基於汽車排放的高速公路環境交通容量確定系統的製作方法

2023-06-01 20:20:56 1

專利名稱：基於汽車排放的高速公路環境交通容量確定系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於交通容量測量技術領域，尤其是涉及一種基於汽車排放的高速公路環境交通容量確定系統。
背景技術：
隨著我國高速公路建設的快速發展，公路網絡已逐步形成，但高速公路在推動國民經濟發展的同時也對環境產生了一定的負面影響，像汽車產生的大氣汙染。由於受到交通環境容量的限制，交通環境所能負荷的交通總量是有限的，在自然環境中，大氣受汽車汙染的影響最為嚴重，汽車運行中排放的尾氣有害成分使得高速公路沿線周邊環境質量大大降低，有害可吸入顆粒物增加，影響了高速公路沿線周邊居民的身體健康和生態環境。因此，有必要進行基於大氣環境容許汙染控制的交通量承載閾值研究，這就涉及到了基於汽車排放的高速公路環境交通容量確定方法。1963年，Buchanan在其專著《城市交通》一書中第一次提出來了基於環境的交通容量，即在不引起環境惡化的條件下，一條道路單位時間內所能通過的最大交通量。隨著此概念的提出，美國、英國澳大利亞等國學者相繼開展了環境約束下的交通容量研究。早期，這方面開展的研究並未考慮汽車尾氣排放這一機動車對環境最大的影響因素。隨著機動車對環境的影響日趨明顯，有關環境容許交通量的研究逐漸轉移到以機動車排放汙染為約束上來。國外在交通與環境影響的研究領域方面主要側重於機動車排放因子和汙染物擴散模式上。機動車排放因子的計算比較著名的有美國環境保護署(EPA)開發的MOBILE系列模式，美國加州空氣資源局開發的EMFAC模式和歐共體開發的COPERT模式，這些模式都是建在廣泛的排放因子試驗的基礎上。機動車汙染物擴散模式包括城市街道峽谷型和公路線源模式。自上世紀70年早期，美國就陸續開發了許多公路線源大氣汙染模式，如CALINE、EGAMA、HIWAY、ROADWAY等模式。各種模式的應用均可以用於評價機動車汙染對環境質量的影響，將機動車的交通量和環境空氣品質進行關聯。這種關聯對建立環境容許交通量閾值模型具有重要的意義。國內的相關研究主要集中在城市道路交通汙染的控制上，雖然也有人提出了將城市環境交通承載力相關理論應用到公路網交通量預測中，提出了基於交通環境承載力的公路網交通量預測模型，該方法在測算空氣汙染量時參照了城市機動車排放空氣汙染測算方法；但是，由於公路交通與城市道路交通在車型構成、汙染物擴散機理、機動車排放特性等均不同，而且有關研究自身仍存在著無統一汙染物評價因子、擴散模式應用界限不明確等不足，所以必須系統地專門針對公路交通尤其是高速公路進行環境容許交通量承載閾值的研究。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在於針對上述現有技術中的不足，提供一種基於汽車排放的高速公路環境交通容量確定系統，其結構簡單，設計新穎合理，實現方便，實時性高，高速公路環境交通容量的確定精度高、可靠性高，填補了現有技術的空白，實用性強，推廣應用價值高。為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是一種基於汽車排放的高速公路環境交通容量確定系統，其特徵在於包括數據採集系統和用於對數據採集系統所採集到的數據進行分析處理的處理器，以及與處理器相接並用於顯示數據的顯示器和用於存儲數據的伺服器，所述處理器通過無線通信系統與數據採集系統無線連接並通信，所述數據採集系統由氣象參數檢測設備、交通流檢測設備和用於對高速公路上的汽車排放汙染物濃度進行檢測的汙染物濃度檢測設備構成。上述的基於汽車排放的高速公路環境交通容量確定系統，其特徵在於 所述無線通信系統包括與處理器相接的第一無線通信模塊和與第一無線通信模塊通過無線通信網絡基站無線連接並通信的多個第二無線通信模塊，多個所述第二無線通信模塊分別對應與各個氣象參數檢測設備、交通流檢測設備和汙染物濃度檢測設備相接。上述的基於汽車排放的高速公路環境交通容量確定系統，其特徵在於所述氣象參數檢測設備包括風速測試儀、風向測試儀、溫度檢測儀、海拔測試儀和大氣壓力測試儀。上述的基於汽車排放的高速公路環境交通容量確定系統，其特徵在於所述交通流檢測設備為視頻交通流檢測器或微波視頻流檢測器。上述的基於汽車排放的高速公路環境交通容量確定系統，其特徵在於所述汙染物濃度檢測設備包括CO濃度檢測儀和NO2濃度檢測儀。上述的基於汽車排放的高速公路環境交通容量確定系統，其特徵在於所述處理器為PC機。上述的基於汽車排放的高速公路環境交通容量確定系統，其特徵在於所述第一無線通信模塊為GPRS模塊、CDMA模塊或3G模塊，相應所述第二無線通信模塊為GPRS模塊、CDMA模塊或3G模塊，所述無線通信網絡基站為GPRS網絡基站、CDMA網絡基站或3G網絡基站。本實用新型與現有技術相比具有以下優點I、本實用新型專門針對高速公路環境容許交通量承載閾值進行研究，填補了現有技術的空白，採用集成化、模塊化的設計，結構簡單，設計新穎合理，實現方便。2、本實用新型數據採集系統中的各檢測設備均採用數位化的接口，能夠實時動態傳輸數據，處理器採用PC機，數據處理能力強，數據處理速度快，實時性高，使得本實用新型能夠實現短時交通環境預報及交通量控制，保障道路交通環境滿足國家空氣品質標準。3、本實用新型主要針對高速公路的環境交通容量進行研究，高速公路汽車行駛工況穩定，因此，排放因子預測模型精度高，提高了本實用新型高速公路環境交通容量的確定精度。4、本實用新型的實用性強，推廣應用價值高，有助於使得高速公路沿線周邊環境質量得到改善，避免了因高速公路上通過的車輛太多而造成環境的惡化，符合可持續發展戰略的要求。綜上所述，本實用新型結構簡單，設計新穎合理，實現方便，實時性高，高速公路環境交通容量的確定精度高、可靠性高，填補了現有技術的空白，實用性強，推廣應用價值高。[0020]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

圖I為本實用新型的電路原理框圖。附圖標記說明I-氣象參數檢測設備； 1-1-風速測試儀；1-2-風向測試儀；1-3-溫度檢測儀；1-4-海拔測試儀；1-5-大氣壓力測試儀；2-交通流檢測設備； 3-汙染物濃度檢測設備；3-1-C0濃度檢測儀；3-2N02濃度檢測儀；4-處理器；5_顯不器； 6-伺服器；7-無線通信系統；7-1-第一無線通信模塊；7-2-無線通信網絡基站；7-3-第二無線通信模塊。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型所述的基於汽車排放的高速公路環境交通容量確定系統，包括數據採集系統和用於對數據採集系統所採集到的數據進行分析處理的處理器4，以及與處理器4相接並用於顯示數據的顯示器5和用於存儲數據的伺服器6，所述處理器4通過無線通信系統7與數據採集系統無線連接並通信，所述數據採集系統由氣象參數檢測設備I、交通流檢測設備2和用於對高速公路上的汽車排放汙染物濃度進行檢測的汙染物濃度檢測設備3構成。如圖I所示，本實施例中，所述無線通信系統7包括與處理器4相接的第一無線通信模塊7-1和與第一無線通信模塊7-1通過無線通信網絡基站7-2無線連接並通信的多個第二無線通信模塊7-3，多個所述第二無線通信模塊7-3分別對應與各個氣象參數檢測設備I、交通流檢測設備2和汙染物濃度檢測設備3相接。所述氣象參數檢測設備I包括風速測試儀1-1、風向測試儀1-2、溫度檢測儀1-3、海拔測試儀1-4和大氣壓力測試儀1-5。所述交通流檢測設備2為視頻交通流檢測器或微波視頻流檢測器。所述汙染物濃度檢測設備3包括CO濃度檢測儀3-1和NO2濃度檢測儀3-2。具體地，所述處理器4為PC機。所述第一無線通信模塊7-1為GPRS模塊、CDMA模塊或3G模塊，相應所述第二無線通信模塊7-3為GPRS模塊、CDMA模塊或3G模塊，所述無線通信網絡基站7-2為GPRS網絡基站、CDMA網絡基站或3G網絡基站。利用本實用新型進行高速公路環境交通容量確定的方法，包括以下步驟步驟一、數據採集及實時上傳通過氣象參數檢測設備I、交通流檢測設備2和汽車排放氣體濃度檢測設備3分別對高速公路路段j內的氣象參數、交通流和汽車排放氣體濃度進行實時檢測並將所檢測到的數據通過無線通信系統7上傳給處理器4 ；步驟二、確定高速公路環境交通容量通過處理器4對數據採集數據採集系統所採集到的數據進行分析處理，得出被檢測高速公路路段j內的環境交通容量ETC，其分析處理過程具體如下步驟201、確定各種汽車排放汙染物的累積量所述處理器4按照基於車速修正的mobile6. 2模式和第四代線源空氣品質模型CALINE4模式的方法確定出各種汽車排放汙染物的累積量，其確定過程如下[0036]步驟2011、所述處理器4根據公式eijJjk(u) = Fu · Fm · Cijk(I)計算得到高速公路路段j上i型車在車速U時第k種汙染物的排放因子e^k(u)，的單位為g/(veh · km)，其中，Fu為速度修正參數，Fm為綜合默認參數，Ci,,為i型
車第k種汙染物的基準排放因子，Fu、Fm和Ci,,的取值均從美國環境保護署發布的《User』 sGuide to M0BILE6. I and M0BILE6. 2》中查出；i = I r，r為高速公路路段j的車型分類總數；k = I η，η為高速公路路段j的汽車排放汙染物總數；步驟2012、所述處理器4調用排放汙染物累積量確定模塊並按照第四代線源空氣品質模型CALINE4模式的方法以及公式
權利要求1.一種基於汽車排放的高速公路環境交通容量確定系統，其特徵在於包括數據採集系統和用於對數據採集系統所採集到的數據進行分析處理的處理器(4)，以及與處理器(4)相接並用於顯示數據的顯示器(5)和用於存儲數據的伺服器(6)，所述處理器(4)通過無線通信系統(7)與數據採集系統無線連接並通信，所述數據採集系統由氣象參數檢測設備(I)、交通流檢測設備(2)和用於對高速公路上的汽車排放汙染物濃度進行檢測的汙染物濃度檢測設備(3)構成。
2.按照權利要求I所述的基於汽車排放的高速公路環境交通容量確定系統，其特徵在於所述無線通信系統(7)包括與處理器(4)相接的第一無線通信模塊(7-1)和與第一無線通信模塊(7-1)通過無線通信網絡基站(7-2)無線連接並通信的多個第二無線通信模塊(7-3)，多個所述第二無線通信模塊(7-3)分別對應與各個氣象參數檢測設備(I)、交通流檢測設備(2)和汙染物濃度檢測設備(3)相接。
3.按照權利要求I或2所述的基於汽車排放的高速公路環境交通容量確定系統，其特 徵在於所述氣象參數檢測設備(I)包括風速測試儀(1-1)、風向測試儀(1-2)、溫度檢測儀 (1-3)、海拔測試儀(1-4)和大氣壓力測試儀(1-5)。
4.按照權利要求I或2所述的基於汽車排放的高速公路環境交通容量確定系統，其特徵在於所述交通流檢測設備(2)為視頻交通流檢測器或微波視頻流檢測器。
5.按照權利要求I或2所述的基於汽車排放的高速公路環境交通容量確定系統，其特徵在於所述汙染物濃度檢測設備(3)包括CO濃度檢測儀(3-1)和NO2濃度檢測儀(3-2)。
6.按照權利要求I或2所述的基於汽車排放的高速公路環境交通容量確定系統，其特徵在於所述處理器⑷為PC機。
7.按照權利要求2所述的基於汽車排放的高速公路環境交通容量確定系統，其特徵在於所述第一無線通信模塊(7-1)為GPRS模塊、CDMA模塊或3G模塊，相應所述第二無線通信模塊(7-3)為GPRS模塊、CDMA模塊或3G模塊，所述無線通信網絡基站(7_2)為GPRS網絡基站、CDMA網絡基站或3G網絡基站。
專利摘要本實用新型公開了一種基於汽車排放的高速公路環境交通容量確定系統，包括數據採集系統和用於對數據採集系統所採集到的數據進行分析處理的處理器，以及與處理器相接並用於顯示數據的顯示器和用於存儲數據的伺服器，所述處理器通過無線通信系統與數據採集系統無線連接並通信，所述數據採集系統由氣象參數檢測設備、交通流檢測設備和用於對高速公路上的汽車排放汙染物濃度進行檢測的汙染物濃度檢測設備構成。本實用新型結構簡單，設計新穎合理，實現方便，實時性高，高速公路環境交通容量的確定精度高、可靠性高，填補了現有技術的空白，有助於高速公路沿線周邊環境質量的改善，實用性強，推廣應用價值高。
文檔編號G08G1/01GK202650252SQ20122027817
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月13日 優先權日2012年6月13日
發明者邱兆文, 鄧順熙, 王徵, 張廣昕, 孫晉偉, 張凱, 劉永濤 申請人:長安大學