基于机动车排放的交叉口信号控制仿真与分析

结合微观仿真元胞自动机模型和机动车排放MOVES模型，以十字信号控制交叉口为仿真对象，研究交叉口信号配时与机动车排放之间的关系.元胞自动机模型将交叉口和路段划分为3.5 m×3.5 m的元胞，每辆车占2 个元胞，交叉口内转弯车辆减速慢行，直行车辆速度不受限制，提高了交通仿真的真实性和机动车排放测算的准确性.仿真结果表明：最佳信号周期随着车辆到达率的增加而增加，使得交叉口通行效率达到最大化；行程时间随着左转车比例的增加而增加，对于不同的车辆到达率，均存在一个极限值，当左转车比例低于该极限值时，行程时间变化不大，高于该极限值时，行程时间快速增加；从通行能力、行程时间和尾气排放的角度，交叉口具有不同的最佳信号周期，且差异较大.     

城市混合交通控制设计理念与方法

针对我国城市特有的混合交通特性,在分析城市路网特征和交通流运行特征的基础上,确立了混合交通控制系统设计的基本理念。基于混合交通流理论,建立了城市交通控制的方法体系,包括匝道控制、单点控制、干线协调控制、区域协调控制以及公交优先控制。运用此设计理念与方法开发出的混合交通控制系统（HiCON）,在北京、青岛、福州三地的应用表明：车辆平均延误减少10％～20％,平均行程时间降低5%-10％。     

面向生态驾驶的智能手机应用的开发与检验

激烈驾驶行为导致的排放在机动车排放中占有较高的比重.本研究尝试开发 并检验一款生态驾驶智能手机应用,以实时提醒驾驶员减少激烈驾驶行为,从而减少机 动车排放.为此,本研究基于Android 手机平台,通过实时监测机动车比功率（Vehicle Specific Power , VSP）的方法,开发出可给予驾驶员实时提醒的手机应用.然后,利用车载 尾气监测系统（Portable Emission Measurement System, PEMS）和全球定位系统（Global Positioning System, GPS）,收集测试车辆在使用生态驾驶智能手机应用前、后的逐秒排放 和速度数据.实测数据显示,在使用该生态驾驶手机应用的情况下,测试车辆的VSP分布 形态发生了改变,导致其排放状况也随之发生变化.测试车辆排放物中的CO,CO2 和NOx 排放量降低,而HC排放则有所升高.     

基于机动车排放的交叉口信号控制仿真与分析

结合微观仿真元胞自动机模型和机动车排放MOVES模型,以十字信号控制交叉口为仿真对象,研究交叉口信号配时与机动车排放之间的关系.元胞自动机模型将交叉口和路段划分为3.5 m×3.5 m的元胞,每辆车占2 个元胞,交叉口内转弯车辆减速慢行,直行车辆速度不受限制,提高了交通仿真的真实性和机动车排放测算的准确性.仿真结果表明：最佳信号周期随着车辆到达率的增加而增加,使得交叉口通行效率达到最大化;行程时间随着左转车比例的增加而增加,对于不同的车辆到达率,均存在一个极限值,当左转车比例低于该极限值时,行程时间变化不大,高于该极限值时,行程时间快速增加;从通行能力、行程时间和尾气排放的角度,交叉口具有不同的最佳信号周期,且差异较大.     

基于PEMS的MOBILE与COPERT排放模型对比研究

为研究符合我国国情的机动车尾气排放宏观模型,本文首先系统地介绍了MOBILE与COPERT模型的算法原理、特点及应用;然后描述了车载尾气检测设备（PEMS）的数据采集及分析方法,并利用车载尾气设备检测的实测数据对两模型进行了参数校正;最后从排放因子和道路等级角度将两模型输出的预测值与实测值进行了对比分析. 结果表明,在测试车辆总行驶周期内以及各道路等级下,COPERT模型的NOx、HC和CO排放因子预测值较MOBILE模型的预测结果与实测值更为接近;在测试车辆总行驶周期内,前者误差比后者分别小19.2%、40.8%和22.0%. 最后得出结论:在预测中国机动车尾气排放时,COPERT模型较MOBILE模型更为适用.     

应急车辆动态路径选择的两阶段优化模型

为研究突发事件情境下交通路网动态变化时的应急车辆路径选择问题，提出应急车辆动态路径选择的两阶段调度优化模型。通过结合路网动态状况和应急救援特征，建立基于最大路径可靠度和最短行程时间的两阶段优化模型；通过混沌搜索改进布谷鸟算法初始种群，并加入蛙跳算法改进局部搜索操作，设计混合布谷鸟算法，改善全局寻优能力；以某市某区部分区域路网为例，将该区域路网实时交通数据应用于模型和求解算法中。实验表明，利用两阶段优化模型和算法编码方案能成功获得出发点到救援点的动态可靠路径，相同行驶路径情况下模型与算法求解的最短行程时间与实地驾车获得的最短行程时间最大误差不超过8%，说明优化模型可行。3 种不同算法求解K最短路径的结果发现，混合布谷鸟算法得到的最短行程时间比粒子群算法和 经典布谷鸟算法得到的结果都要小，且计算时间最短，表明混合布谷鸟算法求解的结果最优，性能最好。     

基于网格交通状态分类的行程时间规律挖掘与计算

在出租车轨迹数据挖掘的基础上，本文提出基于网格交通状态的行程时间计算方法。在区域网格化的基础上，利用出租车全球定位系统(Global Positioning System, GPS)数据构建区域网格宏观基本图，并对宏观基本图的流量-密度关系进行拟合；进而使用高斯混合聚类法，将区域交通状态分类为畅通、轻度拥堵和重度拥堵。对不同交通状态网格的行程时间进行挖掘分析，发现3类交通状态下网格行程时间表现出不同的分布特征，畅通、轻度拥堵和重度拥堵的最佳行程时间分布分别为Gamma分布、Weibull分布和对数正态分布；通过不同状态网格行驶时间联合概率密度分布的近似拟合推导出路径网格行程时间概率密度模型。本文提出的方法可以快速计算一 定可靠度条件下的行程时间，对不同线路和时间内的案例分析结果表明，该方法对路径行程时间估计的平均绝对误差在1%~16%，可以为交通诱导与未来导航提供技术方法支撑。     

考虑交通环境影响的封闭小区开放决策研究

封闭小区的开放可以增加城市道路网密度，缓解交通拥堵，但目前封闭小区开放方案的决策方式单一，且未考虑开放后给小区带来的汽车尾气和交通噪声污染问题。将交通环境影响纳入考量范围，以行程时间、尾气排放和交通噪声构成的总目标费用函数值最小作为优化目标。引入封闭小区是否开放、单双行和限速这3种决策方式，建立上层系统费用最优和下层用户均衡的封闭小区开放双层决策模型，并利用遗传算法和Frank-Wolfe算法分别对上、下层模型进行求解。 对模型优化效果进行验证分析，结果表明，所建模型最优解的费用值相对偏差为0.67%，应用此模型后同比节省费用平均值为11.80%。对比分析得到：合理设置封闭小区开放的3种决策方式，可 以减少车辆行程时间和绕行距离，降低出行者的出行费用和考虑交通环境影响的附加费用，且采取相对较高的限速值有利于降低出行总费用值。     

基于组合前景提取的混合交通两轮车辆视频检测

针对混合交通流中两轮车辆视频检测问题,提出一种基于混合高斯模型（GMM）与背景累加模型（BAM）的组合前景提取方法,该方法将GMM与BAM组合得到的2 种前景图像分别经过滤波和形态学的膨胀操作处理,然后进行“与”操作,过滤掉高斯前景中的大量噪声,提取出感兴趣前景区域.针对两轮车辆的轮廓边缘特征,采用Canny 边缘检测提取边缘信息,去除前景区域中的非目标区域,采用两轮车辆的自建模板,通过欧氏距离进行模板匹配,定位并标记感兴趣区域中的目标区域.在OpenCV 和Matlab7.1 实验测试平台上,对典型城市混合交通路段的交通流视频进行测试.结果表明,该方法对混合交通流中两轮车辆的识别检测具有较高的准确率.     

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行程时间的不确定性是影响货运车队路径选择的一个重要因素，特别是对于要求货物准时送达的配送任务（例如商品混凝土的配送），提出了在车辆调度中考虑由拥挤路段交通流量波动引起的行程时间不确定性的方法，建立了考虑行程时间可靠性要求的车辆优化调度数学模型，给出了相应的启发式算法，通过算例介绍了该模型和算法的应用。结果表明配送总成本随行程时间可靠性要求的提高而增加。     

上海市机动车交通排放模型构建

机动车交通排放污染状况和减排政策研究是交通和环境研究机构共同关注的内容,而机动车交通排放模型是开展相关工作的基础工具。上海市采用交通研究机构和环境研究机构合作开发的模式,共同开展机动车交通排放模型构建、验证和应用工作。从交通和环保双方的共同需求出发,模型侧重于排放清单核算和政策评估,并预留实时排放测算的功能。上海市机动车交通排放模型对机动车排放因子、运行工况和车辆结构等模型参数进行本地化,并根据排放模型要求对道路交通模型进行深化。上海市机动车交通排放模型已经应用于上海市机动车排放清单制定和各类交通政策的减排效果评估中。     

交通拥堵与温室气体排放

缓解拥堵项目可减少温室气体排放,但基于单个变量(如仅基于出行距离)的CO2排放预测并不精确.为了准确预测缓堵项目减少的CO2排放量,利用车辆运行检测技术、车辆活动数据库及根据车辆类型设计的排放模型,通过分析速度与排放的关系绘制速度-排放曲线,并结合交通运行检测数据,评价缓堵策略、速度管理策略、交通平滑策略等交通运行管理...     

城市交通拥堵缓解对车辆减排的效益研究

城市交通拥堵缓解会释放潜在的交通需求,车辆减排的净效益与交通拥挤程 度密切相关.本文利用弹性系数的概念,提出一种考虑潜在交通需求的城市交通拥堵缓解 对车辆减排的效益研究方法.研究表明,车辆减排的净效益取决于潜在交通需求与单车减 排效率间的平衡;对不同的污染物,车辆减排的净效益呈现不同的特征.此外,本文探究了 私车牌照拍卖政策及快速机动化背景对拥堵缓解后车辆减排的效益影响.最后,定性分析 了城市交通拥堵缓解策略对车辆减排的影响.研究成果对评估城市交通拥堵缓解的车辆 减排净效益具有重要的理论及实际意义.     

城市道路单向交通组织前后的环境效益评价

传统的单向交通研究大多集中于基础理论研究而缺乏实施前后的效果评价．在选取长春市城市典型拥堵区域晚高峰进行车载排：故测试、道路结构调查和交通流调查的基础上,基于顺时针组织单向交通,并结合区域公共交通实际设置逆向公交车道,采用交通仿真软件Q-Paramics进行单向改造前后的交通仿真,将基于比功率的排放模型和交通仿真模型通过速度和加速度作为输入输出参数结合,从而定量评价单向改造前后区域的机动车3种排放污染物的瞬态排放率及排放总量．研究结论表明：通过合理组织单向改造、设置逆向公交车道及交叉口时空资源的优化设计,区域机动车3种排放污染物的瞬态排放率均有所减少,3种排放污染物的小时排放量和排放总量均有降低,区域内机动车每小时排放总量降低了4．62％．     

碳达峰下城市交通运输减排治理策略研究

随着我国城镇化和机动化进程的不断加快，交通运输行业的污染排放问题愈发严重，已经 成为碳排放的主要来源之一。通过政策手段有效治理城市交通运输污染排放是实现城市可持续 发展和2030年碳达峰目标的关键。本文在分析城市交通系统结构和各个要素因果关系的基础 上，将城市交通能耗与排放系统划分为：人口、经济、私家车、公共交通、物流与货运、交通基础设 施、能源消耗与排放等7个子系统，利用系统动力学方法建立城市交通减排治理决策模型，以哈尔 滨市为例进行策略仿真。在对模型进行方程设置、参数估计和有效性检验之后，利用Vensim软件 仿真模拟不同交通减排治理策略实施效果，并探讨如何通过不同策略组合实现城市交通碳达峰 目标，为碳达峰下城市交通减排治理提供决策依据和策略方案。     

缓解城市交通拥堵的CO2减排效益评估方法研究

城市交通拥堵是导致城市交通碳排放快速增长的重要原因. 分析影响城市交通碳排放的关键因素，收集现有碳排放因子，开展车辆排放测试，建立不同道路类型和服务水平的城市交通碳排放因子数据库. 对ASIF 方法进行改进，基于城市交通拥堵的分类方法，提出中观尺度的城市交通缓堵减排效益评估方法和模型. 以成都市为例，开展城市调研、数据采集与分析、模型运算，评估成都全年城市交通的碳排放总量，其中，交通拥堵的碳排放占48.2%. 设置4种正向减排发展情景和3种反向恶化发展情景，分析不同情景下的碳排放效果.     

考虑道路属性特征的中观排放模型研究

准确地对机动车排放污染进行量化评估是机动车排放控制策略制定的前提. 为提高模型计算精度,提出低速行驶比例的概念,用于描述车辆在路段上行驶时瞬时速度的分布特征. 在传统的VSP分布排放模型的基础上,纳入更多的中观影响因素,包括路段平均速度、路段长度、道路等级和低速行驶比例,采用多元回归方法构建一种新型的中观排放模型. 经比对,所建排放模型相对于传统VSP分布排放模型精度更高. 所建模型考虑的新增影响因素均较易获得,故可应用于城市大规模交通路网的排放计算,对提高城市路网排放计算精度,辅助机动车排放控制策略制定具有一定意义.     

考虑道路属性特征的中观排放模型研究

准确地对机动车排放污染进行量化评估是机动车排放控制策略制定的前提. 为提高模型计算精度，提出低速行驶比例的概念，用于描述车辆在路段上行驶时瞬时速度的分布特征. 在传统的VSP分布排放模型的基础上，纳入更多的中观影响因素，包括路段平均速度、路段长度、道路等级和低速行驶比例，采用多元回归方法构建一种新型的中观排放模型. 经比对，所建排放模型相对于传统VSP分布排放模型精度更高. 所建模型考虑的新增影响因素均较易获得，故可应用于城市大规模交通路网的排放计算，对提高城市路网排放计算精度，辅助机动车排放控制策略制定具有一定意义.     

城市区域机动车排放定量评价方法

搭建了机动车车载排放测试平台,获取了实际排放数据。对轻型车比功率进行了分区,得到了3种排放污染物的质量排放率。基于OD数据反推,将速度和加速度作为输入参数,采用排放模型和交通仿真模型,计算了城市区域的机动车排放总量与排放比例。计算结果表明:在晚高峰时段,CO、HC、NOx3种排放污染物的小时排放量分别为163.364 7、19.453 9、77.701 8kg;轻型车、中型车和公交车的CO排放比例分别为65.45%、29.57%、4.98%;轻型车、中型车和公交车的HC排放比例分别为57.68%、26.03%、16.29%;轻型车、中型车和公交车的NOx排放比例分别为48.11%、4.63%、47.26%;轻型车和中型车是CO和HC排放控制的重点,而公交车为NOx排放控制的重点。     

面向实际交通状态的混合动力汽车能耗和CO2排放模型

由于混合动力汽车与传统燃油车的能耗排放因子具有差异性，导致机动车交通路网能耗排放的量化评估存在不确定性。本文建立混合动力汽车在实际交通状态中的能耗和CO2排放因子测算模型，基于车辆比功率VSP(Vehicle Specific Power)作为车辆行驶状态与能耗排放之间耦合关系的表征参数。通过引入内燃机转速区分内燃机开启和关闭工作状态，并计算内燃机开启状态下VSP对应的平均能耗率，同时，建立能够解析混合动力汽车能耗排放产生机理的VSP分布。通过收集典型行驶工况下车辆测试油耗数据和北京市车辆实际行驶轨迹数据，验证了模型的准确性，并应用模型测算混合动力汽车不同速度区间下的油耗和CO2排放因子。研究结果表明：在城市行驶工况(UDDS)和高速行驶工况(HWY)中，模型测算能耗排放因子与真实值的平均相对误差分别为3.7%和-1.7%，与不考虑内燃机开启状态相比，测算误差减少5.6%和4.3%；在实际交通状态下，采用传统燃油车的测算方法会导致混合动力汽车行驶平均速度为高速区间时油耗和CO2排放量被低估，当行驶平均速度为低速区间时油耗和CO2排放量会被高估。