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上篇 城市交通系统能源消耗分析方法3

第1章 绪论3

1.1 研究背景3

1.2 我国城市道路交通系统现状简介5

1.2.1 车辆特征5

1.2.2 道路特征5

1.2.3 交通特征6

1.3 国内外研究现状6

1.4 目前降低汽车燃油消耗的主要措施8

1.5 降低运输系统燃油消耗的重要性8

1.5.1 运输产业的发展可带动经济的发展8

1.5.2 经济的发展过程中，对运输业的增长需求要远高于经济的增长速度8

1.5.3 油耗的降低会带来环境的改善8

1.5.4 只有降低燃油消耗才能加快经济的增长9

1.6 本项目的主要研究内容及技术路线9

1.6.1 主要研究内容9

1.6.2 研究技术路线9

第2章 汽车燃油消耗微观模型11

2.1 汽车燃油消耗指标11

2.2 影响汽车燃油消耗的主要因素12

2.3 发动机参数的确定12

2.3.1 发动机功率12

2.3.2 发动机转速的确定14

2.3.3 比油耗的确定14

2.4 汽车燃油消耗微观模型15

2.5 汽车燃油消耗各指标之间的关系15

2.5.1 单位油耗与百公里油耗的关系15

2.5.2 百公里油耗与单位运输量燃油消耗指标的关系15

2.5.3 实测油耗与百公里油耗的关系15

2.6 微观模型的标定16

2.6.1 车型的选择16

2.6.2 发动机比油耗曲线的标定18

2.6.3 参数α，Pn的标定22

第3章 汽车燃油消耗微观模型的效应分析24

3.1 发动机功率与转速对油耗的影响24

3.2 道路坡度对百公里油耗的影响25

3.3 速度对百公里油耗的影响26

3.4 载重量对百公里油耗的影响27

3.5 汽车减速、加速过程对燃油消耗的影响29

3.6 汽车滑行、加速过程对燃油消耗的影响31

第4章 城市交通系统汽车油耗试验34

4.1 概述34

4.1.1 汽车燃油消耗的评价指标34

4.1.2 汽车燃油消耗试验的一般方法34

4.2 汽车燃油消耗试验38

4.3 车型的确定38

4.4 城市交通环境中汽车燃油消耗试验方案设计38

4.4.1 试验仪器及试验车型38

4.4.2 试验路线39

4.4.3 试验时间39

4.4.4 试验中主要记录的数据40

4.4.5 试验结果40

第5章 汽车燃油消耗预测模型46

5.1 汽车燃油消耗指标与影响因素指标的聚类分析46

5.1.1 聚类分析46

5.1.2 聚类指标的确定48

5.1.3 桑塔纳轿车聚类分析49

5.1.4 东风 EQ1090载货车聚类分析51

5.2 回归变量的选择52

5.2.1 桑塔纳轿车回归模型表达式52

5.2.2 载货车回归模型表达式54

5.3 桑塔纳轿车油耗预测回归模型56

5.3.1 实际油耗和行驶油耗回归模型56

5.3.2 实际百公里油耗和行驶百公里油耗58

5.4 东风 EQ1090载货车油耗预测回归模型61

5.4.1 实际油耗和行驶油耗回归模型61

5.4.2 实际百公里油耗和行驶百公里油耗64

5.5 小结66

5.5.1 回归模型小结66

5.5.2 汽车当量燃油消耗67

5.5.3 小客车当量燃油消耗67

第6章 交叉口燃油消耗分析69

6.1 信号交叉口汽车燃油消耗69

6.1.1 信号交叉口通行能力69

6.1.2 信号交叉口延误70

6.1.3 单车通过信号交叉口时的燃油消耗73

6.1.4 信号交叉口燃油消耗总量76

6.2 环形交叉口燃油消耗77

6.2.1 环形交叉口延误77

6.2.2 单车通过环形交叉口时的燃油消耗78

6.2.3 环形交叉口燃油消耗总量80

6.3 无控制交叉口燃油消耗81

6.3.1 无控制交叉口延误81

6.3.2 单车通过无控制交叉口的燃油消耗81

6.3.3 无控制交叉口的燃油消耗总量82

6.4 信号交叉口燃油消耗分析实例82

6.4.1 确定交通参数83

6.4.2 计算信号交叉口各进口车道的通行能力、停车延误、减速延误和加速延误85

6.4.3 计算信号交叉口各进口车道的延误率、停车率和加减速比例86

6.4.4 计算各进口车道的停车油耗 A.F.Cs、减速油耗 A.F.Cd、加速油耗 AFCa 及总油耗88

6.4.5 计算交叉口燃油消耗总量89

第7章 城市交通系统燃油消耗分析91

7.1 城市交通系统燃油消耗总量分析方法91

7.2 各服务水平下的燃油消耗分析91

7.2.1 连接路段各服务水平下的燃油消耗92

7.2.2 信号交叉口各服务水平下的燃油消耗92

7.3 城市交通系统燃油消耗软件开发93

7.3.1 软件开发主要内容93

7.3.2 软件工作流程93

7.4 城市交通系统燃油消耗预测与评价——以苏州市综合交通规划方案为例94

7.4.1 苏州市道路和交通特征94

7.4.2 规划年小客车油耗在网络中的分布95

7.4.3 苏州市道路网汽车燃油消耗97

7.5 城市交通系统降低汽车燃油消耗的途径97

7.5.1 交叉口间距对汽车燃油消耗的影响97

7.5.2 速度对汽车燃油消耗的影响98

参考文献99

中篇 城市交通系统声环境影响分析方法103

第8章 概述103

8.1 研究背景103

8.2 国内外研究现状104

8.2.1 理论计算方法104

8.2.2 经验模型方法104

8.2.3 计算机方法105

8.3 研究目标与主要研究内容106

8.3.1 研究目标106

8.3.2 主要研究内容106

第9章 声波基础108

9.1 声波的基本概念108

9.1.1 频率、波长和声速108

9.1.2 频程和频谱109

9.2 声压、声强和声功率112

9.2.1 声压112

9.2.2 声强112

9.2.3 声功率112

9.3 声压级、声强级和声功率级113

9.3.1 声压级113

9.3.2 声强级113

9.3.3 声功率级113

9.4 声级的合成和分解114

9.4.1 声压级的合成114

9.4.2 声压级的分解116

9.5 声波传播中的三个基本方程117

9.5.1 运动方程117

9.5.2 连续性方程117

9.5.3 物态方程117

9.6 声在大气中的传播118

9.7 噪声评价标准119

9.8 常用噪声评价量119

9.8.1 A 声级 LA119

9.8.2 等效连续 A 声级 Leq120

9.8.3 噪声评价等级数(NR 曲线)120

9.8.4 累计分布声级 LN120

9.8.5 语言干扰级120

9.8.6 交通噪声指数(TNI)121

9.8.7 噪声污染级(NPL)121

9.8.8 日-夜噪声级(Ldh)121

第10章 单车噪声分析123

10.1 汽车加速行驶噪声限值123

10.1.1 国外汽车加速行驶噪声限值123

10.1.2 各国汽车加速行驶噪声限值的比较125

10.2 汽车匀速行驶噪声126

10.2.1 已有研究成果126

10.2.2 汽车匀速行驶噪声测量127

10.3 道路结构及周边环境对声级的修正131

10.3.1 道路上坡侧的声级修正131

10.3.2 道路下坡侧的声级修正131

10.3.3 路面结构的声级修正132

10.3.4 街道两侧环境结构的声级修正132

10.3.5 不同路侧反射物表面对计算噪声值的修正132

第11章 城市道路路段交通噪声分析与预测模型134

11.1 单车行驶噪声134

11.2 单车道等间距行驶交通噪声135

11.2.1 单一车型交通噪声135

11.2.2 单车道多车型时交通噪声143

11.3 多车道多车型等间距行驶交通噪声145

11.4 多车道多车型非等间距行驶交通噪声145

11.4.1 单车道单车型等效噪声145

11.4.2 单车道多车型等效噪声146

11.4.3 多车道多车型等效噪声147

11.5 计算机模拟147

11.5.1 车头时距分布模型147

11.5.2 利用模拟采样系统进行混合车流噪声预报148

11.5.3 调查实例152

第12章 城市道路交叉口交通噪声分析与预测模型155

12.1 十字形信号交叉口交通噪声155

12.1.1 交叉口车辆运行特性156

12.1.2 交叉口交通噪声组成156

12.1.3 进口道1157

12.1.4 进口道2163

12.1.5 进口道3165

12.1.6 进口道4166

12.1.7 交叉口总噪声值167

12.2 环形交叉口交通噪声分析167

12.2.1 环形交叉口形状及车流运行特征167

12.2.2 环形交叉口噪声评价点168

12.2.3 环形交叉口噪声预测168

12.2.4 公式简化172

12.3 无信号交叉口交通噪声分析172

第13章 城市道路交通噪声调查与分析174

13.1 人民路交通流量及噪声分析174

13.1.1 道路几何结构174

13.1.2 道路流量分析174

13.1.3 交通噪声分析175

13.2 路段交通噪声统计模型178

13.2.1 交通噪声方差 SD 与交通量及交通组成的关系178

13.2.2 统计声级 Lx 随 SD 的变化179

13.3 人民路与道前街交叉口交通流量分析181

13.3.1 人民路与道前街交叉口几何形状及车道组成181

13.3.2 总流量分析182

13.3.3 交叉口各进口道流量流向分析183

13.4 人民路与道前街(十梓街)交叉口交通噪声分析183

13.5 交叉口其他交通噪声指标的确定186

13.5.1 交通噪声方差 SD186

13.5.2 统计声级 Lx186

第14章 交通噪声在道路网络上的分布——以镇江市为例188

14.1 镇江市道路网络评价分析188

14.1.1 镇江市道路网络特征188

14.1.2 镇江市道路网络交通特征189

14.1.3 镇江市道路网络交通质量评价190

14.2 道路网络交通噪声分析192

14.2.1 道路网络路段交通噪声分析192

14.2.2 道路网络交叉口交通噪声分析194

14.3 道路网络交通噪声分析软件使用介绍194

14.4 镇江市道路网路段及交叉口噪声分布197

第15章 交通噪声防治201

15.1 概述201

15.1.1 噪声的危害201

15.1.2 噪声的主观评价201

15.1.3 噪声容许标准202

15.2 城市道路及交叉口交通噪声防治措施203

15.2.1 概述203

15.2.2 区域规划203

15.2.3 工程措施203

15.2.4 管制措施205

参考文献207

下篇 城市交通系统大气环境影响分析方法211

第16章 概述211

16.1 研究的意义与背景211

16.2 国内外研究概况213

16.3 研究目标与研究内容215

16.3.1 研究目标215

16.3.2 主要研究内容215

第17章 典型路段和交叉口交通特征与污染物扩散浓度实验217

17.1 概况217

17.2 实验路段和交叉口的选择220

17.3 实验方案的设计223

17.3.1 路段实验方案的设计224

17.3.2 交叉口实验方案的设计229

17.4 实验结果和分析235

17.4.1 路段实验结果和分析235

17.4.2 交叉口实验结果和分析247

第18章 单车尾气污染物排放分析261

18.1 城市交通排放污染物评价因子261

18.2 确定单车污染物排放因子的方法262

18.3 适用于我国城市交通规划的 MOBILE 模式法参数修正264

18.3.1 MOBILE5模式基本方法264

18.3.2 单车基本排放因子和劣化率265

18.3.3 机动车里程分布266

18.3.4 机动车登记分布266

18.3.5 检查和维护计划267

18.3.6 温度267

18.3.7 速度267

18.3.8 车辆行驶里程比例268

18.3.9 方案项参数268

18.3.10 怠速排放因子268

18.4 南京市机动车污染物排放因子计算268

18.4.1 南京市机动车污染物排放参数调查269

18.4.2 南京市机动车污染物现状排放因子计算和分析272

18.4.3 南京市路段和交叉口试验机动车污染物排放因子276

18.5 机动车综合排放因子的拟合模型278

18.5.1 HC 综合排放因子的拟合模型279

18.5.2 CO 综合排放因子的拟合模型282

18.5.3 NOx 综合排放因子的拟合模型285

第19章 车流尾气污染物排放分析288

19.1 车流尾气污染物排放量计算方法288

19.1.1 污染物标准小汽车单位排放因子288

19.1.2 道路交通负荷条件下的污染物排放量289

19.1.3 交叉口交通污染物排放量289

19.1.4 城市交通网络总体负荷条件下的污染物排放量290

19.2 城市交通污染物排放量计算——以镇江市为例290

19.2.1 机动车污染物现状排放因子291

19.2.2 道路路段交通污染物排放量计算291

19.2.3 道路交叉口交通污染物排放量计算292

第20章 车流尾气污染物扩散分析293

20.1 城市道路机动车排放源强293

20.2 城市街道污染物扩散影响因素293

20.2.1 街道建筑结构对扩散的影响293

20.2.2 来流风向对扩散的影响295

20.2.3 风速对扩散的影响296

20.2.4 日照对扩散的影响296

20.3 国内外城市街道机动车污染物扩散模式的研究296

20.3.1 高斯型模式296

20.3.2 经验模式297

20.3.3 数值模拟模式297

20.3.4 箱模式298

20.4 城市开阔型道路扩散模式298

20.4.1 CALINE 模式简介298

20.4.2 CALINE 模式对南京市道路现场实验的模拟299

20.5 城市街道峡谷扩散模式——OSPM302

20.5.1 OSPM 模式简介302

20.5.2 OSPM 模式参数302

20.6 城市交叉口机动车污染物扩散模式303

20.6.1 城市交叉口污染物构成304

20.6.2 城市十字交叉口机动车污染物扩散模式304

20.6.3 城市 T 型交叉口机动车污染物扩散模式306

20.6.4 实测数据与模式结果的比较307

20.7 信号交叉口交通排放污染物扩散模拟308

20.7.1 信号交叉口交通排放污染物扩散模型308

20.7.2 信号交叉口现场试验的交通排放污染物扩散模拟312

20.7.3 镇江市局部交叉口污染物浓度的计算和评价315

20.8 城市道路交通 NOx 浓度计算316

20.8.1 计算原理316

20.8.2 路段现场实验交通排放 NOx 浓度模拟317

20.8.3 信号交叉口现场实验交通排放 NOx 浓度模拟319

第21章 城市交通大气环境影响评价与应用321

21.1 城市交通大气污染物排放量分担率321

21.1.1 污染物排放总量321

21.1.2 污染物排放量分担率323

21.2 分车型机动车污染物分担率324

21.3 城市道路网分等级污染评价325

21.4 模糊聚类分析法326

21.4.1 数据标准化处理326

21.4.2 建立相似矩阵327

21.5 基于灰色聚类决策的评价模型327

21.5.1 环境空气质量标准327

21.5.2 评价矩阵 E 的建立328

21.5.3 灰类的白化权函数330

21.5.4 综合决策权的确定331

21.5.5 灰聚类分析332

21.5.6 城市交通网络大气污染水平332

21.6 软件开发333

21.6.1 交运之星——TranStar 简介333

21.6.2 软件开发主要内容333

21.6.3 软件工作流程334

21.6.4 当量小车综合排放因子模型335

21.6.5 数据文件336

21.6.6 软件界面336

21.7 苏州市城市交通大气环境影响评价及预测337

21.7.1 苏州市城市交通车型结构组成337

21.7.2 苏州市城市交通规划338

21.7.3 道路交通污染物排放量预测与评价345

21.7.4 道路空气质量预测与评价351

第22章 城市交通大气环境污染控制356

22.1 概述356

22.2 城市交通大气污染控制的综合对策356

22.2.1 汽车设计、尾气净化技术356

22.2.2 能源结构357

22.2.3 机动车排放控制管理357

22.2.4 城市规划对策358

22.2.5 城市交通管理359

22.2.6 城市交通控制系统360

22.3 城市道路交通环境污染控制系统361

22.3.1 城市道路交通环境污染控制系统结构361

22.3.2 系统工作过程363

22.3.3 系统实现的功能364

22.3.4 需进一步研究的问题364

22.3.5 小结365

附录366

附一 机动车综合排放因子计算模型 MOBILE5366

附二 城市街道峡谷交通污染物扩散模式——OSPM371

附三 北京工业大学 Nichoson 箱式模型的修正形式374

附四 软件说明375

参考文献388

作者简介395