[发明专利]一种基于GIS和PEMS的城市公交线路节点处排放估算方法

说明书

技术领域

本发明涉及交通领域，特别是城市公交线路节点处排放估算方法。

背景技术

随着城市交通设施和居民生活条件的改善，机动车保有量持续增长，数量庞大的机动车带来了严重的环境污染问题并成为空气污染的重要源头。为解决城市发展过程中的交通污染问题，国家先后出台一系列政策提倡优先发展公共交通。虽然城市公交车在机动车总量中所占比重不是很大，但其运行环境有自身特殊性，由于公交车发动机排量大、运行时间长、油品低以及工况变化频繁，尤其是在线路节点处(公交站点、交叉口)频繁加减速产生高排放，使其在整个机动车排放总量中的贡献率较大。目前，尚未有城市公交在线路节点处尾气排放的量化研究。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种公交线路节点处尾气排放估算方法，能够为合理评估城市公交车的污染物排放水平提供依据以及建立节能环保的公共交通系统提供支持。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于地理信息系统(Geographic Information System，简称GIS)和搭建城市公交车车载排放测试系统(Portable Emission Measurement System，简称PEMS)的城市公交线路节点处排放估算方法流程如下：

(1)计算城市公交车比功率

现阶段，比功率(Vehicle Specific Power，简称VSP)被广泛用于排放特征分析、行驶工况开发以及排放预测等领域，关于VSP的计算，对重型柴油车的计算尚无统一公式，根据比功率计算公式并结合各城市公交车实际情况进行相关参数取值，得到以加速度a和速度v为自变量的高峰时(7:00～9:00和16:00～19:00)的比功率和平峰时(除高峰时段外的其它时间)的比功率的近似计算公式如下：

VSP_高峰＝f^高峰(a,v)

VSP_平峰＝f^平峰(a,v)

(2)建立城市公交车微观排放模型(V-VSP模型)

通过搭建车载排放测试系统，获取城市公交车实际行驶过程中CO₂、CO、NO_X和HC四类污染物气体的瞬时排放数据，根据公交车行驶速度将排放率数据分为怠速(v＝0)、低速(0km/h＜v≤20km/h)、中速(20km/h＜v≤40km/h)和高速(40km/h＜v≤80km/h)四组，采用回归分析方法建立四类污染物气体的排放率模型，其中，怠速情况以时间为自变量，非怠速时以车辆瞬时比功率和瞬时速度为自变量，，得到四类污染物气体的排放率模型：

式中：

i表示污染物气体类型，包括CO₂、CO、NO_X和HC四类污染物气体；

t表示怠速时间，单位为s；

v为车辆瞬时速度，单位为km/h；

VSP为车辆瞬时比功率，单位为kw/ton；

E_i^怠速为怠速时第i类污染物气体排放率，单位为g/s；

E_i^低速为低速时第i类污染物气体排放率，单位为g/s；

E_i^中速为中速时第i类污染物气体排放率，单位为g/s；

E_i^高速为高速时第i类污染物气体排放率，单位为g/s；

(3)基于GIS进行公交线路节点范围内轨迹点筛选

该过程需要严格按照GIS的建立流程进行，主要包括数据组织和功能实现：

1)空间数据构建

按照GIS中对空间实体的表现形式，将线路节点(公交站点、交叉口)抽象为矢量点状数据，将公交站点和交叉口进行分层组织，分别用两个点状矢量图层表示公交站点和交叉口，公交站点图层属性包括站点名称、所在线路等，交叉口图层包括交叉口名称、交叉口范围大小等；设置每个公交站点的线路节点范围为40m，每个交叉口的线路节点范围为该交叉口范围的大小。

2)线路节点范围内轨迹点筛选