基于最低污染排放的最优城市交通网络研究

【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