【摘要】：隨著經(jīng)濟的發(fā)展和生活水平的提高,交通機動化程度加劇,引起的大氣污染、噪聲污染成為影響城市環(huán)境質量的主要污染源之一。另一方面,城市交通網(wǎng)絡設計必須考慮降低交通污染這一不容忽視的問題。因此,從系統(tǒng)和全局的角度將環(huán)境污染控制和交通網(wǎng)絡設計有機融合,是解決環(huán)境問題最迫切最有效的方法之一,也是本文將兩者結合研究的主要原因。 本文首先從宏觀角度分析交通網(wǎng)絡中的環(huán)境污染控制機理,提出了基于“共生效益”和“均衡供需”的環(huán)境污染控制手段,構建了共生理論視角下的交通環(huán)境承載力的測度模型和評價模型,為中觀角度的研究提供指導思想和理論依據(jù)。而后為更精確控制交通環(huán)境污染,本文從中觀角度研究了城市交通網(wǎng)絡中的尾氣排放控制策略和噪聲污染控制策略。其主要原理是通過分析城市某區(qū)域的車輛運行與環(huán)境污染的關系,采取某些措施和手段,以提高交通運行效率,緩解交通環(huán)境污染。本文研究范疇僅限于以靜態(tài)交通分配固定需求為基礎的交通網(wǎng)絡中環(huán)境污染管理和控制措施,采用數(shù)學規(guī)劃類方法、智能算法、計算機模擬仿真相結合的方法來分析和解決問題。研究的主要內容如下： (1)首先對國內外研究現(xiàn)狀進行了分析,包括考慮環(huán)境因素的道路網(wǎng)絡優(yōu)化方法,尾氣排放模型、噪聲預測模型、環(huán)境污染控制方法和粒子群算法,在此基礎上歸納和總結了當前研究存在的問題。并據(jù)此確定了本文研究的范圍、方法、內容和技術路線。 (2)分析了城市交通網(wǎng)絡領域和環(huán)境污染控制領域的理論和方法,包括城市交通網(wǎng)絡平衡分析、雙層規(guī)劃模型、尾氣排放模型、噪聲預測模型,為構建復雜的優(yōu)化模型打下堅實的理論基礎。 (3)針對求解復雜交通網(wǎng)絡優(yōu)化問題的粒子群算法研究,主要通過引入免疫選擇、混沌搜索、多種群演化、自適應繁殖等策略對粒子群算法改進,提出基于免疫選擇的自適應繁殖混沌粒子群算法(ICPSO算法)。通過交通網(wǎng)絡優(yōu)化算例和針對交通網(wǎng)絡特征的性能仿真,證明改進算法在加快收斂速度、增強粒子多樣性、防止早熟現(xiàn)象等方面的有效性,為構建復雜交通網(wǎng)絡的優(yōu)化模型提供便捷的求解途徑。 (4)將共生理論和供需平衡原理引入交通網(wǎng)絡的環(huán)境污染控制中,分析了由共生單元、共生模式、共生環(huán)境三要素構成的城市交通共生網(wǎng)絡,提出了基于“共生效益”和“均衡供需”的環(huán)境污染控制手段,闡述了其概念和作用范圍、目標和實現(xiàn)方式。利用DPSIR模型從驅動力、壓力、狀態(tài)、影響、響應環(huán)節(jié)篩選出環(huán)境壓力的關鍵因子：土地利用、能源消耗、尾氣排放、噪聲污染,據(jù)此從共生理論視角定義了城市交通環(huán)境承載力的內涵和外延,構建了交通環(huán)境承載力的測度模型和評價模型,為從宏觀角度控制城市機動車規(guī)模提供了決策依據(jù),同時也為城市交通網(wǎng)絡的優(yōu)化模型中約束條件所參照的環(huán)境閾值提供了量化手段。 (5)在共生效益思想指導下,采取多種手段組合優(yōu)化的策略來控制城市交通網(wǎng)絡中的尾氣排放。首先構建了考慮行駛工況和信號配時的尾氣排放模型,分析了路段能力增量和信號配時對怠速時間和阻抗函數(shù)的影響,在此基礎上構建了道路拓寬費用調節(jié)下的雙層規(guī)劃模型,利用ICPSO算法求解并進行算例仿真分析,最后是所做工作總結和針對性措施。 (6)在共生效益思想指導下,構建了考慮重車比例和臨街建筑物布局類型的噪聲污染模型,據(jù)此構建了噪聲分區(qū)控制思想下的雙層規(guī)劃模型,利用ICPSO算法求解并進行算例仿真分析,最后是所做工作總結和針對性措施。 希冀上述研究能為制定科學合理的交通管理和控制措施提供決策依據(jù),為交通規(guī)劃方案設計考慮環(huán)境污染控制提供定量方法,為衡量ITS智能交通系統(tǒng)是否先進合理提供主要手段。
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：X506

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 黃亞飛;劉濤;;路網(wǎng)最優(yōu)費率的雙層規(guī)劃模型及算法[J];交通運輸工程學報;2006年04期

2 趙彤,高自友;城市交通網(wǎng)絡設計問題中的雙層規(guī)劃模型[J];土木工程學報;2003年01期

3 李本綱,陶澍,曹軍,徐福留;城市道路交通噪聲預測理論-統(tǒng)計模型[J];環(huán)境科學;2000年06期

4 呂振肅,侯志榮;自適應變異的粒子群優(yōu)化算法[J];電子學報;2004年03期

5 錢勇生;王春雷;;基于三群協(xié)同粒子群優(yōu)化算法的區(qū)域交通控制[J];計算機工程與應用;2007年14期

6 吳碩賢;部分車輛成組的多車道混合車流噪聲的計算機模擬[J];聲學學報(中文版);1985年01期

7 董超俊,劉智勇,邱祖廉;災變粒子群優(yōu)化算法及其在交通控制中的應用[J];計算機工程與應用;2005年29期

8 衛(wèi)振林,申金升;基于UTECC的城市機動車總量控制研究[J];中國安全科學學報;2004年04期

9 李本綱,陶澍;城市居住小區(qū)交通噪聲的空間分布特征[J];城市環(huán)境與城市生態(tài);2001年06期

10 楊文國,高自友;考慮環(huán)境因素的廣義用戶平衡和廣義系統(tǒng)最優(yōu)配流模型[J];中國公路學報;2003年04期

相關會議論文 前1條

1 楊文國;郭田德;高自友;趙彤;;考慮部分路段上一氧化碳排放量限制的彈性平衡配流模型及算法[A];中國運籌學會第七屆學術交流會論文集（中卷）[C];2004年

相關博士學位論文 前5條

1 李鐵柱;城市交通大氣環(huán)境影響評價及預測技術研究[D];東南大學;2001年

2 趙鳳強;城市環(huán)境噪聲問題的相關理論方法及應用[D];大連理工大學;2006年

3 沙學鋒;城市道路機動車動態(tài)排放預測模型研究[D];吉林大學;2007年

4 閻利軍;城市交通需求與供給效果的模型分析[D];大連理工大學;2006年

5 張生瑞;公路交通可持續(xù)發(fā)展系統(tǒng)分析與評價[D];長安大學;2002年

相關碩士學位論文 前2條

1 郭棟;城市分等級道路輕型車行駛工況與排放因子關系研究[D];吉林大學;2007年

2 陳煜澈;城市公交網(wǎng)絡系統(tǒng)管理對策研究[D];浙江大學;2008年

本文編號：2787153