CN111554100A - 一种考虑机动车碳排放的快速道路车道引导方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于交通环境技术领域，公开了一种考虑机动车碳排放的快速道路车道引导方法及装置，所述装置包括视频检测装置、车载定位装置、联网联控装置和数据中心，视频检测装置用于检测、识别快速道路上起始位置车辆的车牌号码并发送给数据中心，车载定位装置用于获取车辆GPS卫星定位信息并发送给数据中心，联网联控装置用于向目标车辆发出车道引导指令，数据中心用于数据存储以及计算机动车碳排放量，生成车道引导指令。本发明从节能减排的角度，以降低机动车碳排放为目标，在车辆参数、气候环境参数等基本数据的基础上，使用模型仿真分析方法，通过数字化计算预测目标车辆在不同车道行驶时的碳排放，有效而准确地提供车道引导信息。

Description

一种考虑机动车碳排放的快速道路车道引导方法及装置
技术领域
本发明涉及一种考虑机动车碳排放的快速道路车道引导方法及装置技术，属于交通环境技术领域。
背景技术
随着机动车保有量的快速增长，移动源污染已成为城市大气污染的主要来源。《中国移动源环境管理年报（2019）》显示，中国已连续十年成为世界机动车产销第一大国，2013-2018年，全国机动车保有量增加32.7%。2018年，全国机动车一氧化碳（CO）排放总量3089.4万吨，碳氢化合物（HC）排放总量368.8万吨，氮氧化物（NOx）排放总量562.9万吨，颗粒物（PM）排放总量44.2万吨。
从2013年以来，中国已实施多项减排政策，如：提高机动车排放标准，淘汰高排放车辆，发展新能源车，倡导“绿色出行”理念等。2019年，国务院印发《交通强国建设纲要》也提出应推动低碳环保，强化节能减排和污染防治的目标。但是在管理层面，大多数交通管理手段是为了解决交通拥堵问题实施的，针对尾气污染问题还缺乏相应措施。
本发明提出一种针对尾气污染问题的交通管理方法及其装置，以便通过管理手段进一步减少尾气排放。
发明内容
为了克服现有技术中存在的现实生活中快速道路车辆机动车尾气碳排放带来的环境影响问题，提供一种考虑机动车碳排放的快速道路车道引导方法及装置，通过计算进入快速道路的车辆在不同车道上行驶的碳排放总量，对不同车辆制定车道引导方案，以此来降低快速道路周边的空气污染问题，达到节能减排的目的。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下所述：
本发明提供一种考虑机动车碳排放的快速道路车道引导方法，所述方法包括以下内容：
采集、识别进入快速道路的车辆的车牌号码；
通过车牌号码查询获得该车辆的车辆信息；
获取当日气候环境信息和该快速道路信息；
根据车辆信息、气候环境信息和快速道路信息，分别计算该车辆在不同车道对应的速度范围下行驶产生的碳排放均值；
判断最小的碳排放均值对应的车道，以该车辆为目标车辆向其发出车道引导指令，引导目标车辆进入最小的碳排放均值对应的车道；
检测目标车辆的位置信息，判断目标车辆是否进入最小的碳排放均值对应的车道，若是，则不再向目标车辆发出车道引导指令，若否，则继续向目标车辆发出车道引导指令。
基于上述考虑机动车碳排放的快速道路车道引导方法，本发明提供一种考虑机动车碳排放的快速道路车道引导装置。所述装置包括视频检测装置、车载定位装置、联网联控装置和数据中心。所述视频检测装置用于检测、识别快速道路上起始位置车辆的车牌号码并发送给数据中心，所述车载定位装置用于获取车辆GPS卫星定位信息并发送给数据中心，所述联网联控装置用于向目标车辆发出车道引导指令，所述数据中心用于数据存储以及计算机动车尾气碳排放量，生成车道引导指令。
进一步的，所述视频检测装置安装在快速道路起始位置，所述车载定位装置安装在车辆上，所述联网联控装置安装在快速道路起始位置。
数据中心存储的数据包括车辆信息、气候环境信息和快速道路信息，其中车辆信息包括车牌号码、车型、排放标准、使用年限；气候环境信息包括当日气温数据、相对湿度数据；快速道路信息包括车道数、各车道限速信息。
本发明还提供上述考虑机动车碳排放的快速道路车道引导装置的控制方法，该装置的控制方法包括如下步骤：
S1：视频检测装置检测到有车辆进入快速道路时，采集、识别该车辆的车牌号码，并反馈至数据中心；
S2：数据中心根据收到的车牌号码，从其车辆信息数据库中获取该车辆的车型、排放标准、使用年限信息，并在其气候环境数据库中提取当日气温、相对湿度数据；
S3：数据中心分别计算该车辆在不同车道对应速度范围下行驶的碳排放均值，判断其中最小的碳排放均值Emin及其对应的车道；
S4：数据中心以该车辆为目标车辆生成车道引导指令，并通过联网联控装置将其发送给目标车辆；
S5：数据中心追踪目标车辆实时位置信息，判断目标车辆是否进入最小的碳排放均值Emin对应的车道，若是，则停止通过联网联控装置向目标车辆发出车道引导指令；若否，则继续通过联网联控装置向目标车辆发出车道引导指令。
进一步的，所述步骤S3中，数据中心计算碳排放均值的方法为：
A)在其快速道路信息库中提取该快速道路路段的车道数及各车道对应的最低、最高限速；
B)根据机动车尾气排放模型，计算各车道从最低车速至最高车速之间，每单位车速下目标车辆尾气中一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）的排放量；
C)计算不同车道上，各车速下的碳排放总量；
D)计算各车道对应的碳排放均值，并确定最小的碳排放均值及其对应的车道。
进一步的，所述步骤B中机动车尾气排放计算模型为COPERT IV模型。
进一步的，所述步骤C中碳排放总量采用CO2当量系数计算，计算公式如下所述：
E=E(CO2)+296*E(CO)+25*E(CH4)；
其中，E为碳排放总量，E(CO2)、E(CO)和E(CH4)分别为每单位车速下目标车辆尾气中二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、甲烷（CH4）的排放量。
进一步的，所述步骤S5中，若目标车辆进入最小的碳排放均值Emin对应的车道，联网联控装置向目标车辆发送内容为“当前行驶车道为最低碳排放及最低能耗车道”的信息。
本发明具有如下有益效果：本发明提出一种考虑机动车碳排放的快速道路车道引导装置，从节能减排的角度，以降低机动车碳排放为目标，为快速道路上的机动车提供车道引导信息。本发明在车辆参数、气候环境参数等基本数据的基础上，使用模型仿真分析的方法，通过数字化计算预测目标车辆在不同车道行驶时的碳排放，有效而准确地提供车道引导信息。具有成本低、可重复、参数易获取等优点。
附图说明
图1为本发明控制方法流程示意图；
图2为本发明实施例1中考虑机动车碳排放的快速道路车道引导装置的安装位置示意图
其中，1为视频检测装置，2为车载定位装置，3为联网联控装置。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明装置进行详细、完整的描述。所描述的实施例并不是本发明装置的全部使用例。基于本发明装置中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性技术的前提下获得的所有其他实施例，都属于本发明装置的保护范围。
实施例1：
本实施例中的考虑机动车碳排放的快速道路车道引导装置及其控制方法，是基于下述考虑机动车碳排放的快速道路车道引导方法设置的。所述方法包括以下内容：
采集、识别进入快速道路的车辆的车牌号码；
通过车牌号码查询获得该车辆的车辆信息；
获取当日气候环境信息和该快速道路信息；
根据车辆信息、气候环境信息和快速道路信息，分别计算该车辆在不同车道的对应速度范围下行驶的产生的碳排放均值；
判断最小的碳排放均值对应的车道，以该车辆为目标车辆向其发出车道引导指令，引导目标车辆进入最小的碳排放均值对应的车道；
检测目标车辆的位置信息，判断目标车辆是否进入最小的碳排放均值对应的车道，若是，则不再向目标车辆发出车道引导指令，若否，则继续向目标车辆发出车道引导指令。
本实施例选择G56杭瑞高速（湖北省黄石市阳新县境内段）为例，G56在湖北境内为中央隔离的双向4车道。单向两车道中，车道1，即左侧车道限速为100-120 km/h；车道2，即右侧车道限速为60-100 km/h。
本实施例中将本发明的考虑机动车碳排放的快速道路车道引导装置应用在图2所示的快速道路路侧，该引导装置由视频检测装置1、车载定位装置2、联网联控装置3及数据中心组成。所述视频检测装置1用于检测、识别快速道路上起始位置车辆的车牌号码并发送给数据中心，所述车载定位装置2用于获取车辆GPS卫星定位信息并发送给数据中心，所述联网联控装置3用于向目标车辆发出车道引导指令，所述数据中心用于数据存储以及计算机动车尾气碳排放量，生成车道引导指令。如图2所示，所述视频检测装置1安装于快速道路起始位置路侧悬臂式立柱上，车载定位装置2安装于车辆上，联网联控装置3安装于快速道路起始位置路侧悬臂式立柱上，数据中心建立在交通指挥中心处。
数据中心存储的数据包括车辆信息、气候环境信息和快速道路信息，其中车辆信息包括车牌号码、车型、排放标准、使用年限；气候环境信息包括当日气温数据、相对湿度数据；快速道路信息包括车道数、各车道限速信息。
如图1所示，本实施例中的考虑机动车碳排放的快速道路车道引导装置的控制方法，包括如下步骤：
S1：如图2所示，当视频检测装置检测到车辆A到达该高速路段时，采集、识别该车辆的车牌号码，并将车牌号码反馈到数据中心；
S2：数据中心将其车牌号码放在车辆信息数据库中进行检索，获取该车辆的车型、排放标准、使用年限信息，可知：A车为小汽车，符合国五排放标准，为2018年购买的车辆；并在其气候环境数据库中提取当日气温T、相对湿度数据H；
S3：数据中心分别计算目标车辆在不同车道对应速度范围下行驶的碳排放均值，判断最小的碳排放均值Emin及其对应的车道；
S4：数据中心以车辆A为目标车辆生成车道引导指令：“请行驶左侧/右侧车道，以达到最低碳排放及最低能耗状态”，并通过联网联控装置发送指令给车辆A；
S5：数据中心追踪车辆A实时位置信息，判断车辆A是否进入最小的碳排放均值Emin对应的车道，若是，则停止通过联网联控装置向车辆A发出车道引导指令，并由联网联控装置向车辆A发送内容为“当前行驶车道为最低碳排放及最低能耗车道”的信息；若否，则继续通过联网联控装置向车辆A发出车道引导指令。
上述步骤3中，确定最低碳排放对应车道的方法为：
A)在其快速道路信息库中提取该快速道路路段的车道数及各车道对应的最低、最高限速；目标路段为单向两车道，车道1限速为100-120 km/h，车道2限速为60-100 km/h；
B)根据机动车尾气排放模型，计算各车道从最低车速至最高车速之间，目标车辆A在每单位车速V下的一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）的排放量：记为EV(CO)，EV(CO2)，EV(CH4)；其中，机动车尾气排放计算模型为COPERT IV模型
C)计算不同车道上，各车速下的碳排放总量：EV=EV (CO2)+296*EV (CO)+25*EV (CH4)；
D)计算各车道对应的碳排放均值：
Figure 561703DEST_PATH_IMAGE001
,
Figure 31867DEST_PATH_IMAGE002
，
比较目标车辆A分别在两车道上行驶产生的碳排放均值大小，确定最低碳排放Emin对应的车道。
其中，所述步骤C中碳排放总量采用CO2当量系数计算，计算公式如下所述：
E=E(CO2)+296*E(CO)+25*E(CH4)；
其中，E为碳排放总量，E(CO2)、E(CO)和E(CH4)分别为每单位车速下目标车辆尾气中二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、甲烷（CH4）的排放量。
对于本领域技术人员而言，本发明装置不限于上述所述的示范性实施例，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及构思加以替换或改变，都应涵盖在本发明技术的保护范围内。

Claims (9)

1.一种考虑机动车碳排放的快速道路车道引导方法，其特征在于，所述方法包括以下内容：
采集、识别进入快速道路的车辆的车牌号码；
通过车牌号码查询获得该车辆的车辆信息；
获取当日气候环境信息和该快速道路信息；
根据车辆信息、气候环境信息和快速道路信息，分别计算该车辆在不同车道对应的速度范围下行驶产生的碳排放均值；
判断最小的碳排放均值对应的车道，以该车辆为目标车辆向其发出车道引导指令，引导目标车辆进入最小的碳排放均值对应的车道；
检测目标车辆的位置信息，判断目标车辆是否进入最小的碳排放均值对应的车道，若是，则不再向目标车辆发出车道引导指令，若否，则继续向目标车辆发出车道引导指令。
2.一种考虑机动车碳排放的快速道路车道引导装置，其特征在于：所述装置包括视频检测装置、车载定位装置、联网联控装置、数据中心；所述视频检测装置用于检测、识别快速道路上起始位置车辆的车牌号码并发送给数据中心，所述车载定位装置用于获取车辆GPS卫星定位信息并发送给数据中心，所述联网联控装置用于向目标车辆发出车道引导指令，所述数据中心用于数据存储以及计算机动车尾气碳排放量，生成车道引导指令。
3.根据权利要求2所述的一种考虑机动车碳排放的快速道路车道引导装置，其特征在于：所述视频检测装置安装在快速道路起始位置，所述车载定位装置安装在车辆上，所述联网联控装置安装在快速道路起始位置。
4.根据权利要求2所述的一种考虑机动车碳排放的快速道路车道引导装置，其特征在于：数据中心存储的数据包括车辆信息、气候环境信息和快速道路信息，其中车辆信息包括车牌号码、车型、排放标准、使用年限；气候环境信息，包括当日气温数据、相对湿度数据；快速道路信息，包括车道数、各车道限速信息。
5.一种如权利要求2-4中任意一项所述的考虑机动车碳排放的快速道路车道引导装置的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括如下步骤：
S1：视频检测装置检测到有车辆进入快速道路时，采集、识别该车辆的车牌号码，并反馈至数据中心；
S2：数据中心根据收到的车牌号码，从其车辆信息数据库中获取该车辆的车型、排放标准、使用年限信息，并在其气候环境数据库中提取当日气温、相对湿度数据；
S3：数据中心分别计算该车辆在不同车道对应速度范围下行驶的碳排放均值，判断其中最小的碳排放均值Emin及其对应的车道；
S4：数据中心以该车辆为目标车辆生成车道引导指令，并通过联网联控装置将其发送给目标车辆；
S5：数据中心追踪目标车辆实时位置信息，判断目标车辆是否进入最小的碳排放均值Emin对应的车道，若是，则停止通过联网联控装置向目标车辆发出车道引导指令；若否，则继续通过联网联控装置向目标车辆发出车道引导指令。
6.根据权利要求5所述的一种考虑机动车碳排放的快速道路车道引导装置的控制方法，其特征在于：所述步骤S3中，数据中心计算碳排放均值的方法为：
A)在其快速道路信息库中提取该快速道路路段的车道数及各车道对应的最低、最高限速；
B)根据机动车尾气排放模型，计算各车道从最低车速至最高车速之间，每单位车速下目标车辆尾气中一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）的排放量；
C)计算不同车道上，各车速下的碳排放总量；
D)计算各车道对应的碳排放均值，确定最小的碳排放均值及其对应的车道。
7.根据权利要求6所述的一种考虑机动车碳排放的快速道路车道引导装置的控制方法，其特征在于：所述步骤B中机动车尾气排放计算模型为COPERT IV模型。
8.根据权利要求6所述的一种考虑机动车碳排放的快速道路车道引导装置的控制方法，其特征在于：所述步骤C中碳排放总量采用CO2当量系数计算，计算公式如下所述：
E=E(CO2)+296*E(CO)+25*E(CH4)
其中，E为碳排放总量，E(CO2)、E(CO)和E(CH4)分别为每单位车速下目标车辆尾气中二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、甲烷（CH4）的排放量。
9.根据权利要求5所述的一种考虑机动车碳排放的快速道路车道引导装置的控制方法，其特征在于：所述步骤S5中，若目标车辆进入最小的碳排放均值Emin对应的车道，联网联控装置向目标车辆发送内容为“当前行驶车道为最低碳排放及最低能耗车道”的信息。
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