淮海广场碳排放最小的信号配时优化(附件)
交叉口是城市道路交通的核心，机动车在交叉口怠速运行，产生较多的碳排放，不利于城市环境改善。为了减少淮海广场碳排放，本文调查了淮海广场交叉口交通流量及信号配时基本情况，分车速、车辆类型、燃料类型三个影响因素构建了淮海广场交叉口碳排放模型，运用Webster法优化淮海广场信号配时方案，通过VISSIM仿真得到交通延误等参数，计算优化前后的碳排放量并进行对比分析。计算结果表明本文提出的信号配时方案淮海广场的碳排放减少量达到22.21%，即本文提出的信号配时能有效地减少淮海广场碳排放。关键词 碳排放，信号配时，VISSIM仿真
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 研究内容 2
2 碳排放影响因素分析 3
2.1 车辆型号对车辆排放的影响 3
2.2 加、减速过程和怠速过程对车辆排放的影响 4
2.3 燃料类型对碳排放的影响 5
2.4 车辆碳排放总量 5
3 淮海广场交通调查 6
3.1 淮海广场研究区域的确定 6
3.2 淮海广场各交通参数调查方法 7
3.3 淮海广场交叉口调查结果 8
3.4 淮海广场交叉口调查结果分析 10
4 淮海广场信号配时优化 10
4.1 信号配时介绍 10
4.2 信号配时方法 11
4.3 淮海广场信号配时优化 13
5 淮海广场交叉口VISSIM仿真及碳排放计算 15
5.1 VISSIM仿真软件介绍 15
5.2 VISSIM仿真平台建立 15
5.3 淮海广场VISSIM仿真结果及碳排放计算 16
5.4 淮海广场优化前后对比分析 17
结 论 18
致 谢 19
参考文献 20
1 绪论
1.1 课题研究背景
机动车尾气排放是城市CO2排放主要组成部分，并且其是造成全球温室效应的罪魁祸首之一。在城市道路上，机动车行驶 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
时产生的尾气排放主要包括两部分：一部分是行驶过程中产生的尾气排放，另一部分是在信号交叉口前停车等待产生的尾气排放。交叉口作为城市交通网络中重要的组成部分，也是车辆尾气排放最为明显的地方。因此通过信号配时优化降低车辆在信号交叉口的碳排放具有显著意义。
淮海广场位于淮安市市中心，它连接着淮海东路，淮海西路，淮海北路，淮海南路四条淮安主干道。淮海东路为双向四车道，淮海西路、淮海北路、淮海南路均为双向六车道。淮海广场是淮安市的市中心，淮海东路以北是淮安新亚购物广场和淮安金鹰国际购物中心。因此，它在淮安的经济、商业和交通方面都发挥着重要的作用。淮海广场位于淮安市商业中心区域，交通密度大。所以研究淮海广场交叉口信号控制对减少淮安市信号控制交叉口的车辆排放具有普遍意义。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
通过交通信号配时优化减少车辆排放的研究大部分集中在欧洲和日本。法国的Sophie等通过对特定信号交叉口进行实地测量，获得了大量数据，量化研究了此道路的车辆尾气（如 HC、CO 等）和燃油消耗率，并对比分析了 CRONOS（实时自适应信号控制策略）和原信号控制策略对环境的影响[2]；日本的松下电器有限公司基于启发式方法和遗传算法对信号配时方案进行了优化，有效减少了CO2 排放量[3]。美国国家环境保护局通过对不同种车辆类型、车辆发动机排放量、行驶公里数不同的机动车做了大量的研究工作，开发了具备完备功能的机动车尾气排放模拟软件（MOVES）。Frey等建立了研究CO、CO2、NOx和HC在不同交通状态下的排放率的具体方法[4]。Abousenna等运用微观仿真软件VISSIM和MOVES对美国洲际道路I4上的机动车尾气排放特性进行了研究，比较了通过平均速度和瞬时加速度计算车辆尾气的方法，认为平均速度忽视了机动车在加、减速状态下尾气排放的变化而瞬时速度能够精确的计算机动车尾气排放量[5]。
1.2.2 国内研究现状
郭栋等[6]选择城市道路轻型车为研究对象，建立了适用于机动车比功率计算的公式，并对比功率进行了分区。
曹倩霞等[7]根据机动车行驶工况排放计算模型，以遗传算法为工具，建立了车辆排放和交叉口信号的自动优化平台。
高云峰等[8]建立了基于比功率法的逆推方法，定量估计了交叉口前排队车辆排放的排放量，为优化排气排放的评价奠定了基础。
杨兆升[9]基于比功率进行机动车排放的计算并对排放和延误进行回归分析建立了一个多目标信号控制来优化控制交叉口的周期时长和绿灯时。但对干线及区域协调化没有提出相对应的模型。
王筱雨[10]通过VISSIM仿真验证了在交叉口碳排放和交通延误成正相关关系。
苏春敏[11]等通过实际案例优化了城市道路单点信号控制交叉口并使其碳排放减少。
曲鑫[12]进行了多目标的交通信号控制研究并将机动车排放量作为改善交叉口运行状态的目标之一，提出了信号控制方法。
1.3 研究内容
1.3.1 研究目的
本课题的研究目的在于提出基于碳排放最小的城市道路交叉口的信号配时优化模型，并且通过对比分析交叉口信号配时优化前后的碳排放量情况，进而对淮海广场交叉口进行信号配时优化，达到淮海广场碳排放最小的优化效果。
1.3.2 研究思路
首先，掌握研究的背景和意义，查找资料，分析影响碳排放的因素。
其次，通过实地调查淮海广场的信号配时和车速。
再次，运用Webster算法求解交通延误最小的淮海广场信号配时。
再者，将两种信号配时用于VISSIM仿真模型得出交通延误参数测算出淮海广场现有信号配时以及优化后的淮海广场排放量。
最后，通过比较信号配时优化前后的碳排放量得出结论。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 研究内容 2
2 碳排放影响因素分析 3
2.1 车辆型号对车辆排放的影响 3
2.2 加、减速过程和怠速过程对车辆排放的影响 4
2.3 燃料类型对碳排放的影响 5
2.4 车辆碳排放总量 5
3 淮海广场交通调查 6
3.1 淮海广场研究区域的确定 6
3.2 淮海广场各交通参数调查方法 7
3.3 淮海广场交叉口调查结果 8
3.4 淮海广场交叉口调查结果分析 10
4 淮海广场信号配时优化 10
4.1 信号配时介绍 10
4.2 信号配时方法 11
4.3 淮海广场信号配时优化 13
5 淮海广场交叉口VISSIM仿真及碳排放计算 15
5.1 VISSIM仿真软件介绍 15
5.2 VISSIM仿真平台建立 15
5.3 淮海广场VISSIM仿真结果及碳排放计算 16
5.4 淮海广场优化前后对比分析 17
结 论 18
致 谢 19
参考文献 20
1 绪论
1.1 课题研究背景
机动车尾气排放是城市CO2排放主要组成部分，并且其是造成全球温室效应的罪魁祸首之一。在城市道路上，机动车行驶 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
时产生的尾气排放主要包括两部分：一部分是行驶过程中产生的尾气排放，另一部分是在信号交叉口前停车等待产生的尾气排放。交叉口作为城市交通网络中重要的组成部分，也是车辆尾气排放最为明显的地方。因此通过信号配时优化降低车辆在信号交叉口的碳排放具有显著意义。
淮海广场位于淮安市市中心，它连接着淮海东路，淮海西路，淮海北路，淮海南路四条淮安主干道。淮海东路为双向四车道，淮海西路、淮海北路、淮海南路均为双向六车道。淮海广场是淮安市的市中心，淮海东路以北是淮安新亚购物广场和淮安金鹰国际购物中心。因此，它在淮安的经济、商业和交通方面都发挥着重要的作用。淮海广场位于淮安市商业中心区域，交通密度大。所以研究淮海广场交叉口信号控制对减少淮安市信号控制交叉口的车辆排放具有普遍意义。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
通过交通信号配时优化减少车辆排放的研究大部分集中在欧洲和日本。法国的Sophie等通过对特定信号交叉口进行实地测量，获得了大量数据，量化研究了此道路的车辆尾气（如 HC、CO 等）和燃油消耗率，并对比分析了 CRONOS（实时自适应信号控制策略）和原信号控制策略对环境的影响[2]；日本的松下电器有限公司基于启发式方法和遗传算法对信号配时方案进行了优化，有效减少了CO2 排放量[3]。美国国家环境保护局通过对不同种车辆类型、车辆发动机排放量、行驶公里数不同的机动车做了大量的研究工作，开发了具备完备功能的机动车尾气排放模拟软件（MOVES）。Frey等建立了研究CO、CO2、NOx和HC在不同交通状态下的排放率的具体方法[4]。Abousenna等运用微观仿真软件VISSIM和MOVES对美国洲际道路I4上的机动车尾气排放特性进行了研究，比较了通过平均速度和瞬时加速度计算车辆尾气的方法，认为平均速度忽视了机动车在加、减速状态下尾气排放的变化而瞬时速度能够精确的计算机动车尾气排放量[5]。
1.2.2 国内研究现状
郭栋等[6]选择城市道路轻型车为研究对象，建立了适用于机动车比功率计算的公式，并对比功率进行了分区。
曹倩霞等[7]根据机动车行驶工况排放计算模型，以遗传算法为工具，建立了车辆排放和交叉口信号的自动优化平台。
高云峰等[8]建立了基于比功率法的逆推方法，定量估计了交叉口前排队车辆排放的排放量，为优化排气排放的评价奠定了基础。
杨兆升[9]基于比功率进行机动车排放的计算并对排放和延误进行回归分析建立了一个多目标信号控制来优化控制交叉口的周期时长和绿灯时。但对干线及区域协调化没有提出相对应的模型。
王筱雨[10]通过VISSIM仿真验证了在交叉口碳排放和交通延误成正相关关系。
苏春敏[11]等通过实际案例优化了城市道路单点信号控制交叉口并使其碳排放减少。
曲鑫[12]进行了多目标的交通信号控制研究并将机动车排放量作为改善交叉口运行状态的目标之一，提出了信号控制方法。
1.3 研究内容
1.3.1 研究目的
本课题的研究目的在于提出基于碳排放最小的城市道路交叉口的信号配时优化模型，并且通过对比分析交叉口信号配时优化前后的碳排放量情况，进而对淮海广场交叉口进行信号配时优化，达到淮海广场碳排放最小的优化效果。
1.3.2 研究思路
首先，掌握研究的背景和意义，查找资料，分析影响碳排放的因素。
其次，通过实地调查淮海广场的信号配时和车速。
再次，运用Webster算法求解交通延误最小的淮海广场信号配时。
再者，将两种信号配时用于VISSIM仿真模型得出交通延误参数测算出淮海广场现有信号配时以及优化后的淮海广场排放量。
最后，通过比较信号配时优化前后的碳排放量得出结论。
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