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基于最低污染排放的最优城市交通网络研究

作　者: 王洪洁
导　师: 张勤生
学　校: 中国海洋大学
专　业: 管理科学与工程
关键词: 尾气排放城市交通网络排放模型博弈论
分类号: F572
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

进入21世纪以来,环境问题越来越成为人们关注的焦点,也慢慢成为21世纪人类最亟待解决的问题之一。在各种环境问题中,人们最关心的问题之一就是全球变暖。为了减少温室气体的排放,各国正在采取各种各样的措施。作为影响全球变暖的重要因素,交通系统的尾气排放也应成为减少温室气体排放的有效途径。我国作为发展迅速的国家,汽车行业的发展必然会是一个不可逆转的趋势。而我国城市交通网络的发展远远落后于这一发展要求,从城市交通网络整体结构为出发点,来探索减少汽车尾气排放的措施具有很大的意义。首先,简要介绍了我国城市交通控制系统的现状及存在的问题,概述传统的城市交通网络规划问题和现阶段规划方法的新发展。传统的城市交通网络规划设计问题就是在现有投资规模条件下,通过在现有交通网络中增加新的路段或更新、改善已有路段的供给能力,从而达到使整个交通网络某种系统性能最优的目的,实质上是在一定约束条件下的最优投资决策问题;随着数学技术的发展,很多研究者提出了城市网络交通规划的启发式算法,包括粒子群算法,改进的粒子群算法和遗传算法等。接着,用数学建模的方法,为汽车尾气排放建立模型。影响尾气排放的因素有很多,例如驾驶员得技能、路段、速度、天气等,所以不同车辆在不同的条件下尾气排放的规律存在很大差异,这就导致对汽车尾气排放规律进行建模研究,存在很大的困难。在实际中,利用数学方法对汽车尾气排放进行建模时,为了尽可能的反映真实情况,一般可以通过三个不同的方面,也就是三个不同的侧重点来进行建模:基于行程的排放,基于速度的排放和基于路段的排放。在利用数学方法进行建模时,模型又可以分为两类:排放因子模型和排放总量模型。其次,为了在对城市交通网络系统进行评价时,将汽车尾气排放状况也作为因素加以考虑,从城市交通网络本身和城市交通网络对环境的影响两个方面加以考虑,确立了基于尾气排放的城市交通网络系统的评价指标体系。最后,在分析日本和瑞士的成功交通系统的基础上,提出我国未来交通发展的必然趋势;并且利用博弈论的方法分析了我国居民现阶段的出行方式选择问题,研究表明我国居民的现阶段的出行方式陷入了“囚徒困境”的尴尬境地,也就是说城市居民在进行出行方式的选择时,出现了个人利益和集体利益的冲突,使得城市居民选择的出行方式进一步加大了交通压力,城市交通网络系统的汽车尾气排放量也进一步增加。通过研究,获得了以下研究成果与研究结论:(1)基于路段的车辆行驶里程排放模型更加适合我国现阶段城市交通的特点;(2)从交通系统和环境系统两个方面来考虑,确立了基于最低污染排放的城市交通网络评价指标体系;(3)通过实证研究证明可以通过改变城市交通系统的信号控制策略来有效改善城市交通系统现状,有效减少城市交通网络的汽车尾气排放量;(4)要有效减少我国城市交通的尾气排放量,我国的城市交通建设必须坚持以公共交通为主,其他交通方式为辅的原则,大力发展公共交通;

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
0 前言  12-14
1 绪论  14-27
  1.1 研究背景及其意义  14-19
    1.1.1 研究背景  14-16
    1.1.2 问题的提出  16-17
    1.1.3 研究价值与意义  17-19
  1.2 国内外研究现状  19-24
    1.2.1 国内研究发展及现状  19-21
    1.2.2 国外研究现状  21-24
  1.3 研究方法和研究思路  24-25
    1.3.1 研究方法  24-25
  1.4 论文结构与关键技术问题  25-26
    1.4.1 论文结构  25-26
    1.4.2 拟解决的关键技术问题  26
  1.5 本章小结  26-27
2 城市交通网络研究综述  27-35
  2.1 我国城市交通现状  27-28
  2.2 传统城市交通道路网络设计问题  28-32
    2.2.1 NDP 的一般双层规划模型  29-30
    2.2.2 下层网络用户行为选择模型  30
    2.2.3 上层优化问题  30-32
  2.3 城市交通网络规划方法的新发展  32-34
    2.3.1 粒子群算法（PSO: Particle Swarm Opitimization）  32-34
    2.3.2 改进的粒子群算法  34
  2.4 本章小结  34-35
3 基于最低污染排放的最优城市交通网络建模分析研究  35-44
  3.1 排放因子模型  35-39
    3.1.1 排放因子模型  35-37
    3.1.2 速度后处理技术  37-39
  3.2 排放总量模型  39-40
  3.3 适合我国城市交通的排放模型  40-43
    3.3.1 城市交通网络排放研究复杂性  40-43
    3.3.2 排放模型的选择  43
  3.4 本章小结  43-44
4 我国城市交通网络系统尾气排放状况评价研究  44-58
  4.1 评价目的  44
  4.2 评价应注意的问题  44-47
    4.2.1 评价指标应满足的原则  45
    4.2.2 评价指标体系结构模型  45-47
  4.3 基于最低污染排放的城市交通网络评价指标选取  47-57
  4.4 本章小结  57-58
5 基于最低污染排放的最优城市交通网络仿真与优化研究  58-72
  5.1 城市交通网络模型分类  58-59
  5.2 城市交通宏观控制模型的建立  59-65
    5.2.1 路网拓扑结构模型  59-61
    5.2.2 路口宏观动态交通流模型  61-65
  5.3 实例仿真实现  65-70
    5.3.1 仿真过程  65-68
    5.3.2 交通路网应用实例的设计以及参数确定  68-69
    5.3.3 仿真结果及分析  69-70
  5.4 本章小结  70-72
6 中国城市交通系统改善与对策  72-84
  6.1 减少必要出行距离  72-74
  6.2 改变人们的出行方式  74-81
    6.2.1 成功的城市交通案例  74-78
    6.2.2 我国城市交通发展的必然趋势  78-79
    6.2.3 改变人们的出行习惯要解决的主要问题  79
    6.2.4 人们出行方式的博弈分析  79-81
  6.3 鼓励自行车出行  81-83
  6.4 本章小结  83-84
7 结论与展望  84-85
  7.1 结论  84
  7.2 不足与展望  84-85
参考文献  85-89
致谢  89-90
个人简历、在校期间发表的学术论文与研究成果  90

基于最低污染排放的最优城市交通网络研究

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