时序;电动汽车渗透率对换电站建站数量和选址、交通网络均衡有较复杂的影响;交换站数量的增加能减少出行成本,但边际作用递减;随着电动汽车渗透率的提升,路网内的交换电池和换电位总数将相应增加,但并非每个换电站均增加交换电池保有量及换电位数量;换电技术的进步也将减少换电位配置数量,降低初期投资成本。本文研究结果可为换电站的规划和运营提供决策依据,所提出的研究方法可用以指导交通走廊沿线、城市范围内的换电站选址及保有电池、换电位的优化配置。