[發(fā)明專利]基于時(shí)空速度域重構(gòu)的路網(wǎng)排放清單建立方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110430768.2
• 申請(qǐng)日: 2021-04-21
• 公開（公告）號(hào): CN113256966B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 康宇;李兵兵;曹洋;趙振怡;許鎮(zhèn)義;夏秀山
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)先進(jìn)技術(shù)研究院;安徽省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心（安徽省重污染天氣預(yù)報(bào)預(yù)警中心）
• 主分類號(hào): G08G1/01
• 分類號(hào): G08G1/01;G01S19/39;G01S19/52;G08G1/052
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙) 34115
• 代理人: 苗娟

1.一種基于時(shí)空速度域重構(gòu)的路網(wǎng)排放清單建立方法，其特征在于，包括以下步驟，

S1：對(duì)城市交通中機(jī)動(dòng)車GPS軌跡數(shù)據(jù)預(yù)處理和城市路網(wǎng)數(shù)據(jù)預(yù)處理和路段切割，從而構(gòu)造建立排放清單所需的交通GPS軌跡點(diǎn)數(shù)據(jù)集；

S2：利用交通狀態(tài)在時(shí)序上的連續(xù)相關(guān)性和擁堵傳播方向，通過高斯自適應(yīng)平滑模型插補(bǔ)S1中的交通GPS軌跡點(diǎn)數(shù)據(jù)集中缺失的交通速度值，從而構(gòu)建連續(xù)的速度域；

S3：在充分考慮不同交通模式下交通速度與交通密度的相關(guān)性后，通過Edie速度-密度模型估計(jì)路段上的交通流密度，從而估計(jì)出相應(yīng)的連續(xù)交通流變化Q_j(t,x)；

S4：利用步驟S2中構(gòu)建出的連續(xù)速度域后，通過微觀排放模型計(jì)算出機(jī)動(dòng)車連續(xù)排放變化率，結(jié)合步驟S3估計(jì)的連續(xù)交通流建立路段上各污染物的排放清單；

其中，步驟S2具體包括：

S21：通過對(duì)每個(gè)GPS點(diǎn)進(jìn)行路段匹配后，每個(gè)GPS點(diǎn)p的屬性都包括所在的路段的信息p.r；給定路段上的GPS點(diǎn)集R_j＝{p₁,p₂,…,p_i,…,p_n|p_i＝(t_i,g_i,v_i,r_j,x_i)}作為構(gòu)建速度域的參考點(diǎn)；其中，每個(gè)GPS點(diǎn)p包含時(shí)間戳t和地理空間坐標(biāo)g，即p＝(t,g)，x為GPS點(diǎn)在路段上的位置；

S22：根據(jù)交通變化波動(dòng)與交通流傳播方向關(guān)系，構(gòu)建自由流動(dòng)和擁堵的條件下速度域V_free(t,x)、V_cong(t,x):

其中，平滑核函數(shù)φ_i(t,x)分別隨著點(diǎn)(t,x)和其他GPS點(diǎn)(t_i,x_i)的距離，即|t-t_i|和|x-x_i|，而衰減；當(dāng)GPS點(diǎn)與所要估計(jì)的點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，函數(shù)將生成更小的系數(shù)；平滑核函數(shù)的表示如下：

其中σ和τ分別是空間和時(shí)間上的平滑寬度，兩個(gè)參數(shù)通過調(diào)整提高平滑器的性能；標(biāo)準(zhǔn)化函數(shù)Φ(t,x)是所有核函數(shù)φ_i(t,x),i＝1,2,...,n的和，即：

同時(shí)，C_cong和C_free分別表示在擁堵條件和自由流動(dòng)條件下交通變化波動(dòng)的傳播速度；

S23：利用一個(gè)能夠衡量擁堵程度的權(quán)重函數(shù)ω(t,x)來結(jié)合S22中構(gòu)建的V_free(t,x)和V_cong(t,x)，其中，時(shí)空速度域的表達(dá)式為：

V(t,x)＝ω(t,x)V_cong(t,x)+[1-ω(t,x)]V_free(t,x)

其中，ω(t,x)＝W(V_free(t,x),V_cong(t,x))，并且

其中min(V_free,V_cong)確保模型始終優(yōu)先考慮擁堵條件下的速度域構(gòu)建；V_thr表示自由流動(dòng)狀態(tài)和擁堵狀態(tài)之間的閾值；ΔV表示兩種狀態(tài)之間的過度寬度；

其中，步驟S4具體包括：

S41：給定路段r_j的連續(xù)速度域V_j(t,x)，利用EMIT微觀排放因子模型計(jì)算出連續(xù)排放率TP_l(t,x)；EMIT模型由兩個(gè)模塊組成：發(fā)動(dòng)機(jī)排放模塊和尾氣管排放模塊；首先定義機(jī)動(dòng)車牽引力P_tract：

其中各項(xiàng)參數(shù)定義分別如下：

A：滾動(dòng)阻力項(xiàng)；B：滾動(dòng)阻力項(xiàng)的速度修正；C：空氣阻力項(xiàng)；M：發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量；g：重力常數(shù)；θ：道路坡度；定義l為通用的排放物種類，即l＝一氧化碳CO,碳?xì)浠衔颒C,氮氧化合物NO_x，則排放物l的發(fā)動(dòng)機(jī)排放率EO_l表達(dá)式為：

尾氣管排放模塊下不同污染物的尾氣排放率TP_l分別有不同的計(jì)算公式：

S42：給定路段r_j的連續(xù)排放率TP_l(t,x)、交通流Q_j(t,x)和路段屬性，則路段的交通排放清單由下面函數(shù)描述，其排放值為：

；

r.n為車道數(shù)，r.len為路段長(zhǎng)度；

其中，CO的相關(guān)參數(shù)取值為：

α_co＝0.0316,β_co＝0.0,δ_co＝1.09e-07,ζ_co＝0.00883,α′_co＝0.0261

HC的相關(guān)參數(shù)取值為：

α_HC＝0.00916,β_HC＝0.0,δ_HC＝7.55e-09,ζ_HC＝0.00111,α'_HC＝0.00528；

NO_x的相關(guān)參數(shù)取值為：

同時(shí)，m'_CO＝1.15，m”_CO＝0.045，m”_HC＝3.69，m”'_HC＝23.39，q'_CO＝-0.006，q”_CO＝0.746，q’_HC＝0.0011，q”_HC＝-0.031，q”’_HC＝-0.977，z’_CO＝0.005，z”_CO＝0.705，z’_HC＝0.011，z”_HC＝0.047。