低碳公路路線設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)研究.pdf

1、近年來(lái),隨著大氣中 CO2濃度的不斷升高,全球氣候變暖問(wèn)題日益嚴(yán)峻,由此引發(fā)的各種自然災(zāi)害頻發(fā),嚴(yán)重威脅到人類(lèi)的生存環(huán)境和安全。世界各國(guó)都在積極采取措施,共同應(yīng)對(duì)全球氣候變化問(wèn)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(yùn)輸行業(yè)的 CO2排放量巨大,且隨著公路通車(chē)?yán)锍毯推?chē)保有量的不斷增加,公路碳排放有不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。通過(guò)制定合理的路線設(shè)計(jì)參數(shù),對(duì)于降低公路碳排放水平,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益增長(zhǎng)和區(qū)域環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。近幾年,國(guó)

2、內(nèi)外學(xué)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(chē)型與CO2排放系數(shù)、車(chē)輛運(yùn)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(zhǎng)、綠化帶植物碳匯等與公路運(yùn)營(yíng)期碳排放密切相關(guān)的影響因素;對(duì)路線設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)中的車(chē)輛運(yùn)行速度和縱曲線坡度進(jìn)行了重點(diǎn)研究,并建立了相應(yīng)的碳計(jì)量公式;完善了已有的公路運(yùn)營(yíng)期碳計(jì)量模型和綠化帶植物碳匯計(jì)量方法。
　　(2)以公路運(yùn)營(yíng)期碳排放為母序列,各個(gè)路線設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)為子序列

3、,進(jìn)行了灰色關(guān)聯(lián)分析,得到了公路路線設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)的低碳關(guān)聯(lián)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(chē)輛運(yùn)行速度<綠化帶植物碳匯狀況<交通量,進(jìn)一步確定了需要重點(diǎn)研究的路線設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)為:車(chē)輛運(yùn)行速度和縱曲線坡度。
　　(3)建立了車(chē)輛運(yùn)行速度和縱曲線坡度分別與交通事故率、車(chē)輛運(yùn)輸成本、路基土石方數(shù)量以及旅客節(jié)約時(shí)間效益之間的變化關(guān)系,及相應(yīng)的函數(shù)預(yù)測(cè)方程。分析了公路路線設(shè)計(jì)多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題,建立了多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模

4、型。借助MATLAB優(yōu)化工具箱,運(yùn)用fgoalattain函數(shù)調(diào)用格式,采用目標(biāo)規(guī)劃法,編程求解得到了不同車(chē)型優(yōu)化后的路線設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)——車(chē)輛運(yùn)行速度和縱曲線坡度的取值。
　　(4)分析了公路建設(shè)主體和環(huán)境監(jiān)督主體之間的博弈過(guò)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(shù),包括:土石方填挖工程量、路面日常養(yǎng)護(hù)費(fèi)用、交通事故費(fèi)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(shè)過(guò)程中的最優(yōu)低碳建設(shè)策略和最優(yōu)環(huán)境監(jiān)督策略。
　　通過(guò)以上研究,得到了公路路線設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)的碳計(jì)量方法,對(duì)于定量測(cè)算公路運(yùn)營(yíng)期碳排放具有重要意義。運(yùn)用MATLAB編程實(shí)現(xiàn)路線設(shè)計(jì)多目標(biāo)優(yōu)化過(guò)程,得到了路線設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)的最優(yōu)值,可以為公路設(shè)計(jì)部門(mén)編制路線設(shè)計(jì)規(guī)范提供科學(xué)指導(dǎo)。通過(guò)博弈模型的研究,得到了公路低碳建設(shè)和環(huán)境監(jiān)督最優(yōu)策略,可以為低碳公路建設(shè)者提供決策支持。研究成果對(duì)于降低公路碳排放水平,并在一定程度