基于微观交通仿真的城市区域机动车尾气排放评估

摘要

机动车尾气排放已经逐渐成为我国城市大气污染物的主要来源之一，以智能交通手段结合排放模型对机动车尾气排放水平进行评估，有利于城市机动车尾气排放管控措施的方便、高效评估和城市大气环境的改善。本文基于微观交通仿真，进行城市区域机动车尾气排放评估，主要研究内容如下:
　　首先，给出基于微观交通仿真的机动车排放评估总体框架，对框架的交通仿真器模块、仿真API接口模块、数据库模块及机动车尾气排放评估模块四个组件进行详细的介绍及其在框架中的功能阐述。同时，基于总体框架及其组件功能对框架的数据流程进行了分析。
　　其次，针对机动车尾气排放评估框架核心的数据库系统，根据数据库相关原理，从设计思路、实体分析及数据表设计三方面出发，综合考虑Paramics仿真环境的接口函数、道路运输实体及排放评估所需的参数，设计了数据库表格及表格的字段，并通过对数据源及编译环境的设置和处理，实现了微观交通仿真静、动态数据与Access数据库系统的实时数据交互，研发了数据交互算法和相关的API程序，实施了机动车尾气排放评估系统的数据库系统。
　　再次，深入解析了IVE(International Vehicle Emission)模型的整体结构、机动车排放的计算流程原理、IVE模型的输入参数，对影响IVE模型尾气排放水平的速度、VSP分布、热浸时间分布、温度、相对湿度、燃油品质、I/M检查维修制度及累积行驶里程参数进行了参数敏感性分析，表征了不同参数变化对机动车尾气主要污染物排放因子的影响。
　　另外，设计了基于微观交通仿真工具的机动车尾气排放自动计算方法。分别说明了车型自动匹配（仿真车型、城市常用车型和WE模型车型）、仿真建模与API运行、IVE排放模型评估算法（包括基础排放因子、车队技术分布、VSP bin分布及当地城市信息参数的调整系数等参数）、车队各类污染物排放量计算及区域机动车尾气污染物排放量计算等五个主要步骤的计算流程和功能说明。并同时，给出了行驶工况分布、车队技术分布、基础排放因子、车队车型调整系数等四类参数的自动计算和获取方法，实现了基于微观交通仿真工具的机动车尾气排放自动计算。
　　最后，通过仿真区域的选取与概况分析、仿真路网模型搭建、仿真参数配置与标定完成仿真模型搭建，并进行了排放参数的计算及区域机动车尾气排放的自动评估实例计算。对计算结果与IVE模型结果进行对比，发现所给出的自动计算结果和IVE原始模型计算结果相匹配，表明了所给出的区域机动车尾气排放自动计算方法的有效性。
　　本文将微观交通仿真技术和机动车尾气排放模型进行自动耦合计算，为城市区域机动车尾气排放的评估提供了技术手段和应用参考，有利于推动智能交通系统技术在城市区域机动车排放尾气评估中的应用，具有理论意义和应用价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及目的

1．2 国内外文献综述

1．2．1 机动车尾气排放模型综述

1．2．2 交通仿真研究综述

1．2．3 交通仿真与排放模型耦合综述

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

1．4 论文章节安排

1．5 本章小结

第二章 基于微观仿真的机动车排放评估框架设计

2．1 概述

2．2 机动车排放评估框架设计

2．2．1 总体框架设计

2．2．2 交通仿真器模块

2．2．3 仿真API接口模块

2．2．4 数据库模块

2．2．5 机动车尾气排放评估模块

2．3 数据流程分析

2．4 本章小结

第三章 数据库系统设计

3．1 数据库基本原理

3．1．1 数据库基本概念

3．1．2 数据库设计规范

3．1．3 数据库命名规则

3．2 数据库设计

3．2．1 设计思路

3．2．2 实体分析

3．2．3 仿真获取数据表设计

3．2．4 机动车排放评估数据表设计

3．3 数据库实旅

3．3．1 数据源及编译环境设置

3．3．2 静态数据与Access的交互

3．3．3 动态数据与Access的交互

3．4 本章小结

第四章 IVE模型及其参数敏感性研究

4．1 IVE模型结构与算法原理

4．1．1 模型概述

4．1．2 模型结构

4．1．3 模型算法原理

4．2 IVE模型参数敏感性分析

4．2．1 IVE模型输入参数

4．2．2 速度参数敏感性分析

4．2．3 VSP bin参数敏感性分析

4．2．4 热浸时间分布敏感性分析

4．2．5 温度敏感性分析

4．2．6 相对湿度敏感性分析

4．2．7 燃油品质敏感性分析

4．2．8 I／M检查维修制度敏感性分析

4．2．9 累积行驶里程敏感性分析

4．3 本章小结

第五章 基于微观仿真的机动车排放自动计算方法

5．1 设计思路

5．2 计算流程

5．2．1 总体流程

5．2．2 功能说明

5．3 参数选择与计算

5．3．1 行驶工况分布

5．3．2 车队技术分布

5．3．3 基础排放因子

5．3．4 车队车型调整系数

5．4 本章小结

第六章 实例分析

6．1 仿真模型搭建

6．1．1 仿真区域选择与概况

6．1．2 仿真路网模型搭建

6．1．3 仿真参数配置与标定

6．2 排放参数计算

6．2．1 行驶工况分布

6．2．2 车队技术分布

6．2．3 基础排放因子

6．2．4 车队车型调整系数

6．3 排放清单自动计算与比较分析

6．3．1 自动计算结果

6．3．2 对比分析

6．4 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 研究展望

致谢

参考文献

附录

作者简介