交叉口运行模式分布模型及排放测算

针对路网中可大规模采集的流量、速度数据,结合主流排放模型广泛应用的VSP参 数,提出了面向排放测算的交叉口运行模式模型,为动态评估路网中的交叉口排放提供了测 算依据.通过对交叉口区域的运行模式分布特征分析,提取交叉口运行模式关键特征参数,建 立基于粒子群聚类算法的交叉口运行模式分布模型.通过本模型和MOVES模型计算交叉口 排放,本模型预测HC、CO、NOx 污染物的误差分别为6.08%、0.80%、4.18%,而MOVES模型的 预测误差分别为38.67%、28.87%、12.22%.     

基于工况分布的重型环卫货车 NOx排放模型

为提高城市重型环卫货车的NOx排放测算精度，本文提出一个基于工况分布的重型环卫货车NOx排放模型.首先，根据基于实测逐秒速度数据分析的环卫重型货车工况特征和 NO_x排放特性对不同负载货车的 VSP区间进行划分；其次，结合货车瞬时速度建立不同负载的环卫重型货车运行模式区间划分方法，并对不同负载货车NO_x排放因子进行测算.结果显示，空载货车在速度区间[0, 20) km/h 上，NOx排放因子大于满载，其他速度区间上相反.与基于 MOVES模型测算结果对比，在不同速度区间上，基于 MOVES的测算结果均比本文提出模型的测算结果偏低，如在低速区间[0，20) km/h，中速区间[20，50) km/h，高速区间[50，+∞) km/h：空载行驶时，分别低24.67%、6.82%和23.81%；满载行驶时，分别低12.38%、18.81%和26.43%.     

基于工况分布的重型环卫货车NOx排放模型

为提高城市重型环卫货车的NOx排放测算精度，本文提出一个基于工况分布的重型环卫货车NOx排放模型.首先，根据基于实测逐秒速度数据分析的环卫重型货车工况特征和 NO_x排放特性对不同负载货车的 VSP区间进行划分；其次，结合货车瞬时速度建立不同负载的环卫重型货车运行模式区间划分方法，并对不同负载货车NO_x排放因子进行测算.结果显示，空载货车在速度区间[0, 20) km/h 上，NOx排放因子大于满载，其他速度区间上相反.与基于 MOVES模型测算结果对比，在不同速度区间上，基于 MOVES的测算结果均比本文提出模型的测算结果偏低，如在低速区间[0，20) km/h，中速区间[20，50) km/h，高速区间[50，+∞) km/h：空载行驶时，分别低24.67%、6.82%和23.81%；满载行驶时，分别低12.38%、18.81%和26.43%.     

基于工况分布的轻型车速度排放修正因子的建立方法

速度排放修正因子(Speed Correction Factors,SCF)是评估速度变化对车辆排放影响的重要参数.然而,传统的SCF建立方法耗时长、成本较高,且获取的SCF分辨率较低.为了得到高分辨率的SCF,基于北京市大量的实测工况数据和排放率数据,提出了北京市轻型车SCF的建立方法.首先,对采集的工况数据进行60 s短行程划分及2 km/h行程速度的聚类;在此基础上,建立不同道路类型和速度区间下的比功率分布(Vehicle Specific Power,VSP);然后,结合排放率和建立的VSP分布,建立不同道路类型、排放标准的各污染物的SCF.经过分析,得出相比传统的SCF建立方法,本文提出的方法更能反映车辆的实际行驶特征、且获得的SCF的速度分辨率更高.     

城市道路轻型汽车行驶工况构建

为了制定标准车辆能耗规范和标定车辆排放,优化汽车使用性能,以呼和浩特市区道路上轻型汽车为研究对象,对轻型汽车行驶工况进行了分析. 首先通过中国汽车检测工况研究和开发（China automotive test cycle,CATC）专用数据采集设备,收集了74台车辆的行驶工况样本数据,数据采集覆盖所有时段类型、道路类型、轻型车类型和驾驶员类型;其次通过加权二次构建控制不同车辆类型的比例,采用主成分分析和聚类分析预处理数据,制定短行程规则;最后将运动学片段进行裁剪和特征值分类,构建了城市道路轻型汽车行驶工况. 研究结果表明:CATC平均速度为25.87 km/h,运行平均速度为33.92 km/h、匀速比例为20.59%,怠速比例为23.72%,加速比例为28.56%,减速比例为27.13%. 与欧盟提出的轻型车循环测试工况相对比,平均速度、运行平均速度、匀速比例低于欧洲工况,加速比例、减速比例、怠速比例高于欧洲工况.      

基于MOVES的车辆排放因子测试

应用机动车排放模拟器(MOVES)的微观层次对车辆的排放因子进行了数值模拟,采用便携式排放测试系统对试验车辆进行实际道路尾气排放测试,基于测试结果从排放因子角度对MOVES输出的模拟值进行验证。分析结果表明:在城市快速路上,大型货车CO_2、CO、NOx、HC、PM排放因子的模拟值与实测值的比值分别为1.40、0.72、1.01、1.05、1.05;在城市主干道上,大型货车CO、NOx、HC排放因子的模拟值与实测值的比值分别为0.70、1.07、1.07,而CO_2和PM排放因子的模拟值与实测值的比值分别为1.63和2.12;在城市高速路上,小型客车HC排放因子的模拟值与实测值的比值仅为0.34,而CO_2、CO、NOx排放因子的模拟值与实测值接近,其模拟值与实测值的比值分别为1.22、1.05、0.86;在城市主干道上,小型客车CO_2和NOx排放因子的模拟值与实测值接近,其模拟值与实测值的比值分别为1.20和1.10,而CO和HC排放因子的模拟值与实测值的比值分别为2.25和0.53。测试结果在一定程度上反映了MOVES预测车辆排放因子的准确性,表明使用MOVES模拟机动车排放因子时,需要对相应参数进行修正,才能更加真实地反映机动车排放水平。     

南京市轻型车不同工况下污染物排放分析

为对比南京市市区轻型车实际行驶工况与标准工况(含检测工况)在工况特征和排放特性上的差异水平,以南京市轻型汽油车为对象,采用车载测试系统和底盘测功机对各种工况进行排放测试。标准工况的CO2、CO和HC的平均排放速率是实际工况下的1.2～2.4倍,实际行驶工况下对应的污染物排放速率是标准工况下的1.1～2.2倍。由于实际道路运行条件下的车辆频繁加减速,导致实际工况的NOx排放速率高于标准工况的NOx排放速率(达到1.3倍)。结果显示,检测工况可以合理反映出实际道路下的匀速和怠速排放情况,但检测工况下的排放速率较低。标准工况仅能反映出污染物的基本排放规律,不能较好地表达实际工况车辆频繁加速、减速导致的污染物排放差异。     

轻型车与重型车高速公路比功率分布特征研究

在机动车油耗排放测算中,机动车比功率已经成为一个重要的参数.目前主要的油耗排放模型均采用比功率分布（VSP分布）结合油耗排放率的方法来进行微观油耗排放测算.为了将交通流状态与机动车油耗排放相结合,之前的研究已经对轻型车在城市道路上的行程速度与VSP分布之间的关系进行分析.本文将通过实例研究轻型车和重型车在高速公路上的VSP 分布特征.首先,采集轻型车和重型车在高速公路上实际运行的数据并以此建立轻型车和重型车的VSP分布;其次,对两种车型在高速公路上的VSP分布特征进行比较分析;最后,利用MOVES中提取到的油耗率,分析使用轻型车的VSP分布来进行重型车油耗测算所产生的误差.     

基于HBEFA 的城市交通温室气体排放模型—— 以北京本地化建模为例

交通温室气体排放和空气污染越来越受到国内各城市的广泛关注.控制温室 气体排放和污染物排放的关键是找到排放的源头并进行科学量化,从而制定有针对性的 政策措施.鉴于我国目前还没有发布全国性的交通排放评估方法,本文基于欧洲道路排放 因子模型并结合北京实际的道路交通运行工况和车辆结构数据,采用自下而上的建模方 法,利用车型分类、交通状态、工况单元和活动水平进行模型的数据划分,使用平均速度 （V）、行驶过程中停车时间比例（SP）和相对正加速度（RPA）三个特征值作为描述工况单 元的统计特征参数,借用计算机仿真构建了本地化的交通排放因子库,并在此基础上开 发了基于交通活动水平的交通排放测算模型.该模型不仅能够建立北京市的交通能源消 耗、温室气体排放和污染物排清单,而且能够与宏观交通模型无缝衔接,评估不同的交通 政策对交通减排的潜在影响.     

交通排放强度与道路特征关联分析

为了寻求更加精确的道路车辆排放模型的建立方法,对道路车辆排放关键因素受路段参数的影响进行探索。通过实验方法测算机动车排放因子,并获取路段平均速度、路段平均加速度、路段平均VSP三个动态特征参数,路段长度和道路等级两个路段静态特征参数,通过回归分析的方法量化不同因素与机动车排放因子的关联关系。结果表明:道路特征参数对机动车各类污染物的排放因子均有一定程度的影响,但单一因素对道路排放因子的影响程度有限。     

网联环境下信号交叉口车速控制策略及优化

为实现车辆在信号交叉口区域的节能减排及提高道路通行效率,本文构建基于目标车速关联的油耗排放模型,建立生态驾驶诱导车速控制策略。在加减速通过场景下以油耗、排放和通行时间为优化目标,以道路限速和不停车通过车速为约束,利用多目标遗传算法优化生态驾驶目标车速;基于MATLAB与交通仿真软件VISSIM进行不同算法渗透率及道路饱和度场景下的联合仿真,将仿真结果导入微观排放模型MOVES测算能耗排放。仿真结果表明：控制策略与无控制时相比,在高算法渗透率、低道路饱和度场景下,车辆平均速度提高13.8%,怠速工况比例下降 33%,中速巡航工况比例上升18%,能耗及N2O、NOX、HC、CH4排放分别减少6.6%及12.2%、4.0%、 6.3%、2.9%,CO排放增加2.5%。最后,依据仿真得到不同控制策略下的速度轨迹在底盘测功机上完成实车实验,实验结果表明,基于交通流优化的控制策略与无控制场景相比,能耗及 CO、 CO2、PN排放分别减少53.1%及47.6%、50.4%、39.8%,NOX排放增加13.6%。     

分道路类型的不同速度行驶工况开发方法

针对传统行驶工况建立方法存在的问题,提出基于逐秒浮动车数据的分道路类型和速度的行驶工况的建立方法,并提出利用机动车功率分布选择短行程的方法。应用上述方法建立的行驶工况能够反映不同交通状态之下油耗和排放测算的机动车行为特征。     

基于污染物扩散的道路限界确定方法

基于排放模型 MOVES和道路扩散模型 CAL3QHC的有机结合,通过比选插值方法,实现了敏感点污染物浓度到全域污染物状况的分析,搭建了交通污染物排放扩散可视分析一体化体系,可开展道路周边污染物扩散全域分析.在该框架下,以中国珠海南湾大道为案例,对比分析了分流前后,南湾大道的重排路段所占比例减少了 13.64%,说明改变道路等级、增加分流道路的方式实现了排放的有效分散;确定分流方案后,对南湾大道分段进行排放讨论,发现 17、18路段排放最严重,确定了其道路限界,具体值为,横向最宽处 192 m,纵向最高处20 m.此外,以交叉口为对象进行扩散分析,综合不同污染物扩散范围后确定交叉口限界.     

基于污染物扩散的道路限界确定方法

基于排放模型 MOVES和道路扩散模型 CAL3QHC的有机结合,通过比选插值方法,实现了敏感点污染物浓度到全域污染物状况的分析,搭建了交通污染物排放扩散可视分析一体化体系,可开展道路周边污染物扩散全域分析.在该框架下,以中国珠海南湾大道为案例,对比分析了分流前后,南湾大道的重排路段所占比例减少了 13.64%,说明改变道路等级、增加分流道路的方式实现了排放的有效分散;确定分流方案后,对南湾大道分段进行排放讨论,发现 17、18路段排放最严重,确定了其道路限界,具体值为,横向最宽处 192 m,纵向最高处20 m.此外,以交叉口为对象进行扩散分析,综合不同污染物扩散范围后确定交叉口限界.     

基于驾驶人认知模式的荒漠地区运行车速预测模型

通过分析新疆荒漠地区人-车-路及环境等因素对驾驶人控速状态的影响,利用先验统计知识和实际观测数据,针对荒漠地区特定公路等级及车型,建立道路线型认知的模糊子集及其隶属函数.采用车速控制模式与方法模拟表达驾驶人在不同线型量化程度下的车速水平,并对其车速进行科学有效预测.研究表明,该方法模型可为道路线形设计的质量评价提供可靠参数,为优化方案和改善措施提供理论依据.本文研究结论可为提高西部荒漠地区的道路交通安全奠定理论基础.     

基于土地利用的交通需求预测与尾气排放模型的结合研究

提出一种将基于土地利用的交通需求预测模型与交通尾气排放模型相结合的方法：首先利用交通规划软件Cube连接土地利用与交通,然后结合美国环保局的MOVES尾气排放模型研究交通尾气排放。这种方法可以从宏观上研究土地利用变化对环境的影响,也可以基于环境的变化对土地利用进行评价。