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基于多源数据的城市路网交通能耗和排放模型与算法

作　者: 赵彦婷
导　师: 于雷
学　校: 北京交通大学
专　业: 智能交通工程
关键词: 多源数据交通能耗和排放参数扩样分布特征
分类号: U491.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着社会经济的发展和城市化进程的加快,机动车急剧增加,其除了导致严重的交通拥堵外,同时也产生巨大交通能耗及严重的环境污染。降低交通能耗及治理其所产生的环境污染是亟待解决的城市问题之一,而城市路网交通能耗排放的准确量化,是解决该问题的关键。针对交通能耗排放测算,城市交通部门、环保部门和公安交管部门拥有丰富的数据资源,然而由于多学科领域与多部门职能的隔阂,这些数据源未能建立科学联系进而得到有效利用。因此,本文旨在分析和综合利用城市路网能耗排放相关的多源数据,建立城市路网交通能耗和排放的测算方法。首先,本文综述了国内外对城市路网交通能耗和排放测算的研究发展,从对数据源的需求、车辆行驶里程的测算、能耗排放参数类型以及能耗排放测算目标等角度,分析了不同学科机动车排放测算方法的异同与局限性。然后,本文从交通和环境交叉学科角度出发,以北京为例,分析了城市道路交通流量、速度、排放因子、排放率、车型分布以及车辆属性相关的各部门数据资源及其特征。在数据源分析的基础上,建立了能够综合利用多部门数据资源的城市路网交通能耗和排放的测算方法。测算方法中,首先以VSP分布作为连接排放率和浮动车数据源的中间变量,量化单车在城市路网行驶时的能耗和排放。在测算单车排放之后,利用视频车牌识别和车辆信息数据源获取交通流车型比例,进而结合路段交通流量、道路长度等数据源,量化路段交通能耗和排放。再后,针对交通流量和车型视频检测覆盖范围不全的问题,为测算全路网交通能耗和排放,提出了依据区域位置和道路等级为特征变量的交通流参数时变扩样方法,对交通流量和车型比例进行扩样,从而在计算得到路段交通能耗和排放量的基础上,实现城市路网范围交通能耗和排放的量化。最后,将本文建立的方法应用于北京市城市路网交通能耗和排放的量化,并从时间分布、地理区域、道路等级三个方面分析了北京市城市路网交通能耗和排放的时空分布特征及规律。该测算和分析方法可为制定节能减排策略提供依据。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-13
1 绪论  13-19
  1.1 研究背景  13-14
  1.2 研究意义  14-15
  1.3 研究目标与内容  15-16
  1.4 研究技术路线  16-19
2 国内外研究综述  19-29
  2.1 国内外城市路网交通能耗和排放算法研究综述  19-27
    2.1.1 国外城市路网交通能耗和排放算法研究综述  19-24
    2.1.2 国内城市路网交通能耗和排放算法研究综述  24-26
    2.1.3 国内外城市路网交通能耗和排放算法总结分析  26-27
  2.2 北京市路网交通能耗和排放数据源综述  27-28
  2.3 本章小结  28-29
3 基于多源数据的交通能耗和排放算法  29-47
  3.1 北京市路网交通能耗和排放数据源特征分析  29-37
    3.1.1 现有数据源特征分析  29-36
    3.1.2 计算指标选取  36-37
  3.2 北京市路网交通能耗和排放量化方法设计  37-39
  3.3 基于VSP分布的路段交通能耗和排放算法设计  39-41
    3.3.1 基于VSP分布的路段交通能耗和排放算法思路  39-41
    3.3.2 基于VSP分布的路段交通能耗和排放算法实现所需数据  41
  3.4 基于VSP分布的路段交通能耗和排放算法  41-44
    3.4.1 基于VSP分布的单车交通能耗和排放量化  41-44
    3.4.2 路段交通能耗和排放量化  44
  3.5 基于多源数据的路网交通能耗和排放算法实现  44
  3.6 本章小结  44-47
4 基于多源数据的交通参数扩样  47-65
  4.1 交通参数扩样原理  47
  4.2 交通流扩样方法  47-54
    4.2.1 交通流特性分类  47-48
    4.2.2 重点路段选取  48-50
    4.2.3 交通流扩样方法  50-54
  4.3 车型比例扩样  54-62
    4.3.1 车辆信息数据库简介  55-56
    4.3.2 现有车型比例分析  56-60
    4.3.3 车型扩样实现  60-62
  4.4 本章小结  62-65
5 路网交通能耗及排放特征分析  65-79
  5.1 研究范围及多源数据选取  65-67
  5.2 路网交通能耗及排放量化  67-69
    5.2.1 路段交通能耗及排放量化  68
    5.2.2 路网交通能耗及排放量化  68-69
  5.3 路网交通能耗及排放特征分析  69-77
    5.3.1 时间分布特征分析  70-74
    5.3.2 地理位置特征分析  74-76
    5.3.3 道路等级特征分析  76-77
  5.4 本章小结  77-79
6 结论与展望  79-83
  6.1 本文结论  79-80
  6.2 建议与展望  80-83
参考文献  83-87
附录A  87-93
附录B  93-100
附录C  100-105
作者简历  105-109
学位论文数据集  109

基于多源数据的城市路网交通能耗和排放模型与算法

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