1.本發(fā)明涉及交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理、交通運(yùn)輸污染物排放估算、交通安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種高速公路機(jī)動(dòng)車(chē)動(dòng)態(tài)排放估算及健康風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)：

2.大氣污染物中，絕大多數(shù)是車(chē)輛的排放物，一方面，機(jī)動(dòng)車(chē)排放的污染物會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)，部分排放物不易擴(kuò)散，會(huì)使得周邊暴露人群患病風(fēng)險(xiǎn)增大，影響居民身體健康，作為主要污染物排放來(lái)源，我國(guó)高速公路交通面臨著巨大的減排壓力，因此，必須對(duì)高速公路區(qū)域機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算和評(píng)估。
3.由于高速公路機(jī)動(dòng)車(chē)移動(dòng)性強(qiáng)，且在高速公路及周邊區(qū)域，大氣污染物檢測(cè)設(shè)施較為匱乏，排放數(shù)據(jù)不易獲取，使得機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放管理和控制的難度較高。但隨著公路交通基礎(chǔ)設(shè)施的逐步完善，各類(lèi)交通檢測(cè)器布設(shè)率逐年增加，積累的大數(shù)據(jù)為大規(guī)模計(jì)算和獲取污染物排放提供了條件，也為高速公路節(jié)能減排和健康發(fā)展提供了理論以及技術(shù)支持，本發(fā)明基于這一前提條件，充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)對(duì)高速公路機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放進(jìn)行動(dòng)態(tài)精細(xì)化計(jì)算和評(píng)估。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

4.本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提出了一種高速公路機(jī)動(dòng)車(chē)動(dòng)態(tài)排放估算及健康風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)方法，用于對(duì)高速公路網(wǎng)中的運(yùn)行車(chē)輛排放進(jìn)行精準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)估算，同時(shí)進(jìn)行排放健康風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)估，為高速公路、減排、環(huán)保等相關(guān)政策提供依據(jù)。
5.為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：一種高速公路機(jī)動(dòng)車(chē)動(dòng)態(tài)排放估算及健康風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟：
6.1)收集高速公路路網(wǎng)、高速公路收費(fèi)門(mén)架數(shù)據(jù)以及高速公路周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，構(gòu)建用于高速公路機(jī)動(dòng)車(chē)動(dòng)態(tài)排放估算及健康風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)庫(kù)；
7.2)根據(jù)構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫(kù)，劃分門(mén)架單元，并進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；
8.3)根據(jù)實(shí)際情況確定研究區(qū)域的道路機(jī)動(dòng)車(chē)排放因子；
9.4)對(duì)每一個(gè)門(mén)架單元內(nèi)的機(jī)動(dòng)車(chē)排放量進(jìn)行動(dòng)態(tài)估算，進(jìn)而計(jì)算整個(gè)高速公路的排放總量；
10.5)構(gòu)建高速公路機(jī)動(dòng)車(chē)污染物健康風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并進(jìn)行機(jī)動(dòng)車(chē)污染健康風(fēng)險(xiǎn)度計(jì)算；
11.6)根據(jù)高速公路周邊環(huán)境數(shù)據(jù)以及計(jì)算的機(jī)動(dòng)車(chē)污染健康風(fēng)險(xiǎn)度劃分機(jī)動(dòng)車(chē)污染健康風(fēng)險(xiǎn)度閾值，按照閾值對(duì)高速公路各門(mén)架單元進(jìn)行機(jī)動(dòng)車(chē)污染健康風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)。
12.進(jìn)一步，在步驟1)中，高速公路路網(wǎng)數(shù)據(jù)包括：包含具有詳細(xì)經(jīng)緯度位置信息和路段線型數(shù)據(jù)的高速公路路網(wǎng)；
13.高速公路收費(fèi)門(mén)架數(shù)據(jù)包括：車(chē)牌識(shí)別流水號(hào)、車(chē)牌類(lèi)型、收費(fèi)門(mén)架號(hào)、收費(fèi)門(mén)架經(jīng)度、收費(fèi)門(mén)架緯度、計(jì)費(fèi)時(shí)間、計(jì)費(fèi)金額、入口車(chē)道類(lèi)型、入口路段名稱(chēng)、路段編碼、收費(fèi)門(mén)
架號(hào)順序號(hào)、收費(fèi)門(mén)架方向和通行標(biāo)識(shí)id信息；
14.高速公路周邊環(huán)境數(shù)據(jù)包括：高速公路周邊區(qū)域的機(jī)動(dòng)車(chē)保有量數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、土地利用指標(biāo)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和交通出行指標(biāo)；其中，氣象數(shù)據(jù)包含：溫度、濕度、風(fēng)速和氣壓；土地利用指標(biāo)包含：居住地面積、工業(yè)交通用地面積、林地草地水域面積和耕地面積；社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包含：人口和gdp；交通出行指標(biāo)包含：道路密度，數(shù)據(jù)收集范圍為高速公路周邊5km的區(qū)域。
15.進(jìn)一步，在步驟2)中，劃分門(mén)架單元，并進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理的具體過(guò)程為：
16.對(duì)用于高速公路網(wǎng)排放計(jì)算的收費(fèi)門(mén)架數(shù)據(jù)進(jìn)行異常篩選、去重；
17.結(jié)合公路路網(wǎng)以及門(mén)架的位置信息，將高速公路劃分為機(jī)動(dòng)車(chē)動(dòng)態(tài)排放估算及健康風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)的基本單元，包括以下步驟：
18.首先，根據(jù)采集的高速公路收費(fèi)門(mén)架數(shù)據(jù)，確定高速公路上每一個(gè)收費(fèi)門(mén)架的位置以及相鄰收費(fèi)門(mén)架之間的拓?fù)潢P(guān)系；
19.將兩個(gè)收費(fèi)門(mén)架之間的路段按照車(chē)輛不同的行駛方向應(yīng)劃分為兩個(gè)不同的門(mén)架單元；
20.將高速公路周邊5km內(nèi)的區(qū)域，按照土地利用指標(biāo)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和交通出行指標(biāo)數(shù)據(jù)相似的原則，劃分為若干交通小區(qū)，將不同門(mén)架單元?jiǎng)澐诌M(jìn)入不同的交通小區(qū)；
21.基于每個(gè)門(mén)架單元的門(mén)架位置信息計(jì)算門(mén)架單元之間的路段長(zhǎng)度；
22.基于收費(fèi)門(mén)架記錄的過(guò)車(chē)數(shù)據(jù)計(jì)算每個(gè)門(mén)架單元之間的每15min的不同類(lèi)型機(jī)動(dòng)車(chē)的流量；
23.基于收費(fèi)門(mén)架記錄的過(guò)車(chē)數(shù)據(jù)計(jì)算每個(gè)門(mén)架單元之間的每15min的不同類(lèi)型機(jī)動(dòng)車(chē)的平均速度。
24.進(jìn)一步，在步驟3)中，根據(jù)實(shí)際情況確定研究區(qū)域的道路機(jī)動(dòng)車(chē)排放因子的具體過(guò)程為：
25.將高速公路機(jī)動(dòng)車(chē)排放量劃分為機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放量和機(jī)動(dòng)車(chē)蒸發(fā)排放量?jī)刹糠?，因此，?jì)算這兩種排放量需要分別確定機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放因子和機(jī)動(dòng)車(chē)蒸發(fā)排放因子；
26.其中，機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放因子根據(jù)《環(huán)境部2015年綜合基準(zhǔn)排放系數(shù)指南確定》，并根據(jù)高速公路所屬地區(qū)的氣象、交通條件和燃油品質(zhì)進(jìn)行修正，具體算式如下：
27.ef
m,k
＝bef
m,k
×
α
×
β
×
γ
28.式中，ef
m,k
為第m類(lèi)車(chē)輛第k類(lèi)排放標(biāo)準(zhǔn)的修正排放因子；bef
m,k
為第m類(lèi)車(chē)輛第k類(lèi)排放標(biāo)準(zhǔn)的綜合基準(zhǔn)排放系數(shù)；α為環(huán)境修正因子；β為平均速度修正因子，在取值的時(shí)候，平均速度為機(jī)動(dòng)車(chē)在各門(mén)架單元內(nèi)的車(chē)輛平均速度，由步驟2)數(shù)據(jù)預(yù)處理計(jì)算得知；γ為車(chē)輛的劣化修正因子；其中，環(huán)境修正因子α由溫度、濕度和海拔修正因子三部分組成，具體算式如下：
29.α＝α
tem
×
α
rh
×
α
height
30.式中，α
tem
為溫度修正因子；α
rh
為濕度修正因子；α
height
為海拔修正因子；
31.機(jī)動(dòng)車(chē)蒸發(fā)排放因子由高速公路所屬研究的區(qū)域內(nèi)orvr技術(shù)車(chē)輛和非 orvr技術(shù)車(chē)輛的保有量確定，具體算式如下：
32.33.式中，pf為行駛期間機(jī)動(dòng)車(chē)蒸發(fā)排放因子，單位mg/km/輛；pfa為非orvr 技術(shù)車(chē)輛行駛過(guò)程中的蒸發(fā)排放系數(shù)；p1為非orvr技術(shù)車(chē)輛保有量，單位輛； pfb為orvr技術(shù)車(chē)輛行駛過(guò)程的蒸發(fā)排放系數(shù)；p2為進(jìn)口orvr技術(shù)車(chē)輛保有量，單位輛；p3為新增orvr技術(shù)車(chē)輛保有量，單位輛；rt為研究區(qū)域內(nèi)燃油車(chē)保有量占比。
34.進(jìn)一步，在步驟4)中，對(duì)每一個(gè)門(mén)架單元內(nèi)的機(jī)動(dòng)車(chē)排放量進(jìn)行動(dòng)態(tài)估算，進(jìn)而計(jì)算整個(gè)高速公路的排放總量的具體過(guò)程為：
35.計(jì)算每一個(gè)門(mén)架單元內(nèi)每15min的機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放量，具體算式如下：
36.ce
i,j
＝q
i,j
×ej
×
len
i,j
37.式中，ce
i,j
為第j類(lèi)型車(chē)在第i個(gè)門(mén)架單元上的尾氣排放量，單位：mg；q
i,j
為第j類(lèi)型車(chē)在第i個(gè)門(mén)架單元上的流量，單位輛；ej為第j類(lèi)型車(chē)的尾氣排放因子，單位mg/km/輛；len
i,j
為第j類(lèi)型車(chē)在第i個(gè)門(mén)架單元上的行駛里程，即第i個(gè)門(mén)架單元的長(zhǎng)度，單位km；
38.計(jì)算每一個(gè)門(mén)架單元內(nèi)每15min的機(jī)動(dòng)車(chē)蒸發(fā)排放量，具體算式如下：
39.pei＝pf
×
t
×
qi40.式中，pei為第i個(gè)門(mén)架單元上的機(jī)動(dòng)車(chē)蒸發(fā)排放量，單位：mg；t為機(jī)動(dòng)車(chē)在門(mén)架單元上的行駛時(shí)間，單位為15min；qi為第i個(gè)門(mén)架單元上的機(jī)動(dòng)車(chē)流量，單位輛；
41.將所有門(mén)架單元的尾氣排放量和蒸發(fā)排放量進(jìn)行累加，得到每15min的整個(gè)高速公路網(wǎng)的動(dòng)態(tài)排放總量e，公式如下：
42.e＝∑(ce
i,j
)+∑pei。
43.進(jìn)一步，在步驟5)中，構(gòu)建高速公路機(jī)動(dòng)車(chē)污染物健康風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并進(jìn)行機(jī)動(dòng)車(chē)污染健康風(fēng)險(xiǎn)度計(jì)算的具體過(guò)程為：
44.進(jìn)行機(jī)動(dòng)車(chē)污染排放健康風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取，構(gòu)建高速公路機(jī)動(dòng)車(chē)污染物健康風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；綜合考慮，將機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放量、氣象因素、土地利用指標(biāo)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和交通出行指標(biāo)作為一級(jí)指標(biāo)；其中，機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放量是產(chǎn)生健康風(fēng)險(xiǎn)的根本因素，涉及5個(gè)二級(jí)指標(biāo)：co排放量、hc 排放量、nox排放量、pm2.5排放量以及pm10排放量；氣象因素則選取溫度、濕度、風(fēng)速及氣壓4個(gè)二級(jí)指標(biāo)；土地利用指標(biāo)選取居住地面積、工業(yè)交通用地面積、林地草地水域面積、耕地面積4個(gè)二級(jí)指標(biāo)；社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)選取gdp、人口2個(gè)二級(jí)指標(biāo)；交通出行指標(biāo)包含選取道路密度一個(gè)2級(jí)指標(biāo)；
45.采用熵權(quán)法，計(jì)算高速公路機(jī)動(dòng)車(chē)污染排放健康風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重；具體計(jì)算權(quán)重步驟如下：
46.設(shè)有a個(gè)待評(píng)價(jià)對(duì)象、b個(gè)待評(píng)價(jià)指標(biāo)，設(shè)x
ij
為第i個(gè)待評(píng)價(jià)對(duì)象的第j個(gè)待評(píng)價(jià)指標(biāo)的取值，則建立高速公路機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放健康風(fēng)險(xiǎn)度判別矩陣t，公式如下：
47.t＝(x
ij
)
ab,
i＝1,2,
…
,a；j＝1,2,
…
,b
48.因?yàn)橹笜?biāo)的計(jì)量單位不一致，因此需要進(jìn)行歸一化處理，將指標(biāo)分為正向指標(biāo)和負(fù)向指標(biāo)，正向指標(biāo)數(shù)值同評(píng)價(jià)值成正比關(guān)系，負(fù)向指標(biāo)數(shù)值同評(píng)價(jià)值成反比關(guān)系，對(duì)于正向和負(fù)向指標(biāo)需要采用不同的算法進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理；
49.正向指標(biāo)，公式如下：
[0050][0051]
負(fù)向指標(biāo)，公式如下：
[0052][0053]
式中，x
ij
為第i個(gè)樣本中第j個(gè)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)；m
ij
為標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)，即第i門(mén)架單元第j指標(biāo)相應(yīng)時(shí)刻的標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)值；max(x
ij
)和min(x
ij
)分別為原始數(shù)據(jù)中的最大值和最小值；
[0054]
評(píng)價(jià)指標(biāo)熵的計(jì)算公式如下：
[0055][0056][0057]
式中，tcj為第j項(xiàng)指標(biāo)的熵值，f
ij
為第j項(xiàng)指標(biāo)下第i個(gè)樣本所占該指標(biāo)的比重，若f
ij
＝0，則f
ij ln f
ij
＝0；各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值wj的計(jì)算公式如下：
[0058][0059]
式中，wj為j指標(biāo)的權(quán)重值；
[0060]
計(jì)算出高速公路門(mén)架單元的機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放健康風(fēng)險(xiǎn)度數(shù)值，計(jì)算公式為：
[0061][0062]
式中，hi為第i門(mén)架單元的單位長(zhǎng)度污染物排放的健康風(fēng)險(xiǎn)度數(shù)值。
[0063]
進(jìn)一步，在步驟6)中，結(jié)合所研究地區(qū)的溫度、濕度、風(fēng)速、氣壓的年均數(shù)值以及所劃分的各個(gè)交通小區(qū)內(nèi)的地利用指標(biāo)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和交通出行指標(biāo)數(shù)據(jù)，計(jì)算上述污染物強(qiáng)度條件下的污染物排放健康風(fēng)險(xiǎn)度值，將該值作為對(duì)人體產(chǎn)生危害的排放健康風(fēng)險(xiǎn)度閾值r
critical
，將凌晨0點(diǎn)到1點(diǎn)時(shí)段高速公路各個(gè)門(mén)架單元的機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放健康風(fēng)險(xiǎn)度值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，取其平均值為 r
average
；
[0064]
按照計(jì)算出的機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放健康風(fēng)險(xiǎn)度值對(duì)各個(gè)門(mén)架單元進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)度值低于r
average
的評(píng)價(jià)為低風(fēng)險(xiǎn)，風(fēng)險(xiǎn)度值處于r
average
和r
critical
之間的評(píng)價(jià)為中風(fēng)險(xiǎn)，風(fēng)險(xiǎn)度值高于r
critical
的評(píng)價(jià)為高風(fēng)險(xiǎn)。
[0065]
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果：
[0066]
1、本發(fā)明申請(qǐng)依托現(xiàn)有的高速公路路網(wǎng)數(shù)據(jù)、高速公路收費(fèi)門(mén)架數(shù)據(jù)以及高速公路周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，提出了一種基于門(mén)架單元的高速公路機(jī)動(dòng)車(chē)動(dòng)態(tài)排放估算及健康風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)方法，擺脫了傳統(tǒng)方法估算精度不高的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了高速公路污染物排放的動(dòng)態(tài)化、精細(xì)化計(jì)算和管理。
[0067]
2、本發(fā)明構(gòu)建了高速公路機(jī)動(dòng)車(chē)污染健康風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)體系，可以有效、直觀評(píng)價(jià)高速公路各個(gè)單元的機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放量對(duì)受體人群健康的危害級(jí)別。因此，對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間處于高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的門(mén)架單元，相關(guān)管理部門(mén)可以針對(duì)性地探索實(shí)施相關(guān)管理策略。
[0068]
3、本發(fā)明方法針對(duì)性和適應(yīng)性強(qiáng)，在當(dāng)前“碳達(dá)峰”和“碳中和”的指向下，具有廣闊的應(yīng)用前景。
附圖說(shuō)明
[0069]
圖1為本發(fā)明計(jì)算高速公路網(wǎng)中的污染物排放量的流程圖。
[0070]
圖2為本發(fā)明劃分門(mén)架單元和排放健康風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)單元的流程圖。
[0071]
圖3為本發(fā)明機(jī)動(dòng)車(chē)污染排放健康風(fēng)險(xiǎn)度計(jì)算和評(píng)價(jià)的流程圖。
具體實(shí)施方式
[0072]
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0073]
如圖1至圖3所示，本實(shí)施例公開(kāi)了一種高速公路機(jī)動(dòng)車(chē)動(dòng)態(tài)排放估算及健康風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)方法，主要包括如下步驟：
[0074]
1)收集高速公路路網(wǎng)、高速公路收費(fèi)門(mén)架數(shù)據(jù)以及高速公路周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，構(gòu)建用于高速公路機(jī)動(dòng)車(chē)動(dòng)態(tài)排放估算及健康風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0075]
高速公路路網(wǎng)數(shù)據(jù)包括：包含具有詳細(xì)經(jīng)緯度位置信息和路段線型數(shù)據(jù)的高速公路路網(wǎng)；
[0076]
高速公路收費(fèi)門(mén)架數(shù)據(jù)應(yīng)包括：車(chē)牌識(shí)別流水號(hào)、車(chē)牌類(lèi)型、收費(fèi)門(mén)架號(hào)、收費(fèi)門(mén)架經(jīng)度、收費(fèi)門(mén)架緯度、計(jì)費(fèi)時(shí)間、計(jì)費(fèi)金額、入口車(chē)道類(lèi)型、入口路段名稱(chēng)、路段編碼、收費(fèi)門(mén)架號(hào)順序號(hào)、收費(fèi)門(mén)架方向、通行標(biāo)識(shí)id等信息；
[0077]
高速公路周邊環(huán)境數(shù)據(jù)包括：高速公路周邊區(qū)域的機(jī)動(dòng)車(chē)保有量數(shù)據(jù)，氣象數(shù)據(jù)、土地利用指標(biāo)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、交通出行指標(biāo)。其中，氣象數(shù)據(jù)包含：溫度、濕度、風(fēng)速、氣壓；土地利用指標(biāo)包含：居住地面積、工業(yè)交通用地面積、林地草地水域面積、耕地面積；社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包含：人口、gdp；交通出行指標(biāo)包含：道路密度，數(shù)據(jù)收集范圍為高速公路周邊5km的區(qū)域；
[0078]
2)根據(jù)構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫(kù)，劃分門(mén)架單元，并進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，包括以下步驟；
[0079]
對(duì)用于高速公路網(wǎng)排放計(jì)算的收費(fèi)門(mén)架數(shù)據(jù)進(jìn)行異常篩選、去重；
[0080]
結(jié)合公路路網(wǎng)以及門(mén)架的位置信息，將高速公路劃分為機(jī)動(dòng)車(chē)動(dòng)態(tài)排放估算及健康風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)的基本單元，包括以下步驟：
[0081]
根據(jù)采集的高速公路收費(fèi)門(mén)架數(shù)據(jù)，確定高速公路上每一個(gè)收費(fèi)門(mén)架的位置以及相鄰收費(fèi)門(mén)架之間的拓?fù)潢P(guān)系；
[0082]
將兩個(gè)收費(fèi)門(mén)架之間的路段按照車(chē)輛不同的行駛方向應(yīng)劃分為兩個(gè)不同的門(mén)架單元，如圖2所示；
[0083]
將高速公路周邊5km內(nèi)的區(qū)域按照土地利用指標(biāo)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和交通出行指標(biāo)數(shù)據(jù)相似的原則，劃分為若干交通小區(qū)，將不同門(mén)架單元?jiǎng)澐诌M(jìn)入不同的交通小區(qū)；
[0084]
基于每個(gè)門(mén)架單元的門(mén)架位置信息計(jì)算門(mén)架單元之間的路段長(zhǎng)度；
[0085]
基于收費(fèi)門(mén)架記錄的過(guò)車(chē)數(shù)據(jù)計(jì)算每個(gè)門(mén)架單元之間的每15min的不同類(lèi)型機(jī)動(dòng)車(chē)的流量；
[0086]
基于收費(fèi)門(mén)架記錄的過(guò)車(chē)數(shù)據(jù)計(jì)算每個(gè)門(mén)架單元之間的每15min的不同類(lèi)型機(jī)動(dòng)車(chē)的平均速度。
[0087]
3)根據(jù)實(shí)際情況確定研究區(qū)域的道路機(jī)動(dòng)車(chē)排放因子，具體情況如下；
[0088]
將高速公路機(jī)動(dòng)車(chē)排放量劃分為機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放量和機(jī)動(dòng)車(chē)蒸發(fā)排放量?jī)刹糠?，因此，?jì)算這兩種排放量需要分別確定機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放因子和機(jī)動(dòng)車(chē)蒸發(fā)排放因子。
[0089]
機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放因子根據(jù)《環(huán)境部2015年綜合基準(zhǔn)排放系數(shù)指南確定》，并根據(jù)高
速公路所屬地區(qū)的氣象、交通條件和燃油品質(zhì)進(jìn)行修正，具體算式如下：
[0090]
ef
m,k
＝bef
m,k
×
α
×
β
×
γ
[0091]
式中，ef
m,k
為第m類(lèi)車(chē)輛第k類(lèi)排放標(biāo)準(zhǔn)的修正排放因子；bef
m,k
為第m類(lèi)車(chē)輛第k類(lèi)排放標(biāo)準(zhǔn)的綜合基準(zhǔn)排放系數(shù)；α為環(huán)境修正因子；β為平均速度修正因子，在取值的時(shí)候，平均速度為機(jī)動(dòng)車(chē)在各門(mén)架單元內(nèi)的車(chē)輛平均速度，由步驟2)數(shù)據(jù)預(yù)處理計(jì)算得知；γ為車(chē)輛的劣化修正因子。其中，環(huán)境修正因子α由溫度、濕度和海拔修正因子三部分組成，具體算式如下：
[0092]
α＝α
tem
×
α
rh
×
α
height
[0093]
式中，α
tem
為溫度修正因子；α
rh
為濕度修正因子；α
height
為海拔修正因子。
[0094]
機(jī)動(dòng)車(chē)蒸發(fā)排放因子由高速公路所屬研究的區(qū)域內(nèi)orvr技術(shù)車(chē)輛和非 orvr技術(shù)車(chē)輛的保有量確定，具體算式如下：
[0095][0096]
式中，pf為行駛期間機(jī)動(dòng)車(chē)蒸發(fā)排放因子，單位mg/km/輛；pfa為非orvr 技術(shù)車(chē)輛行駛過(guò)程中的蒸發(fā)排放系數(shù)；p1為非orvr技術(shù)車(chē)輛保有量，單位輛； pfb為orvr技術(shù)車(chē)輛行駛過(guò)程的蒸發(fā)排放系數(shù)；p2為進(jìn)口orvr技術(shù)車(chē)輛保有量，單位輛；p3為新增orvr技術(shù)車(chē)輛保有量，單位輛；rt為研究區(qū)域內(nèi)燃油車(chē)保有量占比，其中，pfa和pfb取值見(jiàn)表1。
[0097]
表1 不同類(lèi)型機(jī)動(dòng)車(chē)蒸發(fā)排放系數(shù)推薦值
[0098]
蒸發(fā)排放系數(shù)類(lèi)型非orvr車(chē)輛orvr車(chē)輛蒸發(fā)排放系數(shù)取值290050
[0099]
4)對(duì)每一個(gè)門(mén)架單元內(nèi)的機(jī)動(dòng)車(chē)排放量進(jìn)行動(dòng)態(tài)估算，進(jìn)而計(jì)算整個(gè)高速公路的排放總量，具體情況如下：
[0100]
計(jì)算每一個(gè)門(mén)架單元內(nèi)每15min的機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放量，具體算式如下：
[0101]
ce
i,j
＝q
i,j
×ej
×
len
i,j
[0102]
式中，ce
i,j
為第j類(lèi)型車(chē)在第i個(gè)門(mén)架單元上的尾氣排放量，單位：mg；q
i,j
為第j類(lèi)型車(chē)在第i個(gè)門(mén)架單元上的流量，單位輛；ej為第j類(lèi)型車(chē)的尾氣排放因子，單位mg/km/輛；len
i,j
為第j類(lèi)型車(chē)在第i個(gè)門(mén)架單元上的行駛里程，即第 i個(gè)門(mén)架單元的長(zhǎng)度，單位km。
[0103]
計(jì)算每一個(gè)門(mén)架單元內(nèi)每15min的機(jī)動(dòng)車(chē)蒸發(fā)排放量，具體算式如下：
[0104]
pei＝pf
×
t
×
qi[0105]
式中，pei為第i個(gè)門(mén)架單元上的機(jī)動(dòng)車(chē)蒸發(fā)排放量，單位：mg；t為機(jī)動(dòng)車(chē)在門(mén)架單元上的行駛時(shí)間，單位為15min；qi為第i個(gè)門(mén)架單元上的機(jī)動(dòng)車(chē)流量，單位輛。
[0106]
將所有門(mén)架單元的尾氣排放量和蒸發(fā)排放量進(jìn)行累加，得到每15min的整個(gè)高速公路網(wǎng)的排放總量e，公式如下：
[0107]
e＝∑(ce
i,j
)+∑pei[0108]
5)構(gòu)建高速公路機(jī)動(dòng)車(chē)污染物健康風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并進(jìn)行機(jī)動(dòng)車(chē)污染健康風(fēng)險(xiǎn)度計(jì)算，如圖3所示，包括以下步驟；
[0109]
5.1)進(jìn)行機(jī)動(dòng)車(chē)污染排放健康風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取，構(gòu)建高速公路機(jī)動(dòng)車(chē)污染物健康風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。綜合考慮，將機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放量、氣象因素、土地利用指標(biāo)、
社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和交通出行指標(biāo)作為一級(jí)指標(biāo)。
[0110]
其中，機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放量是產(chǎn)生健康風(fēng)險(xiǎn)的根本因素，涉及5個(gè)二級(jí)指標(biāo)：co排放量、hc排放量、nox排放量、pm2.5排放量以及pm10排放量；氣象因素則選取溫度、濕度、風(fēng)速及氣壓4個(gè)二級(jí)指標(biāo)；土地利用指標(biāo)選取居住地面積、工業(yè)交通用地面積、林地草地水域面積、耕地面積4個(gè)二級(jí)指標(biāo)；社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)選取gdp、人口2個(gè)二級(jí)指標(biāo)；交通出行指標(biāo)包含選取道路密度一個(gè)2級(jí)指標(biāo)。
[0111]
5.2)基于熵權(quán)法計(jì)算上述高速公路機(jī)動(dòng)車(chē)污染排放健康風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重，具體計(jì)算權(quán)重步驟如下：
[0112]
假設(shè)有a個(gè)待評(píng)價(jià)對(duì)象、b個(gè)待評(píng)價(jià)指標(biāo)，假設(shè)x
ij
為第i個(gè)待評(píng)價(jià)對(duì)象的第j 個(gè)待評(píng)價(jià)指標(biāo)的取值，則可建立高速公路機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放健康風(fēng)險(xiǎn)度判別矩陣t，公式如下：
[0113]
t＝(x
ij
)
ab
,i＝1,2,
…
,a；j＝1,2,
…
,b
[0114]
因?yàn)橹笜?biāo)的計(jì)量單位不一致，因此需要進(jìn)行歸一化處理，將指標(biāo)分為正向指標(biāo)和負(fù)向指標(biāo)，正向指標(biāo)數(shù)值同評(píng)價(jià)值成正比關(guān)系，負(fù)向指標(biāo)數(shù)值同評(píng)價(jià)值成反比關(guān)系，對(duì)于正向和負(fù)向指標(biāo)需要采用不同的算法進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理。
[0115]
正向指標(biāo)，公式如下：
[0116][0117]
負(fù)向指標(biāo)，公式如下：
[0118][0119]
式中，x
ij
為第i個(gè)樣本中第j個(gè)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)；m
ij
為標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)，即第i門(mén)架單元第j指標(biāo)相應(yīng)時(shí)刻的標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)值；max(x
ij
)和min(x
ij
)分別為原始數(shù)據(jù)中的最大值和最小值。
[0120]
評(píng)價(jià)指標(biāo)熵的計(jì)算公式如下：
[0121][0122][0123]
式中，tcj為第j項(xiàng)指標(biāo)的熵值，f
ij
為第j項(xiàng)指標(biāo)下第i個(gè)樣本所占該指標(biāo)的比重，若f
ij
＝0，則f
ij ln f
ij
＝0；各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值wj的計(jì)算公式如下：
[0124][0125]
式中：wj為j指標(biāo)的權(quán)重值；
[0126]
5.3)每15min對(duì)各門(mén)架單元的機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放健康風(fēng)險(xiǎn)度進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式為：
[0127][0128]
式中：hi為第i門(mén)架單元的單位長(zhǎng)度污染物排放的健康風(fēng)險(xiǎn)度數(shù)值。
[0129]
6)根據(jù)高速公路周邊環(huán)境數(shù)據(jù)以及計(jì)算的機(jī)動(dòng)車(chē)污染健康風(fēng)險(xiǎn)度劃分機(jī)動(dòng)車(chē)污染健康風(fēng)險(xiǎn)度閾值，按照閾值對(duì)高速公路各門(mén)架單元進(jìn)行機(jī)動(dòng)車(chē)污染健康風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)，具
體情況如下：
[0130]
結(jié)合所研究地區(qū)的溫度、濕度、風(fēng)速、氣壓的年均數(shù)值以及所劃分的各個(gè)交通小區(qū)內(nèi)的地利用指標(biāo)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和交通出行指標(biāo)數(shù)據(jù)，計(jì)算上述污染物強(qiáng)度條件下的污染物排放健康風(fēng)險(xiǎn)度值，將該值作為可對(duì)人體產(chǎn)生危害的排放健康風(fēng)險(xiǎn)度閾值r
critical
，將凌晨0點(diǎn)到1點(diǎn)時(shí)段高速公路各個(gè)門(mén)架單元的機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放健康風(fēng)險(xiǎn)度值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，取其平均值為r
average
；
[0131]
按照計(jì)算出的機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放健康風(fēng)險(xiǎn)度值對(duì)各個(gè)門(mén)架單元進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)度值低于r
average
的評(píng)價(jià)為低風(fēng)險(xiǎn)，風(fēng)險(xiǎn)度值處于r
average
和r
critical
之間的評(píng)價(jià)為中風(fēng)險(xiǎn)，風(fēng)險(xiǎn)度值高于r
critical
的評(píng)價(jià)為高風(fēng)險(xiǎn)。
[0132]
上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

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