智能网联在平面交叉口减排中的应用.docx

摘要：平面交叉口是行人、机动车与非机动车之间发生交互作用的地方，车流量和人流量较大，容易造成交通污染严重的现象，从而对人的身体健康造成不利影响。随着人工智能和科学技术的发展，汽车正趋向于自动化，智能网联汽车也应运而生，对交通运输行业的节能减排起重要作用。本文通过介绍机动车尾气排放的影响因素、交叉口交通信号配时控制技术和汽车的自动驾驶技术，归纳智能网联在平面交叉口的应用，了解了智能交叉口的通行能力和环境效益，从而为如何降低平面交叉口的拥堵指数和减少交通污染的问题提供建议。

关键词：道路工程；平面交叉口；交通信号配时；自动驾驶；尾气排放

0引言

随着社会经济的快速发展和人们对物质文化需求的日益增长，汽车化的进程也不断加快。据公安部统计，截至2021年9月，全国机动车保有量达3.90亿辆，其中汽车2.97亿辆。相比于2020年全国机动车保有量3.72亿辆，其中汽车2.78亿辆，增长率分别是4.84%和6.83%。伴随着车辆数量的日益增长，交通运输带来的问题也愈发需要得到重视，例如，交通拥堵现象的频繁发生和机动车尾气排放造成的城市环境污染等问题，这些都将成为制约我国社会经济全面协调发展的重要因素。平面交叉口是城市路网中非常重要的一环，是行人、机动车与非机动车在同一时空下发生交互作用的地方，是道路交通的主要集散点。除驾驶员的操作习惯以外，由于受到交通信号配时的调控，车辆在到达平面交叉口时，将频繁出现加速、减速、怠速等不平稳的运行工况。这样不仅没有提高平面交叉口的通行效率，反而增加了尾气排放量，加剧交通运输带来的环境污染。因此，改善车辆在平面交叉口的运行工况对减少污染物的排放具有重要意义，而通过对交通信号配时作优化处理可以有效控制交叉口车辆的行驶情况。随着传感技术和计算技术的快速发展，日益成熟的自动驾驶策略也为交通运输的微观引导控制作用提供了可行的途径。在车联网环境下，车辆与道路基础设施和区域控制中心保持实时通信，提前获知平面交叉口的信号灯状态以及交通流的情况。在保障行车安全的同时，车辆会结合自身的行驶现状自觉做出速度调整决策，避免因驾驶员操作习惯造成急剧加减速或怠速，从而在有效提升交叉口通行效率的同时降低污染物的排放。

1?机动车尾气排放的影响因素

机动车尾气的排放因子是指单辆机动车运行单位里程或时间，或者消耗单位燃料所排放的某种污染物的质量，其单位为g/km或g/s或g/kg。污染物包括气态污染物（如CO、NOx等）和颗粒物（如PM2.5、PM1等），它们的排放因子能够反映机动车的排放特征，也是国家制定尾气排放标准的有效切入点。影响排放因子的因素主要包括车辆技术条件、燃料性质、行驶环境、行驶速度和运行工况等。

（1）车辆的技术条件车辆的特征参数包括车辆的类型（重量、发动机功率等）、车龄和车辆的行驶里程等。车辆的类型是造成尾气排放量差异的重要因素之一，重型车的尾气排放量远远大于轻型车的尾气排放量，这也是国家在制定排放标准时根据车辆类型分别限值的原因。此外，大量的实验研究表明，随着车龄和车辆行驶里程的增加，污染物的排放量也会逐渐增加。车辆的使用年限较长和维修工作较少时，车辆性能较差，污染物排放将增加。

（2）燃料性质不同类型的燃料对机动车的尾气排放量有着重要影响，例如柴油车比汽油车的污染物排放量更高。燃油的密度、挥发性和硫含量等是影响污染物排放量的重要因素，其中燃料的挥发性与其饱和蒸气压密切相关，若饱和蒸气压高则不易挥发。

（3）行驶环境车辆的行驶环境可以分为内环境和外环境，内环境是车辆自身的环境，外环境是车辆所处的气候条件和地理位置。关于内环境，车辆在开启空调时，CO和NOx排放水平将会增加2倍以上。关于外环境，温度、相对湿度等和雾霾、雨雪天气等均会影响机动车的尾气排放量。此外，当车辆行驶在非平坦道路上时，污染物的排放量也会相对于平坦道路上更多。

（4）行驶速度和运行工况机动车的尾气排放量会随着行驶速度的变化而变化，车速较高时的排放因子较小。机动车尾气排放量与车的运行工况密切相关，在匀速行驶过程中，尾气排放量较少且变化不明显，但是在加减速和怠速的工况下，污染物的排放量会较多，其中NOx的排放量会随转速的增大而增加。综上所述，机动车的行驶速度较高且较稳定时，单位里程的尾气排放量较低。因此，在面对平面交叉口的交通污染问题时，最直接有效的方法是对车辆的行驶速度和运行工况做出合理优化。

2?交通信号配时控制技术

交通信号控制广泛应用于平面交叉口，信号配时的主要内容是通过设计交通信号运行的参数和逻辑，从而决定各方向的通行权，对单个平面交叉口乃至干线道路和区域路网的运行效率和能耗排放均有至关重要的影响。在平面交叉口处，车辆的尾气排放量由两部分构成，一是匀速行驶时的排放量，该部分排放因子较小，排放量主要由匀速行驶时间