电动车路径规划的影响因素研究

卢光耀　胡引翠　田冰

摘 要：电动汽车作为新型交通工具，具有巨大的环保价值和广阔的未来发展前景。其以车载动力源为动力，用电机驱动车轮行驶。本文针对电动汽车路径规划中存在的一系列复杂问题，通过对虚拟现实中三大不同场景下电动汽车在路径规划中的影响因素进行全面系统的归纳总结，并运用层次分析法将电动汽车在路径规划中存在的影响因素进行全面分析与研究，按照其影响力的不同划分成不同级别。

关键词：路径规划；层次分析法；现实场景；影响因素；权重值

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.209

1 引言

随着社会经济的发展和人们生活水平的不断提高，人们对汽车的需求量逐年大幅度上涨，随之而来的环境问题，汽车尾气的排放对环境造成极其严重的影响。面对严峻的环境问题，我国大力倡导“低碳生活，绿色出行”、“节能环保我先行”，一大批新兴节能环保朝阳产业孕育而生，电动汽车产业横空出世，既能满足了人们的需求，又能降低了对环境的破坏，实现了对环境的“零”伤害。

当前国内电动汽车的发展，较发达国家来说发展相对滞后。 国外电动汽车产业的发展相对较早，配套的基础设施也在逐步完善当中，对电动汽车的研发，得到了法律，政府的资金和科研力量的大力支持。而国内外对电动汽车的研究在与其相关的配套基础设施、车载动力源、未来发展历程、未来发展趋势等几大主要方面，对于电动车的路径规划研究较少。本文通过在划分的虚拟现实场景中来分析研究电动汽车的路径规划中影响因素，并利用层次分析法得到定量化的影响因素权重，为电动车的路径选择提供建议。

2 路径规划虚拟场景分析

由于道路实时交通状况、各个路段的拥堵状况相对复杂，车载动力源续航能力较弱，相应配套的基础设施不够完善，救援呼救系统尚未成熟等因素，致使电动汽车路径规划上受到多种因素影响，并不能得到真正现实意义上的最优路径。按照道路属性信息标准，本文划分出市区环境、郊区环境、乡村环境三大主要场景[1]。并在不同场景内，分析电动汽车在路径规划中的影响因素。

市区环境，与周边地区环境相较之下，人口密度较高、居住较集中，人类活动特征较发达的区域。市区内道路通达度高、道路属性信息优良、道路坡度平缓，基础设施相对完善、公共服务水平高，交通路况信息系统发达、救援呼救相对成熟。

在此场景下根据动力状况、时间天气等因素又划分多种情景：

第一种，车载动力源状况

第二种，时间和天气状况，在时间充裕或紧急情况下，依据个人偏好，在对路径规划选择上也存在着较大差异。

第三种，在交通限行政策的影响下，电动汽车在路径规划选择上也存在着差异。

此场景下，电动汽车路径规划中的影响因素可归纳为：车载动力源电量、充电基础设施位置、个人偏好、时间和天气状况。

郊区环境，郊区位于主城区之边缘，具有独特的地理条件，产业结构也有自身特点。与市区环境相较，郊区车流量较少、道路路面宽平、道路等级较低、基础设施较差、人口密度低、自然景观为主，环境宁静、地域宽广、有着广阔的发展空间。在经济、文化、科技、人文等均接受城市市区的辐射。

郊区环境下在路径规划中应充分考虑到以下几点：（1）车载动力源电量是否充足；（2）个人偏好问题；（3）个人驾驶习惯在一定程度上对路径规划产生一定的影响。

乡村环境，不同于市区环境和郊区环境。乡村人口呈现散落居住，道路属性信息相对较差，街道窄小且七拐八弯，多为自然形成的土路为主，路面崎岖不平；基础性建筑较分散，基础设施和公共服务设施完善程度落后于市区、郊区，普遍缺少大中型的购物和公共活动场所，对乡村缺乏合理的规划研究。

乡村道路属性信息相对市区、郊区较差，多窄小且七拐八弯，土路为主且路面崎岖不平、坡度较大，路径规划中应着重注意几点：（1）车载动力源电量是否到达指定目的地；（2）道路属性信息的重要性；（3）个人偏好问题，是每个人所独有的，受到来自外界以及自身所影响，是人内心深处的一种情感；（4）充电站或充电桩的位置，规模；（5）天气状况。

3 路径规划影响因素分析

电动车路径规划的影响因素众多，这些影响因素对电动车在路径规划中的相对权重是进行道路选择上预测的关键。本文采用层次分析方法[2]，结合虚拟现实三大场景计算影响因素的权重值，确定影响因素在路径规划中的相对重要度。

在多因素对路径规划确定影响分析中，将路径规划作为目标层，虚拟现实三大场景作为基准层，将路径规划中的各影响因素：车载动力源电量、充电桩或充电站位置及规模、天气状况、时间段、个人偏好、道路属性信息、驾驶模式作为基础层因素。

层次分析方法针对电动车影响因素分析难以量化的特点，将复杂的问题分解成若干层次，以人的主观判断加以量化处理，是一种综合整理人们主观判断的客观评价方法。该方法属于综合型多因子定量评价范畴，将复杂电动汽车的评价分成具体的评价层次，从而构成电动车路径规划影响因素的层次结构模型。通过虚拟现实三大场景确定路径规划的影响因素权重。评价因素权重体系确定后，对影响因素进行评定赋分，即确定影响因素的指标分。对于一个总目标A，各影响因素Pi=（i=1，2，…n）的相对重要性分别为权重，计算公式如下[2] [3]：

式中：A即电动汽车路径规划影响因素；Wi为第i个影响因素的权重；Pi为第i个影响因素的指标分；n为评价影响因素的数目。

本文通过邀请专家打分方式按影响的力的大小划分为同等重要、稍微重要、明显重要、强烈重要、极其重要5个评断级别，分别以1、3、5、7、9（2、4、6、8为前述两相邻判断的中值）作为量化标准，，对同一层次的各因素相对上一层次的某项因素的相对重要性给予判断，建立判断矩阵（表1—表4）：

4 总结

近年来，电动汽车的普及率不断提升，一方面满足人们短距离出行需求，一方面电动汽车主要动力源是电驱动，相比以燃油为驱动的汽车，电动车更加节能、环保。本文通过利用层次分析方法对电动汽车路径规划影响因素研究，并进行层次单排序后的权重，个人偏好与天气状况权重最大，其次是充电基础设施、道路属性信息，再次是车载动力源电量、驾驶模式、时间条件。各影响因素所占比重的不同，说明来自外界的客观因素与人为因素对电动汽车在路径选择上影响比重较大，而电动汽车自身因素影响相对较小。本文通过计算影响因素的权重，对电动汽车路径规划影响因素的研究提供了必不可少的定量依据，具有适用性。同时对以电能源为主要驱动力的各种交通工具在路径规划选择上提供了一定的指导性建议。

参考文献：

[1]林珲，龚建华.论虚拟地理环境[J].测绘学报，2002（01）：1-6.

[2]张东明，吕翠华.GIS支持下的城市建设用地适宜性评价[J].测绘通报，2010（08）：62-64+77.

[3]余敏.层次分析法在旅游资源评价中的应用[J].西南民族大学学报（人文社科版），2003（06）：100-102.