宁波市区汽车行驶工况和污染物排放调查研究

1、宁波市区汽车行驶工况和污染物排放调查研究第27卷第l期2006年2月内燃机工程ChineselnternalCombustionEngineEngineering文章编号:1000-0925(2006)01-081-04宁波市区汽车行驶工况和污染物排放调查研究訾琨.黄永青.涂先库,杨仁法(宁波工程学院汽车系,宁波315012)270020ResearchofDrivingCycleandEmissionPollutantofVehiclesinNingboCityzIKun,HUANGYong.qing,TUXian.ku,YANGRen-fa(AutomotiveDepartment,Nin

2、gboUniversityofTechnology,Ningbo315012,China)Abstract:DrivingpatternsOndifferentroadswereinvestigatedinNingbocityusingadvancedinstrutheseinvestigationdata,analysesofdrivingcycleswereconducted,andtypicaldrivingcyclesforinusedvehicleemissionfactortestweredeveloped,whichincludeddrivingcyclesofordinaryr

3、oadswithtrafficlight,fasthighwaywithouttrafficmissionpollutantsofautomobileincitywereanalyzedandinfectionofcarmodelandtheroadrunningcondiusedvehicleemissionquantitywerecalculatedfromdifferentroadsandpower-vehicleflowinNingbocity.1概述摘要:利用GPS技术调查了宁波市不同道路汽车行驶工况,记录了实际道路汽车行驶瞬时速度的大量数据.根据数据进行了不同道路汽车行驶工况的解析

4、,分别建立起适合宁波市汽车排放污染物测量的一般道路汽车行驶工况,快速道路汽车行驶工况,城区综合道路汽车行驶工况.分析了城市机动车排放污染的状况厦影响因素,讨论了机动车车型和汽车城市道路车污染物排放量.关键词:内燃机;汽车;行驶工况;排放污染物KeyWords:I.C.Engine;Automobile;DrivingCycle;EmissionPollutant中图分类号:TK417文献标识码:A汽车的排放对交通环境的污染其根本原因就是由于城市机动车保有量急剧增加,机动车排放污染规划,交通流控制方面就必须要考虑对汽车排放污染物的影响程度,特别是对城市环境状况的评估,必须进行汽车运行工况与排放污

5、染物影响规律的研究.目前对机动车排放污染物的测试,都是通过典型工况下的测试循环进行的.目前我国使用的排放测试循环采用欧共体的,该标准与我国城市实际道路的汽车运行状况存在较大差别,即使在国内,各城市汽车运行工况之间的差同城市在用车的污染物排放量,很难建立起适合各城市具体情况的在用车辆"检测与维护"(I/M)体系.因此,对不同城市实际道路行驶工况的调查研究有究1,国内以王炜教授为首的东南大学交通学院课题组在国家自然科学基金的支持下已展开了深入收稿El期:2005-04-20基金项目:浙江省教育厅规划课题渐教高科(2003195)作者简介:訾琨(1946一).男.教授.主要研究方

6、向为发动机工作过程及交通环境控制.E-mall:zikunO01163.om.?82?内燃机工程2006年第1期研究,上海,北京,天津,成都等少数城市也进行了类似的研究L5.作者利用GPS测速系统,实时,快速,准确地采集大量汽车瞬时行驶速度数据和同步测量城市道路特征参数,建立起适合宁波市汽车排放污染物测量的一般道路汽车行驶工况,快速道路汽车行驶工况,城区计算了宁波市部分道路的机动车污染物排放量.2宁波城市汽车道路行驶工况数据采集汽车行驶工况调查所需的仪器及设备:(1)测试用车主要为别克赛欧SL(1.6L排量,5档手动换档,电喷式汽油机),以及通用雪佛来七座试验车和北京现代伊莱特轿车;(2)GP

7、S测速系统:利用汽车上安置的GPS信号接收仪与测量记录仪,实时记录瞬时速度.(3)笔记本电脑及相关软件.汽车行驶工况是指汽车在一段道路的车速变化历程,它的主要参数如平均车速,怠速行驶时间,加速时间,减速时间等应和所在地区的实际交通状况一致或尽量接近.因此,在选择调查道路时,以平均车速的大小作为主要的选择原则,同时考虑所选道路的交通流量大小,车辆堵塞程度,早晚交通流量变化程度等.按上述原则,对宁波城市道路选择三种不同类型进行调查:(1)主干道:路面较宽,交通流量大,红绿灯较多,平面交叉,商业区多;(2)一般道路:路面较窄,交通流量小,有红绿灯,平面交叉;(3)快速道路(外环路):路面宽,车流量大

8、,红绿灯较少,立体交叉.调查分三次进行,共计行驶时间为364min,路程为140余公里,约占宁波市区道路长度的调查概况.袭1宁波市道路调查概况裹项目行驶时行驶里采集数路段.间/s程/kin据/个解放路一大庆路一人民路一丰路一柳汀街一百丈路兴宁路,长春路一望京路,西路测试时间选在8:oo18:00,按划定路段随机跟踪车辆,记录仪每隔lS自动记录一次数据,并储存在笔记本电脑中.在通过不同路段时,作好路段起始时间与终了时间记录,便于进行不同路段行驶工况的数据处理.在测试过程中,被测汽车按正常驾驶方式行驶,测试车辆随车队自然行驶,使所测的数据能真实地反映城市道路交通及车辆行驶状况3宁波城市汽车道路行驶

9、工况分析将GPS信号接收仪测量记录的数据,经过数据转换,汇总后,接一定的标准和要求编制软件计算出全区间参数值,并作出代表区间数据的速度与时间变化曲线,如图所示.60吉40京2008O604O2008O6O逞40200(a)主干道图宁渡市各类道路行驶工况一个完整的行驶周期是指在速度一时间变化曲线上,以怠速模式开始,又以怠速模式结束的任何一段目.数据处理时从汇总数据中随机抽取不同行驶周期组成的数据段作为备选工况并计算备选工况特征参数值,当某个备选工况特征参数值与全区间总体的数值偏差在误差范围内,即认为该备选工况为代表数据进行行驶工况的判断时,需作以下设定:怠速工况,指发动机在工作但车速等于零的状态

10、;加速工况,m/s;减速工况,指汽车第+1秒速度与第秒速度之差小于一O.1m/s;匀速工况,指汽车第+1秒速度与第秒速度之差介于±工况的特征参数值,主要包括:加速时间比例,减速时间比例,匀速时间比例,怠速时间比例,平均速度(行程速度),行驶速度(不包括怠速模式),最高速度等.2006年第1期内燃机工程?83?表2示出了宁波市典型道路的汽车行驶工况.从表可看出,不同的道路类型对汽车运行工况影响差别很大环城路因红绿灯较少,立体交叉,路面工况较好,因此汽车行驶匀速工况比例,平均速度都比驶工况组成中,怠速工况比例最高,匀速工况比例与平均车速最低.市区一般路段为非闹市区,匀速工况比例与平均速度

11、接近市区综合工况,但加减速工主干道和一般道路之间,市区综合行驶工况中匀速工况所占比例较少,平均速度较高.寰2宁波市备类道路工况特征加速时问减速时间匀速时间怠速时间平均速度行驶速度最高速度路段km/hkm/hkm/h行驶工况中较高的加,减速时间比率和较高的怠速时间比率反映出行驶的汽车经常处于急起,急停的运行状态之中.国内外研究表明,车速是影响汽车污染物排放的重要因素,当车速为1020km/h倍,CO的排放量是1.9倍,息速时汽车污染物排放量更高.在拥堵时,由于汽车频繁起动,制动和怠速,从而引起汽车行驶速度更低,污染物排放量增多,同时也使得汽车燃油消耗量增大.表3列出了宁波城市道路行驶工况与北京,

12、上海,天津,成都等城市综合工况,ECE15工况的比较.寰3工况类型,况类型加速时问/减速时间/匀速时间/怠速时间/平均速度/km?h_1道路从表可看出,宁波城市各工况与成都市,天津市工况相近,而与ECE15工况有明显差别,相比之下加,减速工况比例较ECE15工况高,匀速时间和怠速时间ECE15工况来评价宁波城市在用车的污染物排放量,显然不能反映出实际状况.与北京市,上海市综合工况比较,宁波城市道路行驶工况中的怠速和匀速时间比例都存在一定的差别.比较可以看出,由于国内城市交通中混合交通流较为严重,普遍存在较高的加,减速时间比率和较低的匀速时间比例,并且彼此较为相近,反映出了国内城市道路汽车行驶工

13、况的一般规律和特点.4宁波市主要道路机动车污染物排放分析根据调查的宁波城市道路行驶工况以及车流量调查,利用东南大学王伟教授用修正的MOBILE模式法计算得到的各型车的各种平均速度时的污染物排放因子和污染物怠速排放因子1.,计算了宁波市主要道路机动车的各种尾气污染物排放量和污染物组成表4列出了宁波市三条主干道机动车尾气污染物组成和污染物排放量.CO,HC和NO排放量?84-内燃机工程2006年第1期车流量远大于中山路,联丰路,汽车行驶平均速度远小于中山路,联丰路,汽车行驶怠速时间比例远高于中山路,联丰路,因此污染物排放量也大大高于中山路,联丰路.CO达220kg?(h?kin)_.,N达23kg

14、(h?km)_.,HC达23kg?(h?kin)_.,分别是中山路,联丰路汽车污染物排放量的近两倍,表明宁波市部分道路机动车樗染物排放量已经达到相当严重的程度.表4宁波市部分道路机动车污染物排放量联丰路3.45km(平均速度人民路7.5km(平.啕速度中山路10.18km(平均速度33.88km/h,怠速时间57s)22.73km/h,怠速时司553s)32.51km/h,怠速时间313s)COHCNOCOHCNOCOHCNC项目kg/hkg/hkg/hkg/hkg/hkg/hkg/hkg/hkg/h公里?小时排放97.g(h?kin)一5结论本研究利用GPS测速系统测量汽车瞬时行驶速度和同步

15、测量城市道路特征参数,通过对大量采集数据的处理分析,分别建立起了适合宁波市汽车排放污染物测量的一般道路汽车行驶工况,主干道汽车行驶工况,快速道路汽车行驶工况,城区综合道路汽车行驶工况.与国内相近城市比较,具有普遍存在的较高加,减速时间比率和较低的匀速时间比例,并且彼此况的一般规律,由此可以得出以下结论:(1)利用GPS测速系统测量汽车道路行驶工况是可行的,它具有实时,快速,准确,不受道路因素干扰等优点.(2)由宁波市机动车污染物排放量的分析可以看出,N的排放量主要是由中型,重型柴油汽车排放所致.在大城市公共交通中,中,重型柴油汽车占大多数,因此控制公交车的排放是城市降低NO的主担.(3)汽车行驶工况是影响汽车污染物排放的重要汽车行驶工况,提高汽车行驶速度,避免频繁的加,减速,减少汽车交叉口的等候时间,缩小怠速时间比例可以大幅度降低汽车污染物排放.参考文献:anconditionsC.SAE950926.tionandemissionsincongestedurbantrafficC.SAE952401.3B.H.J-lyKaH.aABTOTpaHcnOpTHbmIIOTOKHHoKpy:,KamulagM.apa-M,199895