城市公交客車尾氣污染分析及優(yōu)化控制研究.pdf

1、隨著城市機(jī)動(dòng)車保有量的迅速增加，機(jī)動(dòng)車尾氣已經(jīng)成為我國城市大氣環(huán)境的主要污染源之一，制約著城市的可持續(xù)發(fā)展。對車輛尾氣排放進(jìn)行有效控制已成為亟待研究解決的問題。公交客車作為我國各大中城市的主要公共交通工具，使用區(qū)域集中在城市中心區(qū)域，行駛時(shí)間長，并且由于公交車輛需要停靠站點(diǎn)，導(dǎo)致車輛頻繁地進(jìn)行啟動(dòng)、加減速操作，產(chǎn)生較為嚴(yán)重的尾氣污染，在機(jī)動(dòng)車尾氣排放總量中占有比較大的份額。為了掌握城市公交客車運(yùn)營對大氣環(huán)境的影響，建立考慮環(huán)境因素的公交

2、綠色運(yùn)營策略，文中根據(jù)實(shí)驗(yàn)及調(diào)研數(shù)據(jù)運(yùn)用排放模型分析了城市公交客車的排放狀況，挑選出對公交車輛排放有顯著影響且易于進(jìn)行調(diào)控管理的因素，基于數(shù)學(xué)規(guī)劃方法對公交車輛配置問題、公交車輛區(qū)域調(diào)度問題以及公交票價(jià)制定問題進(jìn)行了研究，建立了相關(guān)的優(yōu)化模型，并采用群智能算法對模型進(jìn)行求解。主要研究工作總結(jié)如下：
　　 1)以武漢市為研究對象，通過實(shí)驗(yàn)和調(diào)研收集了公交車輛的相關(guān)數(shù)據(jù)，分析了武漢市公交車輛的行駛特征。選取適合發(fā)展中國家的IVE模型

3、作為評(píng)估公交車輛尾氣排放的研究工具，根據(jù)車輛運(yùn)行工況計(jì)算得到了武漢市公交車輛尾氣污染的排放清單。對各種公交車型的尾氣污染貢獻(xiàn)率進(jìn)行了研究，對影響公交車輛尾氣排放的相關(guān)因素進(jìn)行了分析歸類，從中選取出易于進(jìn)行調(diào)控管理的三個(gè)因素作為后續(xù)研究的對象。
　　 2)分析計(jì)算了不同類型公交車輛的購買成本、使用成本、報(bào)廢收入以及尾氣排放情況。根據(jù)車輛相關(guān)成本以及排放污染的計(jì)算結(jié)果，建立了一個(gè)基于整數(shù)規(guī)劃的公交車輛配置管理模型，可以在兼顧環(huán)境目標(biāo)

4、的條件下科學(xué)地做出公交車輛更新、報(bào)廢決策。模型以規(guī)劃期內(nèi)系統(tǒng)總成本最小為優(yōu)化目標(biāo)，以尾氣污染控制為主要約束條件，并綜合考慮了預(yù)算資金、設(shè)施容量、乘客需求等因素。以武漢市某大型公交公司進(jìn)行案例分析，結(jié)果表明車輛購置補(bǔ)貼和燃油價(jià)格是影響車隊(duì)車輛配置的敏感因素，當(dāng)補(bǔ)貼下降、柴油與天然氣價(jià)格差距拉大時(shí)，天然氣車以及傳統(tǒng)柴油車的采購量會(huì)增多，車輛提前報(bào)廢的現(xiàn)象也會(huì)明顯增加。
　　 3)將車輛運(yùn)行的環(huán)境影響納入到公交車輛調(diào)度的考慮范圍中，根

5、據(jù)公交運(yùn)營的特征及其相關(guān)要求，建立了以公交網(wǎng)絡(luò)中車輛固定成本，車輛運(yùn)行成本和尾氣污染成本最小化為目標(biāo)的調(diào)度模型。模型可以確定公交車輛的停放車場，為所有車次任務(wù)分配最佳的執(zhí)行車輛。引入變鄰域算法，對傳統(tǒng)蟻群算法進(jìn)行了改進(jìn)，提高了求解速度和效率。選取武漢市不同的公交線路組成區(qū)域調(diào)度網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行案例分析，結(jié)果表明所建立的模型實(shí)現(xiàn)了車輛資源的合理利用。與各線路獨(dú)立優(yōu)化方案對比，區(qū)域調(diào)度方案所需車輛數(shù)目更少，系統(tǒng)綜合成本和尾氣污染成本也分別有不同程度

6、的下降。
　　 4)基于雙層規(guī)劃方法，建立了在擁擠收費(fèi)條件下的公交票價(jià)優(yōu)化模型。通過公交票價(jià)和擁擠收費(fèi)的優(yōu)化組合方案對出行者的出行方式和出行路徑進(jìn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)最小化出行時(shí)間和尾氣排放的目標(biāo)，兼顧了經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。根據(jù)Logit原理描述出行者對公共交通和私人交通的選擇，基于用戶均衡原理構(gòu)建了雙層規(guī)劃模型的下層模型?；诔鲂袝r(shí)間和尾氣排放的計(jì)算分析，建立了上層模型，并在上層模型中綜合考慮了公交票價(jià)、擁擠收費(fèi)以及其他因素。設(shè)計(jì)了改