低碳公路路線設計關鍵參數研究.pdf

1、近年來,隨著大氣中 CO2濃度的不斷升高,全球氣候變暖問題日益嚴峻,由此引發(fā)的各種自然災害頻發(fā),嚴重威脅到人類的生存環(huán)境和安全。世界各國都在積極采取措施,共同應對全球氣候變化問題,不斷加大節(jié)能減排力度,走綠色低碳發(fā)展之路。公路交通運輸行業(yè)的 CO2排放量巨大,且隨著公路通車里程和汽車保有量的不斷增加,公路碳排放有不斷增長的趨勢。通過制定合理的路線設計參數,對于降低公路碳排放水平,實現經濟效益增長和區(qū)域環(huán)境協調發(fā)展具有重要意義。近幾年,國

2、內外學者紛紛投入低碳公路的研究,本文主要做了以下工作:
　　(1)分析了車型與CO2排放系數、車輛運行速度、交通量、圓曲線半徑、路面面層特性、縱曲線坡度和坡長、綠化帶植物碳匯等與公路運營期碳排放密切相關的影響因素;對路線設計關鍵參數中的車輛運行速度和縱曲線坡度進行了重點研究,并建立了相應的碳計量公式;完善了已有的公路運營期碳計量模型和綠化帶植物碳匯計量方法。
　　(2)以公路運營期碳排放為母序列,各個路線設計關鍵參數為子序列

3、,進行了灰色關聯分析,得到了公路路線設計關鍵參數的低碳關聯度。從小到大排序依次為:路面平整度<圓曲線半徑<縱曲線坡度<車輛運行速度<綠化帶植物碳匯狀況<交通量,進一步確定了需要重點研究的路線設計關鍵參數為:車輛運行速度和縱曲線坡度。
　　(3)建立了車輛運行速度和縱曲線坡度分別與交通事故率、車輛運輸成本、路基土石方數量以及旅客節(jié)約時間效益之間的變化關系,及相應的函數預測方程。分析了公路路線設計多目標優(yōu)化問題,建立了多目標優(yōu)化數學模

4、型。借助MATLAB優(yōu)化工具箱,運用fgoalattain函數調用格式,采用目標規(guī)劃法,編程求解得到了不同車型優(yōu)化后的路線設計關鍵參數——車輛運行速度和縱曲線坡度的取值。
　　(4)分析了公路建設主體和環(huán)境監(jiān)督主體之間的博弈過程,建立了完全信息靜態(tài)博弈模型。研究了博弈模型中的收益函數,包括:土石方填挖工程量、路面日常養(yǎng)護費用、交通事故費用、公路碳交易收入、綠化帶植物碳匯效益等。建立了支付矩陣,求解得到了純策略納什均衡解和混合策略納

5、什均衡解,給出了公路建設過程中的最優(yōu)低碳建設策略和最優(yōu)環(huán)境監(jiān)督策略。
　　通過以上研究,得到了公路路線設計關鍵參數的碳計量方法,對于定量測算公路運營期碳排放具有重要意義。運用MATLAB編程實現路線設計多目標優(yōu)化過程,得到了路線設計關鍵參數的最優(yōu)值,可以為公路設計部門編制路線設計規(guī)范提供科學指導。通過博弈模型的研究,得到了公路低碳建設和環(huán)境監(jiān)督最優(yōu)策略,可以為低碳公路建設者提供決策支持。研究成果對于降低公路碳排放水平,并在一定程度