基于最低污染排放的最优城市交通网络研究

发布时间：2020-07-11 02:20

【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;
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：X322;F572
【图文】：

模型图,模型,抽象程度

下面就对不同的城市交通网络模型进行简单的说明。大致可以将路网模型分为2D模型和图模型两类。2D模型实际上就是用坐标对欧式空间进行表示的一种方法。2D模型使用分割段表示，图5-1-1为以个典型的2D模型。图 5-1-1 2D 模型因此可见，2D模型的优点是能够方便的对模型上的移动物体如车辆进行定位，而且一般来说现实世界的所有真实细节都可以用2D模型捕捉到。但是因为2D模型的抽象程度很低，导致2D模型的使用过程中要存储的数据很多，在进行空间查询时，需要计算的路径很长，效率很低。图模型很好的克服了2D模型的缺点，它的抽象程度较2D模型要高，并且结构简单

模型图,结点连接,模型,二重

48要添加网络结构的结点和边，这样做会引起查询算法的效率大大降低。具体可以通过一个简单的例子来说明，对图5-1-2中表示的这一交通规则进行描述时，B点要被拆分成为5个点。图 5-1-2 2D 模型与结点连接模型另一种图模型的数据结构—伪二重图，如图5-1-3所示。图 5-1-3 伪二重图模型与结点连接模型相比，伪二重图具有一个明显的优点，它可以直接在边上表示转弯代价。而且并不需要对伪二重图进行任何修改，各种常规图算法可以直接在其上运行。5.2 建立城市交通宏观控制模型5.2.1 路网拓扑结构模型城市的交通系统是一个非常复杂的综合系统，常常由具有单个或多个车行道的几十条甚至上千条道路，以及这些道路相交组成的成百上千个具有交通信号灯控制的交叉路口组成．如图5-2-1所示。

图模型,二重

要被拆分成为5个点。图 5-1-2 2D 模型与结点连接模型另一种图模型的数据结构—伪二重图，如图5-1-3所示。图 5-1-3 伪二重图模型与结点连接模型相比，伪二重图具有一个明显的优点，它可以直接在边上表示转弯代价。而且并不需要对伪二重图进行任何修改，各种常规图算法可以直接在其上运行。5.2 建立城市交通宏观控制模型5.2.1 路网拓扑结构模型城市的交通系统是一个非常复杂的综合系统，常常由具有单个或多个车行道的几十条甚至上千条道路，以及这些道路相交组成的成百上千个具有交通信号灯控制的交叉路口组成．如图5-2-1所示。

【参考文献】