一种基于高速公路收费数据的能耗排放总量核算系统及其核算方法与流程

本发明一种基于高速公路收费数据的能耗排放总量核算系统及其核算方法涉及一种基于高速公路收费数据的能耗排放核算分析系统，尤其是一种利用高速公路收费数据、高速路网路径表、交通运输能耗调查数据、营运车辆信息库和IPCC排放因子数据等基础数据，在高速公路路径表中分路段和时段核算能耗排放量的系统以及方法。

背景技术：

交通运输作为能源消耗的三大产业之一，其能源的消耗量直接影响着二氧化碳排放总量的变化。近年来，江苏省高速公路通行里程和通行量逐年增长，在促进社会经济发展的同时，也日益成为江苏省区域大气、水土、噪音等污染排放的聚集区。众所周知，车辆尾气排放中含有CO、NOx、HC、PM等多种大气污染物，严重影响着沿线区域环境质量。如何有效结合行政手段和经济杠杆作用改善交通行业机动车排放污染现状，是当今交通环保领域研究的热点问题。

目前交通运输的能耗排放总量核算方法主要通过典型调查运营车辆的能耗强度，同时结合年度运输周转量测算得出，该方法主要存在以下问题：

1、统计年鉴中的运输周转量按城市划分，运输企业的运输周转量按照企业所在地划分，难以体现能耗排放的实际发生地点；

2、运输周转量统计测算时间较长，数据更新周期长；

3、运输周转量主要通过推算得出，且各方统计口径有差异，与实际数据存在一定误差；

4、能耗排放数据为最终汇总数据，管理部门无法根据该数据进行精细化管理。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述不足之处提供一种基于高速公路收费数据的能耗排放总量核算系统及其核算方法，在高速公路沿线分时段路段进行行驶车辆能耗排放总量的核算，可以体现车辆能耗排放的实际发生地点和时间，解决了数据更新周期长的技术问题，大大提升了高速公路管理部门管理效率和水平。

本发明是采取以下技术方案实现的：

一种基于高速公路收费数据的能耗排放总量核算系统，包括，

用于获取基础数据的基础数据获取模块；

用于获取最短路径表的最短路径生成模块；

用于获取车辆行驶数据的行驶数据生成模块；

用于获取车辆能耗及排放量的能耗生成模块；

用于获取车辆汇总信息的耗排汇总模块；

在基础数据获取模块数据库中设有高速路网路径表、高速公路收费数据信息表、营运车辆信息库、交通运输能耗调查数据表和IPCC排放因子数据表；

最短路径生成模块通过基础数据获取模块的高速路网路径表取得基础路径信息，从而得到最短路径表并存储在基础数据获取模块数据库中；

行驶数据生成模块通过基础数据获取模块和最短路径生成模块获得单车在高速公路上的行驶里程、平均时速、通过各路段的时间、实载率、各路段行驶里程和运输周转量等信息；

能耗生成模块通过行驶数据生成模块获取行驶数据，生成单个车辆的各路段能耗和排放量；

耗排汇总模块通过能耗生成模块获取单个车辆能耗和排放数据，汇总得到各路段、时段的能耗以及排放总量。

所述高速路网路径表中记录每个高速公路收费站点的名称、任意两个相邻站点间的距离（分方向记录）；高速公路收费数据信息表中记录车辆车牌号、上下高速公路的时间、地点、车辆重量和收费数量等信息；营运车辆信息库中记录营运车辆的车牌号、车辆类型、车辆大小、发动机排量、车龄和所属公司等车辆静态信息；交通运输能耗调查数据表中记录交通运输能耗调查数据；

IPCC排放因子数据表的数据来源于IPCC国家温室气体清单指南目录；IPCC国家温室气体清单指南目录来自《2006年IPCC国家温室气体清单指南目录》，记录不同类型车辆对应的各种污染物排放因子。

一种基于高速公路收费数据的能耗排放总量核算系统的核算方法，包括如下步骤：

1）确定车辆行驶路径及时间

1-1）生成最短路径

由最短路径生成模块提取高速路网路径表数据，通过排列任意相邻两个收费站之间的里程数据，计算高速路网中任意两个收费站上下口之间的最短路径，形成高速路网最短路径表；

所述高速路网最短路径表中的内容包括起点和终点收费站名称、经过路段和收费站、经过收费站顺序、经过收费站名称、各路段长度、路径总长度等信息；

1-2）生成行驶数据

行驶数据生成模块通过基础数据获取模块数据库和步骤1-1）所述的高速路网最短路径表获得单个车辆在高速公路上的行驶路径、行驶里程、平均时速、通过各路段的时间、实载率、各路段行驶里程和运输周转量等信息；

2）确定车辆能耗及排放量

能耗生成模块通过步骤1-2）中行驶数据生成模块获取的行驶数据，生成单个车辆的各路段能耗和排放量；

3）确定高速公路沿线分路段时段能耗及排放量

耗排汇总模块通过能耗生成模块获取单个车辆能耗和排放数据，汇总得到各路段、时段的能耗以及排放总量。

步骤1-2）中所述行驶数据生成的具体步骤包括：

1-2-1）行驶数据生成模块通过基础数据获取模块数据库获取设定时间内的高速公路收费数据，并获取与设定时间对应的时间内通过高速公路的车流量信息；

所述车流量信息包括车辆进入高速的时间、起点收费站名称、离开高速时间、终点收费站名称、车辆类型和车辆称重等信息；

1-2-2）针对收费数据中的每一辆行驶车辆，根据车辆行驶信息中的起点和终点收费站名称，与高速路网最短路径表，得出该车辆在高速公路上的行驶里程；

在本步骤中，遵循一般行驶习惯，选取任意两个收费站之间的最短路径作为车辆行驶的路径；

1-2-3）确定单个车辆行驶里程后，结合车辆进出高速公路的时间，得到该车辆的平均时速；

1-2-4）根据车辆行驶路径中路段顺序和长度，以每个路段的中点位置表示该路段，结合单个车辆的平均行驶时速，确定该车辆通过每个路段中点的时间。

步骤1-2-1）中的设定时间为一个月或一天，时间长短可根据需要设定。

步骤2）中所述的车辆能耗及排放量确定方法，包括如下步骤：

2-1）对于营运车辆，根据高速公路收费数据信息表中提供的营运车牌号，关联查找营运车辆信息库的数据，获得该营运车辆的车辆静态信息，所述车辆静态信息包括车辆类型、大小和等级等；

对于货运车辆，结合高速公路收费数据信息表中的称重信息和营运车辆信息库中车辆的自重信息，确定该货车的载货量，并进一步确定该车辆的实载率；

2-2）通过交通运输能耗调查数据表得到对应的营运车辆的能耗强度；对于私人车辆，其能耗强度参照出租车的能耗强度制定；

2-3）根据车型在PCC排放因子数据表中查找对应车型的污染物排放因子；

2-4）在单个车辆确定车辆类型的基础上，结合该车辆的行驶路径和该类型车辆能耗强度，确定该车辆在各个路段的能耗量；

2-5）在单个车辆确定车辆类型的基础上，结合该车辆的行驶路径和该类型车辆的污染物排放因子，确定该车辆在各个路段的污染物排放量。

所述行驶路径来源于步骤1-2）获得的行驶路径。

步骤2-2）中私人车辆的能耗强度取每百公里耗油10升。

步骤3）中汇总的方法，包括如下步骤：

3-1）按照一天24小时以及高速路网路径表中的信息对高速公路网进行路段时段的划分，以每个路段的中点断面代表该路段；

3-2）根据步骤2）的计算结果，按路段时段筛选对应的车辆行驶信息，并关联到对应的步骤2）中得到的车辆能耗及排放量的计算结果；

3-3）将从步骤3-2）得到的每个路段时段内所有行驶车辆的能耗量和排放量分别相加，得到整个高速公路沿线分路段时段能耗及排放总量。

本发明一种基于高速公路收费数据的能耗排放总量核算系统及其核算方法具有以下有益效果：

（1）可体现高速公路上能耗排放实际发生的地点和时间，更直观的反应能耗排放变化趋势；

（2）可根据高速公路收费数据的更新频率更新能耗排放总量数据，数据更新周期较短，能更有效的反应能耗排放的动态变化过程；

（3）该核算方法不增加额外的数据采集工作，仅对接各部门现有数据，可操作性强。

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种基于高速公路收费数据的能耗排放总量核算系统结构框图；

图2为本发明一种基于高速公路收费数据的能耗排放总量核算方法流程图。

具体实施方式

一种基于高速公路收费数据的能耗排放总量核算系统，包括基础数据获取模块、最短路径生成模块、行驶数据生成模块、能耗生成模块和耗排汇总模块；

在基础数据获取模块数据库中设有高速路网路径表、高速公路收费数据信息表、营运车辆信息库、交通运输能耗调查数据表和IPCC排放因子数据表；

最短路径生成模块通过基础数据获取模块的高速路网路径表取得基础路径信息，从而得到最短路径表并存储在基础数据获取模块数据库中；

行驶数据生成模块通过基础数据获取模块和最短路径生成模块获得单车在高速公路上的行驶里程、平均时速、通过各路段的时间、实载率、各路段行驶里程和运输周转量等信息；

能耗生成模块通过行驶数据生成模块获取行驶数据，生成单个车辆的各路段能耗和排放量；

耗排汇总模块通过能耗生成模块获取单个车辆能耗和排放数据，汇总得到各路段、时段的能耗以及排放总量。

如图1所示为本发明的一种基于高速公路收费数据的能耗排放总量核算方法，具体包括以下计算步骤：

1）基础数据获取模块首先获取高速路网路径表、高速公路收费数据、营运车辆信息库、交通运输能耗调查数据、IPCC排放因子数据表等基础数据；

2）由高速路网路径表的基本信息生成进出高速公路任意两个收费站之间的高速路网最短路径表，保存收费站名称、经过路段顺序、各路段长度、路径总长度等信息；

3）由步骤2生成结果，结合高速公路收费数据，确定每个车辆在高速公路上的行驶里程、平均时速及通过各路段的时间；

4）通过营运车辆信息库，获得车辆的静态信息，结合高速公路收费数据，可确定每辆货车实载率、所有车辆各路段行驶里程、运输周转量等信息；

5）通过查阅交通运输能耗调查数据表的能耗调查数据，可获得不同类型车辆的能耗强度；通过查询IPCC排放因子数据表，确定类型车辆各种污染物排放因子；

6）根据步骤4和步骤5的生成结果，可以计算得出每辆车在各个路段的能耗及排放量；

7）根据步骤6的计算结果，结合步骤3得到的车辆通过各路段的时间，汇总得到高速公路各路段时段能耗及排放量，进一步可汇总得到高速公路全线全年的能耗排放总量。