一種核算車輛路徑規(guī)劃中碳排放量的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于車輛路徑規(guī)劃領(lǐng)域，尤其涉及一種核算車輛路徑規(guī)劃中碳排放量的方 法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著城市化進(jìn)程的加速，對(duì)城市物流的需求日益增長(zhǎng)，同時(shí)城市物流的快速發(fā)展 也帶來了機(jī)動(dòng)車保有量增加、環(huán)境污染嚴(yán)重等社會(huì)、環(huán)境方面的問題。城市物流運(yùn)輸產(chǎn)生的 污染物（C02、NOX以及污染物懸浮顆粒）對(duì)環(huán)境和人體有巨大危害。車輛路徑規(guī)劃是城市 物流配送運(yùn)營中的一個(gè)重要問題，是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的基本問題，由于其廣泛的應(yīng)用和重大的 經(jīng)濟(jì)價(jià)值而備受關(guān)注，它要求運(yùn)輸車輛從配送中心出發(fā)為客戶配貨，每位客戶配送且僅配 送一次，在貨車容量限制的情況下最后返回配送中心。
[0003] 車輛路徑規(guī)劃中的碳排放核算是降低城市物流配送中碳排放的基礎(chǔ)和前提，對(duì)于 發(fā)展低碳物流，倡導(dǎo)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要的價(jià)值和意義。現(xiàn)有車輛路徑規(guī) 劃中多采用基于距離的碳排放核算方法，認(rèn)為運(yùn)輸中的碳排放是行駛距離的函數(shù)，在計(jì)算 時(shí)使用單位距離的碳排放進(jìn)行估算，缺少對(duì)車輛的行駛速度、車型、載重和道路環(huán)境等多種 因素的綜合系統(tǒng)考慮，估算準(zhǔn)確度差，也沒給出碳排放的具體匯總方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于此，本發(fā)明提供了一種核算車輛路徑規(guī)劃中碳排放量的方法和系統(tǒng)，以解決 現(xiàn)有技術(shù)核算車輛碳排放量時(shí)精度差的技術(shù)問題。
[0005] 本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種核算車輛路徑規(guī)劃中碳排放量的方法，所述方 法包括以下步驟：
[0006] 初始化碳排放核算的相關(guān)參數(shù)；
[0007] 根據(jù)所述相關(guān)參數(shù)建立車輛的油耗模型，并根據(jù)所述油耗模型建立碳排放模型；
[0008] 根據(jù)所述碳排放模型獲取車輛在子路徑上的碳排放量；
[0009] 累計(jì)所述各子路徑上的碳排放量獲取碳排放總量。
[0010] 本發(fā)明實(shí)施例還提供一種核算車輛路徑規(guī)劃中碳排放量的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
[0011] 初始化單元，用于初始化碳排放核算的相關(guān)參數(shù)；
[0012] 模型建立單元，用于根據(jù)所述初始化單元初始化的相關(guān)參數(shù)建立車輛的油耗模 型，并根據(jù)所述油耗模型建立碳排放模型；
[0013] 碳排放量獲取單元，用于根據(jù)所述模型建立單元建立的碳排放模型獲取車輛在子 路徑上的碳排放量；
[0014] 碳排放總量獲取單元，用于累計(jì)所述碳排放量獲取單元獲取的各子路徑上的碳排 放量獲取碳排放總量。
[0015] 本發(fā)明實(shí)施例，建立車輛的油耗模型，根據(jù)油耗模型建立碳排放模型，根據(jù)碳排放 模型獲取車輛在子路徑上的碳排放量，累計(jì)各子路徑上的碳排放量獲取碳排放總量，將車 輛的碳排放與車輛的行駛路徑集合起來，提高了車輛路徑規(guī)劃中碳排放核算的準(zhǔn)確性和系 統(tǒng)性，有利于車輛路徑規(guī)劃中碳排放的評(píng)價(jià)。
【附圖說明】
[0016] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述 中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些 實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些 附圖獲得其他的附圖。
[0017] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的核算車輛路徑規(guī)劃中碳排放量方法的流程圖；
[0018] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的車輛路徑規(guī)劃中的碳排放核算流程圖；
[0019] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的子路徑碳排放核算過程的流程圖；
[0020] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的子路徑劃分示意圖；
[0021] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的車輛路徑劃分和總碳排放核算過程的流程圖；
[0022] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的核算車輛路徑規(guī)劃中碳排放量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖
【具體實(shí)施方式】
[0023] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0024] 為了說明本發(fā)明所述的技術(shù)方案，下面通過具體實(shí)施例來進(jìn)行說明。
[0025] 實(shí)施例一
[0026] 如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的核算車輛路徑規(guī)劃中碳排放量方法的流程圖， 所述方法包括以下步驟：
[0027] 步驟SlOl，初始化碳排放核算的相關(guān)參數(shù)。
[0028] 在本發(fā)明實(shí)施例中，進(jìn)行碳排放核算的系統(tǒng)首先初始化碳排放核算的相關(guān)參數(shù)， 該相關(guān)參數(shù)包括但不限于：車輛載重、車輛行駛速度、車輛行駛距離、車輛型號(hào)、路況信息和 排放因子。
[0029] 步驟S102,根據(jù)所述相關(guān)參數(shù)建立車輛的油耗模型，并根據(jù)所述油耗模型建立碳 排放模型。
[0030] 在本發(fā)明實(shí)施例中，根據(jù)車輛的瞬時(shí)油耗估算車輛的油耗模型，并根據(jù)該油耗模 型建立碳排放模型。所述根據(jù)所述相關(guān)參數(shù)建立車輛的油耗模型，并根據(jù)所述油耗模型建 立碳排放模型，具體為：
[0031] 根據(jù)FR = ξ (kNV+P/ η ) κ建立車輛的油耗模型，并根據(jù)EM = eFR建立碳排放模 型，其中，F(xiàn)R為油耗量，ξ為燃料與空氣的質(zhì)量比，k為引擎摩擦系數(shù)，N為引擎轉(zhuǎn)速，V為 引擎排量，η和κ為常數(shù)，p為引擎的輸出功率，EM為碳排放量，e為碳排放因子。
[0032] 在本發(fā)明實(shí)施例中，根據(jù)車輛在特定時(shí)刻能耗估算的瞬時(shí)模型，車輛的油耗率FR 需綜合考慮多個(gè)因素，計(jì)算如下：
[0033] FR = ξ (kNV+P/η ) κ (I)
[0034] 其中，ξ為燃料與空氣的質(zhì)量比，k為引擎摩擦系數(shù)，N為引擎轉(zhuǎn)速，V為引擎排量， η和κ為常數(shù)。
[0035] P為引擎的輸出功率（單位：千瓦），其計(jì)算為：
[0036] P = Ptra/ tf+Pacc ⑵
[0037] 其中，ntf為車輛的傳動(dòng)效率，Pa。。為與車輛損耗有關(guān)的引擎功率需求，一般可假設(shè) 其為0。
[0038] Pa。。為作用于車輪的總牽引功率（單位：千瓦），計(jì)算為：
[0039] Ptra= (Μ τ +Mg sin θ +〇. 5C d P Av2+MgCr cos Θ ) v/1000 (3)
[0040] 其中，M為總的車重（單位：千克），v為車速（單位：米/秒），τ為加速度（單 位：米/秒 2)，θ為道路坡度，g為重力加速度常數(shù)，CjpCr分別為牽引系數(shù)和滾動(dòng)阻力系 數(shù)，P為空氣密度，A為車輛的前擋風(fēng)面積。
[0041] 對(duì)于給定的路段（i，j)，路段距離為Clu，車輛在該路段的平均行駛速度為 Vl]，假設(shè) FR中的其它參數(shù)固定，則車輛在該路段的油耗量（單位：升）可計(jì)算為：
[0042] Fij=IcNVAdijZV^PAYdijZVij (4)
[0043] 其中，λ = ξ/κφ和γ = 1/1000 η tf η為常數(shù)，φ為將油耗從克/秒轉(zhuǎn)換成 升/秒的轉(zhuǎn)化因子。令車輛在路段（i, j)的總重量為Mij= w+f ij，w為車輛的整備質(zhì)量（空 車重量），匕為車輛在路段（1，」）的載重量。令〇^=1+8以110 1，8(；(3〇80^為與道 路（i，j)有關(guān)的常數(shù)，β n= 〇. 5C dA P為與所使用的車型n有關(guān)的常數(shù)，那么車輛n在路段 (i，j)的油耗量可計(jì)算為：
[0044]
[0045] 對(duì)于車輛n，假設(shè)其碳排放因子為en (單位：克/升），所述碳排放因子是指特定車 輛1升油耗產(chǎn)生的二氧化碳當(dāng)量，則車輛n在路段（i，j)的碳排放量為：
[0046] EMni j ( α Vi j，f^，(Il j) = enFni j ( α Vi j，f^，(Il j) (6)
[0047] 步驟S103,根據(jù)所述碳排放模型獲取車輛在子路徑上的碳排放量。
[0048] 在本發(fā)明實(shí)施例中，在建立了碳排放模型之后，根據(jù)該碳排放模型獲取車輛在子 路徑上的碳排放量。所述根據(jù)所述碳排放模型獲取車輛在子路徑上的碳排放量，具體為：
[0049] 1、設(shè)置初始參數(shù)。
[0050] 在本發(fā)明實(shí)施例中，車輛n從配送中心節(jié)點(diǎn)0出發(fā)，初始訪問的客戶點(diǎn)為^最 后訪問的客戶點(diǎn)為a設(shè)定車輛n有關(guān)的參數(shù)：λ、k、N、V、w、γ、β "和e n;設(shè)定道路（i, j) 有關(guān)的參數(shù)α 客戶點(diǎn)s的需求量為q s。初始令車輛n巡回配送子路徑的總碳排放量EMn =0，* =凡，EMn= EMnsD( a s。，vs。，〇, dSD)，令車輛 n 的當(dāng)前載重量 fn= q s〇
[0051] 2、通過逆向追溯獲取子路徑上的各節(jié)點(diǎn)累計(jì)的碳排放量。
[0052] 在本發(fā)明實(shí)施例中，在設(shè)置了初始參數(shù)之后，通過逆向追溯的方式獲取車輛在子 路徑上的各節(jié)點(diǎn)累計(jì)的碳排放量。所述通過逆向追溯獲取子路徑上的各節(jié)點(diǎn)累計(jì)的碳排放 量，包括：
[0053] 判斷是否追溯到第一個(gè)節(jié)點(diǎn)，如果是，則將獲取的碳排放量設(shè)置為累計(jì)碳排放量， 如果否，則重復(fù)判斷是否追溯到第一節(jié)點(diǎn)，將各節(jié)點(diǎn)獲取的碳排放量總和設(shè)置為累計(jì)碳排 放量。
[0054] 在本發(fā)明實(shí)施例中，如果$ = ，則表示追溯到了第一節(jié)點(diǎn)，此時(shí)累計(jì)得到車輛η 在該子路徑上的總碳排放量，EMn= EM n+EMn(]s ( a ^ V(]s，fn，〇 ;如果S # <，則表示未追溯 到第一節(jié)點(diǎn)，即 EMn= EMn+EMn〇3 1)s(a b 1)s, v〇3 1)s, fn, (I03 1)s)，并令 s = s-1，再次判斷是否追 溯到第一個(gè)客戶點(diǎn)，如果$ =巧，則fn= f n+qs。
[0055] 步驟S104,累計(jì)所述各子路徑上的碳排放量獲取碳排放總量。
[0056] 在本發(fā)明實(shí)施例中，在獲取了車輛在各子路徑的碳排放量之后，累計(jì)各子路徑上 的碳排放量，將累計(jì)的碳排放量的和設(shè)置為碳排放總量。所述累計(jì)所述各子路徑上的碳排 放量獲取碳排放總量，具體為：
[0057] 1、初始化各參數(shù)。令客戶點(diǎn)的編號(hào)順序s = 1，車輛的總載重量Q = 0,子路徑的 編號(hào)η = 1，總碳排放量TE = 0 ;
[0058] 2、令初始訪問的客戶點(diǎn)為K = \ ;
[0059] 3、置 Q = Q+qs;
[0060] 4、判斷s < S是否成立，其中S為客戶點(diǎn)總數(shù)；如果s < S，則Q = Q+qs+1，轉(zhuǎn)步驟 5,否則轉(zhuǎn)步驟6 ;
[0061] 5、判斷Q > Cn是否成立，其中CnS子路徑η上行駛車輛的容量限制；如果Q >Cn， 則轉(zhuǎn)步驟6,否則令s = s+1，轉(zhuǎn)步驟3 ;
[0062] 6、令子路徑η的最后訪問客戶點(diǎn)=
[0063] 7、根據(jù)步驟2計(jì)算子路徑η的總碳排放量EMn，并令TE = TE+EMn;
[0064] 8、判斷s < S是否成立，如果s < S，則令s = s+1，Q = 0, η = n+1，轉(zhuǎn)步驟2 ;否 則輸出車輛路徑規(guī)劃中的總碳排放量TE，碳排放核算完畢。
[0065] 本發(fā)明實(shí)施例，建立車輛的油耗模型，根據(jù)油耗模型建立碳排放模型，根據(jù)碳排放 模型獲取車輛在子路徑上的碳排放量，累計(jì)各子路徑上的碳排放量獲取碳排放總量，將車 輛的碳排放與車輛的行駛路徑集合起來，提高了車輛路徑規(guī)劃中碳排放核算的準(zhǔn)確性和系 統(tǒng)性，有利于車輛路徑規(guī)劃中碳排放的評(píng)價(jià)。