公路是关系国民经济与社会发展的重要基础设施,同时,公路运营时的汽车排放也带来了一系列环境污染问题。为解决该问题,目前主要从优化汽车自身减排技术入手,尽管研究表明汽车排放还与公路几何设计要素(设计车速、道路等级、坡度等)有关,但是通过公路几何线形设计减少环境污染的研究仍处于起步阶段。本研究运用速度预测模型和非均匀加/减速模型生成实时速度数据,建立不同几何线形的机动车比功率(VSP)分布;基于汽车排放模型MOVES计算出汽车的油耗率和排放速率,建立了公路线形与油耗和排放之间的量化关系。最后,对比公路线型的实际设计条件和最低标准条件下的油耗量和排放量,并将对比结果由环境评估因子(EMFs)以比值的方式表示出来。研究结果表明,随着公路几何线形的改变,油耗和排放随之显著改变。对于纵坡设计,对比货车在0%和9%的坡度上运行,后者CO、HC和PM2.5排放比前者高近5倍,CO2、NOX的排放高3倍。所以,坡度显著影响了油耗和排放。在竖曲线设计中,曲率越大,油耗和排放越少:当模拟的曲率值增大50%时,汽车的油耗和排放的CO2会减少1%,CO和HC分别减少17%和18%,PM2.5的变化不明显。对实际平曲线进行环境评估发现,半径越小,排放量与油耗量越大;当曲线半径减少至最低标准半径的50%时,油耗量增加5%。