速度作為控制條件的交通環(huán)境控制

基于車輛尾氣社會成本的區(qū)域交通流量控制研究背景國家立足于中國目前的基本國情制定的十三五規(guī)劃中包括要在”十三五”經(jīng)濟(jì)時(shí)期使生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體改善。生產(chǎn)方式和生活方式綠色、低碳水平上升。能源資源開發(fā)利用效率大幅提高，能源和水資源消耗、建設(shè)用地、碳排放總量得到有效控制，主要污染物排放總量大幅減少。主體功能區(qū)布局和生態(tài)安全屏障基本形成。城市交通系統(tǒng)作為城市生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，其排放的尾氣也日益成為城市生態(tài)環(huán)境中的主要空氣污染源，所以推進(jìn)交通運(yùn)輸?shù)吞及l(fā)展，實(shí)行公共交通優(yōu)先，加強(qiáng)軌道交通建設(shè)，鼓勵(lì)自行車等綠色出行，已經(jīng)勢在必行。研究背景國內(nèi)外對于城市路網(wǎng)中對汽車尾氣污染物與交通量的研究已經(jīng)很多，如YoungkookKim,Jean-MichelGuldmann[1]等在對韓國首爾地區(qū)的氣體污染研究中建立了NO2的土地利用回歸面板模型。從交通流，土地利用，氣候因素的角度建立用于評估NO2空氣質(zhì)量的土地利用面板模型。YiwenDeng,ChaoChen等[2]對上海的延安東路，和長沙的營盤路上的交通工具的NOX和CO進(jìn)行測量。通過對污染氣體平均水平的測定來確定城市路網(wǎng)中合理的交通流量。程繼夏[3]以NOX機(jī)動(dòng)車影響城市環(huán)境的主要因素，認(rèn)為NOX與路網(wǎng)交通流量相關(guān)性強(qiáng)，而與車速沒有明顯的關(guān)系。楊忠振,苗國強(qiáng),馮濤[4]以道路交通環(huán)境承載力為約束條件，以區(qū)域內(nèi)的出行量為控制變量，來研究區(qū)域的最大乘用車保有量。

研究背景劉志碩,申金升等[5]從城市交通環(huán)境承載力和城市道路面積承載力角度來考慮城市交通容量，并且在考慮城市交通環(huán)境承載力的時(shí)候考慮了環(huán)境對污染物的自凈能力。以上研究主要針對路網(wǎng)的土地利用以及路網(wǎng)的容量，沒有對路網(wǎng)的通行能力進(jìn)行研究。杜怡曼，賈宇涵等[6]同時(shí)考慮了交通容量與環(huán)境容量，以區(qū)域空氣質(zhì)量與交通流量為綜合目標(biāo)，考慮了道路的通勤能力，并通過反饋門機(jī)制，動(dòng)態(tài)調(diào)控路網(wǎng)交通流量。但是在引入氣體擴(kuò)散模型時(shí)使用適用于單一城市道路的汽車尾氣擴(kuò)散，在整個(gè)路網(wǎng)中的尾氣擴(kuò)散并不能簡單用單一道路的擴(kuò)散簡單相加。本論文中主要對路網(wǎng)中氣體污染物的排放總量進(jìn)行研究。TongbinQu等[7]分析了在高速公路上采用不同的速度限制對尾氣排放的影響。JanFabianEhmke[8]等在研究路網(wǎng)中的最小排放時(shí)，認(rèn)為路網(wǎng)中的車速變化太快，而無法控制。事實(shí)上在對路網(wǎng)中的所有車輛的速度進(jìn)行分布檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)，相鄰時(shí)間段內(nèi)的車輛速度屬于同一分布，即路網(wǎng)中宏觀車速的變化速度并不快，所以可以對城市路網(wǎng)中的車速進(jìn)行限制而減少尾氣的排放。

研究背景[1]YoungkookKim,Jean-Michel.GuldmannLand-useregressionpanelmodelsofNO2concentrationsinSeoul,Korea[J].AtmosphericEnvironment,2015,107:364-373[2]YiwenDeng,ChaoChen等.Measurementsofreal-worldvehicleCOandNOxfleetaverageemissionsinurbantunnelsoftwocitiesinChina[J].AtmosphericEnvironment[3]程繼夏.城市環(huán)境交通容量模型[J].長安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2004,24(5):94-98[4]楊忠振等.環(huán)境承載力約束條件下城市最大乘用車保有量預(yù)測[J].中國公路學(xué)報(bào),2006,19(6):92-96

研究背景[5]劉志碩,申金升.基于交通環(huán)境承載力的城市交通容量的確定方法及應(yīng)用[J].中國公路學(xué)報(bào),2004,17(1):70-78[6]杜怡曼，賈宇涵等.基于交通環(huán)境容量的區(qū)域交通動(dòng)態(tài)調(diào)控模型[J],交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息,2015,15(2):36-41[7]ThongbinQu，RilcttLR，GictsmanJ.Estimatingtheimpactoffreewayspeedlimitsonautomobileemis-sons[R].WashingtonDC:TransportationResearchBoard，2003.[8]JanFabianEhmke等.Data-drivenapproachesforemissions-minimizedpathsinurbanareas[J].Computers&OperationsResearch,67(2016):34–47研究背景過去模型存在的不足：1.在考慮汽車尾氣對于區(qū)域路網(wǎng)的影響時(shí)沒有從宏觀角度入手，即把一個(gè)路網(wǎng)看成一條條孤立道路的簡單集合。[]杜怡曼等.基于交通環(huán)境容量的區(qū)域交通動(dòng)態(tài)調(diào)控模型[J]2.在考慮車速與排放率的時(shí)候，只注意到了單車車速的非線性變化，但是實(shí)際上整個(gè)路網(wǎng)中所有車的車速在一個(gè)不大的時(shí)間段內(nèi)變化并不大。[]DatadrivenapproachesforemissionsminimizedpathsinurbanareasJanFabianEhmkea,n,AnnMelissaCampbellb,BarrettW.Thomasb研究方法雙目標(biāo)規(guī)劃模型：第一步建立目標(biāo)（1）基本模型（汽車尾氣造成的社會成本C）研究方法第二步建立目標(biāo)（2）基本模型（路網(wǎng)中的交通流量）計(jì)算方法建立綜合目標(biāo)模型計(jì)算方法將雙目標(biāo)模型化成單目標(biāo)模型：HickmanAJ,HasselD,JoumardR,SamarasZ,SorensonS.MEETmethodologyforcalculatingtransportemissionsandenergyconsumption.TechnicalReport3011746.TransportResearchLaboratory;1999.

e(co2)=(740345849549179*v^2)/288230376151711744-(400058496703773*v)/4503599627370496+7548831012779077/2251799813685248相關(guān)系數(shù)p=0.3261即速度與時(shí)間為中度相關(guān)案例研究區(qū)域研究地點(diǎn)為長沙臨近某中心商業(yè)區(qū)的2km2的區(qū)域。限速60km/h

國內(nèi)汽車尾氣中的CO2作為污染性氣體研究的文章很少。主要是因?yàn)槲覈洞髿馕廴痉乐畏ā芳葲]有規(guī)定什么是大氣污染，也沒有像美國《清潔空氣法》那樣列舉大氣污染物的種類。但是根據(jù)唐雙娥[1]2009年美國環(huán)境總署宣布正式將二氧化碳和其他5種溫室氣體一同列為“對公眾產(chǎn)生威脅的污染物”。污染氣體以CO2

為例。因?yàn)楦鶕?jù)碳平衡方程[],CO2

的排放量在