[发明专利]基于道路等级和车辆类型的城市交通拥堵成本估算方法

权利要求书

1.一种基于道路等级和车辆类型的城市交通拥堵成本估算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：分类整理城市车流量、车速、道路里程数据；

步骤2：构建城市交通拥堵额外成本模型，包括拥堵额外时间成本模型、拥堵额外燃油成本模型和拥堵额外环境污染成本模型；

步骤3：根据步骤1、步骤2得到的数据估算城市交通拥堵额外成本值，输出结果。

2.根据权利要求1所述的基于道路等级和车辆类型的城市交通拥堵成本估算方法，其特征在于，所述步骤1具体为：

(1-1)将拥堵范围内的道路等级分为三类，分别为快速路、主干路和次干路；拥堵车型分为三类，分别为小汽车、中型车和大型车；根据平均行程速度计算公式(v_i为第i台车辆的速度；N为观测的车辆数)计算拥堵区域拥堵时间内相应等级道路上不同类型车辆的实际平均行程速度；

(1-2)按拥堵平均延误指数计算方法CI＝(ATTS-FFTT)/FFTT(ATTS为实际路段行程时间；FFTT为自由流状态下的路段行程时间)计算拥堵延误指数；

(1-3)将人均单位小时价值分3个等级，小汽车出行人群人均单位小时价值、中型车出行人群人均单位小时价值和大型车出行人群人均单位小时价值；计算三种车型乘客群体对应的单位时间价值，以城市中高收入、中等收入和较低收入分别代表小汽车、中型车和大型车乘客群体的人均年收入，并计算单位时间价值；

(1-4)计算不同类型车辆拥堵燃油额外消耗量，拥堵时燃油消耗为基本畅通行驶燃油消耗的1.2～1.5倍；

(1-5)选择汽车尾气污染物，分别计算不同车型不同排放标准车辆拥堵时的尾气排放量，计算结果按不同等级道路上不同车型进行分类。

3.根据权利要求1所述的基于道路等级和车辆类型的城市交通拥堵成本估算方法，其特征在于，所述步骤2具体为：

(2-1)对城市交通拥堵宏微观环境进行说明，包括社会、经济、环境、交通子系统宏观特征，平均行程速度、平均延误、交通密度、人均单位时间价值、不同车型尾气因子、不同车型工况微观数据；

(2-2)分别测算不同拥堵强度条件下不同道路等级不同车型的平均行程速度、平均交通密度以及车型构成比；计算不同等级道路上不同车辆的交通流量，公式为：

Qij=Σi=1niΣj=1njKij×Vij---(1)]]>

在交通流量计算的基础上，基于道路等级和车辆类型，构建城市交通拥堵额外时间成本估算模型：

Cextrat=Σi=1njΣj=1njLi×(1Vij-1Vij′)×D×Pi×Qij×λij×ωj×η---(2)]]>

其中，C_extrat为城市交通拥堵造成的额外时间成本；i为3种道路类型，分别为快速路、主干路、次干路(i＝1,2,3)；j为3种不同类型车辆，小汽车、中型车、大型车(j＝1,2,3)；L_i为某i等级道路拥堵长度和；V_ij为某i等级道路上j型车的实际平均速度；V_ij'为某i等级道路上j型车拥堵临界速度；D为车辆平均每年使用道路天数；K_ij为某i等级道路上j型车的交通密度；P_j为j型车载客系数；Q_ij为某i等级道路上j型车高峰小时流量；λ_ij为某i等级道路上j型车所占比；ω_j为j型车乘客人员人均单位小时时间价值；η为城市配送车货物拥堵经济损失换算系数；

(2-3)按步骤2-2中公式(1)计算不同等级道路上不同车辆的交通流量，在交通流量计算的基础上，基于道路等级和车辆类型，构建城市交通拥堵额外燃油成本估算模型：

Cextraf=Σk=1nkΣi=1niΣj=1nj1100×(LiF‾j-LiF‾j′)×Qij×λij×D×Pk---(3)]]>

其中，C_extraf为城市交通拥堵造成的额外燃油成本；i为3种道路类型，分别为快速路、主干路、次干路(i＝1,2,3)；j为3种不同类型车辆，小汽车、中型车、大型车(j＝1,2,3)；L_i为某i等级道路拥堵长度和；为畅通条件下j型车百公里燃油消耗平均值；为拥堵条件下j型车百公里燃油消耗；Q_ij为某i等级道路上j型车高峰小时流量；D为车辆平均每年使用道路天数；K_ij为某i等级道路上j型车的交通密度；P_k为汽油和柴油；

(2-4)选取主要污染物为其排放因子，引入不同排放标准车辆构成比例参数；

按步骤2-2中公式(1)计算不同等级道路上不同车辆的交通流量，构建不同类型车辆拥堵时间计算方法，公式为：

TCj=Σi=1niΣj=1njLi×(1Vij-1Vij′)×D×Qij---(4)]]>

基于道路等级和车辆类型，构建城市交通拥堵额外环境污染成本模型：

Cextrapollutant=Σi=1niΣj=1njΣk=1nk10-6×TCj×(ωjk-ωjk′)×CEkλij---(5)]]>

其中，C_{extrapollutant}为拥堵增加的污染物所产生的损失总和；i为3种道路类型，分别为快速路、主干路、次干路(i＝1,2,3)；j为3种不同类型车辆，小汽车、中型车、大型车(j＝1,2,3)；k为汽车尾气污染物；TC_j为j型车拥堵额外时间和；ω_jk为拥堵过程中的减速及怠速，j型车某k污染物排放系数，由排放因子算得；ω_jk'为畅通条件下j型车某k污染物排放系数，由排放因子算得；CE_k为每增加一种k污染物所造成的环境成本；L_i为i种道路拥堵长度和；Q_ij为某i等级道路上j型车高峰小时流量；V_ij为某i等级道路上j型车的实际平均速度；V_ij'为某i等级道路上j型车拥堵临界速度；λ_ij为某i等级道路上j型车不同排放标准车辆的比例；D为车辆平均每年使用道路天数；K_ij为某i等级道路上j型车的交通密度。

4.根据权利要求1所述的基于道路等级和车辆类型的城市交通拥堵成本估算方法，其特征在于，所述步骤3具体为将步骤1的数据分别应用于步骤2的模型中，分别得到城市交通拥堵额外时间成本C_extrat、拥堵额外燃油成本C_extraf和拥堵额外环境污染成本C_{extrapollutant}，将这三个成本值相加，输出城市交通拥堵区域的拥堵成本结果。