[发明专利]一种用于交通路径选择的生态阻抗计算方法

权利要求书

1.一种用于交通路径选择的生态阻抗计算方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1、建立路段生态阻抗模型，路段生态阻抗模型公式为：

$y={\mathrm{\α}}_1\·{v_a}^{{\mathrm{\β}}_1}$

公式中，v_a为路段a上的平均速度，单位km/h；y为油耗排放因子，单位为ml/km或g/km；α₁、β₁均为油耗排放因子速度拟合系数；

S2、建立节点生态阻抗模型，节点生态阻抗模型公式为：

y'＝α₂t_w+β₂

公式中，t_w为交叉口延误，单位是s；y’为油耗排放因子延误修正系数；α₂、β₂均为油耗排放因子延误拟合系数；

S3、根据路段生态阻抗模型和节点生态阻抗模型，计算路段生态阻抗的油耗排放因子和节点生态阻抗的油耗排放因子，选择路段生态阻抗的油耗排放因子和节点生态阻抗的油耗排放因子之和最小的交通路径。

2.根据权利要求1所述的用于交通路径选择的生态阻抗计算方法，其特征在于，步骤S1进一步包括如下子步骤：

S1.1、计算路段a上的平均速度v_a；

S1.2、建立基于机动车比功率VSP的路段油耗排放因子速度修正模型，作为路段生态阻抗模型；

步骤S2进一步包括如下子步骤：

S2.1、计算交叉口延误t_w；

S2.2、计算一个信号周期内每辆车的平均停车次数；

S2.3、建立交叉口油耗排放因子延误修正模型，作为节点生态阻抗模型；

步骤S1.1中计算路段a上的平均速度v_a的公式为：

$v_a=L_a/t_0\[1+\mathrm{\α}{\left(\frac{q_a}{c_a}\right)}^{\mathrm{\β}}\]$

公式中，L_a为路段a的长度；t_a为路段a的阻抗；t₀为零流阻抗；q_a为路段a的交通量；c_a为路段a的实际通过能力；α、β均为阻滞系数；

步骤S1.2进一步包括子步骤：

S1.2.1、计算轻型车逐秒的瞬时VSP值，公式如下：

VSP＝v·(1.1a`+0.132)+0.000302·v³

公式中，v为轻型车的逐秒速度，单位为m/s；a`为轻型车的逐秒加速度，单位为m/s²，VSP的单位为kW/t；

S1.2.2、以1kW/t为步长对逐秒的瞬时VSP值进行聚类，将逐秒的瞬时VSP值按照区间划分原则划分为区间单元VSPBin，公式如下：

$VSPBin=i,\∀:VSP\∈\[i,i+1)$

公式中，i的取值范围为[-20,20]之间的整数；

S1.2.3、以60s为时间粒度，划分短行程，并通过对连续60s的各个行程速度取平均值计算得到每个短行程的平均速度；

S1.2.4、以2km/h为步长对每个短行程的平均速度进行区间划分，判断每个短行程的平均速度所在的速度区间，对所有速度区间的左端点值Int Speed相同的数据进行聚类，统计各速度区间的左端点值Int Speed对应的各区间单元VSPBin各自的个数及逐秒的瞬时VSP值的总个数，计算每一个Int Speed下各VSPBin的分布率，公式如下：

$R_{i,k}=\frac{N_{i,k}}{N_k}$

公式中，k是速度区间的左端点值Int Speed的取值；i是区间单元VSPBin的取值，取值范围为[-20,20]之间的整数；R_i，k是速度区间的左端点值Int Speed为k时第i个区间单元VSPBin的分布率；N_k是Int Speed为k时逐秒的瞬时VSP值的总数；N_i，k是Int Speed为k时区间单元VSPBin为i的逐秒的瞬时VSP值个数；

S1.2.5、计算各速度区间对应的油耗排放因子，公式如下：

${\mathrm{EF}}_{j,k}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_i{\mathrm{er}}_{i,j}\×R_{i,k}}{k+1}$

公式中，EF_j,k为速度区间的左端点值Int Speed为k时第j种油耗因子或污染物的排放因子，污染物包括CO、NO_X和HC；er_i,j为第i个区间单元VSPBin中第j种油耗率或污染物的排放率；R_i,k是速度区间的左端点值Int Speed为k时第i个区间单元VSPBin的分布率；

S1.2.6、建立基于VSP的路段油耗排放因子速度修正模型，作为路段生态阻抗模型，公式如下：

$y={\mathrm{\α}}_1\·{v_a}^{{\mathrm{\β}}_1}$

公式中，v_a是在路段a上的平均速度，单位km/h；y为油耗排放因子，单位为ml/km或g/km；α₁、β₁均为油耗排放因子速度拟合系数，α₁、β₁根据每个速度区间下对应的各油耗因子或污染物的排放因子EF_j,k和平均速度的关系图拟合的负幂函数取值。