节能减排课题报告

1、第一章绪论1.1选题背景近一百多年来人类一直疲于能源、资源、环境与经济发展的矛盾之中。人类 的生存家园地球诞生于46亿年前，人类出现于200多万年前，以新石器时 代为标志的传统农业社会开始于1万多年前，在这段漫长的人类历史进程中，大 自然与人类彼此相处比较融洽；但250年前随着机器大工业的出现，城市化进程 速度的加快，“资源环境问题的潘多拉魔盒”由此打开；以科技、机器为基础的 社会化大生产使人类的生活得到了极大地改善，但同时人类也不得不面对日益恶 化的大气环境和城市环境。近年来，交通系统产生的污染已经成为城市污染的主要来源，而交通系统的 污染又以城市公路交通产生的污染最多，有研究表明一些大城市

2、中有80%左右的 大气污染来源于交通废气；交通系统产生的污染包括一氧化碳、氮氧化物、非甲 烷碳氢化物、可吸入颗粒物、交通噪声及振动和其他有害物质（如铅氟氯化烃排 放物的二次衍生物光化学烟雾）等。在环境优美的欧洲，交通污染也是相当严重。全欧洲由道路交通产生的CO、NOx分别占CO、NOx总排放量的80%及60%左右。其中在伦敦市路面 机动车产生的NOx占总排放量的74%,烟尘（主要是CO ）占94%；在美国，交通 对大气环境的污染更加严重，自从20世纪四十年代洛杉矶发生美国也是全球的 第一起光化学烟雾事件以来，接下的六十年美国其他地方多次发生光化学烟雾事 件及酸雨事件等严重的环境污染事件，经过调

3、查研究发现这些事件绝大部分是由 于汽车排放尾气的NOx、SO 2等污染物含量超标所致。我国的交通污染问题也日益突出。据公安部最新资料显示，截止到2010年 1月份我国汽车保有量已经超过1.86亿，成为仅次于美国的全球第二大汽车保 有国，由于目前我国对汽车尾气的排放处理技术不是很高，机动车数量又很庞大， 致使汽车尾气污染物的排放总量大大超过美国等其他欧美发达国家，虽然目前我 们国家已出台了汽车排放标准的相关文件，但交通污染问题并没有从根本上得到 解决。在城市许多路段和交叉口处，氮氧化物和一氧化碳等污染物浓度大大超过 国家规定的大气环境质量标准；此外，机动车数量激增也导致城市交通噪声大大 增加，并

4、且交通噪声已经成为环境噪声的主要污染源，因此如何减少汽车交通带 来的污染，降低交通噪声，改善人们居住城市的环境质量，已成为我国环保和节 能减排领域的一个焦点问题。1.2研究课题的提出2009年12月7日至18日在丹麦首都哥本哈根召开了对人类发展历程具有 重要意义全球气候大会一一哥本哈根世界气候大会，来自192个国家的谈判代表 参加了气候峰会，商讨京都议定书一期承诺到期后的后续方案，即2012年 至2020年的全球减排协议。中国作为一个负责任的大国，在国际上积极发挥最 大发展中国家的作用，中国政府从中国人民和人类长远发展的根本利益出发， 作出了 “到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比 20

5、05年下降40% 一 45% ”的庄严承诺；而在国内，政府一方面突出抓好工业、交通、建筑三大 领域节能，继续推进十大重点节能工程建设，另一方面积极制定促进节能减排的 一系列政策措施，号召和鼓励全民从身边做起，投入到节能减排的实际行动中！改革开放以来中国的机动车辆高速增长。机动车辆给人们带来出行便 利的同时，机动车排放的尾气也对环境和人类的健康造成了不良影响。汽 车排放物来源主要有三个，即排气、蒸发、窜缸混合气。这些排放污染物 的主要成分有多种，对环境污染特别大的有害物质有CO、HC、NOx、颗粒及硫化物等。人在呼吸时吸入 CO后容易使人头疼、昏眩及反应迟钝， 重者使人神经机能下降，直至死亡。光

6、化学烟雾对人的影响主要是对眼睛 和呼吸道的刺激，使红眼病患者增加，促进哮喘病的发作并引起慢性呼吸 系统疾病进一步恶化有诱发癌症的作用，因此如何有效控制和减少汽车尾 气污染物的排放成为了国内交通领域和环境领域的研究重点。本文着重从减少城市汽车污染物排放的角度来实现节能减排，减少城 市交通噪声，改善城市生态环境和生活环境；即通过对城市交叉口信号系 统的管理和优化设置，降低交叉口的机动车尾气排放水平，从而降低整个 区域的交通污染排放水平，减少交通噪声，践行节能减排的政策。为能够 直观、准确地反映交通管理与控制对交通环境的影响。由于此前已经对赣 州市中心城区较为重要而且比较拥挤的交叉口进行了信号优化设

7、计，因此 本文以上述交叉口作为研究对象，通过对信号系统改造前后汽车整体污染 物排放量的对比，定量分析信号系统改造对污染物排放的削减情况，从而 研究交通信号系统优化对交通环境的影响，寻求解决交通环境污染问题更 为有效的途径。1.3国内外研究现状综述自20世纪70年代以来，世界各国开始了大量的关于交通对环境影响的研究， 而且研究的重点主要集中在交通尾气产生的环境问题和汽车尾气的治理办法，Don Pickell在交通与大气污染中论述了减少机动车行驶里程的战略措 施。他指出战后的美国空气质量有所改善，但是，公众仍然认为空气污染日趋产 重。既然引起污染的主要工业来源己经得到严格控制，那么引起空气质量恶化

8、的 其它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保有量的增 长和大量的使用，因为日趋严格的排放标准己使得新生产的单个汽车污染排放量 大大减少，因此他极力主张控制私家车的数量。美国环境保护局(EPA)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因。”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，减少车辆的行驶里程，而且美国环保局还开发 出确定机动车单因子排放的MOBILE模型，该模型是全球使用最为广泛的机动 车单因子排放模型,MOBILE汽车源排放因子模型作为

9、基于试验数据的计算程序 随着实验数据不断积累而不断地进行改进。John G. Schoon在能源耗费、空气污染一一交通规划面临的另一挑战文 中提及将能源耗费和空气污染纳入交通规划考虑的范围，交通规划时应当重视越 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， 减少车辆在道路上的时间和运行距离。国内在该领域也进行了大量的研究。1996年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，排放 因子测试工作分轻型车重型发动机和摩托车测试，排放测试基本反映了我

10、国在用 机动车的排放状况和水平，为机动车综合排放因子模式的计算提供了重要的基本 输入参数。由于测试数据有限，所得到的机动车基本排放因子数据还应不断补充 和完善，邓顺熙进行了我国城市道路机动车平均单车没有分车型CO、HC、NOx 排放因子的测定，得到了不分车型平均单车的污染物排放因子；周泽兴等进行了 北京市汽车行驶工况和污染物排放系数调查研究，傅立新研究了如何将MOBILE 模式结合我国的交通特点来确定机动车综合排放因子。张彬进行了城市道路声屏障研究与设计研究；王振中对道路交通噪声相关因 素的进行了相关调查研究；上海同济大学的葛剑敏对轮胎振动噪声试验和理论进 行了研究；常玉林和王炜曾对城市道路交

11、通噪声分析和预测方法进行了研究。 1.4课题研究意义道路交通控制是依靠交通警察或采用交通信号控制设施，随交通变化特性来 指挥车辆和行人通行的一种过程。初期的交通控制和管理的目的是最基本的交通 要求一保障交通安全。随着社会及汽车工业的发展，各种交通问题的出现，交通 控制又衍生了疏导交通、保障交通畅通、控制机动车尾气排放等作用。先进、高效的交通管理和控制系统通过采用区域内协调控制的方法，合理地 配置交通信号的周期和绿信比，从而改善机动车运行的工况，达到减少机动车尾 气排放的目的。交通管理与控制主要作用区域是道路交叉口，因为道路交叉作 为人和车比较密集的区域，机动车在此会出现减速、怠速、加速等多种运

12、行状况， 根据机动车污染物排放的机理可知，在这些复杂的运行状况时，机动车的排放水 平明显高于匀速运行工况，造成更多的污染源排放。因此本课题的研究意义主要有三点：第一，通过对城市交叉口的信号配时优 化设计，提高交叉口各个相位绿灯利用率，改善交叉口交通拥堵现状；第二，本 课题通过对城市交叉口信号的优化设计提高了机动车的行驶速度，减少车辆在交 叉口等待的时间，即减少车辆出现减速，加速和怠速等多种运行状况的机会，从 而达到减少汽车污染物的排放，改善城市交通环境和居住环境；第三，课题利用 系统工程的相关原理，探讨了交通、环境及汽车尾气排放，汽车噪声等因素的相 互作用，并使用VISSIM仿真软件、MOBI

13、LE模型及相关的数学原理进行计算和 评价，努力探求使城市交通运行最为有序，交通污染排放最少的系统工程方法， 为节能减排注入新鲜的血液。1.5论文结构第一章：绪论，介绍选题背景，国内外该课题研究现状，课题研究意义及论 文结构等。第二章第三章第四章第五章第二章城市交通环境及交通污染物排放分析2.1交通环境及环境交通相关概念概述2.1.1城市环境容量概念环境容量是指在人类生存和自然生态不受危害的前提下，某一环境所能容纳 的污染物的最大负荷量，即环境所能接受的污染物的限量或忍耐力的极限。城市 环境容量是指环境对于城市规模及人们活动提出的限度201,具体地说，就是城 市所在地域的环境，在一定的时间、空间

14、范围内，在一定的经济水平和安全卫生 要求下，在满足城市生产、生活等各种活动正常进行的条件下，通过城市的自然 条件、现状条件、经济条件、社会文化历史条件等的共同作用，对城市建设发展 规模以及人们活动的强度提出的允许限度。2.1.2城市环境交通容量概念确定城市环境交通容量是指某城市一定区域范围内，在一定的道路、交通状）兄、 环境质量标准下所能容纳的最大机动车数量。不同城市与其所处的自然条件、人 文经济、环境质量标准、社会活动、机动车所用燃料等方面的差异，机动车尾气 排放的控制条件、方法及对城市环境污染的贡献率等不同，因而其城市环境交通 容量的大小、因素指标的选取和计算方法的采用也就不同。环境质量标

15、准体系的 选定，一方面要以国家标准体系为依据;另一方面还要具体分析城市的区域环境 特征和城市自身环境特点，参照地区标准体系加以综合考虑和调整。城市环境交 通容量的提出，能有效地控制机动车对城市大气的污染、噪声的污染，为城市环 境的可持续发展提供依据。城市环境交通容量的计算对政府交通管理部门从环境 角度发展、控制机动车数量提供了依据，为城市的长远规划与可持续发展提供了 可靠的数据保证。2.1.3城市交通环境容量概念确定交通环境容量是指一定时期、一定区域、现实或拟定的交通环境结构 不发生恶性质变的前提条件下，交通环境系统发挥正常功能时所能承受交 通系统所占用的资金、容纳的污染物质和消耗的自然资源的

16、最大值。交通 环境容量是一个总量特征值，它的制约因素是：（1）交通系统所在区域的社 会、经济发展特征，如区域功能规划、产业结构等；（2）交通系统所在的自 然环境特征，如气候、水文、地理状况、植被状况等；（3）交通系统所在区域的环境质量目标，如环境空气质量标准等。2.1.4城市环境与机动车拥有量的关系城市环境容量有多种体现方式，不同城市、不同阶段，城市允许的环境概念 也不尽相同。就一般来说，城市环境容量是由若干个环境容量的子集组成，包括 城市人口环境容量、自然环境容量、用地容量、工业容量以及交通容量。就目前 城市而言，人口、土地利用、城市大气污染和噪声污染等问题都相当突出。据国 内外统计资料显示

17、，经济发达城市大气污染源60%以上是来自机动车辆。机动车 数量的增加，直接导致城市的大气环境遭到破坏。城市声环境污染中，城市机动 车在用数量是城市环境噪声的主要因素，其次是人口密度、社会噪声、工业噪声 源和施工噪声源。据研究表明，交通噪声的控制与治理是治理城市声环境的重点， 所以在城市环境容量中，大气污染、交通噪声污染是其主要因素，即城市的机动 车在用数量直接影响城市的环境。城市环境容量的主要表现是城市大气排放和噪声严重超标，而导致其大气污 染、噪声污染的直接污染源单体就是机动车。因此控制机动车的数量或单个的排 污量，是控制城市环境的主要手段。在机动车单体排污一定的条件下，机动车的 环境容量就

18、取决于环境质量标准和其数量；在机动车数量一定的条件下，机动车 的环境容量就取决于其单个的排污控制水平。在环境要求质量（容量）一定的条件 下，机动车单体排污能力控制的水平越高，机动车的容量就可提高，反之则降低。2.2污染物排放因子确定及分析2.2.1污染物因子的选取原则污染因子选取的原则：实用，性评价城市交通控制系统的目的在于分析目前交通控制系统工作的现状，从而发现问题，有针对性地实施科学的管理，提高交通控制设施的利用率。 因此选取的污染物因子评价指标应能准确和全面的评价交通控制的实际水平，应 简单明确、使用方便、便于统计和量化计算。而且评价指标的测定须有良好的可 操作性，才能保证评价指标的准确

19、、快速的获取，以确保评价工作的正常进行。可比性污染因子要能客观地评价同一城市在不同时期的交通控制状况，这就要有 可比性。因此，指标体系的建立应考虑到交通控制发展的过程，选取在一段时 间内通用的指标，指标尽量选用相对值以方便比较。科学性和可靠性评价必须建立在科学的基础之上，才能反映客观实际，对实践具有指导作用； 评价指标必须可靠，实用，才能构成评价标准的基础，如果指标本身很不可靠， 那么评价标准就失去了意义。2.2.2 污染物排放因子的确定目前，经济的发展导致了城市机动车数量越来越多，而机动车带来的环境问题也越来越突出，这些环境问题主要包括大气污染、噪声、震动、妨碍日照和电 磁波干扰等。结合本课

20、题的需要和赣州市实际交通环境情况，选取一氧化碳、氮 氧化物、碳氢化合物、总悬浮固体颗粒物和噪声五个环境污染因子。2.2.3污染物因子分析城市机动车排放污染物有一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、悬浮颗粒物和 少量的二氧化硫、醛类等，其中，一氧化碳、氮氧化合物、碳氢化合物和可吸入 颗粒物(PM J。)所占比例最大，所造成的危害也最大。2.2.3.1 一氧化碳的生成机理对于汽油机，根据燃烧化学反应，在不同空燃比f下，燃烧产物有所区 别。理论上当过量空气系数入=1，燃料完全燃烧，其产物为C02和H2O ；当 空气不足时，即入1时，则有部分燃料不能完全燃烧，生成CO。汽油轿车co#放o o o o o o

21、 O 4 2 0 8 6 4 2 o o o o o o O 4 2 0 8 6 4 2 1 11 11102030405060708090速度(Km/h)图2-1汽车CO排放与速度的关系因此CO的排放浓度基本上受空燃比所支配，理论上当入=1时，排气中不存在CO。实际上由于混合、分配不均匀，在排气中还是会含有少量C0。即使在混合气混合很均匀的情况下，由于燃烧后的温度很高，已经生成的co也会有一小部分被 2分解成C0和O，H O也会部分被分解成O和H，生成的H也会使CO222222还原成C0，所以，排气中总会有少量的CO存在。可见，凡是影响混合比的因素 都是影响CO的因素，主要表现在以下工况中：

22、(1)急速转速的影响发动机急速旋转时气缸内混合气较浓，提高急速转速，可有效地降低排放尾 气中CO浓度；从净化的观点出发可以提高发动机的急速转速。(2)减速工况的影响当汽车急速减速时，发动机进气管中的真空度迅速增大，停留在进气系统中 的燃料油膜在高真空度下急剧蒸发而进入燃烧室，造成混合气瞬时过浓，致使燃 料状况恶化，排气中CO浓度将显著增加。(3 )负荷影响通常CO在小负荷和全负荷时排放量增加。机动车在道路交叉口时，车辆速 度下降，发动机转速降低，CO排放量增加，尤其在交叉口常会出现怠速工况， 此时C0排放量增长显著。汽油轿车CO排放与速度的关系如图2-1所示。2.2.3.2氮氧化物的生成机理机

23、动车发动机在燃烧过程中主要生成NO，另有少量的NO，通称NO， 其中NO占绝大部分。在较低的温度下，N和O生成NO的机理可以认为是 简单的双分子反应，即N + O -2 NO，一般这个反应是很难发生的。但是汽油轿车N3排放102030405060708090速度(Wh)图2-2汽油轿车氮氧化物排放情况图在高温时，有以下两个反应：N + O-NO+N2N+O2 - NO+O这些反应是连锁反应，分子状态的氮和原子状态的氧碰撞，或者氧分子和氮原子 碰撞而生成NO。NO的生成量在很大程度上取决于缸内气体燃烧的温度，并 与温度成指数关系。发动机的转速和发动机的启动决定着燃烧室温度，因此良好 的运行工况和

24、适当的运行速度将制约的NO 生成。机动车通过道路交叉口时通 x常都会减速等待绿灯；汽车在低速运行时NO的排放量随速度的降低而增加，在怠速时NO 的排放有显著增加。汽油轿车NO x排放与速度的关系如图2-2 所示。2.2.3.3碳氢化物的生成机理汽油是由多种成分的碳氢化合物组成，如果完全燃烧将生成二氧化碳和水。 但是汽油的燃烧过程很复杂，任何发动机都可能发生不完全燃烧，在排气中都会 有少量日。存在。为了提高发动机的最大功率，常使发动机在空燃比入1的浓混 合气情况下工作。在低负荷时由于气缸内残余废气较多，为了不使燃烧速度过低， 也在人1的情况下工作。由于人1使空气量不足，所以必然发生不完全燃烧。在

25、 汽油中用电火花点火，由火焰传播把混合气体烧掉，但紧靠燃烧室壁面附近的混 合气层，由于缸壁的冷却形成激冷层，使火焰传播终止而熄灭，因此激冷层的混 合气不能完全氧化燃烧，因此有许多未燃的HC也要排出来。排气中的：是燃料 不完全燃烧或部分被分解的产物，含有饱和烃、不饱和烃、芳烃及部分含氧化合 物(如醛、酮、酸等)，成分复杂。在燃烧室形状不变、燃料不变的情况下，排气 中HC的浓度及各种成分的生成受发动机工况的影响很大。汽油轿车瓦排放15 L00102030405060708090速度(Km/h)图2-3汽车碳氢化物排放与速度关系在负荷一定时，随转速升高HC4F放很快下降，这主要因为发动机温度的增 加

26、加快了燃烧反应；同时转速一定时，随负荷增高HC4F放降低，这是由于燃烧 温度升高，燃烧壁面激冷层逐渐减薄所致。怠速状态是汽车排放HC浓度最高的 工况。机动车在道路交叉口时车辆速度下降，发动机转速降低，车辆加减速工况增 加，HC的排放量增加，尤其是怠速时，排放量增加明显。汽油轿车HC4F放与速 度关系如图2-3所示。2.2.3.4总悬浮固体颗粒汽车尾气排放的固体悬浮颗粒物主要来源于汽车内燃料燃烧时产生的 烟尘，当这些烟尘排放到空气中成为交通扬尘以及气态污染物后，再经过 物理化学反应在空气中生成的相应的盐类颗粒。固体悬浮颗粒的成分很复杂，并具有较强的吸附能力，可以吸附各种 金属粉尘、强致癌物苯并芘

27、和病原微生物等。固体悬浮颗粒随呼吸进入人 体肺部，以碰撞、扩散、沉积等方式滞留在呼吸道的不同部位，引起呼吸 系统疾病。当悬浮颗粒积累到临界浓度时，便会激发形成恶性肿瘤。此外， 悬浮颗粒物还能直接接触皮肤和眼睛，阻塞皮肤的毛囊和汗腺，引起皮肤 炎和眼结膜炎，甚至造成角膜损伤。总悬浮颗粒物中对人类和动物危害最大的是可吸入颗粒物（PM 10），动力 学研究表明颗粒直径 10微米的粒子可在大气中长期飘浮，因此该种颗粒 物也被称为可吸入微粒、可吸入尘或飘尘。由于粒径小能被人直接吸入呼 吸道内造成危害，尤其是2.5微米的细粒子中，Pb、Mn、Cd、Sb、Sr、As、 Ni、硫酸盐、多环芳烃等含量较高，在空

28、气中持留时间长，易将污染物带 到很远的地方使污染范围扩大。对环境的有害影响还有散射阳光、降低大 气的能见度等。可吸入尘同时在大气中还可为化学反应提供反应床等。2.2.3.5 噪声汽汽车噪声是汽车行驶在道路上时，内燃机、喇叭、轮胎等发出的大量 人类不喜欢的声音。汽车噪声严重影响人的身体健康。近年来，城市机动 车辆增长很快，伴随而来的交通噪声污染环境现象也日益突出。汽车噪声 的主要来源如下：由道路所激发的车体结构的振动；轮台触地所激起的空气振动；车体穿过大气所产生的湍流；发动机的振动和排气、进气；传动系统中的相互运动所激发的振动；制动器与轮圈的摩擦；空调风机等。汽车噪声问题包括两个方面：车内噪声和

29、车外噪声。前者影响车内乘 客，后者影响车外环境。汽车噪声是城市交通噪声的根源，目前，高速行 驶中的汽车车外噪声主要是轮胎触地噪声，车内噪声主要是车体结构的振 动和附面层噪声。口生活工业交通其他施工80. 40%图2-4 城市区域各种噪声比例第三章赣州市环境交通状况调查与分析3.1赣州市环境特点及概况3.1.1地理环境赣州是江西下辖的一个地级市，是江西第二大城市，常称为赣南地区，是客 家人主要聚居地之一。赣州东接福建三明和龙岩，南至西南临广东梅州、河源和 韶关，西靠湖南郴州，北连江西吉安、抚州，处于东南沿海地区向中部内地延伸 的过渡地带，是内地通向东南沿海的重要通道之一。赣州地处南岭、武夷山、罗

30、霄三大山脉交接地区，地势四周高，中间 低。地貌以丘陵、山地为主，占全市土地面积的 83 %。全市总面积3.94万 平方千米，其中市区建成区规划面积 300平方公里，已建成70平方公里， 耕地面积29.29万公顷，森林面积271.3万公顷，森林覆盖率为74.2%。 3.1.2气候环境赣州处于武夷山脉、南岭山脉与罗霄山脉的交汇地带，属亚热带的南 缘，呈典型的亚热带丘陵山区湿润季风气候。四季分明，光热充足，生长 季长，冷暖变化显著，降水丰沛但分配不均等特点。四季基本特点是：春 季阴雨连绵灾害；夏季先涝后旱少酷暑；秋季风和日丽天气爽；冬季冷而 不寒少雨雪。3.1.3经济状况与人口环境近年来赣州市经济发

31、展迅速。赣州市2007年GDP突破700亿 全市生产总 值迈上700亿元台阶，增长13.3%，创10年来的新高。财政总收入74.51亿元， 地方财政收入38.93亿元，分别增长31.5%和27.8%，增幅创1995年以来的新高，图3-1 赣州市近年来GDP产值图财政收入质量创历史最好水平。产业建设取得重大突破。规模以上工业增加值、销售收入和利税三项指标连续两次二年翻一番。钨、稀土、氟盐化工和 脐橙等优势产业集群实力进一步壮大。投资亿元以上工业项目达到70个，其中 10亿元以上项目5个，改写了赣州没有10亿元以上工业项目的历史。重点工程口第一产业第二产业第三产业总产值图3-2 赣州市近年第一、二

32、、三类产业产值图和城市建设实现历史性跨越，开工项目数量和完成投资额均创历史新高。赣大高 速公路竣工通车，新机场成功校飞，华能瑞金电厂、5条高速公路等一批重大项 目进展顺利。中心城区人口突破50万，迈入大城市行列；2008年赣州市全市 国民生产总值（GDP）为831亿元，比上年增长13.1% ；财政总收入达到10据赣州市2007年国民经济和社会发展统计公报相关数据，2007年末全 市总人口为877.04万人，比上年末增加15.89万人。其中农业人口 696.03万人， 占79.36%。人口自然增长率8.03%。赣州市2008年国民经济和社会发展统计 公报表明2008年赣州市全市户籍总人口为890

33、万人，比上年增加11.91 万人，全市人口自然增长率为8.01%，其中常住人口 830万人，市区规划居 住人口 200万，目前已达64.94万人。3.2赣州市交通状况交通运输是国民经济和社会发展的基础产业和基础设施。资源的开发利用、 区域经济的发展、对外开放的扩展、人民生活水平的提高等，都有赖于交通运输 的发展。特别是公路运输更以其机动灵活、覆盖面广、通达深度高的独特优势在 综合运输体系中占有主导地位。机动车保有重 口私人汽车保有重城市公交车辆 城市出租客运车图3-4 赣州市20042008年各类型机动车数量图近年来赣州的交通事业实现了跨越式发展。赣龙铁路通车，桃芫机场开工兴 建，赣粤高速公路

34、全线贯通，乡村公路大规模兴修，公共交通快速发展据赣 州市统计局公布的赣州市2008年国民经济与社会发展统计公报资料显示赣 州市全市公路通车里程达到25126公里。其中高速公路通车里程255公里；有 3428个行政村通公路，占行政村总数的98.88%。全年铁路货物运输量634.4万 吨，比上年增长0.7%；旅客运输量1061.7万人，增长19.0%；全年民航旅客运 输量12.05万人，增长39.79%。接下来让我们来了解一下赣州市各种交通运输 方式的发展现状。3.2.1航空赣州市黄金机场是按照4D级规划的新机场，现为仅次于南昌昌北国际 机场的江西第二大机场，能满足波音 757、空客A320等机型

35、起降。目前已 开通飞往北京、上海、广州、深圳、长沙、重庆、厦门、南昌等地的航线， 赣州还被列为中国首个支线航空发展试点城市。3.2.2铁路已建成的京九铁路复线、赣龙铁路，正在建设的赣韶铁路，规划中的 昌赣城际铁路、赣厦深城际铁路、鹰瑞铁路、昆台高铁等，这些构成了全 市四通八达的铁路网络。赣州站现已开行至北京、苏州、泉州、南昌、龙 岩、井冈山等地的始发列车，通达全国各大中城市。3.2.3公路公路运输已基本形成以市区为中心，105、323、319、206国道为骨架 通达四面八方的公路网络，目前已初步建成快速交通骨架网：赣粤高速、 蓉厦高速城西段、赣韶高速、蓉厦高速瑞赣段。正在建设的有环城高速公 路

36、、鹰瑞高速公路等。3.2.4水运赣州现有的赣州港位于赣江源头，它是江西六大港口之一，同时也是 长江水系重点建设的港口。3.2.5公共交通赣州市现有城市公交客运汽车906辆，出租客运汽车1121辆。其中赣 州市区目前共有40条公交线路，站点遍布市区主要街道及周边县镇。公交 主要停靠站点包括火车站和南门广场等。3.3优化设计的信号交叉口现状简介经过调研，发现赣州市中心城区各个信号控制交叉口和T型、环形交叉口在交通高峰时段均有不同程度的堵塞，其中信号控制交叉路口堵塞程 度要大于其他类型交叉口。因此这里选择堵塞最为严重的东阳山路一一文 明大道信号控制交叉口、文明大道一一飞龙岛大桥信号控制交叉口、红旗

37、大道一一红环路信号控制交叉口为研究对象。3.3.1东阳山路文明大道信号交叉口赣州市主十道东阳山路与主十道文明大道相交形成了东阳山路一一文 明大道十字交叉口，由于该交叉口车辆很多，因此采用信号控制车辆的通行秩序。东阳山路是连接赣州市中心商业区的一条重要通道，此外该交口沿东 阳山路方向走大约500米即是南河大桥，上下班高峰期间很多市民都需通 过该交叉口进出中心城区；文明大道是赣州另一条非常重要的城市主十路， 很多汽车销售旗舰店、赣州市人才市场、赣州邮政储蓄所、赣州市南外派 出所等多家企事业单位位于文明大道路段，这些交通发生吸引源无形中增 加了东阳山路一一文明大道交叉口的交通压力；此外该交叉口附近还

38、有东 阳山大市场、滨江花园、银盛花园、金龙花园等一系列的交通发生吸引因素， 所有的这些因素都使该交叉口交通流量大大超过交叉口通行能力，尤其在上下 班等交通高峰时段，此交叉口堵车现象十分严重，多数车辆需要两次甚至 三次停车才能通过交叉口。在交通高峰时段，该交叉口的交通污染也十分严重。据调查，高峰时 段该交叉口的交通噪声可达到89分贝，远远超出国家标准的70分贝，而 且该交叉口的汽车排放的尾气对环境的污染更为严重。图3-5东阳山路一一文明大道交叉口尺寸图3.3.2文明大道一一飞龙岛大桥信号交叉口此交叉口实际上是由文明大道、飞龙岛大桥和杨公路三条路相交形成 的信号交叉口。文明大道在上一小节已经讲过了

39、，因此我们这里着重介绍 飞龙岛大桥和杨公路的交通情况。杨公路是赣州市连接新老城区的重要通道。在杨公路上有南外派出所 分局、越秀花苑、金樽花园等交通发生吸引源；尽管杨公路的路面比文明 大道宽多，但其交通区位优势导致其交通需求较大，因此杨公路的交通压 力也比较大！飞龙大桥起点为客家大道，由南向北跨越章江南大道、章江、飞龙岛、章江 北大道，连接文明大道与杨公路交叉口，主桥长230米，引桥长565米，接线道 路长624.761米，桥下道路长373.35米。主桥为独塔双索面混合梁斜拉桥，主 塔顺桥向为曲线型斜塔、横桥向为“A”型。塔高为87米。赣州飞龙大桥是赣州 市第一座城市景观桥，它的建成为新老城区之

40、间又增添了一条快速通道。飞龙 岛大桥于2009年国庆节开始通车。由于刚竣工交付使用，因此车流流量不图3-6飞龙大桥一一文明大道交叉口尺寸图是很多，再加上飞龙大桥是双向六车道，其通行能力远大于现有的交通量， 因此该交叉口交通拥堵主要是由于文明大道和杨公路两条道路的车流较多，而相应的信号配时不是十分合理。该交叉口交通拥堵带来了严重的环境问题。经过调查发现该交叉口在 交通高峰时段车辆噪声竟达到了 90分贝，而且这里的环境污染指数更高， 这对从此经过的老人和小孩的身体健康是十分有害的。3.3.3红旗大道红环路信号交叉口红旗大道红环路交叉口是有赣州市中心城区主十道红旗大道与次 十道红环路相交形成的信号交

41、叉口。红旗大道一红环路交叉口东西向机非分 离，其中机动车道为双向六车道，无中央分隔带，设公交专用车道、摩托车道、 非机动车道；南北向机非混行，机动车道为双向二车道，无中央分隔带。此交叉口的突出问题是在交通高峰时段主干道方向绿灯不能充分利用，而 次十道方向绿灯不能满足车辆的通行要求，造成了次十道在交通高峰时段 车辆阻塞严重，同时该方向的汽车尾气排放大大超出环境标准，给赣州市 生态环境和生活环境带来较大危害。红环图3-7红旗大道-红环路交叉口示意图3.4赣州市交通环境分析赣州是一座生态型中等城市，人流量和车流量随着经济增长而日益增加。目 前赣州市交通环境面临的主要问题是现有道路的容量不能满足交通需

42、求，包括车 道宽度不能满足车辆要求，车道数量较少等；这导致了赣州市中心城区各个主要 交叉口在交通高峰时段，车辆都会发生严重堵塞。交叉口车辆堵塞给城市带来了一系列的环境问题；比如车辆在交叉口等待绿 灯时一般处于怠速状态，这个时候汽车尾气排放的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧 化物含量比它们匀速运行时要大的多。赣州市相关的环境监测站资料表明，高峰 时段交叉口交通拥堵的车辆其一氧化碳排放量大约是匀速行驶一氧化碳排放量 的六倍，而氮氧化物的排放量大约是匀速行驶的两倍，此外汽车尾气排放的铅， 可吸入固体颗粒物等都超出国家规定的标准。此时交叉口中由汽车所带来的噪声 也很大，资料显示交通拥堵过程中，噪声最高时刻达

43、到了 95分贝，这无论对市 民还是对城市的经济发展都极为不利。通过调查发现赣州市很多信号控制交叉口的信号配时设计不是十分合理。表 现为主十道车辆绿灯时间过长，而次干道绿灯时间不足，车辆延误很大；另有部 分交叉口信号相位设置不合理，车道渠化功能不完善等；因此通过优化交叉口的 信号配时，完善信号控制交叉口车道的渠化设置，达到充分利用各个相位的绿灯 时间，提高交叉口的绿灯利用率，减少车辆在交叉口的延误等待时间，从而减少 汽车尾气污染物的排放，实现节能减排的目的。第四章交叉口信号配时优化设计4.1待优化设计交叉口现行信号配时问题分析在城市道路中，交叉口是道路网络的节点所在，相交道路的各种车辆和行人 都

44、要在交叉口处汇集，形成各类的冲突点，目前城市的交通堵塞主要发生在交叉 口。单点交叉口交通信号控制占城市交叉口的90%以上，因此解决城市交通问题 的关键在于如何合理、有效地组织好单点交叉口的交通问题。信号交叉口优化设 计包括空间设计、时间设计以及时空综合优化设计等诸多方面，是一个系统工程 的问题，因此合理地配时对交叉口交通组织运行、对整个城市道路网络的正常运 行有至关重要的作用。东阳山路一一文明大道交叉口、文明大道一一飞龙岛大桥交叉口、红旗大道 红环路交叉口三个信号控制交叉口是目前赣州市各类交叉口拥堵最为严重 的信号控制交叉口，并且这三个交叉口在交通平峰时段现行信号配时基本能够满 足交通出行要求

45、，而交通高峰时段交叉口交通堵塞现象十分突出，因此本课题主 要研究这三个交叉口在交通高峰时段信号配时优化设计及交叉口相关的空间设 计，以下交叉口交通情况若无特别说明均指交叉口处于交通高峰时段。4.1.1东阳山路一一文明大道信号交叉口问题分析道路规划建设方面由于城市规划建设部门在早期规划过程中并未充分考虑到赣州市机动车保 有辆的增长速度，没有给将来道路的改建和拓宽留有足够余地，导致该交叉口中 的东阳山路交通量的迅速增长而其现有道路容量无法满足其增长需求。信号配时方面交叉口信号相位配时不够合理。第一，在交叉口西进口道车辆相对其他进口 道而言，车辆较少，调查数据显示，该进口的车流量相当于东进口车辆的百

46、分之 五十，却与东进口的相位有相同的绿灯时间，因此浪费部分绿灯时间。第二，在 高峰时段南北进口车辆中直行和右转车较多，左转车辆较少，完全可以在南北方 向同时给车辆放行，。从前面的分析可知，该交叉口通行能力偏低，尤其是南北向道路，交通压力 较大，通行能力不能满足交通需求，各进口道延误非常严重，东、南、北三个进 口道路的饱和度都几乎超过了 1，各车道处于超饱和状态。环境该交叉口交通堵塞带来的环境问题是高峰时段交叉口噪声声级平均在83分 贝，远远超过国家标准的上限70分贝；机动车尾气排放的污染物状况也不容乐 观，据赣州市环保局相关数据资料显示，该路口在交通高峰时段，汽车排放的可 吸入颗粒物指数范围平

47、均在0.08毫克每立方米，虽然已达到国家二级标准，但 与赣州市生态环境质量要求相差甚远。4.1.2文明大道飞龙岛大桥信号交叉口问题分析道路规划建设文明大道一飞龙岛大桥交叉口北向进口道是飞龙岛大桥，该桥于2009年10 月份才建成投入使用，其设置的车道通行能力远大于现有交通量，能够满足车辆 通行要求，该交叉口其他三个方向进口车道基本没有没有拓宽和改建的余地，并 且现有车道通行能力相对而言不能满足交通需求。信号配时由于现有信号相位是南北方向左转专用相位，南北直行相位；东向直行右转 相位；西向直行右转相位四相位；车道的渠化设施基本满足相位设置要求，而且 现在该交叉口的突出问题是高峰时段西向绿灯时间不

48、足，无法满足车辆通行要 求，因此优化相位仍然采用现有的相位数及相位顺序，但需对西向车辆分配更多 的绿灯时间。另外，该交叉口的设有右转专用相位，而右转车辆却与直行车辆共有一条车 道，在实际调查高峰交通量中，当直行车流较多时，会影响右转车辆的正常通行。 因此，我们需要未雨绸缪，此次优化配时设计需要达到两个效果：一方面对交叉 口的现有信号配时进行优化设计，另一方面完善交叉口进口车道设置，充分利用 右转相位的绿灯，减少直行车辆对右转车辆的影响，提高右转车辆的通行率。(3)环境该交叉口环境问题与东阳山路一文明大道信号交叉口环境问题类似。4.1.3红旗大道一一红环路信号交叉口问题分析道路规划建设该交叉口红

49、旗大道方向为双向六车道，其中设有公交专用车道，无中央分隔 带；车道时视距满足要求，标志标线齐全；南北向为双向二车道，机动车与非机 动车混行，无中央分隔带，车道视距基本满足要求，标志标线基本齐全。信号配时现有信号配时采取四相位信号配时，其中南北相位绿灯时间为33s，黄灯时 间为5s，黄灯时间较长，实际上3s的黄灯时间即可使该相位的车辆完全驶离交 叉口，此外东西公交专用相位绿灯较长，在交通调查中发现该相位一个绿灯只有 两三辆公交，绿灯利用率较低。(3)环境该交叉口环境问题与东阳山路一文明大道信号交叉口环境问题类似。4.2交叉口信号相位优化配时设计4.2.1信号配时优化设计流程确定多段式信号配时的时

50、段划分确定配时时段内各进口道各流向的设计交通量图4-1信号相位配时流程图4.2.2交叉口优化相位设计4.2.2.1东阳山路一一文明大道交叉口信号相位优化配时（一）整理调查数据在为期一周的交通调查中，我们重点调查了高峰时段的交通量，并对其进行 综合整理，我们使用高峰时段交通量大的数据，得到表4-1所示的表格，作为下 一步计算周期和延误的数据来源。表4-1高峰时段交通数据表进口道行车方向合计交通量左转直行右转东167.8262175.4605.2西79.422424.4327.8南236.262471.4931.6北88.6817.436.8942.8（二）确定信号相位东西相位方向采取现有相位方案

51、，即东西进口设成东向相位和西向相位。由 于南北车辆中直行右转车高达80%，故将南北方向划分为左转专用相位和直行右 转专用相位，由于交叉口面积较窄，高峰时段中南北相位的车辆无法在一个绿灯 和黄灯后完全驶离交叉口，为了避免由此带来的交通冲突，各个相位中均设有全红时间，红时间，（三）计算相位各个参数饱和流量经过现场的实地测量和调查，确定各个进口单车道饱和流量为1450pcu/h。各相位流量比yi各相位流量比计算公式yi实际交通量各相位流量比计算公式yi相位1南北左转相位2南北直行右转相位3西向相位4东向流量系数和为:y 相位1南北左转相位2南北直行右转相位3西向相位4东向流量系数和为:y = 016

52、21y = 0.3052y = 0.1173y = 0.2164y = y + y + y + y =0.8001234各相损失时间t .及总损失时间T参照华南理工大学出版的城市交通信号配时设计相关专业书籍，将此交叉口 相位的黄灯时间设为3秒，而各个相位的绿灯间隔时间设为5秒，所以绿灯间隔 损失时间即为全红时间为2秒，由于各相位有全红时间，所以启动损失时间设为 2s，由于相位数是四相位，因此，总损失时间为：T = 4 x (2 + 2) = 16s4计算最佳周期C根据韦伯斯特提出的最佳周期公式求得最佳周期。1.5T +1.5T + 51 y1.5 x 16 + 51 0.800=146 s5各相有效绿灯时间Gi及总有效绿灯时间Ge总有效绿灯时间Ge =周期C -总损失时间T = 130s各相有效绿灯时间按流量系数与总流量系数之比确定:（4-1）流量系数y 各相有效绿灯时间=总有效绿灯时间Ge x流量系数之和（4-1）相位1的有效绿灯时间为26秒，相位2的有效绿灯时间为49秒，相位3 的有效绿灯时间为20秒，相位4的有效绿灯时间为35秒。6各相位显示绿灯时间绿灯时间=绿灯时间=有效绿灯时间-黄灯时间+启动损