基于使用年限的汽车排气污染物检测结果分析*

李洪亮 邹本存 金世洲 储江伟 阮文就 崔鹏飞 王胜军

(东北林业大学交通学院1) 哈尔滨 150040) (哈尔滨市重点污染源监控管理中心2) 哈尔滨 150027)(黑龙江省环境保护厅3) 哈尔滨 150090)

基于使用年限的汽车排气污染物检测结果分析*

李洪亮1)邹本存1)金世洲2)储江伟1)阮文就1)崔鹏飞1)王胜军3)

(东北林业大学交通学院1)哈尔滨 150040) (哈尔滨市重点污染源监控管理中心2)哈尔滨 150027)(黑龙江省环境保护厅3)哈尔滨 150090)

按照加速模拟工况检测法(ASM)、双怠速检测法和自由加速检测法,对近10万辆在用汽车排气污染物检测数据进行了大样本数据分类统计.对ASM检测结果数据,以不同阶段的汽车排放国家标准执行日期作为使用年限区间分类规则,参考行业标准排放限值,系统分析了不合格率及变化趋势、平均值及群体劣化趋势.

使用年限;汽车排气污染物;排放限值;不合格率;劣化趋势

0 引 言

近5年来，我国机动车保有量以年均16%的增长率迅速增加，机动车排放污染物排放量已占大气污染源85%左右[1].为保持在用汽车使用过程中处于最佳技术状态并及时对其燃料经济性和排放性的劣化进行控制，国内外学者对在用汽车排气污染控制政策、排放状态检测技术、维修方式质量控制等方面进行了深入研究与系统实践.

利用遥感技术检测轻型车辆瞬时尾气排放，欧V排放标准下NOx排放量可降低30%[2]；结合GIS技术建立了各省，市的高空间分辨率的机动车排放清单并对分担率进行了系统研究[3-6].郭秀锐等基于情景分析法预测北京市2020年CO,NOx,HC的排放量削减率分别达到46.4%，42.1%，8.6%[7].Weiss等[8]基于便携式排放检测系统对现行的欧VI放标准进行了可行性研究，提出了改进的排放检测方案.刘永红等[9]研究表明佛山市限行政策期间，单位路段污染物(CO,NOx,VOC,PM)年排放量分别下降48.1%，39.2%，43.6%和49.2%.李新兴等[10]提出新的机动车管理改善方案，可减少杭州市“十二五”期间0.746万t NOx排放量，削减率可达16.84%.

上述并未对基于在用汽车检测结果数据信息的管理决策进行相关研究，随着在用汽车排气污染物检测数据的积累和管理水平的升级，这将成为汽车排气污染控制的必然趋势[11].通过在用汽车排气污染物检测大样本数据对汽车群体排气污染态势进行统计分析，从大量数据中提取有价值信息，准确判断在用汽车中高排放车辆特征，为环保管理部门制订相关汽车排气污染物排放限值标准和管理决策提供有力数据支持.

1 检测数据来源及其分类

1.1 检测数据来源

研究所用的检测数据全部来源于某城市机动车环保检测站的实测数据，选取2012年的12个月近10万辆在用汽车的排气污染物检测数据作为数据信息源，其检测方法分类及其样本构成比例，见表1.

1.2 基于使用年限区间的分类规则

在用汽车排气污染物检测数据关联性分析主要包括检测数据分类统计、检测数据群体状态统计和ASM检测数据群体态势分析等，其中，ASM

表1 检测数据样本数量及构成比例

检测数据群体态势分析是以限值类别、使用年限、基准质量、行驶里程及使用性质作为分类规则，对检测数据进行的群体特征分析.本文以使用年限作为分类规则对相关检测数据结果进行分析，为便于统计被检车辆的使用年限平均值，参照国家机动车排放标准划分的4个阶段，根据车辆注册登记日期计算使用年限，将所有检测样本分为5类，分类规则见表2.

由于从2001年4月16日和2004年7月1日起，全国范围内实施相当于欧I标准的国家机动车污染物排放标准第一阶段限值(GB 18352.1-2001，简称国I标准)和相当于欧II标准的国家机动车污染物排放标准第二阶段限值(GB 18352.2-2001，简称国II标准).因此，将登记日期介于2001年4月16日至2004年6月30日之间的被检车辆划分为第2区间，其余各区间的分类规则同上.

表2 在用汽车使用年限区间的分类规则

2 检测不合格率统计分析

2.1 ASM条件下的在用汽车排气污染物排放限值

HJ/T 240-2005中规定了HC，CO和NOx3种主要排气污染物的最高限值和最低限值，其中NOx排放限值以NO计[12].对于2000年7月1日以前生产的第一类轻型汽车和2001年10月1日以前生产的第二类轻型汽车，推荐参考的稳态工况法排放限值称为第I类排放限值；对于2000年7月1日起生产的第一类轻型汽车和2001年10月1日起生产的第二类轻型汽车，推荐参考的稳态工况法排放限值称为第II类排放限值[13].HJ/T 240-2005推荐的汽车排气污染物第I类与第II类排放限值中位值(最高限值/2+最低限值/2)见表3.

2.2 基于使用年限区间分类的检测不合格率统计

ASM5025和ASM2540工况检测条件下，根据表3确定的排放限值，HC,CO,NO的检测不合格数和不合格率统计结果见表4.ASM5025检测条件下，不合格数为4 649，不合格率为8.36%；ASM2540检测条件下，不合格率至少为6.19%(HC,CO,NO中不合格率最大者)；ASM检测条件下，不合格率至少为14.55%，最大为26.1%.

表3 HJ/T 240-2005推荐的在用汽车排气污染物第I类与第II类排放限值中位值

表4 按使用年限区间分类的不同工况下排气污染物检测不合格率

2.3 检测不合格率对比分析

2.3.1 不同工况检测条件下不合格率对比

由表4可见，各使用年限区间内ASM5025检测条件下的检测不合格率大于ASM2540，不同工况检测条件下HC,CO及NO的检测不合格率对比结果见图1.

图1 不同工况检测条件下HC,CO,NO检测不合格率

由图1可见，随着使用年限的增加，在用汽车排气污染物HC，CO，NO的各项检测不合格率增加，例如，区间1车辆的检测不合格率远高于区间5.以区间5的不合格率为基准，不同使用年限区间车辆检测不合格率增加倍数统计对比结果见图2.

图2 不同工况检测条件下HC，CO，NO检测不合格率增加倍数

2.3.2 相同工况下检测条件下不合格率对比分析

由图2可见，ASM5025工况检测条件下，由HC排放超标导致的车辆检测不合格率随使用年限的增加程度比CO与NO的增加程度小，而ASM2540工况检测条件下，变化规律相反，即由HC排放超标导致的车辆检测不合格率随使用年限的增加程度比CO与NO的不合格率的增加程度大.另外，随着使用年限的增加，ASM2540工况检测条件下的HC与NO排放超标导致的车辆检测不合格率的增加率比ASM5025要高；2种工况检测条件下CO排放超标导致的车辆检测不合格率的增加率基本相近，但区间2和区间4内，ASM2540工况检测条件下CO排放超标导致的车辆检测不合格率的增加率比ASM5025要低.

3 检测结果平均值及其变化值

3.1 在用汽车排气污染物检测结果平均值

基于使用年限区间类别，分别对ASM5025工况检测条件和ASM2540工况检测条件下，在用汽车排气污染物HC，CO和NO的检测结果平均值统计见表5，其检测结果平均值变化趋势见图3.

表5 基于使用年限区间分类的检测结果平均值

图3中所示的最低限值线(▼)、最高限值线(▲)是在HJ/T 240-2005推荐的稳态工况法排气污染物排放限值平均值的基础上，再对ASM5025与ASM2540 2种工况检测条件下HC,CO和NO的最低限值与最高限值分别取平均值得到，见表6.其中，限值平均值是基准质量RM≤2 500 kg内所有各基准质量排放限值的平均值.实际上，最低限值线、最高限值线是由表6中的平均第II类限值确定.

图3 HC,CO和NO检测结果平均值变化趋势

表6 在用汽车排气污染物的平均第I类限值和平均第II类限值

由图3可见，整个使用年限区间内，HC，CO检测结果的平均值基本都在最低限值线与最高限值线之间；而车辆使用年限大于9年及以上的NO检测结果的平均值均高于最低限值线，即氮氧化合物排放的不合率明显增高.

3.2 在用汽车排气污染物检测结果年均变化值

在用汽车排气污染物检测结果年均变化值的计算方法为：相邻年限区间类别的汽车排气污染物检测结果平均值相减，除以使用年限区间类别内的实际年数所得数值.根据表5中按照使用年限区间分类的在用汽车排气污染物检测结果平均值计算所得不同工况检测条件下年均变化值见表7.

表7 不同工况检测条件下检测结果年均变化值

由表7可知，使用年限大于9年时，ASM5025检测条件下年均变化值相对成倍增加；ASM2540检测条件下，除HC外，CO和NO检测结果年均变化值均相对增加；在用汽车整体技术状况变差，劣化趋势增加明显，不合格率明显增大.使用年限为6～8年时，ASM5025检测条件下，CO和NO检测结果的年均变化值比相邻年限区间小，且ASM2540工况检测条件下的NO检测结果的年均变化值也与之相类似；表明此使用年限区间内，汽车整体技术状况相对较好，汽车污染物排放量增加幅度较小.

4 结 束 语

基于使用年限区间分类统计了近10万辆在用汽车的排气污染物检测数据，以HJ/T 240-2005推荐的第I类与第II类的排放限值中位值为基准，对采用ASM方法的检测结果数据进行了不合格率、平均值及变化值的统计分析.分析结果表明：在用汽车排气污染物检测不合格率至少为14.55%，最大为26.1%，基本符合HJ/T 240-2005推荐的检测不合格率应控制在10%～25%的要求；ASM5025工况检测条件下的HC，CO和NO检测不合格率大于ASM2540，并存在不合格率随使用年限的递增而逐渐增大的群体劣化趋势；使用年限为6～8年时，ASM5025检测条件下，CO和NO检测结果的年均变化值比相邻年限区间小，且ASM2540工况检测条件下的NO检测结果的年均变化值也与之相类似；使用年限大于9年后，汽车排气污染物检测结果年均变化值增加明显，即应重点控制该区间内的“高排放”车辆.以上统计分析可为提取在用汽车排气污染物检测结果数据中的大量有价值信息，准确判断高排放车辆的排气污染物特征以及制定区域在用汽车排气污染物排放限值标准提供参考价值.

[1]张秀丽，吴 丹，张世秋.北京市淘汰高污染排放车辆政策研究[J].北京大学学报：自然科学版，2013,49(2)：297-304.

[2]RHYS-TYLER G A，BELL M C. Toward reconciling instantaneous roadside measurements of light duty vehicle exhaust emissions with type approval driving cycles[J]. Environmental Science & Technology，2012，46(19)：10532-10538.

[3]宋翔宇，谢绍东.中国机动车排放清单的建立[J].环境科学，2006，27(6)：1041-1045.

[4]刘 欢，贺克斌，王岐东.天津市机动车排放清单及影响要素研究[J].清华大学学报：自然科学版，2008，48(3)：370-373.

[5]冯 晓，王婷丽，赵 琦.基于IVE模型的重庆市主城区机动车排放清单研究[J].重庆交通大学学报：自然科学版，2014，33(2)：135-137.

[6]WANG H，CHEN C，HUANG C. On-road vehicle emission inventory and its uncertainty analysis for Shanghai，China[J]. Science of the Total Environment，2008，398(1)：60-67.

[7]郭秀锐，吉木色，郎建垒.基于情景分析的北京市机动车污染排放控制研究[J].中国环境科学，2013,33(9)：1690-1696.

[8]WEISS M，BONNEL P，KüHLWEIN J. Will Euro 6 reduce the NOxemissions of new diesel cars?-Insights from on-road tests with Portable Emissions Measurement Systems (PEMS)[J]. Atmospheric Environment，2012，62(5)：657-665.

[9]刘永红，毕索阳，周兵等.佛山市中心城区机动车限行对污染物削减效果的分析[J].中国环境科学，2010,30(11)：1563-1567.

[10]李新兴，孙国金，田伟利.杭州市“十二五”机动车NOx减排对策研究[J].中国环境科学，2012，32(8)：1416-1421.

[11]周展鸿,蔡 铭.基于IPA尾气成本的人行天桥综合效益评估研究[J].武汉理工大学学报：交通科学与工程版,2015,39(1):98-101.

[12]中华人民共和国质量技术监督局.HJ/T 240-2005 确定点燃式发动机在用汽车简易工况法排放污染物排放限值的原则和方法[S].北京：中国环境出版社，2005.

[13]朱传勇.点燃式发动机在用轻型汽车简易工况法排气污染物排放限值研究[D].北京：中国环境科学研究院，2012.

Exhaust Pollutants Test Results Analysis of Vehicle Based on Useful Life

LI Hongliang1)ZOU Bencun1)JIN Shizhou2)CHU Jiangwei1)RUAN Wenjiu1)CUI Pengfei1)WANG Shengjun3)

(TrafficCollege,NortheastForestryUniversity,Harbin150040，China)1)(HarbinKeyPollutionSourcesEnvironmentalMonitoringManagementCenter,Harbin150027，China)2)(EnvironmentalProtectionOfficeofHeilongjiangProvince,Harbin150090，China)3)

The large sample data classification statistics of exhaust pollutants test data from about 100,000 in-use vehicles were conducted according to acceleration simulation mode (ASM), two-speed idle conditions and free acceleration conditions. Aiming at the test data obtained from ASM, the implementation date of different stages national vehicle emissions standards was regarded as the useful life interval classification rules. Referencing to the emission limits from the industry standard, the nonconforming rate and trends, the mean and group deterioration trends of the test data were analyzed systematically. Apart from the establishment of regional in-use vehicles exhaust emission limits standard, the analysis could provide useful methods not only for extracting a lot of valuable information from in-use vehicles exhaust pollutant test data but also for determining exhaust pollutants characteristics of high-emission vehicles accurately.

useful life; vehicle exhaust pollutants; emission limits; nonconforming rate; deterioration trends

2015-04-10

*国家自然科学基金项目(批准号：51405075)、2013年黑龙江省生态建设与节能减排专项基金(批准号：201301061)资助

U491.9

10.3963/j.issn.2095-3844.2015.04.014

李洪亮(1988- )：男，博士生，主要研究领域为汽车运行品质控制理论与方法