考虑尾迹云成本的飞行高度层智能优化方法

飞机在航路飞行中遇到特定气象要素时诱发的尾迹云是全球温室效应的重要影响因素之一.用全球变暖潜能值将单位时间内尾迹云的辐射强迫和CO2的辐射强迫进行对比,建立尾迹云环境影响成本计算模型,并结合巡航性能参数与高空风的影响建立油耗成本模型与CO2成本模型,以形成综合成本模型.基于精英保留的遗传算法以综合成本最小化为目标对航段飞行高度的选择进行分配优化,以返回最优的飞行高度组合和最小的综合成本.选取典型国际航路进行优化分析,并通过对不同航段分配最优高度层.结果显示,优化方案比等高度巡航方案和"阶梯"巡航方案的尾迹云成本降低0.471 8％～10.927％,油耗成本降低0.303 0％～3.701 2％,总成本降低4.94％～9.17％.     

考虑排放因素的飞机下降性能优化方法

为降低飞机下降阶段的飞行成本和对环境的影响,首先建立飞行动力学模型,然后基于国际民航组织给出的基准排放数据建立污染物排放量估算模型并改进飞行成本计算模型,之后基于遗传算法建立最佳"表速-马赫数"组合优化模型,最后分析下降阶段优化参数的影响因素。结果表明,与传统下降方式相比,优化后的下降策略能降低0. 296%的综合飞行成本和4. 45%的排放成本。成本指数、飞机质量、温度偏差和污染物价格对下降性能优化参数有影响。     

基于飞行航迹数据的飞机发动机排放量估算方法

针对目前缺乏科学、定量的评价技术和手段研究空管运行技术对飞机油耗和污染物排放量影响的问题,建立了基于四维航迹数据的飞机污染物排放量估算模型,采用Visual Studio C#开发了民用飞机油耗及污染物排放量估算软件,能够根据二次雷达记录数据、ADS-B采集数据和管制模拟机记录数据来进行油耗及排放量计算,并以某管制单位雷达记录数据为例进行了计算分析。结果表明,管制员的技能差异对民航节能减排有重要影响;该模型可用来量化分析管制运行新技术及管制员技能差异对民航节能减排的影响,确保在飞行安全及管制容量的前提下更好地兼顾绿色运行的要求,提升空中交通运行质量。     

减推力起飞对NOx排放影响计算方法研究

伴随着航空公司对未来几年氮氧化物(NOx)排放量增长的预测,量化机场NOx排放量日益重要。根据国际民航组织认证的发动机排放数据,在研究推力对NOx排放的影响时,通常模拟4个推力级别:100%(起飞阶段)、85%(爬坡阶段)、30%(进近阶段)、7%(慢车阶段)。美国联邦航空局设计了模型——排放和扩散模拟系统,利用该模型对4个阶段分别进行模拟。结果表明,飞机在最大推力时产生的NOx量最多。分析了起飞阶段减推力下起飞对机场年NOx排放量的影响,通过排放和扩散模拟系统,研究了一系列算法,用于预测推力与NOx排放量的关系。     

首都国际机场移动源大气污染物排放清单研究

根据收集到的首都国际机场飞行区活动水平数据,采用适合估算各类移动源污染物排放量的方法和排放因子,建立了2013年首都国际机场移动源排放清单。结果表明,首都国际机场2013年移动源NO_x、CO、HC、SO2和PM_(2.5)排放总量为6 287.1 t、3 596.1 t、364.2t、373.4 t和185.0 t,分别占北京市各污染物总体排放的3.4%、0.3%、0.1%、0.4%和0.2%。其中非道路移动源是各污染物排放的最大贡献源,NO_x、CO、HC、SO2和PM_(2.5)排放量的90.7%、86.7%、79.4%、97.4%和81.3%来源于飞机,中型窄体客机及大型宽体客机贡献突出。相较而言,道路移动源排放比例较低,对HC、CO、PM_(2.5)和NO_x各污染物的贡献率为9.1%、8.6%、6.7%和4.4%。通过标准LTO循环方法估算飞机逐月排放,对LTO循环次数与各污染物排放量进行拟合,发现飞机排放的HC、CO、NO_x、SO2和LTO循环次数之间呈现较为明显的正相关关系,从而提出一种本地化的基于LTO循环次数估算飞机污染气体排放量的简单方法。此外,减少滑行时间可有效降低飞机在LTO循环过程中的污染物排放。     

风浪流影响下的船舶废气排放测度模型研究

船舶速度是船舶废气排放量计算的重要影响因子。为更加准确地测度船舶废气排放量,考虑海洋环境场对船舶速度的影响,分析了风、浪、流影响下的船舶运动,利用获取的实时风、浪、流信息对船舶AIS提供的航速进行修正,在此基础上建立了风、浪、流影响下的船舶废气排放测度模型,并介绍了船舶引擎功率的估算方法,以及排放因子和负荷因子的确定。最后,选取某散货船和客滚船的两个航次,分别采用传统模型和风、浪、流影响下的船舶废气排放计算模型进行计算,以CO2排放量反推油耗,并计算其与实际油耗的误差,结果表明,与传统模型计算结果相比,基于风、浪、流影响下的船舶废气排放测度模型得到的误差均有所减小,分别减小16.90%、18.60%、21.59%、21.94%,验证了模型的有效性。     

基于前车速度预测的信号交叉口汽车生态驾驶控制策略

为降低车辆通过信号交叉口的油耗和排放,研究车路协同环境下基于前车速度预测的信号交叉口汽车生态驾驶控制策略.通过转鼓试验修正目标车辆的VT-CPFM油耗模型和VSP排放模型,构建RBF神经网络模型对前车速度轨迹进行预测.以油耗为目标函数,排放为约束,创建基于动态规划的目标车辆速度优化算法,在MATLAB仿真得到目标车辆通过信号交叉口的优化速度诱导轨迹及油耗排放.仿真结果表明:加速优化诱导策略使得油耗、NOx、CO、THC分别降低了 27.3％、27.7％、32.9％、32.1％,减速优化诱导策略使得油耗、NOx、CO、THC分别降低了 25.1％、26.3％、32.6％、23.1％.在转鼓试验台进行实车试验,依据仿真计算得到的优化速度诱导轨迹测试目标车辆的油耗和排放.试验结果表明:加速优化诱导策略使得油耗、NOx、CO、THC分别降低了 21.4％、20.7％、22.4％、20.4％,减速优化诱导策略使得油耗、NOx、CO、THC分别降低了 20.1％、23.4％、30.9％、22.6％.     

基于布朗运动的自由飞行下碰撞风险研究

自由飞行是解决空域拥挤的有效方式,为保证飞行安全,对自由飞行下的碰撞风险进行研究。首先,假设自由飞行下飞机的定位误差服从正态分布,在平面直角坐标系内,建立2架飞机水平投影面和垂直投影面的随机运动学模型;其次,当2架飞机在2个投影面上的相对运动距离同时小于最小安全间隔时认为碰撞发生,据此建立飞行碰撞风险模型,并利用欧拉(Euler)方法求解;最后,通过Matlab对一算例进行计算,得出碰撞风险概率。将计算结果与实际安全目标等级对比,验证该模型的合理性。     

离场飞机噪声环境影响预测分析及优化

基于航迹聚类的飞机噪声快速预测方法，通过航空环境设计工具(Aviation Environmental Design Tool, AEDT)建立飞机噪声环境影响预测模型，对成都双流机场某日离场航班的飞机噪声环境影响进行预测分析及优化。预测结果表明离场飞机噪声70 dB以上的区域面积约19.58 km²,该区域内居民的工作、生活受到飞机噪声的干扰。采取机型组合优化措施，飞机噪声计权等效连续感觉噪声级(WECPNL)70 dB等值线区域内相同位置的飞机噪声WECPNL可降低0.5～1.7 dB;采取飞行剖面优化措施，飞机噪声WECPNL70 dB等值线区域内相同位置的飞机噪声WECPNL可降低0～5 dB;机型组合优化、飞行剖面优化均可在一定程度上控制飞机噪声对机场周围区域的影响，可综合考虑采取优化措施以降低离场飞机噪声对机场周围区域的干扰。     

基于统计回归的高分辨率工业源排放大气常规污染物排放清单建立与校核方法

采用多元线性逐步回归数学统计方法,在调查分析案例城市工业企业排放信息数据的基础上,建立了大气常规污染物(SO2、NOx、CO、VOCs(挥发性有机化合物)、PM10)排放量与相关影响因素(综合能源能耗、电消耗量、工业生产产值)的数学关系模型,并分析此模型对核算区县分辨率工业源排放大气常规污染物排放清单的适用性。结果表明,所建立的回归模型对核算区县分辨率工业源排放大气常规污染物排放清单具有较好的适用性与推广性。将该模型应用于唐山市,得到工业源SO2、NOx、CO、VOCs、PM10排放量拟合值的市级误差和区县级误差分别为17%、0.18%、-40%、-15%、47%和33%、16%、29%、27%、70%。建立的回归模型不但具有收集数据统计量种类简单的便利性,而且其区县级工业排放量拟合值与REAS(Region Emission Inventory in Asia)排放清单相比更接近调查值。     

北京铁路机车尾气排放清单的建立

排放清单是空气质量模拟和环境管理的基础.介绍了铁路运输尾气排放清单建立方法.基于美国环保局(USEPA)的排放因子,根据我国和美国排放标准的比较以及国内测试数据,确定了我国铁路机车尾气排放因子,并以北京为例,基于GIS铁路线路分布、内燃机车功率、运行车次和运行路线计算了铁路运输大气污染物NO_x、CO、HC和PM_(10)排放量,建立了排放清单.结果表明,基准年2007年北京铁路运输尾气排放量NO_x、CO、HC和PM_(10)分别为7 232 t、728 t、316 t和181 t,与2002年机动车排放量相比,4种污染物火车机车排放量分别占4.90%、0.08%、0.24%和1.12%.     

基于AIS数据的长江口船舶排放清单研究

为了研究繁忙水域的船舶排放清单,基于船舶自识别系统(Automatic Identification System,AIS)的数据建立了针对不同船型的船舶排放计算模型。先根据AIS数据中包含的船舶尺度数据计算各类船型的发动机功率,然后运用基于AIS数据的模型计算船舶排放清单及排放分担率,最后对船舶排放的空间分布进行分析。以2010年长江口水域的船舶交通流数据为基础,计算该水域的船舶排放清单,结果表明:1)在各类船舶废气排放物中,CO2排放量最多,NOx和SOx次之,N2O最少,结果合理可信;2)各类船型的排放分担率分别为5.36%(客船)、6.59%(散货船)、51.47%(集装箱船)、15.95%(油船)、5.37%(渔船)、15.27%(其他船型);3)船舶排放聚集区主要是长江口的南、北槽航段及其附近的码头水域。     

基于网联车轨迹重构的交通油耗和排放估计方法北大核心CSCD

如何基于有限的轨迹数据对油耗和交通排放进行精准地估计一直是研究的难点和热点,为解决该问题,提出了基于轨迹重构的油耗和排放估计方法。首先,基于跟驰模型,利用网联车(Connected Vehicle,CV)轨迹重构道路上常规车(Regular Vehicle,RV)轨迹。然后,将轨迹重构结果与VT-Micro排放模型相结合,对道路上所有车辆的油耗和排放进行估算。最后,通过数值仿真试验验证模型在不同CV渗透率和交通流密度条件下的可行性和有效性。结果表明:该方法能够实现对油耗和排放的精准估算,且随着CV渗透率和交通流密度的增加,油耗和排放估计的准确性不断提高;当CV渗透率不低于30%,且交通流密度为60 veh/km时,交通油耗估计的平均绝对百分比误差小于2.17%,排放估计的平均绝对百分比误差小于8.66%;当CV渗透率为50%时,在不同交通流密度条件下车辆油耗估计的平均绝对百分比误差小于2.45%,排放估计的平均绝对百分比误差小于13.68%。     

RAINS-ASIA模型及其对北京市SO2排放量和控制成本的预测

借鉴RAINS模型的分析方法和结构思想,建立了预测SO2排放-控制成本的框架模型.利用RAINS-ASIA模型并结合预测SO2排放-控制成本的方法对北京市1990、1995、2000、2005、2010、2015、2020、2025和2030年不同设计情景下的SO2排放量和控制成本进行预测.结果表明: 1)北京市SO2的面源排放量大于点源排放量;2)北京市SO2点源已得到很大程度消减,面源消减量较点源消减量还存在很大潜力,因此,北京市应将面源作为SO2污染的重点消减目标,并进一步提出消减排放量的控制方案;3)对于电厂和集中供热部门来说,当前控制战略的减排效果比湿法烟气脱硫控制的减排效果差,同时其减排成本和湿法烟气脱硫控制战略相差很少,因此,对于点源的控制应该优先实施湿法烟气脱硫减排措施.     

京哈高速公路车辆碳排放估算

交通运输行业的碳排放一直处于快速增长阶段,高速公路的车辆排放是其重要来源之一。以国家主干高速公路京哈高速公路为例,基于高速公路沿线车流量实测数据和不同类型车辆的CO2排放因子,定量地估算了京哈高速公路车辆的碳排放量。结果表明,京哈高速公路车辆每年的碳排放量(以CO2计)为372.52万t,其中,辽宁境内路段排放量最大,为174.74万t,占全线总排放量的46.9%,北京市境内路段排放量最小,只占总排放量的2.6%。年总排放量在车型分配上,以大型车居多,达到267.14万t,占总量的71.7%,其次是小型车,为80.26万t,占总量的21.5%。在燃油类型分配上以柴油车居多,柴油车共排放了283.24万t,占总量的76.0%,汽油车排放占总量的24.0%。     

我国航空公司CO2排放强度比较及优化措施

采用政府间气候变化专门委员会(IPCC)提出的方法测算了2005—2010年我国航空运输和典型航空公司CO2的排放量与排放强度。结果表明,我国航空运输和典型航空公司在CO2排放量显著上升的同时,其CO2排放强度却基本上呈逐年下降态势,而且民营航空公司春秋航空的CO2排放强度远低于东航股份等央企航空公司,也低于海航股份等地方航空公司。提出了通过提高客座率和载运率等降低吨千米油耗和优化CO2排放强度的若干措施。     

自由飞行下改进的Event碰撞风险计算模型

为确保航空器在自由飞行空域中安全飞行,需要建立自由飞行下的碰撞风险计算模型,评估其碰撞风险。借鉴非自由飞行下的Event碰撞风险评估模型构想,根据自由飞行的特点,将碰撞模版由长方体改为球体。在自由飞行环境下,碰撞风险由航空器航向关系及航空器间距共同确定,并考虑通信、导航、监视(CNS)技术因素对航空器定位误差的影响;分析航向解脱和高度解脱2种冲突解脱方式,建立碰撞风险模型;利用Matlab对模型进行求解,最后依据碰撞风险计算结果确定最小安全间距。算例结果表明,目标安全水平(TSL)为1.5×10~(-8)(次/飞行小时)时,航空器间最小安全间距为10 096 m,与实际相符。     

静态单点多目标危险品道路运输路径优化

为控制危险品运输对环境和居民造成的影响,基于不同运输决策者的路径选择要求,建立有关静态单点多目标约束条件下危险品道路运输路径优化的多个模型。分析危险品事故率影响范围、人口暴露、环境破坏和综合后果风险,并以距离、成本及风险最小化为目标,设计运输路径优化算法,运用灰色关联分析法(GRA)选出与"绝对最优路线"关联度最大的次优路线;最后以国内某公司的苯乙烯运输为例,验证模型和算法。结果表明,模型和算法适于求解危险品运输路径的优化问题,能得到运输时间较短、成本较低、对人和环境危害较小的最优路径。     

应用EDMS模型建立机场大气污染物排放清单

介绍应用EDMS模型计算机场大气污染物排放并建立排放清单的方法,并以首都国际机场为例,根据不同机型起降架次构成、地面保障机械使用情况、停车场机动车数量及行驶状况等确定了模型所需参数,建立以2007年为基准年的大气污染物排放清单.结果表明,首都机场NOx、CO、VOCs和PM10排放量分别为4 197.72 t、5 795.15 t、543.03 t和49.01 t,以飞机、地面保障机械和停车场排放为主,辅助动力设备排放比例较小.在飞机LTO循环过程排放中,CO和VOCs主要在滑行模式下排放,其他模式下的排放比例较低;NOx排放主要集中于爬升阶段,占62%;PM10排放集中于起飞和爬升阶段,分别占35%和41%.减少滑行时间可以较大比例地减少LTO过程的排放.     

民用飞机着陆距离预测研究

为防止飞机着陆时冲出跑道,采用支持向量机(SVM)模型预测飞机着陆距离。基于机场、气象以及飞机自身等3方面影响因素,选取B737-800为参考机型。利用波音公司的LAND软件采集相关运行数据。通过选择误差最小、精度最优的径向基核函数(RBF)构建最有效的SVM模型。探讨网格参数算法、遗传算法(GA)和粒子群优化(PSO)算法对最佳惩罚函数c和核函数参数g的影响。结果表明,预测着陆数据与实测着陆数据吻合较好——最大绝对误差在20 m范围内,最大相对误差为1%。