[发明专利]一种基于电动汽车和内燃机车混合车流的拥堵交通网络均衡方法

说明书

本发明公开了一种基于电动汽车和内燃机车混合车流的拥堵交通网络均衡方法，首先将实际混合路网转化为抽象的节点、路段网络，并构建考虑传统内燃汽车和电动汽车混合出行模式的交通分配模型，通过梯度投影算法求解该模型，得出传统内燃汽车和电动汽车混合出行的网络均衡模式以及路段交通量，从而准确分析电动汽车对路网的影响以及如何调节路段交通流量。

技术领域

本发明涉及一种交通量的均衡分配方法。

背景技术

数据表明,我国石油的峰值产量在今后较长时间内将保持在2亿吨水平，而中国却是石油消耗大国，2016年我国石油表观消费量为5.56亿吨。我国现有石油进口来源主要集中在中东和非洲等战乱或国际争端较多的地区，这导致我国基于石油的能源消耗模式处于极度不稳定状态。在所有的石油消耗中，相当大一部分来源于传统内燃汽车的运输活动。在最近的国家能源政策制定和公众讨论中，以电动汽车为代表的新能源汽车被认为是减少运输活动对石油能源依赖的最有效途径之一。另一方面，电动汽车越来越被公众接受，其在国内的生产量和销售量逐渐攀高。2016年我国电动汽车生产量为37.5万辆，占全球电动汽车产量的43％。最近的研究表明，由于电动汽车和传统内燃机车在续航能力、基础支持设施等方面存在差异，混合网络中的个人交通出行行为模式因此而发生改变。通过深入了解交通网络中电动汽车和内燃汽车的不同出行行为对交通网络的影响，可以进一步优化交通网络管理策略，对城市路网中充电设施的选址和电动汽车的普及起到有力的促进作用。

随着电动汽车的日益增多，交通路网已逐渐变为内燃汽车和电动汽车并存的混合路网，个人出行行为模式也将因为内燃汽车和电动汽车不同的续航里程和加油/充电方式而深受影响。现有的交通分配方法无法体现混合路网对交通网络均衡产生的影响。

发明内容

本发明的目的是为克服上述问题，提出一种基于电动汽车和内燃机车混合车流的拥堵交通网络均衡方法，首先将实际混合路网转化为抽象的节点、路段网络，并构建考虑传统内燃汽车和电动汽车混合出行模式的交通分配模型，通过梯度投影算法求解该模型，得出传统内燃汽车和电动汽车混合出行的网络均衡模式以及路段交通量，从而准确分析电动汽车对路网的影响以及如何调节路段交通流量。本发明的优势在于考虑内燃汽车和电动汽车混合出行模式的网络均衡方法和交通分配模型，利用定量化的分析手段给出预测的路段交通量，克服了现有交通规划技术中未考虑电动汽车对交通流量影响的缺陷和不足。本发明在分析电动汽车对交通流量的影响中具有实际的工程运用价值。深入了解交通网络中电动汽车和传统内燃汽车的不同出行行为对拥堵状况的影响，可以对城市道路网络建设、充电设施选址和电动汽车普及起到推动作用。

本发明所提出的一种基于电动汽车和内燃机车混合车流的拥堵交通网络均衡方法具体包括如下步骤：

第一步，建立网络，标定起点r及讫点s，并通过监视设备得到r、s点间的交通总量以及路段a，以A＝{a}为路段a的集合、h表示路径、H＝{h}为路径h的集合建立交通网络模型；

第二步，定义成本，传统内燃汽车在在路段a上的交通流量x_a,g、行驶里程l_g、单位里程运营成本c_g以及出行成本c_a,g之间的关系满足

而电动汽车在路段a上的交通流量x_a,e、行驶里程l_g、单位里程运营成本c_g以及出行成本c_a,e之间的关系满足

上述两组关系式中，t_a为时间阻抗函数，ρ为时间价值常量；

第三步，建立模型，电动汽车的出行里程限制D，r、s点间第h条路径的距离以及r、s点间第h条路径的交通量满足

路段与路径关联指示符函数满足