城市轻型车尾气排放劣化模型研究 ——以南京市为例

作     者：薛雷 

作者单位：东南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李铁柱

授予年度：2022年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 082303[工学-交通运输规划与管理] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：轻型汽油车 尾气排放 排放劣化特性 尾气排放劣化模型 高排放车辆识别 

摘      要：近年来,我国机动车保有量日益提升,尾气排放带来的环境污染问题越发严重。研究表明20%因技术状况恶化而导致污染物排放量增加的车辆贡献了60%的污染物排放,因此机动车尾气排放控制的关键在于少部分高排放车辆的识别与管理。随着车辆的使用和尾气处理装置的老化,车辆单位时间或单位里程的尾气排放量会不断提高,这种现象被称为尾气排放的劣化。对尾气排放劣化特性及影响因素进行探究,建立尾气排放劣化模型,可为更准确地识别高排放车辆、预测城市机动车尾气排放状况提供可靠依据。本研究以2018年南京轻型汽油车年检数据为基础,分析了南京市在用轻型汽油车的总体技术分布和污染物排放特征。根据污染物排放浓度,通过K-means聚类算法将车辆分为低、中、高排放三类。对低、中、高排放车辆的技术分布进行比较,发现高排放车辆倾向于具有更低的排放标准、更高的累计行驶里程、更大的车龄以及更小的发动机排量。采用随机森林算法建立排放水平分类模型,根据车辆技术参数预测排放水平,提供了一种快速识别高排放车辆的方法。为了排除其余因素对污染物排放浓度的影响,直接反映其随累计行驶里程变化的规律,本文以车辆型号为分类标准展开研究。选取100种典型车型,得到其劣化曲线并计算了劣化率和劣化系数。结果表明劣化曲线符合线性或指数函数,NO的劣化最为显著。分别采用统计分析和建立XGBoost回归模型的方法对劣化影响因素进行探究。结果表明随着排放标准的提高,劣化率逐渐减小但劣化系数逐渐增大;高年均行驶里程的车辆劣化系数普遍更小;劣化系数与发动机排量、整备质量负相关,与压缩比正相关。基于对劣化影响因素的探究,建立线性劣化模型反映不同技术条件车辆的劣化趋势。以不同排放标准下车辆的平均劣化水平作为模型基准,用修正系数的形式将发动机排量、压缩比和年均行驶里程对劣化的影响定量化,得出适用于不同技术条件车辆的劣化模型。选取部分车型对模型进行验证,结果表明该模型准确度较好,符合南京市轻型车尾气排放劣化的实际情况。该模型可应用于城市机动车尾气排放变化趋势的预测,并为排放限值的更新提供依据。