[发明专利]高速公路ETC系统环境效益测算方法

摘要

本发明公开了高速公路ETC系统环境效益测算方法，调查现有办理ETC业务的各种类型的车辆的类型、油耗和排量；采用雷达测速和单点观测相结合的测速方法调查各个收费场站，掌握车辆经过不同类型收费车道时全程的速度变化；根据收费站广场视频检测数据统计人工收费车道各种排队情况比例；根据调查的结果进行实验，利用专业检测仪器获取不同车型、不同排队长度通过不同收费车道的油耗和污染物排放监测值，进而得到ETC系统交易所产生的环境效益测算值。本方法基于视频检测器数据实现动态统计人工收费车道的车辆各种排队长度情况所占的比例，构建ETC系统实施的能源环境效益测算模型，定量评估整个ETC系统所带来的环境效益。

主权项

高速公路ETC系统环境效益测算方法，其特征在于：该方法包括如下步骤，步骤1，确定试验车型；根据车辆登记时的车辆型号与排量信息调查，获得ETC系统登记用户车辆的品牌、型号和排量，并从中国工业和信息化部公布的《轻型汽车燃油消耗数据库》检索得到了每一种登记车型的标准油耗推荐值；严格按照车辆的油耗与排放的分布情况，通过用“K‑均值聚类”方法将测试车辆分类，根据类中心排量和类中心油耗选择代表性车辆展开油耗和排放模拟实验；步骤2，实地调查车辆经过ETC和人工收费车道全程的速度变化特性；在对ETC车道和MTC车道实地调查过程中采用采用雷达测速和单点观测相结合的测速方法(该方法适用于低速测定)，采集距离收费口200米远范围内车辆的减速进入收费口与加速离开收费口的速度变化过程，以及车辆在MTC车道的服务时间；车辆在ETC车道的经过最低速度；步骤3，视频数据处理获得实时的车道排队长度；由于车辆通过ETC车道时服务时间较短，其通行能力较高，因此在平峰时段，基本没有排队现象，高峰时段即使形成排队，其排队现象持续时间非常短，并不会形成拥堵；而人工收费车道在高峰时期和平峰时期会出现不同的排队长度，当排队长度为不同值时，车辆经过收费站ETC车道节约的能源和减少的排放量有所不同；利用收费站广场的视频检测器数据，根据公式(1)统计人工收费车道的车辆各种排队长度情况所占的比例，作为效益计算的权重值；排队系统中有j辆车排队的比例为：P(j)=Σl=1ntljnT---(1)]]>式中，T为统计周期；n为人工收费车道数；l为人工收费车道的车道编号，l＝1,2,3.……n；tlm为统计周期内第l条人工收费车道排j辆车时的累计时间；视频检测器数据应采用来自收费广场侧向安装的视频检测器，可有效避免车道之间遮挡；步骤4，排放模拟试验；为测试不同类型的车辆经过ETC收费车道与MTC车道过程中的油耗与排放量情况；选取不同类型的实验车辆，分别模拟其经过ETC与MTC的时间——速度轨迹，既将不同车型在实验中，分别按照设定的时间‑速度曲线模拟其经过ETC与人工收费车道的过程；根据实验获得的以秒为单位的车辆油耗与排放量结果，截取所需实验区间段的数据结果，计算不同类型的车辆经过ETC收费站的油耗与排放量，以及不同排队长度下车辆经过人工收费车道的油耗与排放量；实验得到的结果包括：不同类型车辆经过ETC时的油耗与排放；不同类型车辆经过人工收费车道时，在不同排队长度情况下的油耗与排放量；步骤5，ETC节能减排综合计算模型；对于整个ETC系统的环境效益评价，应该在不同车型、不同排队长度条件下，综合计算车辆通过收费车道的耗油减少值和尾气排放量减少值；根据式(2)和式(3)确定第m年的总油耗量的减少量Δom和总排放减少量Δgm：Δom=Σi=0Σj=1VEM·ri·rjΔoij---(2)]]>式中：VEM代表第m年ETC的总交易量；ri代表第i种车型在总车型中所占的比例；rj代表到达人工收费车道后后排队长度为j的车辆所占的比例；Δoij代表第i种车型，在到达人工收费车道时如果排队长度为j，比ETC车道要多耗费的油量；Δgm=Σi=0Σj=1VEM·ri·rjΔgij---(3)]]>式中：VEM代表第m年ETC的总交易量；ri代表第i种车型在总车型中所占的比例；rj代表到达人工收费车道后排队长度为j的车辆所占的比例；Δgij代表第i种车型，在到达人工收费车道时如果排队长度为j，比走ETC车道要多排放的某种废气物的排放量。