[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

摘要

本发明公开了一种基于GIS和PEMS的城市公交线路节点处排放估算方法，通过车载排放测试系统采集排放数据进而建立城市公交车排放模型，采用GIS进行线路节点(公交站点、交叉口)范围内轨迹点筛选，可以准确估算公交车辆在线路节点处各类尾气排放量大小。本发明首先通过搭建车载排放测试系统获取公交车逐秒排放数据并以速度和比功率为自变量进行回归分析建立各类尾气排放率模型，然后基于GIS进行线路节点范围内轨迹点筛选并对线路节点处公交车尾气排放估算，从而为公交车排放控制、排放预测以及建立节能环保的公共交通系统提供数据支持。

主权项

一种基于GIS和PEMS的城市公交线路节点处排放估算方法，其特征在于所述方法包括下列步骤：步骤1、计算城市公交车在高峰和平峰时的比功率VSP高峰＝f高峰(a,v)VSP平峰＝f平峰(a,v)其中：高峰是指7:00～9:00和16:00～19:00，平峰是指除高峰时段外的其它时间；f为以公交车的加速度a和速度v为自变量的比功率近似计算公式；步骤2、通过搭建城市公交车车载排放测试系统获取城市公交车实际行驶过程中CO2、CO、NOX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瞬时排放数据分为怠速、低速、中速和高速四组，其中怠速时v＝0，低速时0km/h＜v≤20km/h，中速时20km/h＜v≤40km/h，高速时40km/h＜v≤80km/h，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，怠速时以怠速时间t为自变量，非怠速时以步骤1中公交车比功率VSP和公交车速度v为自变量，得到四类污染物气体的排放率模型如下：式中：i表示污染物气体类型，包括CO2、CO、NOX和HC四类污染物气体；t表示怠速时间，单位为s；v为公交车速度，单位为km/h；VSP为公交车比功率，单位为kw/ton；为怠速时第i类污染物气体排放率，单位为g/s；为低速时第i类污染物气体排放率，单位为g/s；为中速时第i类污染物气体排放率，单位为g/s；为高速时第i类污染物气体排放率，单位为g/s；步骤3、基于GIS进行公交线路节点范围内轨迹点筛选，具体包括如下步骤：步骤3‑1、构建空间数据按照GIS中对空间实体的表现形式，将公交站点和交叉口这两种线路节点抽象为矢量点状数据，并将公交站点和交叉口进行分层组织，公交站点和交叉口分别各采用一个点状矢量图层表示，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；步骤3‑2、线路节点范围内轨迹点筛选首先，根据公交车GPS数据中的经纬度，利用GIS技术生成公交车的轨迹点，并从轨迹点中寻找怠速点，计算每个怠速点与将要计算尾气排放量的线路节点之间的距离，针对将要计算尾气排放量的线路节点选出与之距离最小的怠速点，将该怠速点记为P，该怠速点与对应的将要计算尾气排放量的线路节点的距离记为Dmin；其次，对任意一个选出的怠速点P：若与之对应的将要计算尾气排放量的线路节点为公交站点，判断该怠速点P对应的Dmin是否满足Dmin<20m，如满足，该怠速点P为公交线路节点范围内怠速点，否则公交车在此线路节点范围内未怠速，不考虑怠速排放估算；若与之对应的将要计算尾气排放量的线路节点为交叉口，判断该怠速点P对应Dmin小于对应的交叉口范围大小的一半是否成立，如成立，则该怠速点P为此公交线路节点范围内怠速点，否则公交车在此线路节点范围内未怠速，不考虑怠速排放估算；最后，对每个公交线路节点范围内怠速点P，从生成的轨迹点中寻找出处于该点所对应的公交线路节点范围内的该点之前的减速点和该点之后的加速点，将所有公交线路节点范围内怠速点P以及所找出的加速点、减速点组合成线路节点范围内轨迹点并形成轨迹点序列{P1、P2…Pn}，其中n为线路节点范围内轨迹点个数；步骤3‑3、线路节点处排放估算根据公交车的速度、加速点以及当前时间，选择步骤2中得到的相应的四类污染物气体的排放率模型，计算线路节点范围内每个轨迹点Pj处四类污染物气体的排放率,这里j取1～n，采用下式进行线路节点处排放估算：Ei=Σj=1nEij]]>式中：i表示污染物气体类型，包括CO2、CO、NOX和HC四类污染物气体；n为线路节点范围内轨迹点个数；Eij表示第i类污染物气体在线路节点范围内轨迹点Pj处的排放量，单位为g，依据公交车在轨迹点Pj处的速度、加速度以及时间利用步骤1计算比功率并结合步骤2提出的排放率公式进行计算；Ei表示第i类污染物气体在线路节点处的排放的估算量，单位为g。