本發(fā)明屬于交通工程，具體涉及一種高速公路車輛剎車及輪胎磨損顆粒物排放計算方法。

背景技術(shù)：

1、當前評估機動車非尾氣排放，特別是剎車及輪胎磨損顆粒物的主要方法包括基于模型估算和實驗測試?；谀Ｐ偷墓浪惴椒ㄍǔＩ婕霸谔囟ǖ倪\行環(huán)境中運用排放模型，該模型依賴于地理位置、氣候條件和道路特性等參數(shù)進行本地化調(diào)整，常用的模型包括moves、mobile、copert和emfac等。然而，缺乏將moves模型應用于計算逐秒軌跡下的機動車剎車及輪胎顆粒物排放，并計算出其時空排放特征的方法。實驗測試方法主要依賴于實驗室內(nèi)的臺架試驗或?qū)嶋H道路上利用便攜式監(jiān)測設備來測量輪胎和剎車的排放因子，這種方法能更準確地反映真實路況下的排放情況，但其缺點是成本高昂并且難以全面覆蓋不同情況的道路和交通狀況。因此建立一種可移植性強且能計算不同區(qū)域的交通非尾氣排放模型具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明基于現(xiàn)有技術(shù)缺少對機動車剎車及輪胎磨損顆粒物逐秒軌跡排放計算的方法，難以分析機動車剎車及輪胎磨損顆粒物排放的時空分布特征的問題，而提供一種高速公路車輛剎車及輪胎磨損顆粒物排放計算方法，該方法能夠基于moves模型對高速交通數(shù)據(jù)進行本地化的修正，并計算出逐秒軌跡下的機動車剎車及輪胎顆粒物排放量及時空分布特征。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種高速公路車輛剎車及輪胎磨損顆粒物排放計算方法，包括以下步驟：

4、步驟1，獲取待研究高速公路的基礎信息數(shù)據(jù)及該高速公路機動車軌跡數(shù)據(jù)；

5、步驟2，對moves模型進行本地化處理，通過本地化后的moves模型得到機動車剎車及輪胎磨損顆粒物排放的vsp-bin分布表，以及bin分布下的排放因子及排放速率；

6、步驟3，計算出逐秒軌跡下的高速公路機動車剎車及輪胎磨損顆粒物排放量；

7、步驟4，計算空間緯度下的高速公路機動車剎車及輪胎磨損顆粒物排放量。

8、具體地，步驟1中高速公路的基礎信息包括地理氣象信息，具體包括：路段的道路類型、里程、地理位置、路段沿線地區(qū)溫度、路段沿線地區(qū)濕度、路段坡度和路段數(shù)據(jù)采集點位置信息。

9、具體地，步驟1中對高速公路機動車軌跡數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)清洗，然后根據(jù)公式計算出機動車在不同時刻下的機動車比功率，機動車比功率計算公式為：

10、

11、式中， vsp n為 n秒時刻下的機動車比功率， v n為機動車在 n秒時刻的瞬時速度, a n為機動車在 n秒時刻的瞬時加速度。

12、進一步地，步驟3具體包括：從機動車軌跡數(shù)據(jù)中提取出單輛機動車位移軌跡，通過vsp公式并對照步驟2中機動車剎車及輪胎磨損顆粒物排放的vsp-bin分布表，得到該機動車的逐秒工況，再根據(jù)bin分布下的排放因子及其排放速率，得到該機動車軌跡逐秒的顆粒物排放量。

13、具體地，機動車軌跡逐秒的顆粒物排放量計算公式包括：

14、

15、其中， i為車型， j為車輛編號， n為機動車行駛的第n秒， v n表示機動車第 n秒的速度，單位為m/s； d n表示機動車第 n秒的位移，單位為m； d n-1表示機動車第n-1秒的位移，單位為m； d ij表示車型為 i、編號為 j的機動車的逐秒位移軌跡數(shù)據(jù)集； vsp n表示第n秒的機動車比功率； e ij表示車型為 i、編號為 j的機動車行駛中逐秒的顆粒物排放數(shù)據(jù)集； e ijn表示車型為 i、編號為 j的機動車第n秒的顆粒物排放，δ t=1秒； e ijn表示車型為 i、編號為 j的機動車在第n秒的排放速率，單位為g/s； e bin表示bin分布下的剎車及輪胎排放因子分布； vsp bin表示vsp-bin分布表； e ij表示車型為 i、編號為 j的機動車在高速公路路段上總的剎車及輪胎排放量，單位為g。

16、進一步地，步驟4具體包括如下步驟：

17、首先，建立該高速公路路段的空間網(wǎng)格，先確定相鄰兩個空間網(wǎng)格的間隔 l，再根據(jù)所有機動車中的最大位移 maxd n，計算出所需空間網(wǎng)格數(shù)量 num_grids，計算公式為：

18、

19、其次，計算出每個空間網(wǎng)格的機動車剎車及輪胎排放量，計算公式為：

20、

21、其中， e(x)表示空間網(wǎng)格 x的累計剎車及輪胎磨損顆粒物排放總量； e ijn表示車型為 i、編號為 j的機動車第n秒的顆粒物排放； x n表示機動車軌跡第 n秒對應的網(wǎng)格的編號； δ（ x-x n）表示克羅內(nèi)克爾函數(shù)，當? x=x n?時值為1，否則為0。

22、本發(fā)明的有益效果為：

23、本發(fā)明運用moves模型的剎車及輪胎磨損顆粒物排放計算模塊，得到機動車剎車及輪胎磨損顆粒物排放vsp-bin分布表以及bin分布下的排放因子和排放速率，計算出逐秒軌跡下的高速公路機動車剎車及輪胎磨損顆粒物排放清單，進而分析出高速公路不同區(qū)域的磨損顆粒物排放情況；這種方法最大程度上簡化了微觀層面機動車剎車及輪胎顆粒物排放的測算流程，并擁有較高的可移植性，適用于計算不同運行環(huán)境下的高速公路機動車剎車及輪胎顆粒物排放清單。