[发明专利]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

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Dij，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vij(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：上式中，r为出发时刻，r′＝r+τr为到达时刻，τr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，单位为kg/km，表示为函数e(f,v)；其中，v为行驶速度，单位为km/h，f为负载重量，单位为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：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：Pi指向节点i的上游节点Si节点i的访问状态，0/1表示是否已经被访问Ci从节点A出发到节点i的最低累计碳排放量Ti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：第1步:设置所有节点为未访问状态；设置所有节点的累计碳排放量为99999的数；设置起始点A为当前点，以i表示；设置起始时间r为当前时间，以t表示；第2步:以当前节点i为出发点，利用公式(1)和公式(2)计算车辆从t时刻出发到达与当前节点i相邻且未被访问过的各节点的到达时间和累计碳排放量；对于每一个这些被计算到的节点，假设为j，如果新计算的累计碳排放量Cj'小于已经存在的数值Cj，则执行以下三条替换：[1]替换节点的累计碳排放量为新的最低值，即Cj←Cj'，[2]替换节点的到达时间为新的到达时间，即Tj←Tj'，[3]替换节点的上游节点为当前节点，即Pj←i；第3步:设置当前节点i为已经访问状态，即Si←1；第4步:在未被访问的节点中，选择出累计碳排放量最低的节点，假定该节点为j；设置节点j为新的当前节点，设置节点j的到达时间为新的当前时间；第5步:判断当前节点i是否为目的节点B；如果判断结果为否，则返回执行上面的第2步；如果为是，则继续执行下面的第6步；第6步:从节点B开始，逆向向前获得上游节点，再递归逆向向前获取上上游节点，直到碰到起始节点A，从而获得从节点A到节点B的最低碳路径，以及路径上各节点的到达时间和累计碳排放量；第7步:输出结果，方法终止；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。