(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书 | ||
(10)申请公布号 CN 105865476 A (43)申请公布日 汽车交通2016.08.17 | ||
(21)申请号 CN201610453161.5
(22)申请日 2016.06.21
(71)申请人 北京航空航天大学
地址 100191 北京市海淀区学院路37号
(72)发明人 肖依永
(74)专利代理机构 北京慧泉知识产权代理有限公司
代理人 王顺荣
(51)Int.CI
权利要求说明书 说明书 幅图 |
(54)发明名称
一种动态交通环境下的汽车最低碳路径搜索方法 | |
(57)摘要
一种动态交通环境下的汽车最低碳路径搜索方法，步骤如下：一、建立道路交通网络的动态路况数据模型；二、建立汽车的二氧化碳即CO | |
法律状态
法律状态公告日 | 法律状态信息 | 法律状态 |
权 利 要 求 说 明 书
1.一种动态交通环境下的汽车最低碳路径搜索方法，其特征在于：其实施步骤如下：
步骤一、建立道路交通网络的动态路况数据模型
从电子地图系统中提取当前区域内的道路交通网络结构，对道路网络中的交叉节点进行编号，形成一个点集合，以符号V＝{i|i＝1,2,…,n}表示；其中i是节点的编号，n是节点的总数量；再以符号N表示连接两个节点之间的有向路段的全体集合，即N＝{(i,j)|i∈V,j∈V,i≠j}，其中(i,j)表示一条由节点i驶向节点j的路段；对于每一个存在的路段(i,j)∈N，预先计算距离D<sub>ij</sub>，再根据当前区域的历史路况记录，统计该路段上各时刻点t的车流速度v<sub>ij</sub>(t)；以此建立动态路况数据模型，作为后续步骤中的汽车最低碳路径计算的
数据基础；
步骤二、建立汽车的二氧化碳即CO<sub>2</sub>排放模型
在动态路况模型中，一条路段上的车流速度是时间依赖函数，表示为v(t)，其中t为时刻点；一条距离为D的路段的行驶时间的计算表达式为：
<maths><math><mrow><msubsup><mo>∫</mo><mi>r</mi><mrow><mi>r</mi><mo>+</mo><msub><mi>τ</mi><mi>r</mi></msub></mrow></msubsup><mi>v</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>·</mo><mi>dt</mi><mo>=</mo><mi>D</mi><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow></math></maths>
上式中，r为出发时刻，r′＝r+τ<sub>r</sub>为到达时刻，τ<sub>r</sub>为行驶时间；
同型汽车行驶于一条相同距离的路段，不同的行驶速度和载重量会导致不同的碳排放值；对于给定的某型汽车行驶一公里的碳排放值，即碳排放率(kg/km)，表示为函数e(f,v)；其中，v为行驶速度即km/h，f为负载重量即kg，α,β,γ和是与车辆类型相关的常数项，根据车辆类型
的特征进行计算；因此，对于给定长度为D的路段，车辆从r时刻出发行驶该路段的总碳排放值通过下面的一般表达式来计算：
<maths><math><mrow><msub><mi>E</mi><mi>r</mi></msub><mo>=</mo><msubsup><mo>∫</mo><mi>r</mi><msup><mi>r</mi><mo>′</mo></msup></msubsup><mi>e</mi><mrow><mo>(</mo><mi>f</mi><mo>,</mo><mi>v</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>·</mo><mi>v</mi><mo>·</mo><mi>dt</mi><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow></mrow></math></maths>
其中r为出发时间，r'为预期到达时间，e(f,v(t))为汽车的碳排放率函数；
步骤三、搜索给定起始点和目的点之间的最低碳路径
该步骤将在前面所述的步骤一和步骤二的基础上，为指定的车型、指定的出发时刻、以及指定的起始点A和目的点B，在网络地图上搜索出一条最低碳路径，使车辆具有最优的碳排放值；
下面先定义各符号及其说明，用以描述该步骤的具体过程：
P<sub>i</sub>指向节点i的上游节点
S<sub>i</sub>节点i的访问状态，0/1表示是否已经被访问
C<sub>i</sub>从节点A出发到节点i的最低累计碳排放量
T<sub>i</sub>从节点A出发到节点i的到达时间
该步骤的具体执行过程的文字描述如下：
通过以上步骤，能从动态的交通网络中搜索出一条最低碳排放量的行驶路径，使车辆在r时刻从A点出发，连续行驶到达B点时，所排放的CO<sub>2</sub>总量最低；该方法有效地解决了在交通状况时刻变化的情况下，如何为燃油型车辆优化设计行驶路径，以达到节油减排的目的。
说 明 书
<p>一、所属技术领域：
本发明提供一种动态交通环境下的汽车最低碳路径搜索方法，它可用于在交通拥堵动态变化的环境下，为汽车出行提供最低碳路径搜索服务，以使汽车在该路径上行驶具有最低的燃油消耗和二氧化碳排放量，属于道路交通节能减排技术领域。
二、背景技术：
根据国际能源机构(IEA)的2015年的报告，交通运输领域(Transportation sector)已经占据了全球碳排放总量的23％，而其中公路运输占交通运输所产生的碳排放量的75％，是其中最主要的碳排放来源之一。而在公路运输所产生的碳排放总量中，有很大比例是由于城市及周边地域拥堵的交通条件而额外增加的。根据国际公路运输联盟(IRU)估算模型，交通拥挤情况使车辆的碳排放量额外地增加了300％。这是因为在拥堵的交通环境中，车辆常常以低速行驶，并频繁地加/减速和停车空转，大大地降低了燃油的转化效率，致使二氧化碳的排放量大幅增加。汽车尾气不仅仅排放了大量的二氧化碳，而且还是引起大气雾霾天气污染的一个主要来源。特别是以燃烧柴油为动力的大、中型物流配送车辆，其排放的尾气中含有较高比例的PM2.5微小颗粒。
发布评论