（交通运输规划与管理专业论文）以交通污染物排放量最优为目标的交通管理优化方法.pdf

摘要 摘要 早在2 0 世纪8 0 年代初，世界卫生组织就在“关于自然环境恶化的令人不安的总结”一文中指 出，汽车交通已经成为大气污染的罪魁祸首。据统计，我国大城市中的6 0 的c o 、5 0 的n o x 、 3 0 的h c 污染，是机动车排放的尾气造成的。机动车排气污染防治已成为我国目前面l 胤妁重要课 题。通过进行交通管理优化技术来降低机动车尾气排放的研究，对城市良性发展有重要意义 本文以国家自然科学基金项目“城市道路交通网络空气污染控制关键问题研究”( n o 5 0 7 7 8 0 4 1 ) 为依托，进行了实际路网的交通调查，建立了模拟路网，提出了考虑机动车尾气排放影响的交通管 理优化方案的系统分析方法，制作了系统分析流程图并对整个流程的各个部分都进行了一定的研究 分析。 论文首先对交通管理措施进行了总结，并总结分析了机动车运行工况以及交叉口信号配时、公 交专用道等措施对机动车污染物排放的影响。建立了以信号交叉口机动车污染物排放量最优为目标， 以信号交叉口服务水平为约束条件的信号优化配时模型，并把交叉口服务水平量化为与其等级相对 应的每车平均信控延误，进行了实例应用分析。 论文构建了一个既能够反映动态交通流状况又能够计算其尾气排放的微观交通模拟软件与尾气 排放模型的组合微观仿真软件v i s s i m 和综合模式排放模型c m b m 的组合。以南京市东南大学 四牌楼校区附近的实际路网为基础建立了模拟路网，进行了交通模拟，研究分析了在现状路网上实 施交通管理与控制组合方案对路网性能和车辆尾气排放量的影响。提出了考虑机动车尾气排放影响 的交通管理优化方案的系统分析方法和阐述了整个系统分析的过程，然后将灰色关联分析方法应用 到交通管理优化方案的优选中，并进行了实例应用。 最后，论文对本次研究的成果进行了总结，对将来的研究方向进行了展望，为更加深入的研究 工作提出了思路。 关键词：交通管理；尾气排放；交通模拟；优化配时；交通延误 a b s t r a c t i nt h ee a r l yo f1 9 8 0 s ，w o r l dh e a l t ho r g a n i z a t i o np o i n t e do u tt h ep o l l u t i o no fa u t o m o b i l ee x h a u s th a d b e c o m oo n eo ft h ei n a i np o u u t i o n s s t a t i s t i c ss h o w e dt h a te m i s s i o no f6 0 o fc o 、5 0 o fn o xa n d3 0 o f h cw e r ef r o mm o t o rv e h i c l e se x h a u s ti nt h el a r g e rc i t i e si nc h i n a t h ep r e v e n t i o na n dt r e a t m e n to ft h e e x h a u s tf r o mm o t o rv e h i c l e si sag r e a tt a s ki nc h i n at h a tw em u s tf a c ea tp r e s e n t s t u d yo ut h em e t h o do f u r b a n t r a n s p o r t a t i o nm a n a g e m e n to p t i m i z a t i o na i m e da tr e d u c i n gv e h i c l ee x h a u s t h a s i m p o r t a n t s i g n i f i c a n c e ， t h i sw o r kr e l i e so nt h ep r o j e c t r e s e a r c ho nk e yp r o b l e m sa b o u tu r b a nt r a n s p o r t a t i o nn e t w o r ka i r p o l l u t i o nc o n t r o l ( n o 5 0 7 7 8 0 4 1 ) w h i c hi sf o u n d e db yn a t i o n a ln a t u r es c i e n c ef o u n d a t i o no fc h i n a t r a f f i cs u r v e yo fr o a dn e t w o r kw a gc o n d u c t e da n ds i m u l a t i o nt r a f f i cn e t w o r kw a se s t a b l i s h e d t h em e t h o d o fs y s t e ma n a l y s i sw h i c ht a k e se f f e c t sp r o d u c e dt r a f f i cm a n a g e m e n to p t i m i z a t i o ns c h e m e0 1 1m o t o r v e h i c l e se x h a u s ti n t oc o n s i d e r a t i o ni sp r o p o s e da n dv a r i o u se o m p o n e n t so fs y s t e ma n a l y s i sp r o c e s sa r e a n a l y z e da n dd i s c u s s e d f i r s t l y , t r a f f i cm a n a g e m e n ti n c a g u r e sa n dt h e i re f f e c t so ov e h i c l ee x h a u s ta r es u m m a r i z e d s i g n a l t i m i n go p t i m a lm o d e lf o ri n t e r s e c t i o nw h i c ht a k e st h eo p t i m a lq u a n t i t yo fm o t o rv e h i c l e se x h a u s ta t i n t e r s e c t i o na st h eg o a la n dt h el e v e lo fs e r v i c eo fs i g n a li n t e r s e c t i o na sc o n s t r a i n t si se s t a b l i s h e d t h e s i g n a l - t i m i n go p t i m a lm o d e li sa n a l y z e di nt h ep r a c t i c a la p p l i c a t i o na tt h es a m et i m e s e c o n d l y , a na u x i l i a r ya n a l y t i c a ls y s t e mw h i c hi su s e dt oa n a l y z ed y n a m i ct r a f f i cf l o wd a t aa n d c a l c u l a t et h eq u a n t i t yo fv e h i c l e s e m i s s i o ni s d e v e l o p e do nt h eb a s eo fv i s s i ma n dc m e m at r a f f i c n e t w o r ki se s t a b l i s h e df o rm i c r o - s i m u l a t i n g t h ee f f e c t so fc o m b i n a t i o ns c h e m eo ft r a f f i cm a n a g e m e n to n v e h i c l ee x h a u s te m i s s i o n sa i ；ea n a l y z e d t h em e t h o do fg r e yr e l a t i o n a la n a l y s i si sa p p l i e dt ot h eo p t i m a l s e l e c t i o no f t r a f f i cm a n a g e m e n tc o m b i n a t i o ns c h e m e s f i n a l l y , s u m m a r yi sm a d ea n dr e s e a r c hi nf u t u r ei sa l s op r o p o s e d k e yw o r d s ：t r a f f i cm a n a g e m e n t ；v e h i c l e se x h a u s te m i s s i o n ；t r a f f i cs i m u l a t i o n ；t r a f f i cs i g n a lt i m i n g o p t i m i z a t i o n ；t r a f f i cd e l a y 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用 过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示了谢意。 研究生签名：塑歪丝e l 期：2 业一 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 研究生签名：童f 茎簦导师签名：茎! 熟妇日期：墨：! ：! ：丝 第一章绪论 1 1 立题的背景及意义 第一章绪论 早在2 0 世纪8 0 年代初，世界卫生组织就在“关于自然环境恶化的令人不安的总结”一文中指 出，汽车交通已经成为大气污染的罪魁祸首。汽车是c o 和n o x 的主要来源。在全球一氧化碳的捧 放总量中，5 9 来自于交通运输业。在一些发达国家，汽车排放的污染物已经占大气总污染物的 3 0 6 0 ，在美国及日本，约9 5 9 9 的一氧化碳来自于汽车的排放。在全球的n o x 排放中， 4 3 来自交通运输业。其中发展中国家n o x 的排放量占全球排放总量的2 6 t l j 。 随着国民经济的高速发展，近年来我国机动车保有量持续增长。年平均增长率约1 4 5 ，目前 总数已超过2 0 0 0 万辆 2 1 。机动车尾气的总排放量也相应增长，而且单车的污染物排放量较大。据统 计，我国大城市中的6 0 的c o 、5 0 的n o x 、3 0 的h c 污染。是机动车排放的尾气造成的，铅污 染的主要原因亦是汽车排放造成的。我国城市空气污染结构已从单纯的燃煤空气污染转变成燃煤 污染和燃油污染并存的形式由于机动车尾气污染的流动性、近地性、高频性和分散性，它已成为 我国城市大气的主要污染源之一，治理和控制比其他的污染源更加困难。 我国于1 9 8 1 年开始制订机动车污染物排放标准。通过几次修订，至今，我国按法定程序制定的 现行国家机动车污染物排放标准共1 0 项，标准中明确规定了各种车型排放各种污染物的排放限值和 测量方法，为治理交通大气污染提供了法律依据。为加强对机动车污染的监管，控制城市空气污染， 改善城市环境质量，国家环保局于2 0 0 5 年3 月1 7 日印发了2 0 0 5 2 0 0 7 年在用机动车污染防治工作 安排。 城市大气环境是城市整体环境的构成要素之一。实现并保持健康的空气质量是当今城市面临的 紧迫挑战之一，良好的城市大气环境不仅有益于人的身心健康，而且有利于创造和谐的生态环境。 保持生态平衡和生物多徉性，进而提高城市的整体质量和竞争力，改善投资环境。目前，提高城市大 气环境质量已成为世界上许多大城市努力争取实现的一个发展目标。 城市交通环境污染已成为各国城市发展的共性问题。在城市道路和交叉口的两侧，机动车尾气 污染的浓度大大高于其他区域形成城市中污染物浓度较高甚至严重超标的走廊地带。随着我国城 市化进程的加快，城市人口和城市规模不断加大，城市交通污染己成为各城市决策者和普通市民关 注的一个热点问题。降低汽车排放污染，改善大气环境是利国利民的大事。目前全国各大城市汽车 排污已成为主要的大气污染源，从速治理已是众望所归，治理交通对城市环境造成的污染已刻不容 缓。因此，机动车排气污染防治已成为我国目前面临的重要课题。通过进行交通管理优化技术来降 低机动车尾气排放的研究，为解决好城市机动车尾气对大气环境的副作用，改善城市环境，提高人 民生活水平，对城市良性发展均有重要意义。 东南大学硕士学位论文 1 2 国内外研究概况 近年来，髓着世界各国对环境污染问题的日益重视，许多专家学者开始将环境因素纳入交通控 制策略的研究中，并取得了一定的研究成果。 1 , 2 ，1 国外研究概况 ( 1 ) 理论概况 s h a u n a 等研究了交叉口配时对尾气排放的影响；t o n g b i nq u 等嘲分析了高速公路在采用不同 的速度限制下的尾气排放；z i e t s m a n 等胪l 对车辆在交叉口红灯前的怠速和熄火后重新启动两种情况 下的各种排放物进行了比较分析；“等”1 针对单点控制交叉1 ：3 计算了优化信号配时方案对减少排队 延误和尾气排放的作用，提出的信号配时模型利用交通质量，燃料消耗和排放污染综合最优化为目 标来优化信号周期时长和绿灯时间，在信号周期时长从2 0 秒增加到2 0 0 秒的过程中这将有一个最 佳性能指标函数值与之对应。当交通流率增大对，相对应豹性能指标函数的最佳信号周期时长也会 随之增加。 d o np i c k e l l 在交通与大气污染嘲论述了减少机动车行驶里程的战略措施。战后，美国空气 质量有所改善，但是，公众仍然认为，空气污染日趋严重。既然引起污染的主要工业来源已经得到 严格控制，那么引起空气质量恶化的其他主要来源必然是汽车尾气排放的增加。这种增加必然归因 于汽车拥有量的增长及其大量的使用，因为日趋严格的排放标准己使得新产的单个汽车污染排放大 大减少。美国环境保护署( e p a ) 在净化空气法案简明条例中运用上述逻辑指出，“尽管单个汽车 产生的污染比以前减少，但更多的汽车行驶了更多的里程，这就是引起空气污染的原闻”。由于尾气 排放标准不能有效减少空气污染，那么，最直接的方法就是控制汽车的使用。其提出限制汽车行驶， 形成有利于减少小汽车出行的土地利用模式两种治理方向。其认为。进一步的交通需求研究和2 0 多年的需求管理经验，只产生了极少能够显著减少小汽车出行的措施甚至这种降低只是短暂的和 一次性的，并不具备减少出行增长的长期效应。土地利用也许能够改变这种状况，但d o np i c k e l l 同 时提出一些参考意见，对于土地利用的效果，其认为也不是很明显，从静态的关系看，土地利用与 交通污染关系密切，但改变土地的使用类型，是否就能影响出行，d o np i e k e l l 认为，效果是有限的 经济因素、人口作用、交通基础设施的建设可能更为有效。 $ c h o o nj o h ng 在能源耗费、空气污染一交通规划面临的另一挑战唧文中。提及将能源耗费 和空气污染纳入交通规划考虑的范围，交通规划师应当重视越来越严重的交通尾气污染，并在限制 私人小汽车使用的同时，改善城市的机动性。l a w r e n c ed f r a n k 在交通运输与大气质量【| 们中主 要论及清洁车辆对降低交通大气污染的作用。同时其认为，综合的土地利用，适当的加强用地密度、 发展公共交通都有助于减少机动车的行驶距离，从而降低机动车尾气污染。但是。单纯依靠土地使 用规划的方法来解决空气质量问题，就像单纯依靠其它某些技术手段一样，其效果是很有跟的。应 当采取综合的措施。z e r b e 等( 1 9 7 5 年) 【l ”提出减少交通污染物的5 种策略，分析了相应的费用与效 益5 种策略为：车辆检测，维修计划；平滑交通流减少交通拥挤、车辆更新淘汰和提高排放标准： 第一章绪论 在城市中心地区控制使用频率极高的出租车排放标准；重新管制非高峰时段交通：发展大容量公共 交通。n i s h i o k a ( 1 9 8 9 年) ”认为日本的交通污染源于交通与住宅的冲突，因此解决交通污染的对策 分为3 类：减少交通流排放的污染物：把住宅与交通污染排放物分隔开：减少交通流。但由于交通 量的多少是由住宅多少决定的，使得后两类对策尤为困难。此外，n i s h i o k a 认为道路收费等措施也 可行。w a t t e r s o n ( 1 9 9 3 年) ”习认为，解决全球c 0 2 捧放的交通策略有2 类。一类是提高车辆的燃油 效率或通过技术手段减少捧放；另一类是减少机动车使用量。w a t t e r s o n 还提出了基于长远规划减少 城市出行需求的3 个途径。b a e ( 1 9 9 3 年) ”认为，减少出行里程的管理措施，带来的污染物排放减 少的效益甚微，而且代价相当昂贵w a l s h ( 1 9 9 7 年) “”把机动车污染控制综合策略概括为4 项主要 内容：1 1 1 3 车辆检测与维修计划、燃油净化与替代、机动车尾气排放控制技术和机动车需求管理，此外， 也强调了机动车排放强制标准的作用。w a l s h ( 1 9 9 7 年) 【i q 还总结了1 9 9 6 年全球最新的机动车污染排 放控制技术和手段，认为全球有6 项最具创新意义的对策：美国加州低排放机动车方案：瑞典的燃 料分级税收系统；欧盟的分布管理对策；中国台湾的摩托车控制策略；加拿大大不列颠哥伦比亚省 的i m 计划：新加坡的交通管理。t a y l o r ( 1 9 9 8 年) “”分析了1 9 9 7 年澳大利亚全国城市空气污染的调 查结果，认为减缓交通拥挤和道路收费的措施对减少污染排放收效甚微，而提高车辆燃油效率和减 低排放的技术则更有可能减少车辆尾气排放。陈雪明( 1 9 9 8 年) i l ”介绍了美国防止空气污染的市场 规划手段。常用方法是对不同排污量的汽车收取不同的排污费，并按汽车行驶里程计算。 ( 2 ) 实践概况 国外一些工业发达国家对交通环境污染的防治经历了三个时期：6 0 年代中期以前主要是搞污染 治理：6 0 年代中期至7 0 年代中期，进入防治结台，以防为主的综合阶段，7 0 年代中期以后，进入 了强调环境管理，全面规划，合理布局以及资源综合利用阶段。 发达国家为汽车排放控制所做的努力，已有3 0 年的历史了，机动车排气污染管理制度和法规均 建立在充分的科学研究基础上，使技术经济和环境保护达到协调发展。奥地利、荷兰、德国等国家 采取经济措施，控制机动车排气污染；加拿大、澳大利亚等国家则采取强制性措施要求人们购买低 排污车辆。美国，日本和欧洲汽车排放法规是当今世界三个主要法规体系，许多国家不同程度的采用 这些法规和标准。就汽车占有量最大的轿车而言，当今美国法规规定的c o 、h c 、n o x 已比控制前 分别下降了9 6 、9 6 和9 1 。日本为9 5 、9 6 和9 2 ，欧洲为8 5 和7 8 ( i i c + n o x ) ，美国是当 今世界上控制汽车排放最严格的国家。日本对汽车污染物的控制比美国起步晚，但7 0 年代以来他对 n o x 的控制进程却比美国快。欧洲经济委员会( b c e ) 制订的法规是由各成员国自愿实施的。从严格 性的角度出发，欧洲标准要远远落后于美国标准，随着欧盟决定其决议可在稍低于全体一致的条件下 通过，采用更严格的标准成为可能。美国加州决定从1 9 9 4 - 2 0 0 3 年分三个阶段实旖非常严格的排放 标准。印：过渡低排放车辆，低排放车辆、超低排放车辆标准，美国随后也将全国推行这样的标准。 欧洲经济合作与发展组织的国家旭通过了类似于美国加州的排放标准。 另外，欧美国家十分重视包括道路建设以增加交通容量，建设地铁、轻轨等以改变交通方式以及 实行公交优先，交叉路口渠化，停车限制等以加强已有道路有效使用的综合交通工程措施，从而实现 机动车尾气减排的目的 一3 - 东南大学硕士学位论文 1 2 2 国内研究概况 ( 1 ) 理论概况 近年来我国对机动车排气污染的研究发展迅速，已经建立和引进了适合于我国具体情况的公路 和城市道路扩散模式。我国学者在机动车污染扩散模拟方面作了不少的尝试与实验，取得了不少的 成果。研究交通控制策略与尾气排放之间的关系也日益得到重视，部分专家、学者提出了利用交通 控制手段来有效控制机动车尾气排放及能源消耗的思想，并进行了相关的研究。 东南大学的王炜教授研究了机动车能源消耗和环境影响分析方法的问题，对于尾气治理其亦提 出了交通污染治理的综合体系“9 1 。覃有钧和陈鲁言( 1 9 9 5 年) 2 0 1 强调新车和在用车的尾气排放控制 并设想通过交通管理，将超过环境容量约束的道路车流调整到环境容量尚有剩余的道路。李康( 1 9 9 5 年) 1 2 1 1 提出了汽车尾气污染防治的规划层次、交通工程层次、车辆技术管理层次对策，但缺乏经济 对策吕鸿1 2 2 1 在城市交通杂志中提出加强替代能源的研究，赶超世界水平。很多专家学者，从不同 角度提出了对机动车尾气污染治理的措施建议。基本上集中在污染源数量控制，减少出行，燃料更 新，保证机动车行程连续等方面，建设部长汪光焘提出交通容量和环境容量应结合考虑，尾气污染 的加重很大程度上是由交通拥挤引起的。汪光焘认为，治理交通污染和改善城市交通拥挤实际上是 一体的，方向是一致的。冯晓等4 3 1 研究了不停车收费系统对于减少机动车排放污染的影响。张潇、 于雷等刎利用车载尾气检测设备得到的实测数据计算了交叉口不同转向的尾气排放与路段的比值。 陈琨、于雷郾1 结合微观交通模拟模型v i s s i m 和微观尾气模型c m e m ，建立了微观交通尾气模拟 平台。 ( 2 ) 实践概况 我国根据国情，已制定和颁布的控制汽车排放污染物的有关标准如汽油车怠速污染物排放标 准、汽油车排气污染物的测量息速法、柴油车自由加速烟度排放标准、柴油车自由加速烟度 的测量滤纸烟度法、汽车排放污染物限值及测试方法和压燃式发动机和装用压燃式发动机的 车辆排气污染物限值及测试方法。这些标准相对发达国家而言限制得都比较宽。机动车尾气排放法 规、标准的不断加严，能促使机动车生产厂家不断提高生产技术，开发研制高技术的产品，降低单车 的尾气排放量，实现达标排放。 我国政府早在上世纪八十年代初就开始进行汽车排气污染的防治工作。1 9 8 7 年颁布了中华人 民共和国大气污染防治法，规定了机动车向大气排放的污染物不能超过国家标准规定的限值。1 9 9 0 年，国家环保局、公安部、交通部等六部委联合发布了汽车排气污染监督管理办法；国家环保局、 交通部等部门联合发布了防治汽车、摩托车排气污染的技术政策最近我国一些大城市纷纷宣布 执行国家第三阶段排放标准，国三标准已同欧三标准水平相当。在执行过程中要政府重视，部门负 责，环保部门监管。全社会参与，新闻媒体深入监督，保证取得一定实效，防止标准流于形式 国内减少城市机动车尾气污染的具体措施，局限于提高和实施监督机动车污染排放的标准，以 及具体的车辆技术对策，与交通有关的措施相对缺乏。如上海市提出的减少机动车污染物排放l o 条措施中，绝大部分都是有关车辆排放状况的监督、管理、制定捧放标准和具体的车辆技术措施。1 第一章绪论 1 3 本文的研究目标和主要研究内容 1 3 1 研究目标 本文研究城市交通污染物排放最优的交通管理方案优化方法，研究在城市交通服务水平约束条 件下。考虑机动车尾气排放影响的交通管理优化方案的系统分析方法和整个系统分析的流程。 1 3 2 研究内容 1 、交通管理与控制措施的交通污染物捧放影响分析方法 总结交通管理与控制策略和措施，分析其作用及对车辆运行的影响，并进一步分析对机动车污 染物排放的影响。在某一路段或局部路网采取交通管理与控制措施后，此处的交通量、交通结构、 交通流运行状态等将要发生变化，相应的交通污染物的排放量也将发生变化，所以需要研究考虑机 动车污染物排放的交通管理与控制优化方法，为城市交通管理方案优化技术的应用和城市交通管理 优化方案的优选服务。 2 、构建微观交通尾气模拟分析软件组合 采用微观仿真软件v 璐s 讧和综合模式排放模型c m e m 这两种已经被实验所证实为有效的软件 为基础，通过两个模型之间输出文件和输入文件的衔接，构建了一个既能够反映动态交通流状况又 能够计算其尾气排放的微观交通模拟软件与尾气排放模型的组合 3 、城市交通污染物排放最优的交通管理方案优化方法 通过实施单行线、专用线、诱导系统、绿波、特殊运输线路、转向限制等措施的综合运用，调 控某一路段或局部路网在特定时间和特定空间上的交通量、交通结构、交通流运行状态、车辆行驶 里程，使交通网络的时间资源、空间资源得到优化利用，从而实现降低交通污染物排放的目的通 常。城市交通管理与控制不是单独使用某项措施，而是多项措施优化组合使用，所以需要找出多种 交通管理与控制措施优化组合方案。应用v i s s m i 软件对研究路网进行实施各种交通管理方案的模 拟，输出路网中车辆的瞬时速度，并且作为c m e m 模型的输入文件，与微观尾气模型c m e m 进行 衔接，通过c m e m 模型输出此路网的交通污染物排放量。根据实施不同交通管理方案后所产生的 交通污染物排放量的变化，分析出不同交通管理方案对机动车污染物排放的影响。 4 、考虑机动车尾气排放影响的交通管理优化方案优选方法 将灰色关联分析方法应用到交通管理优化方案的优选中，对拟定的交通管理优化方案进行优选， 选出最优方案。 1 3 3 研究技术路线 本论文按照“以交通与环境理论为指导、以大量观测数据为基础、以计算机交通软件模拟为手 段”的指导思想，研究总体分为五个阶段，见图1 - 1 5 东南大学硕士学位论文 图i - i 研究技术路线流程图 6 一 广!i；l 厂i - 第二章交通管理与控制措施对机动车污染物捧放的影响分析 第二章交通管理与控制措施对机动车污染物排放的影响分析 在城市交通网络已建成的情况下，通过实施各种技术措施，平衡整个交通网络的交通流量，均 衡交通分布，提高运输效率，使这个交通网络发挥最大的效用。如通过实施单行线、专用线、诱导 系统、绿波、特殊运输线路、转向限制等措施的综合运用，调控某一路段或局部路网在特定时间和 特定空问上的交通量、交通结构、交通流运行状态、车辆行驶里程使交通网络的时闯资源，空问 资源得到优化利用，从而实现降低交通污染物排放的目的。重点交叉口、路段的交通管理方案设计 是交通管理最基础的工作。也是解决近期局部交通问题和降低交通污染物排放重要和简捷的手段。 具体措施有：交叉口渠化、信号灯配时优化设计、转向控制、路段机非分隔、车道划分、港湾式公 交停靠站设计、停车管理、设“严管街”等。 2 1 城市交通管理策略与管理措施 交通管理是按照既定的交通法规，根据道路的交通情况，运用各种手段、方法和工具采取某种 限制措旆，科学地组织、指挥交通。其包括( 1 ) 技术管理；( 2 ) 行政管理：( 3 ) 法规管理；( 4 ) 交通安全 教育；( 5 ) 交通控制。城市交通管理模式分为交通需求管理和交通系统管理二类。 交通需求管理是根据交通需求的内在动力，出行过程中所表现出的时空消耗特性，通过各种政 策、法令、现代化住处，合理开发土地使用等对交通需求进行管理、控制、限制或诱导，减少出行 的发生，降低出行过程中时空消耗，建立平撕可达的交通系统，使失衡的再次达到或接近平衡，从 而缓和交通拥挤、改善环境质量。交通系统管理是把汽车、公共交通、出租汽车、行人和自行车等 看成为一个整体城市交通运输系统的各个组成部分，城市交通系统管理的目标是通过运营、管理和 服务政策来协调这些个别的组成部分，使这个系统在整体上取得最大交通效益。 2 i 1 交通需求管理策略 交通需求管理是对交通源的管理，是一种政策性管理，交通需求管理影响城市交通结构，削减 不必要的交通需求量，从而减少道路交通流量，缓解交通紧张局面。 l 、优先发展策略 优先发展道路利用率高、污染低、能源消耗少的交通出行方式，各城市可以根据道路网络、环 境控制和能源储备的实际情况，制订优先发展的实施措施由于城市公共交通的人均占用道路面积 小、人均污染指数低、人均能源消耗少，可以考虑优先发展城市公共交通。 2 、控制发展策略 当道路交通网络总体负荷达到一定水平后，交通拥挤将会加重，因此需要对某些交通方式实施 控制( 甚至限制) 发展，以防止交通状况进步恶化如：适当控制小汽车、自行车等出行方式的 发展速度；限制摩托车的发展；各城市结合具体情况对出租车交通实施总量控制。 3 、禁止出行策略 7 。 东南大学硕士学位论文 当某些城市的道路网络总体负荷水平接近饱和或局部区域内超饱和时，可以在特定的时阋段、 特定的区域内，对某些车辆实施禁止出行或通行。禁止出行策略一般为临时性的管理策略。常采用 的禁止出行策略有：某些重要的通道或区域出现交通拥挤时实施车辆单双号通行：在某些时段或区 域对某种交通工具实旆禁止通行。 4 、经济杠杆策略 经济杠杆策赂是介于无管理与禁止出行策略之间的柔性较大的管理簧略，通过经济杠杆来调整 出行分布或减少出行需求量。常用的措施有：收取市中心高额停车费( 减少城市中心区的交通量) ； 收取某些交通工具的附加费( 减少其出行量) ；对某些重要通道当过分拥挤时收取拥挤费( 调节交通 量) 。 2 1 2 交通系统管理策略 交通系统管理是对交通流的管理，是一种技术性管理，交通系统管理通过对道路交通基础设施 的管理及对交通流的管制与合理引导，提高交通设施容量。均匀交通负荷。提高道路网络系统的运 输效率，缓解交通压力。 l 、节点交通管理策略 以交通节点( 交叉口) 为管理范围，采取一系列的管理规则及硬件设施控制优化利用交通节 点的时空资源，提高交通节点的通过能力。常用的节点管理方式如下： ( 1 ) 交叉口控制方式 立体交叉口；展宽式信号灯管理平面交叉口；平面环形交叉口：信号灯管理平面交叉 口：无控制平面交叉口。 ( 2 ) 交叉口管理方式 进口拓宽。增加交叉口进口车道数，提高交叉口在单位时间的通行能力。 进口渠化。根据交通量及转向流量大小设置不同转向的专用进口车道，优化利用交叉口时空 资源。 信号配时优化。根据交叉口交通量、转向流量大小优化信号灯配时，使有限的绿灯时间内放 行尽可能多的车辆。 ( 3 ) 交叉口转向限制 在交通量较大的交叉1 2 。采用定时段( 高峰小时) 或全天禁止左转( 全交叉口或部分进口) ，以 提高交叉口通行能力。 2 、干线交通管理策略 以菜条或若于条交通干线为交通管理范围，采取一系列管理措施，优化利用交通干线的时空资 源，提高交通干线的运行效率。干线交通管理不同于节点交通管理，它以干线交通运输效率最大为 目标常用的干线交通管理方式有： 8 第二章交通管理与控制措旅对机动车污染物捧放的影响分析 ( 1 ) 单向交通 单向交通又称单行线，是指道路上的车辆只能按一个方向行驶的交通。 单向交通是在城市道路交通系统中，解决城市交通拥挤，充分和用现有城市道路网容量的一种 经济、有效的交通管制措施。 ( 2 ) 变向交通 变向交通是指在不同的时间内变换某些车道上行车的方向性或行车的种类性的交通。 设置变向交通能够合理使用道路，充分提高道路的利用率，从而提高了道路的通行能力，这对 解决交通流方向和各种类型的交通在时间分布上不均匀性的矛盾都有较好的效果。 ( 3 ) 公共交通专用道路( 车道) 公共汽车专用车道的开辟，可在多车道道路上划出一条车道，用路面标示或交通岛同其他车道 分隔，专供公共汽车通行，这可避免公共汽车同其他车辆的相互干扰。再有，在单向交通的多车道 街道上，若车道有余时，可划出一条靠边车道，专供对向公共汽车行驶，称为对向公共汽车专用车 道，即在单向交通街道上，只允许公共汽车双向通行。 公交车辆载客量大，人均占用道路面积小，可以有效地利用城市道路，因此可以采用公交车辆 专用道路( 车道) 的方法来提高公交车辆的运行效率和服务质量，达到减少城市交通量的目的，使 整个城市的交通服务质量得到改善，带来较大的社会经济效益。 ( 4 ) 自行车专用道路 根据自行车交通早高峰流量大的特点，将自行车和公共车流量大的路线、路段开辟成自行车和 公共汽车专用线路段，定时将自行车与公共汽车及其他车辆分开，还可以开辟某些街巷作为自行印 专用道 设置自行车专用道路一方面可以使自行车交通形成一个独立的子系统，实现机菲运行系统的分 离，减少不同交通因子之间的相互干扰；另一方面可以充分挖掘小街小巷的自行车交通潜力，使自 行车流量在路网中均衡分布，以减轻干道上自行车交通的压力和满足日益增长的自行车交通发展需 求。 ( 5 ) 禁行线 在部分区域或某些道路对特定的车种实施禁行管理，最常采用的是设置货车禁止通行区域或货 车禁止通行线路。 一般货运车辆外廓尺寸大，动力性能差( 车速低，加速慢，爬坡能力弱) ，其对道路时空资源的 消耗占用明显大于一般的车辆。我国城市内载货车辆占有一定比例。因此在中心区、繁华的商业区 或商业干道上，在特定的时段内限制货运车辆通行可使城市部分区域或道路上的交通压力大大减小， 从而缓解市内交通拥挤的矛盾。 ( 6 ) “绿波”交通线 所谓“绿波交通”，就是指车流沿某条主干道行使过程中，连续得到一个接一个的绿灯信号，畅 通无阻地通过沿途所有交叉口。这种连续绿灯信号“波”是通过沿线交叉口信号配时的精心协调来 实现的。 3 、区域交通管理策略 9 - 东南大学硕士学位论文 区域交通管理是城市交通系统管理的最高形式，它以全区域所有车辆的运输效率最大( 总延误 最小、停车次数最少、总体出行时间展短等) 为管理目标。区域交通管理是一种现代化的交通管理 模式，它需要以城市交通信息系统为基础，以通讯技术、控制技术、计算机技术作为技术支撑 目前，区域交通管理有下列形式： ( 1 ) 区域信号控制系统。有定时脱机式区域信号控制系统( 如n 认n s y t ) 、响应式联机信号 控制系统( 如s c o o t 、s c a t s ) 两种控制模式 ( 2 ) 智能化区域管理系统。它是智能交通系统( i t s ) 的主体，正在研制和试运行的有车辆线 路诱导系统和智能化车辆卫星导航系统等。 2 2 机动车污染物排放影响分析 。 我国当前城市交通的主要方式是各种机动车辆，包括汽油车、柴油车和摩托车，城市交通的排 放污染物绝大部分来自这些机动车辆，自行车、电车是环保的交通工具，没有污染物排放城市交 通机动车排放污染物主要有一氧化碳( c o ) 、氮氧化物( n o x ) 、碳氢化合物( h c ) 、悬浮颗粒物和 少量的二氧化硫( s 0 2 ) ，醛类( r c h o ) 等。此外，二次污染物光化学氧化剂形成光化学烟雾，主 要成分是占总量9 0 的臭氧( 0 3 ) 、过氧已酰基硝酸脂( p a n ) 、醛类( r c h o ) 有机氮化物( r o n 0 2 ) 和气溶胶烟雾剂，含铅汽油使排气中带有铅化合物和铅尘 城市交通对大气环境污染的主要影响因素是污染物源强、城市道路与其两侧建筑物构造以及气 象条件等。污染物源强取决于单车排放因子和交通量，单车排放因子对各个国家、城市、车型都不 同，且与车速、出厂年份等众多因素有关，在实际工作中。根据具体城市分别计算。计算的方法有 测功机模拟法、美国m o b i l e 模式法等。 2 。2 。1 机动车污染物排放因子 机动车污染物排放因子是研究机动车污染状况( 包括机动车本身的排放特性及其对环境空气质 量的影响) 的关键参数，是治理机动车污染的最根本的重要数据资料。在国标g b 5 1 8 1 5 8 中，排放 因子称为质量排放量，是指特定车辆的某种污染物在各种因素的影响下的平均排放量。综合排放因 子是某一特定区域的机动车排放因子，是特定区域中的各类机动车的排放量的加权和，区域的划定 大可到整个城市，小可到一条街区。 1 、机动车污染物基本排放因子 在用机动车的排放水平受很多实际因素的影响，有车辆本身的设计、制造特性( 如发动机型式 及所采用的技术水平，排放控制装置的配置、工作情况) ，发动机的机械状况及保养频率和水平，所 使用的油料、燃油油品及油质，检查维护( i m ) 制度的实施情况及其效果，车队的特点( 车队的构 成、使用状况、车龄结构) 以及车辆的道路运行特性( 海拔、温度、湿度状况。道路使用状况，交 通状况) 由北京市汽车研究所、清华大学环境工程系、广州市环境监测中心站和中国环境科学研究院承 - 1 0 第二章交通管理与控制措施对机动车污染物排放的影响分析 担的世界银行援助项目“中国机动车排放污染控制研究”进行了单车基本排放因子的测试”她”。 排放因子测试工作分轻型车、重型发动机和摩托车测试。轻型车采用国家标准g b t1 1 6 4 2 8 9 测试 规程测试1 0 5 辆，重型发动机采用国家标准g b r1 4 7 6 2 9 3 测试规程测试1 3 台，摩托车采用国家标 准g b i t1 4 6 2 2 9 3 测试规程测试5 2 辆。捧放测试基本反映了中国在用机动车的排放状况和水平，由 于测试数据有限，所得到的机动车基本排放因子数据还要不断补充和完善。测试所得各车型的基本 排放因子如表2 1 所示 表2 1 我国城市典型车型测试工况下的基本排放因子测试结果 排放量评价分析值( 新车排放量) 车型 c oh c n o x 轿车( g k m ) 4 3 0 3 44 3 1 9 31 3 1 9 5 微型车c g k m ) 2 5 3 25 7 02 1 l 吉普车( g k m ) 3 3 56 2 23 2 4 中型车( g k m ) 5 i 6 99 5 24 5 6 重型汽油发动机c g k w h ) 1 “6 02 9 5 71 7 2 9 摩托车( , g k i n ) 1 4 4 2 4l 9 70 0 7 8 2 注：表中车型分类和排放测试对应，汽油轿车、汽微型车、汽吉普车、汽中型车属于轻型车类( 总 车重当5 吨) ，重型汽油车、重型柴油车属于重型车类 3 5 吨) 。 ( 资料来源：参考文献 2 7 ，2 8 】) 2 、机动车污染物综合排放因子 机动车在实际道路上运行时的综合排放园子，不仅取决于机动车排放控制水平、运行的工况条 件、使用年限和累计行驶历程，车辆的维护保养状况、油料特征以及运行的环境条件等最终都会影 响机动车的实际排放。这些复杂因素的综合作用结果是通过排放因子计算模式来反映的。 我国学者在实验室测试的基础上。采用美国环保局推荐使用的m o b l e 5 模式，通过对有关基本 参数的修正，可进一步计算我国典型城市各种机动车在实际运行条件下的综合排放因子 2 8 , 3 0 , 3 1 i 。见 表2 2 。 表2 21 9 9 5 年我国机动车实际排放因子计算结果( g k m ) h cc o n o x 车型 冬季夏季冬季夏季冬季夏季 汽油轿车 6 95 35 1 74 1 91 71 4 微型汽车 7 26 14 2 82 9 52 62 o 中型汽油车 9 5 7 o6 7 05 1 64 7 3 6 重型汽油车 2 1 11 7 81 3 4 61 0 2 49 17 4 轻型柴油车 0 9 70 9 6 1 7 1 51 31 3 重型柴油车 5 75 71 7 11 7 1 2 2 92 2 9 摩托车 5 44 11 8 81 3 60 10 0 8 东南大学硕士学位论文 2 2 2 排放因子与车辆运行状态关系 城市交通车辆的行驶状态非常复杂，在不同的城市中，在同一城市的不同等级的道路上，不同 的车辆的怠速、加速、减速和等速的行驶状态都有所差异，运行工况被用来描述车辆的这一行驶状 态。当街道内机动车污染物浓度升高后，可以通过调整路段上的车流密度及机动车运行工况降低此 街道交通污染物排放量，从而降低排气污染，通过交通规划与交通管理措施，可以有效控制城市机 动车排气污染，改善道路交通大气环境质量。 王文、于雷”2 1 利用4 次模拟曼哈顿行驶周期得到的排放数据，通过辨别在此行驶周期中怠速、 加速、减速、匀速4 种工况，可以区分出4 种工况的排放情况，确定在不同工况下所排放的污染物 的比例，进一步对各种工况对排放的影响进行分析。总结出：怠速工况长度占了整个周期的3 8 ， 而在此工况下产生的n o x 污染物仅仅占到了排放总值的3 5 ，产生的h c 以及c o 污染物也仅仅占 到排放总值的1 3 6 0 和9 5 0 ，因而，怠速是排放最少的工况。加速工况长度为整个周期的2 1 4 0 。 而产生的n o x 、h c 和c o 污染物却占到了排放总值的5 9 5 0 、3 8 1 0 和4 6 6 0 。因而加速是排放 最多的工况。匀速工况长度约占整个周期的1 6 5 0 ，产生的n o x 污染物占到了排放总值的2 3 2 0 ， 产生的h c 以及c o 污染物占到