一种动态交通环境下的汽车最低碳路径搜索方法

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CO₂排放模型；三、搜索给定起始点和目的点之间的最低碳路径；通过以上步骤，可以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CO₂总量最低；该方法既适用于一般性乘用车辆的最低碳路径搜索服务，也适用于有较大载重量的货车的最低碳路径搜索服务。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(汽油、柴油等)优化设计行驶路径，以达到节油减排的目的。

主权项

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_ij，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_ij(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CO₂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：${\int }_r^{r+{\tau }_r}v\left(t\right)·\mathrm{dt}=D---\left(1\right)$上式中，r为出发时刻，r′＝r+τ_r为到达时刻，τ_r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：$E_r={\int }_r^{r^{\prime }}e(f,v\left(t\right))·v·\mathrm{dt}---\left(2\right)$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_i指向节点i的上游节点S_i节点i的访问状态，0/1表示是否已经被访问C_i从节点A出发到节点i的最低累计碳排放量T_i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CO₂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。