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基于GPS数据的重型柴油货车排放时空特征分析

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环境工程 2023年第4期41卷 63-70,100页

作者：柏洋洋何超李加强赵龙庆李菊徐加臣陈振瑜西南林业大学机械与交通学院昆明650224 云南省高校高原山区机动车环保与安全重点实验室昆明650224 德宏职业学院云南芒市678400

汽车污染已成为中国空气污染的重要来源,而重型柴油货车是汽车大气污染排放的主要贡献者。为揭示重型柴油货车的排放特征,基于高原地区云南省昆明市重型柴油货车GPS点数据,用Python语言提取重型柴油货车在各点轨迹段的平均速度、行驶里... 详细信息

汽车污染已成为中国空气污染的重要来源,而重型柴油货车是汽车大气污染排放的主要贡献者。为揭示重型柴油货车的排放特征,基于高原地区云南省昆明市重型柴油货车GPS点数据,用Python语言提取重型柴油货车在各点轨迹段的平均速度、行驶里程等参数,采用机动车排放模型moves,模拟计算研究区域内HC、CO、NO_(x)、PM_(2.5)污染物排放量,并通过ArcGIS进一步分析其时空分布特征。结果表明:2021年1月3日昆明市研究区域内重型柴油货车HC、CO、NO_(x)、PM_(2.5)的排放量分别为11.7423,39.6386,102.2600,0.9192 kg;时间维度,重型柴油货车在2:00和22:00有明显的排放高峰,受路权及运输行业工作时间的影响;空间维度,排放的分布格局呈明显的空间异质性,受政策驱动的影响且与空间位置的布置密切相关,排放主要分布在汕昆高速、昆石高速及支路、立交交叉口处;区域内重型柴油货车小时平均速度、交通量与其小时排放量有密切关系。因此,可以针对重型柴油货车排放较高的时段和地区,采取必要的治理手段,深入开展污染防治行动,以减少排放,助力“十四五”规划和2035远景目标的实现。

关键词：重型柴油货车 moves 运输排放 GPS数据时空特征

TWO FACTS CONTRADICTING WITH CONCLUSION OF L. MANSINHA AND D. E. SMYLIE

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Chinese Science Bulletin 1986年第11期31卷 790-791页

作者：高建国 Beijing Observatory Academia Sinica

In polar coordination the pole moves basically clockwise. The quantity of motion per unit time is called the velocity of pole motion, the unit adopted being the sliding pace per 1.1 yr or 0.5 yr. In both the new seque... 详细信息

关键词： polar basically FACTS anomaly sliding manifest moves return sharply Correlation

基于车载排放检测系统的某重型车实际道路排放测试及其特征研究

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基于车载排放检测系统的某重型车实际道路排放测试及其特征研究

作者：龚飞铭厦门理工学院

学位级别：硕士

近些年,国内汽车的保有量呈现出飞速增加的趋势,汽车工业同样处于高速增长,大气环境污染、道路交通状况恶劣以及资源供给短缺等问题愈发突出。许多研究表明,机动车尾气排放已然成为城市大气污染的主要来源。传统的台架以及模型法等机动... 详细信息

近些年,国内汽车的保有量呈现出飞速增加的趋势,汽车工业同样处于高速增长,大气环境污染、道路交通状况恶劣以及资源供给短缺等问题愈发突出。许多研究表明,机动车尾气排放已然成为城市大气污染的主要来源。传统的台架以及模型法等机动车排放检测方法在一定程度上存在着不足之处,而车载法所具备的优点例如重复性好、能反映实验过程中的实际排放等,很大程度上弥补了其他检测方法的缺陷,因此在机动车排放相关研究中得到广泛使用。使用车载排放检测系统(Portable Emission Measurement System,PEMS)设备,实时检测并记录实验过程中的实际道路排放数据,利用不同参数对实验车辆的排放特征进行研究,并分析排放过程中的影响因素;同时,利用机动车排放模拟器(Motor Vehicle Emission Simulator,moves)对厦门市的排放进行构建并验证其适用性。主要研究内容及结果如下:(1)通过分析实验数据可以发现:在不同行驶工况中,CO的排放速率在高速工况总体较高于市区以及市郊工况;CO的排放速率随着实验的进行呈逐渐增加的趋势;NO的排放速率在整体上呈现出下降的趋势;PN的排放速率总体上呈逐渐增加的趋势,其在高速工况的排放速率明显较大于另两工况;各污染物的排放速率在市区-市郊工况以及市郊-高速工况的切换过程(即加速过程)以及上坡路段均出现骤增的现象。(2)计算求得各气态污染物的实际排放因子,分析排气温度在不同工况下与实际排放之间的关系;结果表明各气态污染物的排放因子总体上随排气温度的增加而逐渐减小,市区工况下各污染物下降趋势较为明显,市郊以及高速工况下趋于平稳,CO以及CO在高速工况出现略微增加的趋势,NO由于SCR工作效率的原因三个工况下均呈下降趋势。选取6m采样管与14.5m加长采样管,将两采样管与分析仪通过不同连接方式连接在同一实验车辆上同时进行对比实验,研究采样管长度对于实际排放的影响;结果表明14.5m采样管采集到的数据整体略小于6m采样管,14.5m采样管各污染物的排放因子分别为6m的0.683-0.89倍、0.96-0.98倍以及0.96-0.97倍,CO以及NO的偏差均小于4%,CO可能由于量程原因略大于其他两污染物,总体上可忽略不计。(3)利用加速度与车速相联合构建排放矩阵,分析其与排放之间的关系;可以发现各污染物加速度大于0m/s区域内的排放速率是加速度小于0m/s区域的2-4倍不等。并进一步基于K值(m/s)(即v(m/s)与a(m/s)的乘积)与车速分析实际道路的排放特征;结果表明当车速相同时,各污染物的排放速率在K值≥0m/s的区间内较大,当车速为70km/h时,K值为5 m/s时CO、CO、NO以及PN的排放速率分别约为K值为0m/s时的2.11倍、1.03倍、3.56倍以及1.45倍;在同一K值区间内,CO、CO以及PN的排放速率总体上随车速的增大而增大,而NO的排放速率则总体上随车速的增大而减小;当K值为0m/s时,车速在70km/h时CO、CO、NO以及PN的排放速率分别约为车速为25km/h时的3.42倍、2.43倍、0.27倍以及1.27倍。(4)利用机动车比功率(Vehicle Specific Power,VSP)参数在不同运行工况下分析实验车辆的实际道路排放特征,并建立VSP与排放速率的数学模型;结果表明各污染物排放速率在VSP绝对值较大的区间内较高,其中CO以及CO在各工况9k W/t≤VSPmoves模型,对其进行本地化操作后构建厦门市的排放模型并从中观以及微观层面进行模拟,与PEMS实验的实测值进行对比分析;结果可以发现中观层面上moves模拟值整体偏小,仅为实测值的0.40-0.61倍,微观层面上各路段的模拟值整体上较为接近实测值。与此同时,利用修正后的模型,分别从车辆、道路以及环境三个方面来研究影响交通排放的因素,并对影响因素进行敏感性分析;可以发现车龄、车速等不同参数对排放亦存在不同程度的影响,其中车龄对CO的排放影响最大,15年车龄的CO排放约为0年车龄的30倍。

关键词：重型车排放车载排放检测系统 moves 比功率加速度

基于行驶轨迹的路段交通排放测算不确定性分析

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基于行驶轨迹的路段交通排放测算不确定性分析

作者：张泽禹北京交通大学

学位级别：硕士

以先进的信息通讯技术和大数据为支撑,面向智慧交通和绿色城市的建设需求,城市道路交通排放测算的高分辨率、高精确度不仅是各地节能减排政策推出与评估的基础,也成为交通领域的研究热点。目前本地化的排放测算主要面临三方面挑战:排放... 详细信息

以先进的信息通讯技术和大数据为支撑,面向智慧交通和绿色城市的建设需求,城市道路交通排放测算的高分辨率、高精确度不仅是各地节能减排政策推出与评估的基础,也成为交通领域的研究热点。目前本地化的排放测算主要面临三方面挑战:排放模型的选择、本地交通/排放数据的获取及成本控制。排放模型方面,基于比功率的排放模型由于其对车辆实际运行状态的刻画和对排放更直接的参数联系已成为主流;交通/排放数据获取方面,卫星导航、车联网、视频图像采集等都为数据采集提供了便利;成本方面,由于城市道路交通的复杂性,车辆轨迹数据和排放数据的获取都需要耗费大量的时间及经济成本,成为了城市排放测算的重要桎梏。基于此,本研究针对基于比功率的排放模型(moves)中两个重要参数——比功率分布和排放率,开展排放测算不确定性与样本量的定量关系研究。主要研究内容如下:关于比功率分布的不确定性。研究发现:比功率分布具有一定的统一性,但对于排放测算,其特异性不可忽视;均方根误差和重叠率在不确定性评价时具有一致性;对于构建比功率分布,若均方根误差小于1%且重叠率大于0.9,轻型车快速路和非快速路一个特定速度区间分别需要6900s和10800s行驶轨迹数据,公交车分别需要3900s和5760s;若均方根误差小于0.5%且重叠率大于0.95,轻型车快速路和非快速路一个特定速度区间分别需要18540s和36540s行驶轨迹数据,公交车分别需要13140s和20880s。关于排放率测算不确定性。研究发现:相对熵和欧氏距离两个指标在进行不确定性评价时具有一致性;对于轻型车,9600s排放数据可以满足CO、NOx、HC、CO排放率的准确计算,公交车需要17000s。关于排放测算的评价。研究发现:若排放因子测算误差小于1%,对于快速路和非快速路,轻型车分别需要约12000s和18000s行驶轨迹数据构建比功率分布,公交车需要约7500s和5000s;同样的排放因子测算误差要求,轻型车和公交车每种排放物分别需要8000s和20000s排放数据测算排放率;实际道路场景中(早8点到晚8点),轻型车在快速路和非快速路上排放测算误差区间分别为[1.44%,13.43%]和[1.24%,6.05%],排放测算不确定性随交通量的增加而减小;公交车排放测算误差区间分别为[5.88%,15.19%]和[4.58%,7.77%],其不确定性由不同平均速度下车辆的运行状态不同导致。本文从比功率分布和排放率两个维度对排放测算的不确定性展开研究,得到的排放测算不确定性与交通/排放数据样本量的定量关系可以帮助降低排放测算及相关研究的数据采集成本,在实际应用中,对于缺少交通/排放数据、经济和时间成本受限的城市或地区具有一定的借鉴意义。图52幅,表10个,参考文献60篇。

关键词： moves 机动车比功率排放率排放测算样本量排放测算不确定性

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公交专用道设置对机动车尾气排放的影响

公交专用道设置对机动车尾气排放的影响

作者：成宇飞长安大学

学位级别：硕士

公共交通的发展可以有效解决交通拥堵和污染问题,其中设置公交专用道是一种重要的方法,国内外许多城市在设置了公交专用道后路网整体的通行能力和服务水平都有所提高。目前对公交专用道的研究大多集中在设置专用道后对路网通行能力带来... 详细信息

公共交通的发展可以有效解决交通拥堵和污染问题,其中设置公交专用道是一种重要的方法,国内外许多城市在设置了公交专用道后路网整体的通行能力和服务水平都有所提高。目前对公交专用道的研究大多集中在设置专用道后对路网通行能力带来的变化以及停靠站的优化分析等方面,缺乏对设置公交专用道后机动车尾气排放的量化分析。本文研究了公交专用道的设置方式、交通仿真模型、尾气排放模型的内容以及这三者彼此之间的联系,并且建立了公交专用道设置对机动车尾气排放影响的量化分析方法。基于此目的,本文运用了交通仿真模型VISSIM模型和尾气排放模型moves模型,以西安市南门到电视塔路段为研究对象,搭建了微观仿真路网,并针对研究路段设计了三种不同的公交专用道设置方案:不设置专用道、路中式专用道、路侧式专用道,通过VISSIM的输出数据计算得到运行工况分布,将此作为输入数据利用moves对不同方案的路网排放进行量化计算。最后对各个方案下路网中污染物的排放总量以及不同路段和不同时段的污染排放量作比较分析。研究结果表明:设置公交专用道后的路网中机动车的尾气排放得到减少,但在高峰小时和相对拥堵较严重的交叉口路段会产生较高的排放。

关键词：公交专用道 VISSIM moves 运行工况分布

超大城市道路货运交通碳排放测算与碳达峰发展策略研究——以北京市、深圳市为例

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超大城市道路货运交通碳排放测算与碳达峰发展策略研究——以北京...

作者：张子林石家庄铁道大学

学位级别：硕士

2015年《巴黎协定》的签署,将CO浓度上升和气候变化紧密联系在一起。在经济快速增长的背景下,交通运输的重要性日益突显。然而,这也使交通部门的能源消耗呈加速增长之势,并成为全球资源消耗最密集的部门之一,约占全球排放总量的30%。道... 详细信息

2015年《巴黎协定》的签署,将CO浓度上升和气候变化紧密联系在一起。在经济快速增长的背景下,交通运输的重要性日益突显。然而,这也使交通部门的能源消耗呈加速增长之势,并成为全球资源消耗最密集的部门之一,约占全球排放总量的30%。道路货运部门作为交通部门的重要组成部分,并且货运车辆的单车能耗高、年均行驶距离长,碳排放量和能源消耗量占据相当大的比重,所以在未来,道路货运交通碳减排也存在巨大潜力,而超大城市的道路货运碳排放量较大,对碳减排有较大影响,因此本文针对超大城市道路货运碳排放进行测算,并且预测碳达峰年份提出策略建议。本文选取北京市和深圳市作为超大城市进行研究,明确研究范围,确定以城市道路货运交通作为研究对象,采用moves模型2014a版本,使用参数管理面板(CDM)将北京市和深圳市的参数数据进行本土化,结合北京市和深圳市货运车辆的道路信息、气象参数、燃料参数等数据,并建立基于My SQL的排放因子数据库。基于2010-2020年的数据,测算了北京市和深圳市道路货运交通碳排放情况,并从总量、人均碳排放、碳强度和分车型碳结构方面进行了分析。结果显示北京市和深圳市道路货运交通碳排放总量在2020年分别为351.74万吨和311.51万吨,并且货运交通碳排放量与GDP的相关性呈正相关关系。北京市人均碳排放量呈现逐年增长趋势,但2018年开始增长趋势放缓,而深圳市人均碳排放量到2017年有所开始下降,说明深圳市交通行业碳减排有显著成效,北京市和深圳市道路货运交通碳排放顺序依次为:轻型货车、重型货车、中型货车、微型货车,轻型货车指数型增加是导致目前货运交通碳排放量快速增长的主要原因。此外,本文采用LEAP(Long-range Energy Alternatives Planning system)模型,利用情景分析的方法,评估了北京市和深圳市道路货运交通在历史阶段(2002—2020年)的能源需求和温室气体排放量的变化情况。同时,通过设置不同的情景,对未来阶段(2021—2040年)的CO、CH和NO排放量发展趋势进行预测,并探讨排放达峰年份和最佳发展路径。情景分析预测,北京市货运车辆保有量将从2020年的47.6万辆增长到2040年的75.9万辆,深圳市道路货运车辆保有量也将从2020年的47.3万辆增长到2040年的71.8万辆。北京市的道路货运交通碳排放总量将在2030年达到峰值(634.27万t CO),而在技术提升情景、强度减缓情景、结构转变情景和最优发展情景下,到2040年的碳排放总量与基准情景相比将分别降低17.84%、16.60%、4.34%和34.20%。同样,在深圳市,道路货运交通碳排放总量将在2029年达到峰值(700.35万t CO),在技术提升情景、强度减缓情景、结构转变情景和最优发展情景下,到2040年的排放总量与基准情景相比将分别降低19.76%、16.86%、2.26%、和31.60%。提高燃料效率是所有单一减排措施中最有效的方法。然而,综合多种措施的最优发展情景才是最理想的发展途径。因此,挖掘货运车辆减排潜力是促进北京和深圳实现碳达峰目标的重要途径之一。

关键词： moves 碳排放温室气体情景分析 LEAP

基于运行工况的旅游型中小城镇污染物排放研究

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基于运行工况的旅游型中小城镇污染物排放研究

作者：彭勃湖南大学

学位级别：硕士

随着我国社会发展日益完善,环境问题愈发受到社会广泛关注,其中空气污染一直是重点,而机动车排放做为空气污染的重要来源,一直为政府有关部门想要控制的主要目标之一,而实现机动车污染物的量化评价是为制定有效控制污染物排放方法的必... 详细信息

随着我国社会发展日益完善,环境问题愈发受到社会广泛关注,其中空气污染一直是重点,而机动车排放做为空气污染的重要来源,一直为政府有关部门想要控制的主要目标之一,而实现机动车污染物的量化评价是为制定有效控制污染物排放方法的必要手段。通过机动车仿真污染物排放模型来量化机动车污染排放是如今的重要手段,机动车污染物排放模型的建立基础是通过大量排放实验把细化的机动车运行工况与对应的污染物排放结果进行一一关联。机动车运行模式作为污染物排放模型的核心参数与污染物排放结果直接相关,是精确排放与环境评价的重要依据。而在实际情况下,由于缺乏对路网交通状态的研究,通过建模粗略的输入默认值得到的车辆运行模式往往与真实情况相差较大,可能使得污染物的计算结果与真实值误差较大。目前,我国车辆运行工况数据库尚未建立,而我国旅游业越发重要,加上旅游城镇交通工况复杂性,本文将开展基于运行工况的旅游型中小城镇轻型车污染物排放特性研究。首先,获取典型车辆的实际运行工况,是将污染物排放模型应用于机动车污染物排放分析并进行准确测算的关键性工作,同时运行工况的分析对道路的交通管理和研究、污染物排放控制策略制订都具有重要的意义。以旅游小城韶山市为例,通过调查本地驾驶员和外地驾驶员在不同道路类型上的逐秒GPS数据,通过数理分析的方法,统计分析不同驾驶员类型、道路类型对应的运行工况分布特性,首先通过对车速的分布形式进行拟合,定性分析了不同驾驶员与类型道路的车速分布形式及其变化规律;然后,从驾驶员类型、道路类型两个角度对车速分布的集中趋势、离散程度以及加速度分布进行了分析。最后是污染物测算,将实测工况分布导入moves,采用先按类分解再分类合计的方法测算污染物排放因子,据此评价交通仿真软件TSIS排放结果的准确性,并估算交通管理与控制策略对污染物减排的影响。研究发现,直接采用moves默.认的运行工.况分布,得出的排放结果将会产生很大误差;大多情况下旅游城镇车速分布较为符合正态分布;韶山本地驾驶员与外地驾驶员的运行工况分布存在区别,相对于外地驾驶员,本地驾驶员平均车速更高,车辆比功率分布更离散,在景区道路上不同驾驶员类型工况分布特性差异尤其明显,运行工况的差别使得本地驾驶员的污染物排放因子在所有道路类型上全部高于外地驾驶员,景区道路上高出更多;研究发现,TSIS的污染物排放结果倍数高于moves模型的结果;韶山实施游客换乘方案后,2016年8月各污染物总减排比例在73-78%之间。

关键词：工况分布特性旅游城镇运行工况 moves 污染物排放 VSP

基于车载排放测试系统（PEMS）的武汉市典型机动车排放特征研究

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基于车载排放测试系统（PEMS）的武汉市典型机动车排放特征研究

作者：邢攀华中科技大学

学位级别：硕士

近年来,春冬季频发的雾霾和夏季臭氧污染引起广泛关注,这与城市机动车排放密切相关。本研究采用车载排放测试系统-PEMS(Portable Emission Measurement System,PEMS),对武汉市6种典型机动车的气态污染物排放情况进行测试。从运行工况和... 详细信息

近年来,春冬季频发的雾霾和夏季臭氧污染引起广泛关注,这与城市机动车排放密切相关。本研究采用车载排放测试系统-PEMS(Portable Emission Measurement System,PEMS),对武汉市6种典型机动车的气态污染物排放情况进行测试。从运行工况和输出功率的角度,分别利用K值(加速度a与速度v的乘积,m/s)和比功率(Vehicle Specific Power,VSP)两个参数,研究了不同燃料类型、不同排放标准和不同车型的武汉市典型车辆的实际道路排放情况。同时,通过PEMS测试过程的排放因子,对测试车辆的排放状况进行了评价,并与基于moves(Motor Vehicle Emission Simulator,moves)模型的排放因子进行了对比。主要研究结论如下:1、测试车辆的K值主要分布在-20m/s0 m/s,VSP主要介于-20 kW/t0kW/t,K值和VSP在上述范围的频率都超过98%;K值和VSP的分布呈现“中间大,两头小”的特点,在0m/sm/s(或0 kW/t kW/t)范围的频率最大,均大于10%;K或VSP的绝对值越大,其频率越低;经K-S检验,发现VSP不服从正态分布。2、从参数K的角度,污染物的高排放主要出现在当K≥0 m/s,即处于加速或怠速工况时;从VSP的角度,VSP越大,污染物的排放速率越大,机动车在武汉城市路网运行时,较大的加速度a会引起高VSP工况的出现,从而导致污染物排放增加。总的来说,要控制机动车污染物的高排放,应减少行驶过程中加速超车和停车怠速等驾驶行为出现的频率,尽量保持平稳驾驶。3、以《道路机动车大气污染物排放清单编制技术指南(试行)》(以下简称“指南”)作为评价标准,评价了武汉市典型机动车的排放状况,发现测试车辆的排放均超标。建议相关部门制定更加严格的地方标准,加强在用车的排放监管,落实I/M制度。4、采用moves模型,从中观尺度模拟了典型机动车的排放因子。总体上,moves模拟值较PEMS实测值偏低。对国Ⅱ轻型汽油客车,基于PEMS和moves的排放因子间的差异相对更小,二者的比值α介于0.5.8。对其余车型,二者差异显著。应加强对模型的本地化研究和修正,使其更加符合武汉的实际情况。

关键词：机动车排放 PEMS K值比功率 moves

基于机动车PM2.5排放分析的信号控制交叉口仿真优化研究

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基于机动车PM2.5排放分析的信号控制交叉口仿真优化研究

作者：肖裕龙西南交通大学

学位级别：硕士

自20世纪80年代以来我国的城市化进程相当迅速,在国民经济快速增长的同时空气污染也开始爆发。目前,我国城市空气污染已经形成了以PM2.5和其他污染物(如臭氧、二氧化硫、氮氧化物等)为主的复合型污染。PM2.5成为我国当前首要大气污染物... 详细信息

自20世纪80年代以来我国的城市化进程相当迅速,在国民经济快速增长的同时空气污染也开始爆发。目前,我国城市空气污染已经形成了以PM2.5和其他污染物(如臭氧、二氧化硫、氮氧化物等)为主的复合型污染。PM2.5成为我国当前首要大气污染物,是改善城市空气质量的主要瓶颈,其污染预防和治理成为国内外科学研究的重点问题,也是影响我国公众生产和生活的热点社会问题。在对各大城市PM2.5来源的解析中,机动车尾气排放成为城市空气PM2.5污染的重要来源之一。因此关于减少机动车尾气排放PM2.5问题成为目前国内外学者研究的热点。交叉口是城市道路交通网络运行的关键点,车辆运行状态较路段更为复杂,尾气排放PM2.5也更为密集。为了了解机动车在交叉口PM2.5的排放特性,研究交叉口的交通管控措施对交叉口PM2.5排放的影响,本文对比国际上比较成熟的机动车尾气排放模型,选择了适用于微观仿真的机动车排放仿真模型---moves模型作为评估交叉口PM2.5排放的研究工具,并根据成都市本地的数据调整影响机动车PM2.5排放的相关参数,初步完成模型的本地化参数标定。通过VISSIM模型和moves模型耦合,建立交叉口机动车PM2.5仿真平台。然后利用V-M平台对交叉口车型、车速、车型比例、流量作了灵敏度分析,讨论了设置待转区对于交叉口通行效率和PM2.5排放的影响。最后利用改进后的V-M平台实例仿真分析交通优化策略,包括交叉口渠化、信号控制策略等对交叉口PM2.5排放的影响。

关键词： PM2.5 moves 交叉口优化