低碳公路路線設(shè)計關(guān)鍵參數(shù)研究.pdf

1、近年來,隨著大氣中 CO2濃度的不斷升高,全球氣候變暖問題日益嚴峻,由此引發(fā)的各種自然災(zāi)害頻發(fā),嚴重威脅到人類的生存環(huán)境和安全。世界各國都在積極采取措施,共同應(yīng)對全球氣候變化問題,不斷加大節(jié)能減排力度,走綠色低碳發(fā)展之路。公路交通運輸行業(yè)的 CO2排放量巨大,且隨著公路通車里程和汽車保有量的不斷增加,公路碳排放有不斷增長的趨勢。通過制定合理的路線設(shè)計參數(shù),對于降低公路碳排放水平,實現(xiàn)經(jīng)濟效益增長和區(qū)域環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。近幾年,國

2、內(nèi)外學(xué)者紛紛投入低碳公路的研究,本文主要做了以下工作:
　　(1)分析了車型與CO2排放系數(shù)、車輛運行速度、交通量、圓曲線半徑、路面面層特性、縱曲線坡度和坡長、綠化帶植物碳匯等與公路運營期碳排放密切相關(guān)的影響因素;對路線設(shè)計關(guān)鍵參數(shù)中的車輛運行速度和縱曲線坡度進行了重點研究,并建立了相應(yīng)的碳計量公式;完善了已有的公路運營期碳計量模型和綠化帶植物碳匯計量方法。
　　(2)以公路運營期碳排放為母序列,各個路線設(shè)計關(guān)鍵參數(shù)為子序列

3、,進行了灰色關(guān)聯(lián)分析,得到了公路路線設(shè)計關(guān)鍵參數(shù)的低碳關(guān)聯(lián)度。從小到大排序依次為:路面平整度<圓曲線半徑<縱曲線坡度<車輛運行速度<綠化帶植物碳匯狀況<交通量,進一步確定了需要重點研究的路線設(shè)計關(guān)鍵參數(shù)為:車輛運行速度和縱曲線坡度。
　　(3)建立了車輛運行速度和縱曲線坡度分別與交通事故率、車輛運輸成本、路基土石方數(shù)量以及旅客節(jié)約時間效益之間的變化關(guān)系,及相應(yīng)的函數(shù)預(yù)測方程。分析了公路路線設(shè)計多目標優(yōu)化問題,建立了多目標優(yōu)化數(shù)學(xué)模

4、型。借助MATLAB優(yōu)化工具箱,運用fgoalattain函數(shù)調(diào)用格式,采用目標規(guī)劃法,編程求解得到了不同車型優(yōu)化后的路線設(shè)計關(guān)鍵參數(shù)——車輛運行速度和縱曲線坡度的取值。
　　(4)分析了公路建設(shè)主體和環(huán)境監(jiān)督主體之間的博弈過程,建立了完全信息靜態(tài)博弈模型。研究了博弈模型中的收益函數(shù),包括:土石方填挖工程量、路面日常養(yǎng)護費用、交通事故費用、公路碳交易收入、綠化帶植物碳匯效益等。建立了支付矩陣,求解得到了純策略納什均衡解和混合策略納

5、什均衡解,給出了公路建設(shè)過程中的最優(yōu)低碳建設(shè)策略和最優(yōu)環(huán)境監(jiān)督策略。
　　通過以上研究,得到了公路路線設(shè)計關(guān)鍵參數(shù)的碳計量方法,對于定量測算公路運營期碳排放具有重要意義。運用MATLAB編程實現(xiàn)路線設(shè)計多目標優(yōu)化過程,得到了路線設(shè)計關(guān)鍵參數(shù)的最優(yōu)值,可以為公路設(shè)計部門編制路線設(shè)計規(guī)范提供科學(xué)指導(dǎo)。通過博弈模型的研究,得到了公路低碳建設(shè)和環(huán)境監(jiān)督最優(yōu)策略,可以為低碳公路建設(shè)者提供決策支持。研究成果對于降低公路碳排放水平,并在一定程度