基于汽車(chē)穩(wěn)態(tài)加載加速模擬法的機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放特征分析

周藝穎

摘要：傳統(tǒng)機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放特征分析方法，由于對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放特征提取的數(shù)量較少，導(dǎo)致最終得到的分析結(jié)果精度較差，所以提出基于汽車(chē)穩(wěn)態(tài)加載加速模擬法的機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放特征分析。運(yùn)用汽車(chē)穩(wěn)態(tài)加載加速模擬法對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)污染物進(jìn)行測(cè)量，采集到有效的機(jī)動(dòng)車(chē)污染物相關(guān)數(shù)據(jù);根據(jù)國(guó)標(biāo)要求當(dāng)前的濕度修正系數(shù)及稀釋修正系數(shù)計(jì)算機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放因子;然后運(yùn)用基于道路數(shù)據(jù)的方法對(duì)排放因子進(jìn)行網(wǎng)格化分析，得到機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放空間特征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：與傳統(tǒng)的分析方法相比，在有效特征數(shù)據(jù)提取上，所提出的方法提取的特征數(shù)量評(píng)價(jià)為6450條，傳統(tǒng)方法為1360條。因此，所提出的分析方法更適用于機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放特征分析。

關(guān)鍵詞：汽車(chē);穩(wěn)態(tài)加載加速模擬法;機(jī)動(dòng)車(chē);污染物

0? 引言

汽車(chē)穩(wěn)態(tài)加載加速模擬法最大的特點(diǎn)是檢測(cè)設(shè)備簡(jiǎn)單，檢測(cè)效率高并且檢測(cè)結(jié)果精度與實(shí)際情況相符，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放檢測(cè)中[1-2]。目前對(duì)于機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放特征分析的方法由于成本高、分析精度較低、分析效率較低，已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足大基數(shù)的機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放物特征分析需求，所以此次提出將汽車(chē)穩(wěn)態(tài)加載加速模擬法應(yīng)用到機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放特征分析中，形成一種新的分析方法，為解決機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放導(dǎo)致的大氣污染提供理論依據(jù)。

1? 基于汽車(chē)穩(wěn)態(tài)加載加速模擬法的機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放特征分析方法

機(jī)動(dòng)車(chē)污染物主要有二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化合物以及二氧化氮，下表為機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放濃度限值及修訂變化。

此次提出的基于汽車(chē)穩(wěn)態(tài)加載加速模擬法的機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放特征分析方法，首先利用汽車(chē)穩(wěn)態(tài)加載加速模擬法對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放情況進(jìn)行檢測(cè)，采集到污染物排放相關(guān)數(shù)據(jù)作為特征分析依據(jù)，然后根據(jù)采集的數(shù)據(jù)計(jì)算出機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放因子以及機(jī)動(dòng)車(chē)污染物總排放量，最后通過(guò)對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)污染物分擔(dān)率分析完成對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放特征分析。

1.1 采集機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放數(shù)據(jù)

為了保證機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放數(shù)據(jù)采用效率，采用汽車(chē)穩(wěn)態(tài)加載加速模擬法對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)污染物進(jìn)行檢測(cè)，在檢測(cè)過(guò)程中采集到相關(guān)數(shù)據(jù)[3]。汽車(chē)穩(wěn)態(tài)加載加速模擬法流程如下：首先將機(jī)動(dòng)車(chē)充分預(yù)熱后，車(chē)速快速加至35km/h，根據(jù)機(jī)動(dòng)車(chē)污染物檢測(cè)要求，設(shè)定工控機(jī)底盤(pán)測(cè)功機(jī)需要加載的載荷值，然后工控機(jī)開(kāi)始計(jì)時(shí)（t=0s），在前15s鐘內(nèi)，車(chē)輛需要始終保持35km/h±2.5km/h穩(wěn)態(tài)行駛速度，15s后開(kāi)始穩(wěn)定車(chē)速到35km/h±2.0km/h范圍內(nèi)。當(dāng)時(shí)間為t=16s時(shí)開(kāi)始對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)污染物進(jìn)行取樣及測(cè)量，取樣周期為15s，并計(jì)算每連續(xù)滾動(dòng)15s內(nèi)的污染物排放濃度的平均值。當(dāng)機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)速在35km/h加減2.0km/h的允許誤差范圍內(nèi)出現(xiàn)變化時(shí)，為了達(dá)到汽車(chē)穩(wěn)態(tài)加載功率不隨車(chē)速改變而改變的目的，工控機(jī)底盤(pán)測(cè)功器的加載扭矩要隨車(chē)速的變化做出相應(yīng)的微調(diào)，在此檢測(cè)工況下，加載扭矩所允許誤差為工況設(shè)定扭矩值的±13%。如果在汽車(chē)穩(wěn)態(tài)加載加速模擬法檢測(cè)過(guò)程中，車(chē)速或扭矩偏差量超過(guò)設(shè)定值的時(shí)間大于15s時(shí)，要重新進(jìn)行檢測(cè)，以及數(shù)據(jù)采集。當(dāng)機(jī)動(dòng)車(chē)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)間到達(dá)60s時(shí)檢測(cè)結(jié)束，將取樣的污染物樣品進(jìn)行檢驗(yàn)，得到機(jī)動(dòng)車(chē)污染物種類(lèi)、污染物顆粒直徑、污染物顆粒直徑變化等數(shù)據(jù)。

1.2 計(jì)算機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放因子

機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放因子是指在一定條件下，機(jī)動(dòng)車(chē)在正常行駛單位里的污染物排放量。根據(jù)國(guó)標(biāo)要求當(dāng)前的濕度修正系數(shù)及稀釋修正系數(shù)計(jì)算機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放因子，其計(jì)算公式如下：

公式（1）中，EF為機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放因子，mg/km;s為季節(jié)變化，主要是指冬季和夏季兩季;t為機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)型，機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)型包括重型和輕型汽油車(chē);b為污染物排放標(biāo)準(zhǔn)變化，污染物排放標(biāo)準(zhǔn)包括EUⅡ和EUⅢ;v表示機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)速變化，指35km/h、45km/h、55km/h;d為機(jī)動(dòng)車(chē)污染物粒徑變化;C1為濾膜采樣前質(zhì)量，mg;C0為濾膜采樣后質(zhì)量，mg;AT為機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣的稀釋倍數(shù);Y為采集樣品中占尾氣排放量的百分比，%;L為機(jī)動(dòng)車(chē)行駛公里數(shù)，km。機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放因子是反映機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放水平的關(guān)鍵參數(shù)，是確定機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放特征的重要依據(jù)。

1.3 機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放因子網(wǎng)格化

機(jī)動(dòng)車(chē)污染物與固定污染源不同，機(jī)動(dòng)車(chē)是處于動(dòng)態(tài)的，且車(chē)輛的流動(dòng)范圍比較廣泛，在行駛過(guò)程中行駛路線(xiàn)多變，所以在對(duì)排放因子進(jìn)行網(wǎng)格化過(guò)程中需要考慮多種因素。目前常用的網(wǎng)格化方法有兩種，一種是基于社會(huì)經(jīng)濟(jì)參數(shù)的方法，另一種是基于道路數(shù)據(jù)的方法，表2為兩種網(wǎng)格化方法優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比。

綜合以上兩種方法的對(duì)比情況，選用基于道路數(shù)據(jù)的方法對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放特征進(jìn)行網(wǎng)格化分析，其網(wǎng)格化表達(dá)公式如下：

公式（2）中，j為分配網(wǎng)格的對(duì)應(yīng)編號(hào);i為道路編號(hào);n為機(jī)動(dòng)車(chē)污染物類(lèi)型;Ej，n表示編號(hào)為j的網(wǎng)格中某類(lèi)型污染物的排放量;En為n類(lèi)型污染物的排放總量;Ti，j表示道路編號(hào)為i在網(wǎng)格j中統(tǒng)計(jì)的車(chē)流量;Li，j表示道路編號(hào)為i在網(wǎng)格j中統(tǒng)計(jì)的道路長(zhǎng)度。運(yùn)用公式（2）對(duì)道路上機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放量導(dǎo)入到網(wǎng)格中，可以清晰地顯示出機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放空間分布特征，以此實(shí)現(xiàn)了基于汽車(chē)穩(wěn)態(tài)加載加速模擬法的機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放特征分析。

2? 實(shí)驗(yàn)

將此次提出的分析方法與傳統(tǒng)方法進(jìn)行對(duì)比，以某地區(qū)作為分析對(duì)象，據(jù)統(tǒng)計(jì)該地區(qū)有三條主道路，八條輔道，機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量為4520輛，使用兩種方法對(duì)該地區(qū)機(jī)動(dòng)車(chē)污染物情況進(jìn)行五次特征提取，并進(jìn)行分析。圖1為網(wǎng)格化后得到了該地區(qū)機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放空間分布圖。

此次實(shí)驗(yàn)以?xún)煞N方法得到的有效特征數(shù)量作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將此次提出的方法用方法1表示，傳統(tǒng)方法用方法2表示，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出，此次提出的方法提取到的有效特征數(shù)量平均為6450條，傳統(tǒng)方法為1360條，由此可以證明提出的方法具有有效性。

3? 結(jié)束語(yǔ)

此次將汽車(chē)穩(wěn)態(tài)加載加速模擬法對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放特征分析中，形成一種新的方法，該方法可以更加清晰地展示出機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放空間特征，可以為大氣污染的治理提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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