[发明专利]一种用于满足出行续航要求的交通网络均衡计算方法

摘要

本发明提出一种用于满足出行续航要求的交通网络均衡计算方法，在道路网络中存在充能站情况下，出行者路径选择形成完整路径、子路径、纯子路径和可行子路径等不同路径选择，在此基础上，构建了满足出行续航要求的交通网络均衡模型，并使用向量投影法结合满足续航要求的距离限制最短路算法求解该模型。模型能够求解得到在网络中布设充能站后的流量分布情况，在充能汽车发展初期，充能站的建设投入较大，本发明提出的方法能够为充能站的规划与布设后的网络评价提供有力的量化工具，为科学合理且最优化的选择充能站布设地点提供依据。

主权项

一种用于满足出行续航要求的交通网络均衡计算方法，包括以下计算步骤：步骤1：建立含有满足出行续航的充能站的道路系统抽象网络，该网络包括始发点、终到点、普通节点和充能节点，而出行者路径则分为完整路径、子路径、纯子路径和可行子路径，建立在充能站点确定情况下的各个路径集合；步骤2：建立满足出行续航要求的交通网络均衡模型，包括目标函数与约束，其中目标函数为：minz(f)=Σ(i,j)∫0xijcij(ω)dω---(1)]]>(1)式中，cij(ω)为出行费用函数，xij为路段ij上的流量，∑(i，j)表示对所有路段求和，表示对出行费用函数求积分并取值为xij和0，约束包括，流量守恒约束式(2)和流量非负约束式(3)：Σkfkrs=grs∀(r,s)∈W---(2)]]>fkrs≥0∀(r,s)∈W,k∈Krs---(3)]]>其中，表示起点r到讫点s间路径k的流量，grs表示起点r到讫点s间的总需求量，表示对于任意的，W为起讫点集合，Krs为起讫点rs间的路径集合。式(1)至(3)与传统的贝克曼(Beckmann)用户均衡模型构建方式保持一致，约束还包括式(4)至式(6)：Mykrs≥fkrs∀(r,s)∈W,k∈Krs---(4)]]>ykrsδij,krs=Σ(p,q)∈Vkrsykrs,pqδij,krs,pq∀(r,s)∈W,k∈Krs,(i,j)∈A---(5)]]>dkrs,pqykrs,pq≤D∀(r,s)∈W,k∈Krs,(p,q)∈Vkrs---(6)]]>其中，式(4)为路径流量与路径指示变量守恒约束，M为很大的一个常数，为起点r到讫点s间路径k的路径指示变量，式(4)指出当时，当时，则式(5)规定了路径与其子路径之间的关系，为路段与路径关系指示系数，如果则起点r到讫点s间路径k包含路段ij，则是将扩展到子路径pq之间，则是将扩展到子路径pq之间，如果则对于路径上的任意路段，这里，式(5)确保有且仅有一个子路径覆盖此路段，即确保了不同激活的子路径之间不存在重叠，式(6)限制了任意激活的子路径的长度不能超过里程限制，为起点r到讫点s间路径k的子路径pq之间的出行距离，D为车辆具有满能量时能够行驶的全部里程数，为起点r到讫点s间路径k包含的续航站点集合，以及式(7)和式(8)：ykrs∈{0,1}∀(r,s)∈W,k∈Krs---(7)]]>ykrs,pq∈{0,1}∀(r,s)∈W,k∈Krs,(p,q)∈Vkrs---(8)]]>式(7)和式(8)分别规定了变量与为0/1变量，取值为0或1，变量xij和满足式(9)和(10)约定的关系，xij=Σ(r,s)Σkfkrsδij,krs∀(i,j)∈A---(9)]]>dkrs,pq=Σ(i,j)dijδij,krs,pq∀k∈Krs,(p,q)∈Vkrs---(10);]]>步骤3：在步骤1提供的抽象路网中，利用步骤2提供的模型特性，使用向量投影均衡方法(gradient projection,GP)求解建立的满足出行续航要求的网络均衡模型。