一种考虑碳排放成本的环境友好型交通分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种考虑碳排放成本的环境友好型交通分配方法，确定路网内交通需求、道路容量、道路阻滞系数，计算车辆出行在道路ij上所消耗时间以及车辆在道路ij上的运行速度，道路ij的起点是i、终点是j；基于车辆在道路ij上的运行速度，确定碳排放成本函数以及碳排放最小化速度最大值；基于碳排放成本函数，确定约束条件，构建考虑碳排放成本的环境友好型交通分配模型；求解考虑碳排放成本的环境友好型交通分配模型，获得考虑碳排放成本的环境友好型交通分配方案。通过拉格朗日算法引入拉格朗日因子完成交通分配中排放最小化速度限制，避免将非单调性的碳排放成本函数引入交通分配模型使求解结果为局部最优。模型使求解结果为局部最优。模型使求解结果为局部最优。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑碳排放成本的环境友好型交通分配方法


[0001]本专利技术属于智能交通
，涉及一种考虑碳排放成本的环境友好型交通分配方法。

技术介绍

[0002]我国作为正处于发展中的世界大国，从2005年起就是全球碳排放量最多的国家，且从占比来看，中国碳排放在全球碳排放总量中的占比不断提升，目前已达31％。而交通运输碳排放占我国碳排放总量约10.4％，特别是公路运输，占全国交通运输碳排放总量 85％以上，是交通碳排放绝对的主体和减排重点。
[0003]目前在交通网络中，驾驶员一般会尽量减少自己的出行时间，追求最小的时间成本，一般选择用时最短的路线，使得需求时空分布不均导致道路拥堵、交通资源得不到充分利用，造成整个交通网络系统性能降低、环境成本的增加。随着环境意识的提高，我国也大力推行双碳政策，生态友好型的交通分配，不应只关注出行的时间成本，还应注重出行的环境成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例的目的在于提供一种考虑碳排放成本的环境友好型交通分配方法，以解决现有的交通分配方法追求最小时间成本而造成交通资源得不到充分利用、整个交通网络系统性能降低以及环境成本增加的问题。
[0005]本专利技术实施例所采用的技术方案是，一种考虑碳排放成本的环境友好型交通分配方法，按照以下步骤进行：
[0006]步骤S1、确定路网内交通需求、道路容量、道路阻滞系数，计算车辆出行在道路ij上所消耗时间以及车辆在道路ij上的运行速度，道路ij的起点是i、终点是j；
[0007]步骤S2、基于车辆在道路ij上的运行速度，确定碳排放成本函数以及碳排放最小化速度最大值；
[0008]步骤S3、基于碳排放成本函数，确定约束条件，构建考虑碳排放成本的环境友好型交通分配模型；
[0009]步骤S4、求解考虑碳排放成本的环境友好型交通分配模型，获得考虑碳排放成本的环境友好型交通分配方案。
[0010]进一步的，车辆出行在道路ij上所消耗时间t
ij
(x)为：
[0011]t
ij
(x)＝α
ij
+β
ij
(x
ij
/c
ij
)4；
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0012]其中，α
ij
、β
ij
是道路ij路滞参数；x
ij
为道路ij上的流量；c
ij
为道路ij的容量；
[0013]车辆在道路ij上的运行速度v
ij
(x)为：
[0014]v
ij
(x)＝d/(α
ij
+β
ij
(x
ij
/c
ij
)4)；
ꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0015]其中，d为道路ij的长度，车辆在道路ij上的运行速度v
ij
(x)的单位为km/h。
[0016]进一步的，碳排放成本函数为：
[0017][0018]其中，c
ij
(x)表示道路ij的单位碳排放量，单位为g/km，表示单位公里的一氧化碳和二氧化碳的排放量；a1、a2、a3、a4、a5、a6、b1均为碳排放成本函数的系数；
[0019]根据碳排放成本函数，单位碳排放量c
ij
(x)最小化时车辆在道路ij上的运行速度 v
ij
(x)的最大值，即为碳排放最小化速度最大值v
max,ij
。
[0020]进一步的，a1＝3.952，a2＝
‑
3.061，a3＝2.949，a4＝4.866，a5＝
‑
9.170，a6＝1.155， b1＝223.559。
[0021]进一步的，基于碳排放成本函数，添加道路容量约束、道路流量约束、路径流量约束以及排放最小化速度约束，构建得到考虑碳排放成本的环境友好型交通分配模型。
[0022]进一步的，道路容量约束为：
[0023][0024]其中，c
ij
为道路ij的容量，λ
ij
是道路ij的容量约束的拉格朗日值，k代表目的点，A 是道路集合，是在道路ij上关于目的地k的路径流量，
⊥
表示λ
ij
在上的投影；
[0025]道路流量约束为：
[0026][0027]路径流量约束为：
[0028][0029]其中，和表示同一条道路的相反方向关于目的地k的路径流量，是从i点到终点k的交通需求；N为起点集合、D为终点集合；是起点i到终点k的碳排放成本；
[0030]排放最小化速度约束为：
[0031]0≤θ
ij
⊥
{v
max,ij
‑
v
ij
}≥0 (i,j)∈A；
ꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0032]其中，θ
ij
是道路ij的排放速度最小化约束的拉格朗日值，v
max,ij
为碳排放最小化速度最大值。
[0033]进一步的，所述碳排放最小化速度最大值为68.2686km/h。
[0034]进一步的，采用GAMS软件调用MCP模块求解考虑碳排放成本的环境友好型交通分配模型，获得考虑碳排放成本的环境友好型交通分配方案。
[0035]本专利技术实施例的有益效果是：本专利技术实施例提出了一种考虑道路容量限制、路径流量限制、道路流量限制以及排放速度最小化速度限制的以车辆出行碳排放为出行成本的交通分配方法，考虑当前车辆在路网行驶过程中一味追求时间成本最小而忽略出行造成的环境成本的问题，构建出行的碳排放成本函数，添加各类出行约束条件，以碳排放作为出行成本，使车辆出行追求最低碳排放，缓解了需求时空分布不均导致道路拥堵、交通资源得不到充分利用，造成整个交通网络系统性能降低、环境成本增加的问题，提高出行经济性，减少如氮氧化物等废气排放，有利于可持续发展，构建环境友好型社会，响应低碳出行政策，有利于我国达成双碳战略目标；通过拉格朗日算法引入拉格朗日因子完成交通分配中排放
最小化速度限制，避免将非单调性的碳排放成本函数引入交通分配模型使求解结果为局部最优。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1是本专利技术实施例的考虑碳排放成本的环境友好型交通分配方法流程图。
[0038]图2是本专利技术实施例的碳排放成本因子与速度关系图。
[0039]图3是本专利技术实施例中交通路网图。
具体实施方式
[0040]下面将结合本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑碳排放成本的环境友好型交通分配方法，其特征在于，按照以下步骤进行：步骤S1、确定路网内交通需求、道路容量、道路阻滞系数，计算车辆出行在道路ij上所消耗时间以及车辆在道路ij上的运行速度，道路ij的起点是i、终点是j；步骤S2、基于车辆在道路ij上的运行速度，确定碳排放成本函数以及碳排放最小化速度最大值；步骤S3、基于碳排放成本函数，确定约束条件，构建考虑碳排放成本的环境友好型交通分配模型；步骤S4、求解考虑碳排放成本的环境友好型交通分配模型，获得考虑碳排放成本的环境友好型交通分配方案。2.根据权利要求1所述的一种考虑碳排放成本的环境友好型交通分配方法，其特征在于，车辆出行在道路ij上所消耗时间t
ij
(x)为：t
ij
(x)＝α
ij
+β
ij
(x
ij
/c
ij
)4；
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，α
ij
、β
ij
是道路ij路滞参数；x
ij
为道路ij上的流量；c
ij
为道路ij的容量；车辆在道路ij上的运行速度v
ij
(x)为：v
ij
(x)＝d/(α
ij
+β
ij
(x
ij
/c
ij
)4)；
ꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，d为道路ij的长度，车辆在道路ij上的运行速度v
ij
(x)的单位为km/h。3.根据权利要求1所述的一种考虑碳排放成本的环境友好型交通分配方法，其特征在于，碳排放成本函数为：其中，c
ij
(x)表示道路ij的单位碳排放量，单位为g/km，表示单位公里的一氧化碳和二氧化碳的排放量；a1、a2、a3、a4、a5、a6、b1均为碳排放成本函数的系数；根据碳排放成本函数，单位碳排放量c
ij
(x)最小化时车辆在道路ij上的运行速度v
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝威，肖蕾，李豪，张兆磊，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：