高速公路收费站车辆尾气排放预测模型研究
发布时间：2020-11-02 09:44
本研究以广泛应用于交通节能减排领域且效果显著的电子不停车收费系统(electronic toll collection,ETC)为研究对象,通过实测车辆运行数据、交通排放数据,借助数理统计方法以及数学建模的常用算法,研究两种收费系统(ETC系统和人工收费系统)处不同类型车辆的交通运行特性和排放特征,通过不同建模方法构建车辆四种尾气CO、HC、NOx、CO2的排放测算模型,并进行模型对比和评价。本研究主要的研究内容如下。(1)通过无人机航拍采集高平峰时段四种车型(小客车、大客车、小货车和大货车)在电子不停车收费车道和人工收费车道处的车辆运行视频,以获得交通流特征参数,包括速度、加速度、交通量、排队长度、延误等。利用对比分析方法和显著性检验对调查数据进行统计分析,结果显示,ETC车道较人工收费车道更高效、影响区间更小、延误更小、排队更少,能显著提高车辆运行效率和收费站服务水平。(2)在排放特性研究模块,通过AUTOplus汽车尾气测试仪和手持GPS跟车实测,获取不同车辆类型、载重、排放标准、燃油类型的运行车辆的实时尾气排放质量(g/s)及车辆实时速度、加速度信息。从不同工况、车辆尾气排放空间变化规律以及车辆运行特性(包括速度和加速度指标)对尾气排放水平的影响三方面入手,探究车辆在高速公路收费站处的排放特性,得到如下结论:1)相较于人工收费车道,ETC车道具有车辆变速距离短(比人工收费车道缩短40-60m)、总排放量小(针对不同尾气,可以减少一半不止)、空间排放较均匀的特点;2)高速区间的各尾气排放水平基本高于低速度区间,高加速区间的各尾气排放水平基本高于低加速区间;3)ETC车道处尾气排放因子随加速度增加而增加,且在加速度为0处未出现显著高峰,而人工收费车道处怠速收费区域内排放聚集较为明显。(3)在高速公路收费站车辆尾气排放预测建模模块,引入车辆比功率(Vehicle Specific Power,VSP)参数建立收费站影响区内各尾气单车排放预测模型及排放总量预测模型,与传统VT-Micro模型相比,所提出的VSPBin与排放率均值二次多项式拟合构造的排放模型能够精准地预测收费站影响区内的各车辆实时质量排放率(g/s)和尾气排放总质量(g),随着车辆比功率VSP值的升高,四种尾气的质量排放率普遍呈波动上升趋势。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U491.92
【部分图文】：
图１．１技术路线图??本文的具体研究路线如下：??（１）相关理论研宄??广泛收集高速公路收费站ＥＴＣ系统和人工收费系统处的车辆运行状态和排放相关论文资料，掌握目前排放研宄现状以及研宄中存在的主要问题处。从ＥＴＣ系统发展现状、ＥＴＣ系统车辆运行特性、ＥＴＣ系统车辆排放方面研究入手，总结现有的与本文相关的研宂成果，确定本文的研究思路划。??（２）数据采集??本文研宄所需要采集的数据主要分为四个部分，即由无人机设备采集得公路收费站交通流数据，由人工实地记录得到的排放测试车辆的基本信收费站基本信息，由车载尾气检测设备测得的实时车辆排放数据和由测得的测试车辆实时交通流参数（经祎度、速度、加速度、航段距离等）（３）数据处理与分析??
??翳隱??图２．１?Ａｕｔｏｐｌｕｓ尾气分析伩?图２．２尾气排放测试全套设备??图２．３?（ａ）?ＫＡＮＥ?ＬＩＶＥ操作示意图?（ｂ）?ＫＡＮＥ?ＬＩＶＥ操作示意图??尾气分析部分主要检测车辆行驶中〇２?（％）、ＣＯ?（％）、ＨＣ?（ｐｐｍ）、Ｎ０Ｘ??（ｐｐｍ）、Ｃ〇２（％）五种气体体积分数，其中米用电化传感器检测ＮＯｘ（ｐｐｍ）和〇２（％）??排放，通过不扩散红外线（ＮＤＩＲ）原理检测Ｃ〇２（％）、Ｃ０（％）和ＨＣ（ｐｐｍ）排放。发动??机数据获取部分检测机动车行驶参数，主要记录测试车辆在行驶过程中的机油温??度和发动机转速等。排气管尾气采样部分包括钳夹式探头、导管等组件。钳夹式探??头固定在车辆的排气管外部，探针插入汽车排气管内并实时测试气流。导管将探头??与设备主体相连，使测试的尾气排放体积分数数字化显示在设备屏幕上。??全球卫星定位系统使用的是ＧＡＲＭＩＮｅＴｒｅｘ２０１ｘ，自动记录与车辆油耗、排??放相对应的行驶速度、加速度、经纬度和高程信息等。图２．４为ＧＰＳ设备示意图。??通过使用ＧＰＳ设备，油耗、排放数据与车辆实时交通参数数据（速度、加速度）??可以进行对应与匹配。同时
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【参考文献】
本文编号：2866882
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U491.92
【部分图文】：
图１．１技术路线图??本文的具体研究路线如下：??（１）相关理论研宄??广泛收集高速公路收费站ＥＴＣ系统和人工收费系统处的车辆运行状态和排放相关论文资料，掌握目前排放研宄现状以及研宄中存在的主要问题处。从ＥＴＣ系统发展现状、ＥＴＣ系统车辆运行特性、ＥＴＣ系统车辆排放方面研究入手，总结现有的与本文相关的研宂成果，确定本文的研究思路划。??（２）数据采集??本文研宄所需要采集的数据主要分为四个部分，即由无人机设备采集得公路收费站交通流数据，由人工实地记录得到的排放测试车辆的基本信收费站基本信息，由车载尾气检测设备测得的实时车辆排放数据和由测得的测试车辆实时交通流参数（经祎度、速度、加速度、航段距离等）（３）数据处理与分析??
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【参考文献】
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3 孙羽;;我国高速公路电子智能收费系统ETC[J];科技展望;2015年01期
4 徐东彬;韩昱;孙雅欣;;我国ETC发展现状浅析与建议[J];中国交通信息化;2014年10期
5 翁剑成;荣建;王梦佳;刘力力;;ETC系统的环境效益评价测算模型[J];交通运输系统工程与信息;2014年05期
6 程俊龙;;ETC通道通行能力与服务水平确定方法研究[J];公路交通科技;2014年06期
7 石雪霞;;高速公路ETC和MTC方式下车辆延误比较[J];中国科技信息;2014年11期
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9 张昱虹;;关于大气污染的若干问题分析[J];科技视界;2014年03期
10 高谋荣;黄文伟;孙龙林;;基于多种测试方法的汽油车排放特性研究[J];小型内燃机与摩托车;2013年01期
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2 杨李莎;高速公路不停车收费系统车道收费的研究与仿真[D];长安大学;2007年
3 王利杰;高速公路ETC社会经济效益评价研究[D];东南大学;2005年
本文编号：2866882
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