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摘 要

论文作者签名：＿＿＿＿＿导师签名：＿＿＿＿日期：＿＿＿＿

基于浮动车数据的城市道路网络车辆排放特征研究

21014207 丁子健

指导教师 徐铖铖

摘要

随着城市路网的完善和交通出行需求的增长，交通尾气排放已成为城市大气污染的主要原因，本文基于浮动车数据研究城市道路网络车辆尾气的排放特征。

研究利用ARCGIS软件对浮动车数据进行空间处理，提出机动车比功率（VSP）的计算方法，从浮动车数据中提取交通流特征数据进行车辆比功率计算，然后研究城市道路设施特征和瞬时交通状态对路段比功率的影响，利用统计分析软件得到路段比功率和影响因素的回归模型。依据建立的机动车比功率与机动车尾气排放率的对应关系，由车辆比功率数据计算路网中各项机动车尾气污染物的排放量，并对排放量的分布特征进行时间和空间特征分析。回归模型表明，不同时段路段瞬时交通状态均会对VSP值产生显著的影响，而产生影响的道路设施特征变量是不同的。利用机动车比功率计算车辆尾气排放量的结果也较为准确，高峰时段路网尾气污染物排放量高于平峰时段，而靠近密集住宅区和主要商业区的路段的排放量适当高于其他车流量较小的路段。

关键词：机动车比功率；浮动车；尾气排放；城市道路设施

Research on Vehicle Emission Characteristics of Urban Road Network Based on Floating Car Data

21013101 DING Zijian

Supervised by XU Chengcheng

Abstract

With the improvement of urban road network and the growth of traffic travel demand, traffic exhaust emissions have become the main cause of urban air pollution. Based on the data of floating vehicles, this research studies the exhaust characteristics of urban road network vehicle exhaust.

The research uses ARCGIS software to spatially process the floating vehicle data, proposes the calculation method of the vehicle specific power (VSP), extracts the traffic flow characteristic data from the floating car data to calculate the vehicle specific power, and then studies the the impact of urban road facility characteristics and instantaneous traffic status on the specific power of the road section, statistical analysis software was used to obtain the regression model of the section specific power and influencing factors. Based on the established relationship between the vehicle specific power and the exhaust emission rates of motor vehicles, the exhaust emissions of various motor vehicles in the road network are calculated from the vehicle specific power data, and the distribution characteristics of the emissions are analyzed in time and space. The regression model shows that the instantaneous traffic status of different sections of the road will have a significant impact on the VSP value, while the affected road facility feature variables are different. The use of vehicle specific power to calculate vehicle emissions is also more accurate. During the peak hours, the emission of road network exhaust gas is higher than that during the other hours, while the emissions from road sections near dense residential areas and major commercial areas are appropriately higher than other sections with small vehicle flows.

Key words：vehicle specific power;floating vehicles; exhaust emissions; urban road facilities

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景和意义 1

1.2 文献综述 1

1.2.1 面向排放模型的宏观交通参数及其特征刻画方法 2

1.2.2 面向排放模型的微观交通参数及其特征刻画方法 2

1.2.3 面向交通运行的排放参数及其特征刻画方法 2

1.3 研究内容和研究方法 3

1.4 技术路线 3

第二章 数据来源 5

2.1 南京市浮动车数据 5

2.2 南京市快速内环路网 5

2.3 本章小结 7

第三章 基于浮动车数据的路网车辆比功率计算 8

3.1 基于ARCGIS软件路段缓冲区设置实现浮动车数据提取 8

3.2 基于浮动车数据的路网上车辆比功率( VSP)计算 9

3.2.1 浮动车通过路段的平均速度计算 10

3.2.2 浮动车通过路段的平均加速度计算 11

3.3 浮动车比功率分布特征分析 11

3.4 本章小结 12

第四章 城市道路设施特征对瞬时比功率的影响 14

4.1 城市道路设施特征的获取 14

4.2 车辆瞬时比功率回归分析 16

4.2.1 晚高峰逐步回归分析结果 16

4.2.2 早高峰逐步回归分析结果 18

4.2.3 平峰逐步回归分析结果 19

4.3 模型解释 19

4.4 本章小结 20

第五章 路网机动车尾气排放量计算及分析 21

5.1 基于路段平均比功率计算路网车辆尾气排放 21

5.2 路网上浮动车车辆尾气污染物排放时空分布特征分析 22

5.2.1 南京市快速内环浮动车尾气污染物排放总体分析 22

5.2.2 南京市快速内环浮动车尾气污染物排放时间分布特征分析 23

5.2.3 南京市快速内环浮动车尾气污染物排放空间分布特征分析 25

5.3 本章小结 30

第六章 研究结论与展望 31

6.1 研究结论 31

6.1.1 城市道路设施特征对路段比功率影响的分析结果 31

6.1.2 路网车辆尾气污染物排放特征分析结果 31

6.2 研究方法 31

6.3 研究展望 31

致 谢 33

参考文献 34

绪论

研究背景和意义

改革开放以来我国经济发展速度逐步加快，城市空间规模也不断向外围扩张，城市化水平的提高导致我国机动车总量迅速增加，由机动车尾气排放产生的空气污染物对城市大气环境产生了严重的危害，机动车排放产生的大气污染已成为影响城市空气质量的主要原因之一，引起了全社会的广泛关注。

根据国家相关部门统计，随着近年来城市路网的完善，我国机动车保有量和交通需求呈现高速增长。截至2015年底，我国机动车保有量达2.79亿辆，成为仅次于美国第二大汽车国家，2015年机动车保有量净增达到800万辆。此外，近五年在机动车总量中汽车所占比率也显著提高，已从47%提高到62%。

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