一种考虑低碳排放约束影响的交通方式与路径选择方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑低碳排放约束影响的交通方式与路径选择方法，提出在传统的交通方式和交通分配组合模型中加入低碳排放约束条件，利用基于实数编码的遗传算法进行模型的求解，得到满足低碳约束条件的公交车和私家车出行需求和路网中各路段的交通量。通过将模型的分析结果与传统的未考虑低碳排放约束模型的分析结果进行对比，分析了为达到低碳减排目标而所需提高的公交出行方式分担率和为达到CO环境标准而所需调整的路段交通量，建立了适合于我国交通环境保护的考虑低碳排放约束影响的交通方式与路径选择方法，克服了现有交通规划技术未考虑交通碳排放对环境影响的缺陷和不足，从而促进了交通低碳可持续发展。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于城市交通环境保护
，运用交通网络流理论，提出。
技术介绍
伴随着城市化进程的迅速推进，以石油产品为燃料的汽车在给人们带来方便和快捷的同时，也带来了无法回避的负效应。交通拥堵、能源过耗、环境污染和温室气体排放已成为困扰许多城市的难题。中国政府在2009年哥本哈根国际气候会议上提出，到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2050年下降409Γ45%，这个目标使碳排放增长迅速的交通运输行业面临着严峻的挑战。传统的城市交通规划与管理以满足交通需求增长为目标，没有考虑交通发展对资源的要求和对环境的影响，带来私家车高强度使用，公共交通出行比例低等问题，从而造成交通温室气体C02排放过量和CO排放超标。减少交通碳排放对环境的影响，合理调节出行方式和出行路径是关键。
技术实现思路
专利技术目的:针对传统的规划技术缺乏对交通碳排放环境影响的考虑的问题和不足，本专利技术的目的是提供，通过建立考虑CO环境质量指标和CO2减排目标的交通网络分析模型，从合理调节居民公交车和私家车出行方式和路径选择的角度，减少交通碳排放对环境的影响。技术方案:为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为，包括如下步骤: 步骤1:建立抽象的交通网络:从起点r到讫点s间有多条路径，每条路径由若干条起终点相互连接的路段组成，已知起讫点rs间的交通出行总人数；步骤2:分别建立含碳尾气排放物CO和CO2的低碳排放约束条件:其中CO2的约束条件为任意起始点间公交车和私家车的出行人数与两种交通方式的单位里程人均CO2排放量(以单位里程人均石油燃料耗能量表示)的乘积应不大于交通出行总人数与城市交通系统人均能源消耗限值的乘积，如式(I)所示；co的约束条件为道路机动车的流量不应超过CO环境二级标准所能容纳的最大机动车数量,如式(2)所示:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑低碳排放约束影响的交通方式与路径选择方法，包括如下步骤：步骤1：建立抽象的交通网络：从起点r到讫点s间有多条路径，每条路径由若干条起终点相互连接的路段组成，已知起讫点rs间的交通出行总人数；步骤2：分别建立含碳尾气排放物CO和CO2的低碳排放约束条件：其中CO2的约束条件为任意起始点间公交车和私家车的出行人数与两种交通方式的单位里程人均CO2排放量的乘积应不大于交通出行总人数与城市交通系统人均能源消耗限值的乘积，如式(1)所示；CO的约束条件为道路机动车的流量不应超过CO环境二级标准所能容纳的最大机动车数量，如式(2)所示：(qrs-q^rs)×RF1+q^rs×RF2≤RFmax×qrs,∀r,s,---(1)(xa1/n)+α×(xa2/m)≤Va,∀a,---(2)式中，代表任意的，代表对任意的起讫点rs都有式(1)成立；qrs为r与s之间的出行总人数；为r与s之间公交车出行人数；为r与s之间私家车出行人数；PF1为小汽车的单位里程人均CO2排放量，为定值；PF2为公交车单位里程人均CO2排放量，为定值；RFmax为城市交通系统人均能源消耗限值，为定值。代表对任意的路段a都有式(2)成立；xa1为路段a上私家车出行人数，n为每辆私家车的平均载客人数；xa2为路段a上公交车出行人数，m为每辆公交车的平均载客人数；Va为满足CO环境二级标准路段a所能容纳的最大机动车数量，为定值；α为公交车的当量小汽车换算系数；步骤3：在传统的交通方式和交通分配组合模型中加入步骤2所述的低碳排放约束条件，建立考虑低碳排放约束的交通方式和交通分配组合模型，其能够分析低碳排放约束对出行方式及路径选择的影响：以xa1、xa2以及为决策变量，以交通出行总时间最小化为目标，建立如式(3)的目标函数：minZ(xa1,xa2,q^rs)=Σa∫0xa1ta1(xa1)dxa1+Σa∫0xa2ta2(xa2)dxa2+Σrs∫0q^rs(lnq^rsqrs-q^rs+φrs)dq^rs---(3)其中：φrs为经验参数，该参数概括了除行驶阻力之外的所有影响运输方式选择的因素。ta1(xa1)和ta2(xa2)分别代表私家车和公交车在路段a的走行时间函数；然后，建立对应式(3)目标函数的约束条件式，包含与传统的交通方式与交通分配模型相同的约束条件，即守恒约束、路径路段关系约束以及非负约束，以及不同于传统模型的低碳排放约束条件：守恒约束：k条路径的私家车出行人数之和等于起讫点间私家车出行人数，如式(4)所示；k条路径的公交车出行人数等于起讫点间公交车出行人数的总和，如式(5)所示：Σkfrs,k1=qrs-q^rs,∀r,s,k---(4)Σkfrs,k2=q^rs,∀r,s,k---(5)其中：为起讫对r?s之间路径k上的第i种方式的出行人数，i＝1代表私家车，i2代表公交车；路径路段关系约束：路段a上的私家车出行人数等于通过路段a的路径上的私家车出行人数的累加之和，如式(6)所示；公交车亦然，如式(7)所示。xa1=ΣrΣsΣkfrs,k1δa,k1,∀a---(6)xa2=ΣrΣsΣkfrs,k2δa,k2,∀a---(7)其中：为路段路径的关联变量，i＝1代表私家车，i2代表公交车，如果路段a第i种交通方式在起讫对r?s之间的第k条路径上，为1，否则为0；非负约束：路径和路段交通出行人数都是大于或者等于0的实数，如(8)所示。frs,ki≥0,∀r,s,k,i=1,2---(8)步骤4：基于步骤1的交通网络以及起讫点间给定的出行总人数，求解步骤3所述的交通分配组合模型，获得路段的私家车出行人数和公交车出行人数，进而求得起讫点间私家车和公交车的出行人数。FDA00002838118700013.jpg,FDA00002838118700014.jpg,FDA00002838118700015.jpg,FDA00002838118700016.jpg,FDA00002838118700017.jpg,FDA00002838118700018.jp...

【技术特征摘要】
1.一种考虑低碳排放约束影响的交通方式与路径选择方法，包括如下步骤: 步骤1:建立抽象的交通网络:从起点r到讫点S间有多条路径，每条路径由若干条起终点相互连接的路段组成，已知起讫点rs间的交通出行总人数； 步骤2:分别建立含碳尾气排放物CO和CO2的低碳排放约束条件:其中CO2的约束条件为任意起始点间公交车和私家车的出行人数与两种交通方式的单位里程人均CO2排放量的乘积应不大于交通出行总人数与城市交通系统人均能源消耗限值的乘积，如式(I)所示；co的约束条件为道路机动车的流量不应超过CO环境二级标准所能容纳的最大机动车数量，如式⑵所示:2.根据权利要求1所述一种考虑低碳排放约束影响的交通方式与路径选择方法，其特征在于:所述步骤4中，对所述交通分配组合模型中的目标函数和约束条件的求解采用基于实数编码的遗传算法，包括如下步骤: 步骤①:初始化，确定遗传算法的交叉概率Pc，变异概率Pm，每一代产牛的种群数目M，最大进化代数G，分别对任意起...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫，刘攀，王炜，李志斌，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：