一种考虑机动车碳排放的车辆路径诱导方法及装置

1.本发明涉及一种考虑机动车碳排放的车辆路径诱导方法及装置技术，属于交通环境技术领域。


背景技术：

2.根据《全球能源基础设施碳排放及锁定效应2021》，近三十年来，亚洲机动车保有量在的快速增长，2020年亚洲机动车保有量在全球占比增加了约19％，随之引起的碳排放也增长显著，co2排放增长了约12亿吨，对全球机动车碳排放的贡献为26％。《中国移动源环境管理年报(2021)》显示，2020年全国机动车保有量达到3.72亿辆，比去年增长了6.9％。同年，全国机动车四项污染物排放总量为1593.0万吨，其中，一氧化碳(co)、碳氢化合物(hc)、氮氧化物(nox)、颗粒物(pm)排放量分别为769.7万吨、190.2万吨、626.3万吨、6.8万吨。
3.近年来，中国一直积极致力于减少碳排放。为了推进节能减排，中国提出了各行业的碳排放标准以及一系列减排措施。其中，针对机动车尾气排放，国家最新实施了国家第六阶段机动车排放标准，该标准采用了更加严格的排放限值和科学的检测方法。除了硬性标准，还有通过经济杠杆策略来达到节能减排目标的碳排放交易市场。 2021年7月，全国碳排放交易体系正式启动。目前，国内碳排放交易市场运行平稳，但覆盖范围较窄，碳价也与其他成熟的碳排放交易市场存在明显差距。不过，中国的碳排放交易市场正处于不断发展和完善的过程中，具有很大潜力，未来可能会在很大程度上促进节能减排。


技术实现要素：

4.本发明目的在于针对上述现有技术的不足，提出了一种考虑机动车碳排放的车辆路径诱导方法及装置，该方法解决了现有技术中存在的现实生活中高速公路机动车碳排放带来的环境影响问题，通过计算进入高速公路的车辆在不同路径上行驶的碳排放总量，通过收费调控来辅助车辆路径诱导，以此来减轻高速公路上尾气排放造成的污染，从而推动高速公路上的节能减排。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种考虑机动车碳排放的车辆路径诱导方法，该方法包括以下内容：
6.采集、识别进入高速公路的车辆的车牌号码；
7.通过车牌号码查询获得该车辆的车辆信息；
8.获取当日气候环境信息和高速公路信息以及碳排放市场交易价格p；
9.根据车辆信息、气候环境信息和高速公路路径排放信息以及碳排放市场交易价格p，分别计算车辆可选择的不同路径方案下的路径碳排放值；
10.判断最小碳排放值e
min
及其对应路径，向车辆发出路径诱导指令，引导车辆进入最小碳排放值e
min
对应的路径；
11.车辆接近收费站，检测目标车辆的轨迹信息，判断目标车辆是否进入最小碳排放值e
min
的对应路径，若是，则收费金额按正常收费标准收费，若否，则检测所在路径的当前碳
排放量是否小于等于车辆进入该路径时的排放量，若是，则按照正常收费标准收费，若否，则在正常收费的基础上增加车辆进入该路径后增长的路径碳排放量所产生的额外收费。
12.基于上述考虑机动车碳排放的车辆路径诱导方法，本发明提供一种考虑机动车碳排放的车辆路径诱导装置。所述装置包括车载终端、收费装置、控制中心；所述车载终端用于获取车辆gps卫星定位信息以及接收路径诱导指令，所述控制中心用于存储数据，获取所有路径的机动车碳排放量，生成并发送路径诱导指令以及收费指令，所述收费装置用于获取车辆信息并发送给控制中心，以及根据收费指令对车辆收费。
13.所述车载终端安装在车辆上，所述收费装置安装在高速公路收费站位置。
14.控制中心存储的数据包括车辆信息、气候环境信息、高速公路信息和收费信息，其中车辆信息包括车牌号码、车型、排放标准、使用年限、车辆出发地、车辆目的地；气候环境信息，包括当日气温数据、相对湿度数据；高速公路信息，包括路径数、各路径限速信息，收费信息包括正常收费标准，当前碳排放交易市场价格p。
15.本发明还提供上述考虑机动车碳排放的车辆路径诱导装置的控制方法，该装置的控制方法包括如下步骤：
16.步骤1：收费装置检测到有车辆进入高速公路时，采集、识别该车辆的车牌号码，并反馈至控制中心；
17.步骤2：控制中心根据收到的车牌号码，从其车辆信息数据库中获取该车辆的车型、排放标准、使用年限信息，并在其气候环境数据库中提取当日气温、相对湿度数据以及当前碳排放市场交易价格p；
18.步骤3：控制中心分别计算不同路径上的碳排放值，判断其中最小碳排放值 e
min
及其对应的路径；
19.步骤4：控制中心以该车辆为目标车辆生成路径诱导指令，并将其发送给目标车辆；
20.步骤5：控制中心追踪目标车辆实时位置信息，判断目标车辆是否进入最小碳排放值e
min
的对应路径，若是，则控制中心生成对车辆以正常收费标准收费的指令，若否，则检测所在路径的当前碳排放量是否小于等于车辆进入该路径时的排放量，若是，则按照正常收费标准收费，若否，则在正常收费的基础上增加车辆进入该路径后增长的路径碳排放量所产生的额外收费。
21.步骤6:控制中心将收费指令发送给收费装置，收费装置根据收费指令对车辆收费。
22.所述步骤3中，控制中心计算碳排放值的方法包括：
23.步骤3-1：在其高速公路信息库中提取该目标车辆起讫点之间的高速公路的路径条数及各路径上不同路段的路段长度、路段最高与最低限速、车辆数、车辆类型；
24.步骤3-2：根据机动车尾气排放模型，计算各路径上车辆尾气中的co2排放量、 n2o排放量、ch4排放量；
25.步骤3-3：计算不同路径上车辆的碳排放总量；
26.步骤3-4：比较各路径对应的碳排放值，确定最小碳排放值及其对应的路径。
27.所述步骤3-2中机动车尾气排放计算模型为copert v模型。
28.所述步骤3-3中碳排放总量采用co2当量系数计算，计算公式如下所述：
29.e＝e(co2) 298*e(n2o) 25*e(ch4)
30.其中，e为碳排放总量，e(co2)、e(n2o)和e(ch4)分别目标车辆所在路径上尾气中二
31.氧化碳(co2)、一氧化二氮(n2o)、甲烷(ch4)的总体排放量。
32.所述步骤5中，若目标车辆进入最小碳排放值emin对应的路径，控制中心向目标车辆发送内容为“当前行驶路径为最低碳排放及最低收费路径”的信息，最终收费为s0；若目标车辆没有进入最小碳排放值e
min
对应的路径，则由控制中心计算出车辆所在路径的碳排放量e与车辆进入该路径时的排放量e’比较，若e≤e’，则按照正常收费标准收费，若否，则按照如下公式计算出车辆的最终收费s，
33.s＝s0 (e-e’)
×
p
34.其中s0为正常收费，p为碳排放市场交易价格。
35.有益效果：
36.1、本发明提出考虑机动车碳排放的车辆路径诱导装置，从节能减排的角度，以降低高速公路上机动车碳排放为目标，为高速公路上的机动车提供路径诱导信息。
37.2、本发明在车辆参数、气候环境参数、收费参数等基本数据的基础上，使用模型仿真分析的方法，通过数字化计算预测目标车辆可选择的路径上的车辆的碳排放量，有效而准确地提供路径诱导信息。
38.3、本发明具有装置安装成本低、程序简单、数据易获取等优点。
附图说明
39.图1为本发明的方法流程图。
40.图2为本发明实施例中考虑机动车碳排放的车辆路径诱导装置的安装位置示意图。
41.标识说明：1-车载定位装置，2-收费装置。
具体实施方式
42.下面结合说明书附图对本发明创造作进一步地详细说明。
43.本实施例中的考虑机动车碳排放的车辆路径诱导装置及其控制方法，是基于下述考虑机动车碳排放的车辆路径诱导方法设置的，所述方法包括以下内容：
44.采集、识别进入高速公路的车辆的车牌号码；
45.通过车牌号码查询获得该车辆的车辆信息；
46.获取当日气候环境信息和高速公路信息以及碳排放市场交易价格p；
47.根据车辆信息、气候环境信息和高速公路路径排放信息以及碳排放市场交易价格p，分别计算车辆可选择的不同路径方案下的路径碳排放值；
48.判断最小碳排放值e
min
及其对应路径，向车辆发出路径诱导指令，引导车辆进入最小碳排放值e
min
对应的路径；
49.车辆接近收费站，检测目标车辆的轨迹信息，判断目标车辆是否进入最小碳排放值e
min
的对应路径，若是，则收费金额按正常收费标准收费，若否，则检测所在路径的当前碳排放量是否小于等于车辆进入该路径时的排放量，若是，则按照正常收费标准收费，若否，则在正常收费的基础上增加车辆进入该路径后增长的路径碳排放量所产生的额外收费。
50.本实施例选择起讫点分别为贵阳收费站、遵义收费站的高速公路上的车辆为例。根据地图导航信息，可知车辆从贵阳收费站到遵义收费站有两条高速公路路径可选择，路径1经过贵阳绕城高速与兰海高速，路径2经过渝筑高速和兰海高速。
51.本实施例中将本发明的考虑机动车碳排放的车辆路径诱导装置应用在图2所示的高速公路路侧，该装置包括车载定位装置1、收费装置2和控制中心。其中，车载终端1用于获取车辆gps卫星定位信息以及接收路径诱导指令，控制中心用于存储数据，获取所有路径的机动车碳排放量，生成并发送路径诱导指令以及收费指令，收费装置2用于获取车辆信息并发送给控制中心，以及根据收费指令对车辆收费。所述车载定位装置1安装在车辆上，所述收费装置2安装在收费站位置，所述控制中心安装在高速公路指挥中心处。
52.控制中心存储的数据包括车辆信息、气候环境信息、高速公路信息和收费信息，其中车辆信息包括车牌号码、车型、排放标准、使用年限、车辆出发地、车辆目的地；气候环境信息，包括当日气温数据、相对湿度数据；高速公路信息，包括路径数、各路径限速信息，收费信息包括正常收费标准，当前碳排放交易市场价格p。
53.如图1和图2所示，本发明在实例1中的控制方法包括如下步骤：
54.步骤1：，收费装置检测到车辆a进入高速公路时，采集、识别该车辆的车牌号码，并反馈至控制中心。
55.步骤2：控制中心根据收到的车牌号码，从其车辆信息数据库中获取该车辆的车型、排放标准、使用年限信息，并在其气候环境数据库中提取当日气温、相对湿度数据以及当前碳排放市场交易价格，可知：a车为小汽车，符合国六排放标准，为2020年购买的车辆；并在气候环境数据库中提取当日气温t，相对湿度数据h；从联网数据库中获取碳排放市场交易价格p。
56.步骤3：控制中心分别计算车辆a可选择的不同路径上的碳排放值，判断其中最小碳排放值e
min
及其对应的路径。
57.步骤4：控制中心以车辆a为目标车辆生成路径诱导指令，并将其发送给目标车辆a。
58.步骤5：控制中心追踪目标车辆a实时位置信息，判断目标车辆是否进入最小碳排放值e
min
的对应路径，若是，则控制中心生成对车辆以正常收费标准收费的指令，若否，则检测所在路径的当前碳排放量e是否小于等于车辆a进入该路径时的排放量e’，若是，则按照正常收费标准收费，若否，则在正常收费的基础上增加车辆进入该路径后增长的路径碳排放量所产生的额外收费的指令。
59.步骤6:控制中心将收费指令发送给收费装置，收费装置根据收费指令对车辆收费。
60.所述步骤步骤3中，控制中心计算碳排放值的方法包括：
61.步骤3-1：在其高速公路信息库中提取车辆a在路径1与路径2上的不同路段的路段长度、路段最高与最低限速、车辆数、车辆类型；
62.步骤3-2：根据机动车尾气排放模型，分别计算路径1、路径2上的车辆尾气中的co2排放量、n2o排放量、ch4排放量，其中机动车尾气排放计算模型为 copert v模型；
63.步骤3-3：计算路径1、路径2上的车辆的碳排放总量e1、e2；
64.步骤3-4：比较e1、e2，确定最小碳排放值e
min
为e2，其对应路径为路径2。
65.所述步骤3-3中碳排放总量采用co2当量系数计算，计算公式如下所述： ei＝ei(co2) 298*ei(n2o) 25*ei(ch4)；
66.其中，i表示路径编号，取值1,2；ei为路径i的碳排放总量；ei(co2)、ei(n2o) 和ei(ch4)分别目标车辆在路径i上的尾气中二氧化碳(co2)、一氧化二氮(n2o)、甲烷(ch4)的总体排放量。
67.所述步骤5中，若车辆a进入路径2，控制中心向目标车辆发送内容为“当前行驶路径为最低碳排放及最低收费路径”的信息，最终收费为s0；若车辆a 进入路径1，则由控制中心计算出车辆a当前所在路径的碳排放量e1，和车辆a 进入该路径时的排放量e1’
并算出车辆a的最终收费s，计算公式如下所示： s＝s0 (e
1-e1’
)
×
p；
68.其中s0为正常收费，p为碳排放市场交易价格。
69.对于本领域技术人员而言，本发明装置不限于上述所述的示范性实施例，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及构思加以替换或改变，都应涵盖在本发明技术的保护范围内。