基于碳排放的交通网络最环保路径研究开题报告

全文总字数：1958字

1. 研究目的与意义

随着人口的增长和经济的发展，全社会交通运输需求总量快速增长，交通运输的能耗与碳排放量也快速增长。面对环境的高度污染，各国政府陆续出台了相应的节能减排目标。在全球能源危机和环境污染日益加剧的今天，如何降低车辆在道路上的碳排放量，建设节能、环保和可持续发展的现代化城市，是当下日益迫切的研究课题。我国城市道路交通特征复杂，而交通流诱导系统是城市交通管理的重要组成部分，能够为出行者提供起终点之间的最优行驶路线，是公认的减缓道路拥挤最有效和最直接的交通管理控制方式。目前交通流诱导系统中所应用的路径选择模型均基于行驶距离最短或行程时间最短，而甚少考虑车辆的碳排放，不能满足国家节能减排及低碳交通的要求。为达到交通节能减排指标，不应减少交通服务量也不能降低交通系统的运输服务水平，本文提出基于碳排放的最环保路径问题，并基于动态规划对随机路网最优路径问题进行求解。

2. 国内外研究现状分析

吴汉认为在动态网络中，弧的权值、结点耗费等均可以表示为时间函数,既可以是离散函数，也可以连续函数。同时总结了道路权重在一般情况下，分为出行距离最短、出行时间最小、道路质量最好、拥挤程度最低和广义费用最小等5个方面综合考虑了路段以及交叉口转向延误的随机性、时间依赖性,改进了自适应路径选择算法,以出行时间最短作为路径选择的最优目标。柳伍生等人以路段最小行程时间、路段拥堵分级的拥堵时间、路段随机波动时间的综合总时间最小为目标，构建随机实时网络下的定制服务车辆路径选择模型，建立基于优化的dijkstra算法思想的最短时间的best-time算法的路阻矩阵,并进行实时更新制定出随机实时路网下定制服务车辆的最优路径。张扬提出了出行者规避不确定性假说，研究城市交通中旅行时间的不确定性对出行者路径选择的影响，结果表明随旅行时间不确定性的下降和重复出行的增加，出行者的出行时间预算减少。苏永云提出基于动态行程时间的实时动态最优路径是具有真实意义的最优路径，并通过改进dijkstra算法与改进a^*算法,来寻找最优路径。杨志勇等基于前景理论的基本框架，研究实时交通信息影响下出行者的路径选择与决策过程，并建立了路径选择的动态模型。冯雨芹等从交通管理层面，对燃油消耗因素与出行者路径选择关系进行了研究，为出行者提供经济性的路径选择。

3.2国外研究概况

david从经济学角度探讨了考虑实时交通情况的出行者出行费用与行程时间和可靠性之间的关系，并利用车载导航系统给驾驶员提供非经常性拥堵的最优路径。deepak n. subramani等研究在海洋环流的动态流中在车辆导航中能源最优路径规划采用一种随机动态正交（do）水平集优化方法，并利用粒子回溯法求解能源最优路径。shinya应用模糊理论来解决交通分配的问题，驾驶员感知到在每段路上的行程时间为一个模糊数字，路线选择也基于近似推理模型，从而选择最优路径。huang(2002)定义出行费用为出行时间和到达时间的负效用函数，以排队长度最为参考因素，建立了组合动态用户最优模型，并给出了求解算法。bekta等提出了污染路径问题,考虑了温室气体的排放、油耗和旅行时间等因素，建立了一个混合整数规划模型,并将其转化成线性规划问题进行求解。

3. 研究的基本内容与计划

交通网络最优路径问题是智能交通系统路径诱导子系统的核心问题，最环保路径为出行者提供碳排放量最少的出行路线信息，并在出行过程中对驾驶人适时地路线指引。具体内容如下：（1）阐述城市交通网络中碳排放的研究意义；（2）详细调研和总结交通网络路段碳排放量的影响因素以及相关的关系模型，对模型进行改进。在考虑确定性交通网络的碳排放量的基础上，并尝试考虑其随机性和动态性；（3）基于碳排放建立交通网络最环保路径数学模型；（4）构造基于动态规划的标号算法求解该问题。

具体时间安排：

第一到二周，根据导师下发任务书，完成开题报告，并完成论文综述。

4. 研究创新点

本论文在研究、借鉴大量的文献和资料的基础上，通过对影响碳排放的因素，碳排放的模型进行研究，对静态交通网络和动态交通网络中的碳排放路径进行优化。