一种考虑人群污染物暴露的出行路径规划方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种考虑人群污染物暴露的出行路径规划方法，通过计算机动车比功率(Vehicle Specific Power,VSP)分布获取路段机动车排放数据；在此基础上应用高斯稳态烟羽方程建立城市道路机动车污染物扩散分布模型，实时估算各路段污染物浓度时空变化特征；最后，对污染物浓度分布参数采取网格化处理，进而运用人群污染物暴露模型计算网格内特征人群的污染物暴露参数，并以此为权重应用运筹学方法建立低污染物暴露路径优化方法，输出得到最优路径、备选路径以及相应行程时间、污染物暴露值。本发明专利技术实施例从出行者角度出发，充分考虑行程时间、污染物暴露的协调关系，可为步行、骑行出行者提供低污染物暴露的出行路径，为出行者的出行决策提供参考依据。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑人群污染物暴露的出行路径规划方法
本专利技术涉及智能交通
，尤其涉及一种考虑人群污染物暴露的出行路径规划方法。
技术介绍
低人群污染物暴露路径规划目前属于国内外新兴研究方向，其主要基于大气污染物排放及扩散模型、人群污染物暴露评价体系和运筹学方法等，通过对实际的城市路网环境进行仿真，从而分析获取出行者经行路段的人群污染物暴露水平，最终应用运筹学方法输出最优路径。大气污染物排放模型主要有几个方向，如：平均速度类模型、行驶工况类模型和微观发动机模型。其中平均速度类模型由于局限于平均速度指标，数据精度较低，不适合进行城市道路的仿真。目前主要应用的是行驶工况类模型，该模型可反映动态交通状态下的能耗排放，可实现城市微观空气污染物的分析。大气扩散模型则集中于应用稳态烟羽模型，模型目前已经较为成熟。人群污染物暴露评价主要有直接监测法和间接模拟法，直接监测法受制于设备，适用于小范围的高精度计算，间接模拟法则基于交通微环境污染物浓度结合人体各项指标进行仿真计算。目前国内外在低人群污染物暴露路径规划上已经存在一定研究，但这些现有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑人群污染物暴露的出行路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S1、基于浮动车速度数据、路段的流量采集设备收集的流量数据以及路网地理信息表数据，获取与路段相关的各项交通参数，构建路网交通状态模型和机动车特征数据库；/n步骤S2、基于所述路网交通状态模型和机动车特征数据库，依据机动车比功率模型获取实时的机动车比功率VSP区间分布，计算并建立路段机动车各类污染物排放数据库；/n步骤S3、基于所述路段机动车各类污染物排放数据库和当地气象数据库，应用高斯稳态烟羽方程计算路段及其周边地区污染物扩散情况，计算出路段及其周边区域的污染物浓度分布数据；/n步骤S4、对所述路段及其周边区域的污...

【技术特征摘要】
1.一种考虑人群污染物暴露的出行路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、基于浮动车速度数据、路段的流量采集设备收集的流量数据以及路网地理信息表数据，获取与路段相关的各项交通参数，构建路网交通状态模型和机动车特征数据库；
步骤S2、基于所述路网交通状态模型和机动车特征数据库，依据机动车比功率模型获取实时的机动车比功率VSP区间分布，计算并建立路段机动车各类污染物排放数据库；
步骤S3、基于所述路段机动车各类污染物排放数据库和当地气象数据库，应用高斯稳态烟羽方程计算路段及其周边地区污染物扩散情况，计算出路段及其周边区域的污染物浓度分布数据；
步骤S4、对所述路段及其周边区域的污染物浓度分布数据进行网格化处理，计算各网格内污染物浓度均值，根据各网格内污染物浓度均值和各人群类型行为特征，采用人群污染物暴露模型计算出各网格内特征人群污染物暴露参数；
步骤S5、根据各网格内特征人群污染物暴露参数，结合用户信息、行程时间和交通路网模型，采用运筹学方法规划出用户的最佳出行路径。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤S2具体包括：
步骤S21：基于路网交通状态模型计算获取路段各车型基本VSP数据，路段各车型基本VSP数据的计算公式为：



其中VSPi为路段i上机动车比功率，vi为路段i上机动车路段行驶速度，为加速度，A、B、C、m、f为与车型有关的常数，具体数值从机动车特征数据库中获取；
整合现有的路段各车型的基本VSP数据构建现有VSP数据库；
步骤S22：利用路段各车型基本VSP数据，根据实时检测到的路段类型、平均速度区间、车重类型等路段和车辆特征数据生成路段的实时VSP分布数据库；
步骤S23：利用现有的机动车排放率数据库，根据实时检测到的车型构成，生成该车型构成条件下实时排放率数据库；
步骤S24：根据所述实时排放率数据库和所述路段的实时VSP分布数据库生成实时VSP分布-排放率数据库，计算各路段的特定平均速度区间下的平均排放率AVGER，计算公式为：



其中，VSPBinFrequencyi，j表示在平均速度区间i下第j个VSP区间的分布频率；n表示该平均速度区间下共有n种VSP区间；ER(VSPBini，j，v)表示在平均速度区间i下，第v种车型的车辆第j个VSP区间某种排放污染物的排放率，单位为：g/s；
步骤S25：根据各路段的特定平均速度区间下的平均排放率AVGER，计算所取更新时段T内各路段上的排放量，构建路段机动车污染物排放率数据库，计算公式为：



其中，Pi为路段i的污染物排放量，t为时段区间，T为更新时段，n为车型；
所述路段机动车污染物排放率数据库内存储各路段在不同时间的污染物排放量。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤S3具体包括：
基于所述路段机动车各类污染物排放数据库，结合路段所在区域的实际气象数据应用高斯稳态烟羽方程建立路段及其周边区域的污染物浓度分布模型，该路段及其周边区域的污染物浓度分布模型包括；
1：稳定边界层条件下，污染物浓度扩散的计算公式为：






其中，Cs(x，y，z)为根据所述路段机动车各类污染物排放数据库获取的稳定边界层条件下坐标(x，y，z)处的污染物浓度，u为风速，Fy是横向分布函数，zieff是有效的稳定混合层高度，σzs是垂直方向扩散系数，hes是烟羽的高度，σy是水平色散系数；
2：对流边界层条件下，污染物浓度扩散的计算公式为：
Cc(x，y，z)＝Cd(x，y，z)+Cp(x，y，z)+Cr(x，y，z)
Cc(x，y，z)为根据所述路段机动车各类污染物排放数据库获取的稳定边界层条件下坐标(x，y，z)处的污染物浓度，Cd(x，y，z)为坐标(x，y，z)处的直接烟羽扩散浓度，Cp(x，y，z)为坐标(x，y，z)处的渗透源烟羽扩散浓度，Cc(x，y，z)为稳定边界层条件下坐标(x，y，z)处的间接烟羽扩散浓度；
3：直接烟羽扩散浓度的计算公式为：






其中，Cd(x，y，z)是直接烟羽扩散浓度，ψdj是烟羽高度，Δhd是直接烟羽扩散源的烟羽抬升高度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴亦政，王宇昕，宋国华，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11