一种核算车辆路径规划中碳排放量的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于车辆路径规划领域，尤其涉及一种核算车辆路径规划中碳排放量的方 法和系统。
【背景技术】
[0002] 随着城市化进程的加速，对城市物流的需求日益增长，同时城市物流的快速发展 也带来了机动车保有量增加、环境污染严重等社会、环境方面的问题。城市物流运输产生的 污染物（C02、NOX以及污染物悬浮颗粒）对环境和人体有巨大危害。车辆路径规划是城市 物流配送运营中的一个重要问题，是网络优化中的基本问题，由于其广泛的应用和重大的 经济价值而备受关注，它要求运输车辆从配送中心出发为客户配货，每位客户配送且仅配 送一次，在货车容量限制的情况下最后返回配送中心。
[0003] 车辆路径规划中的碳排放核算是降低城市物流配送中碳排放的基础和前提，对于 发展低碳物流，倡导经济、社会和环境的协调发展具有重要的价值和意义。现有车辆路径规 划中多采用基于距离的碳排放核算方法，认为运输中的碳排放是行驶距离的函数，在计算 时使用单位距离的碳排放进行估算，缺少对车辆的行驶速度、车型、载重和道路环境等多种 因素的综合系统考虑，估算准确度差，也没给出碳排放的具体汇总方法。
【发明内容】
[0004] 鉴于此，本发明提供了一种核算车辆路径规划中碳排放量的方法和系统，以解决 现有技术核算车辆碳排放量时精度差的技术问题。
[0005] 本发明实施例是这样实现的，一种核算车辆路径规划中碳排放量的方法，所述方 法包括以下步骤：
[0006] 初始化碳排放核算的相关参数；
[0007] 根据所述相关参数建立车辆的油耗模型，并根据所述油耗模型建立碳排放模型；
[0008] 根据所述碳排放模型获取车辆在子路径上的碳排放量；
[0009] 累计所述各子路径上的碳排放量获取碳排放总量。
[0010] 本发明实施例还提供一种核算车辆路径规划中碳排放量的系统，所述系统包括：
[0011] 初始化单元，用于初始化碳排放核算的相关参数；
[0012] 模型建立单元，用于根据所述初始化单元初始化的相关参数建立车辆的油耗模 型，并根据所述油耗模型建立碳排放模型；
[0013] 碳排放量获取单元，用于根据所述模型建立单元建立的碳排放模型获取车辆在子 路径上的碳排放量；
[0014] 碳排放总量获取单元，用于累计所述碳排放量获取单元获取的各子路径上的碳排 放量获取碳排放总量。
[0015] 本发明实施例，建立车辆的油耗模型，根据油耗模型建立碳排放模型，根据碳排放 模型获取车辆在子路径上的碳排放量，累计各子路径上的碳排放量获取碳排放总量，将车 辆的碳排放与车辆的行驶路径集合起来，提高了车辆路径规划中碳排放核算的准确性和系 统性，有利于车辆路径规划中碳排放的评价。
【附图说明】
[0016] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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发明的一些 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性的前提下，还可以根据这些 附图获得其他的附图。
[0017] 图1是本发明实施例提供的核算车辆路径规划中碳排放量方法的流程图；
[0018] 图2是本发明实施例提供的车辆路径规划中的碳排放核算流程图；
[0019] 图3是本发明实施例提供的子路径碳排放核算过程的流程图；
[0020] 图4是本发明实施例提供的子路径划分示意图；
[0021] 图5是本发明实施例提供的车辆路径划分和总碳排放核算过程的流程图；
[0022] 图6是本发明实施例提供的核算车辆路径规划中碳排放量系统的结构图
【具体实施方式】
[0023] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0024] 为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
[0025] 实施例一
[0026] 如图1所示为本发明实施例提供的核算车辆路径规划中碳排放量方法的流程图， 所述方法包括以下步骤：
[0027] 步骤SlOl，初始化碳排放核算的相关参数。
[0028] 在本发明实施例中，进行碳排放核算的系统首先初始化碳排放核算的相关参数， 该相关参数包括但不限于：车辆载重、车辆行驶速度、车辆行驶距离、车辆型号、路况信息和 排放因子。
[0029] 步骤S102,根据所述相关参数建立车辆的油耗模型，并根据所述油耗模型建立碳 排放模型。
[0030] 在本发明实施例中，根据车辆的瞬时油耗估算车辆的油耗模型，并根据该油耗模 型建立碳排放模型。所述根据所述相关参数建立车辆的油耗模型，并根据所述油耗模型建 立碳排放模型，具体为：
[0031] 根据FR = ξ (kNV+P/ η ) κ建立车辆的油耗模型，并根据EM = eFR建立碳排放模 型，其中，FR为油耗量，ξ为燃料与空气的质量比，k为引擎摩擦系数，N为引擎转速，V为 引擎排量，η和κ为常数，p为引擎的输出功率，EM为碳排放量，e为碳排放因子。
[0032] 在本发明实施例中，根据车辆在特定时刻能耗估算的瞬时模型，车辆的油耗率FR 需综合考虑多个因素，计算如下：
[0033] FR = ξ (kNV+P/η ) κ (I)
[0034] 其中，ξ为燃料与空气的质量比，k为引擎摩擦系数，N为引擎转速，V为引擎排量， η和κ为常数。
[0035] P为引擎的输出功率（单位：千瓦），其计算为：
[0036] P = Ptra/ tf+Pacc ⑵
[0037] 其中，ntf为车辆的传动效率，Pa。。为与车辆损耗有关的引擎功率需求，一般可假设 其为0。
[0038] Pa。。为作用于车轮的总牵引功率（单位：千瓦），计算为：
[0039] Ptra= (Μ τ +Mg sin θ +〇. 5C d P Av2+MgCr cos Θ ) v/1000 (3)
[0040] 其中，M为总的车重（单位：千克），v为车速（单位：米/秒），τ为加速度（单 位：米/秒 2)，θ为道路坡度，g为重力加速度常数，CjpCr分别为牵引系数和滚动阻力系 数，P为空气密度，A为车辆的前挡风面积。
[0041] 对于给定的路段（i，j)，路段距离为Clu，车辆在该路段的平均行驶速度为 Vl]，假设 FR中的其它参数固定，则车辆在该路段的油耗量（单位：升）可计算为：
[0042] Fij=IcNVAdijZV^PAYdijZVij (4)
[0043] 其中，λ = ξ/κφ和γ = 1/1000 η tf η为常数，φ为将油耗从克/秒转换成 升/秒的转化因子。令车辆在路段（i, j)的总重量为Mij= w+f ij，w为车辆的整备质量（空 车重量），匕为车辆在路段（1，」）的载重量。令〇^=1+8以110 1，8(；(3〇80^为与道 路（i，j)有关的常数，β n= 〇. 5C dA P为与所使用的车型n有关的常数，那么车辆n在路段 (i，j)的油耗量可计算为：
[0044]
[0045] 对于车辆n，假设其碳排放因子为en (单位：克/升），所述碳排放因子是指特定车 辆1升油耗产生的二氧化碳当量，则车辆n在路段（i，j)的碳排放量为：
[0046] EMni j ( α Vi j，f^，(Il j) = enFni j ( α Vi j，f^，(Il j) (6)
[0047] 步骤S103,根据所述碳排放模型获取车辆在子路径上的碳排放量。
[0048] 在本发明实施例中，在建立了碳排放模型之后，根据该碳排放模型获取车辆在子 路径上的碳排放量。所述根据所述碳排放模型获取车辆在子路径上的碳排放量，具体为：
[0049] 1、设置初始参数。
[0050] 在本发明实施例中，车辆n从配送中心节点0出发，初始访问的客户点为^最 后访问的客户点为a设定车辆n有关的参数：λ、k、N、V、w、γ、β "和e n;设定道路（i, j) 有关的参数α 客户点s的需求量为q s。初始令车辆n巡回配送子路径的总碳排放量EMn =0，* =凡，EMn= EMnsD( a s。，vs。，〇, dSD)，令车辆 n 的当前载重量 fn= q s〇
[0051] 2、通过逆向追溯获取子路径上的各节点累计的碳排放量。
[0052] 在本发明实施例中，在设置了初始参数之后，通过逆向追溯的方式获取车辆在子 路径上的各节点累计的碳排放量。所述通过逆向追溯获取子路径上的各节点累计的碳排放 量，包括：
[0053] 判断是否追溯到第一个节点，如果是，则将获取的碳排放量设置为累计碳排放量， 如果否，则重复判断是否追溯到第一节点，将各节点获取的碳排放量总和设置为累计碳排 放量。
[0054] 在本发明实施例中，如果$ = ，则表示追溯到了第一节点，此时累计得到车辆η 在该子路径上的总碳排放量，EMn= EM n+EMn(]s ( a ^ V(]s，fn，〇 ;如果S # <，则表示未追溯 到第一节点，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，再次判断是否追 溯到第一个客户点，如果$ =巧，则fn= f n+qs。
[0055] 步骤S104,累计所述各子路径上的碳排放量获取碳排放总量。
[0056] 在本发明实施例中，在获取了车辆在各子路径的碳排放量之后，累计各子路径上 的碳排放量，将累计的碳排放量的和设置为碳排放总量。所述累计所述各子路径上的碳排 放量获取碳排放总量，具体为：
[0057] 1、初始化各参数。令客户点的编号顺序s = 1，车辆的总载重量Q = 0,子路径的 编号η = 1，总碳排放量TE = 0 ;
[0058] 2、令初始访问的客户点为K = \ ;
[0059] 3、置 Q = Q+qs;
[0060] 4、判断s < S是否成立，其中S为客户点总数；如果s < S，则Q = Q+qs+1，转步骤 5,否则转步骤6 ;
[0061] 5、判断Q > Cn是否成立，其中CnS子路径η上行驶车辆的容量限制；如果Q >Cn， 则转步骤6,否则令s = s+1，转步骤3 ;
[0062] 6、令子路径η的最后访问客户点=
[0063] 7、根据步骤2计算子路径η的总碳排放量EMn，并令TE = TE+EMn;
[0064] 8、判断s < S是否成立，如果s < S，则令s = s+1，Q = 0, η = n+1，转步骤2 ;否 则输出车辆路径规划中的总碳排放量TE，碳排放核算完毕。
[0065] 本发明实施例，建立车辆的油耗模型，根据油耗模型建立碳排放模型，根据碳排放 模型获取车辆在子路径上的碳排放量，累计各子路径上的碳排放量获取碳排放总量，将车 辆的碳排放与车辆的行驶路径集合起来，提高了车辆路径规划中碳排放核算的准确性和系 统性，有利于车辆路径规划中碳排放的评价。