基于汽车稳态加载加速模拟法的机动车污染物排放特征分析

周艺颖

摘要：传统机动车污染物排放特征分析方法，由于对机动车污染物排放特征提取的数量较少，导致最终得到的分析结果精度较差，所以提出基于汽车稳态加载加速模拟法的机动车污染物排放特征分析。运用汽车稳态加载加速模拟法对机动车污染物进行测量，采集到有效的机动车污染物相关数据;根据国标要求当前的湿度修正系数及稀释修正系数计算机动车污染物排放因子;然后运用基于道路数据的方法对排放因子进行网格化分析，得到机动车污染物排放空间特征。实验结果表明：与传统的分析方法相比，在有效特征数据提取上，所提出的方法提取的特征数量评价为6450条，传统方法为1360条。因此，所提出的分析方法更适用于机动车污染物排放特征分析。

关键词：汽车;稳态加载加速模拟法;机动车;污染物

0  引言

汽车稳态加载加速模拟法最大的特点是检测设备简单，检测效率高并且检测结果精度与实际情况相符，已经被广泛应用到机动车污染物排放检测中[1-2]。目前对于机动车污染物排放特征分析的方法由于成本高、分析精度较低、分析效率较低，已经无法满足大基数的机动车污染物排放物特征分析需求，所以此次提出将汽车稳态加载加速模拟法应用到机动车污染物排放特征分析中，形成一种新的分析方法，为解决机动车污染物排放导致的大气污染提供理论依据。

1  基于汽车稳态加载加速模拟法的机动车污染物排放特征分析方法

机动车污染物主要有二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物以及二氧化氮，下表为机动车污染物排放浓度限值及修订变化。

此次提出的基于汽车稳态加载加速模拟法的机动车污染物排放特征分析方法，首先利用汽车稳态加载加速模拟法对机动车污染物排放情况进行检测，采集到污染物排放相关数据作为特征分析依据，然后根据采集的数据计算出机动车污染物排放因子以及机动车污染物总排放量，最后通过对机动车污染物分担率分析完成对机动车污染物排放特征分析。

1.1 采集机动车污染物排放数据

为了保证机动车污染物排放数据采用效率，采用汽车稳态加载加速模拟法对机动车污染物进行检测，在检测过程中采集到相关数据[3]。汽车稳态加载加速模拟法流程如下：首先将机动车充分预热后，车速快速加至35km/h，根据机动车污染物检测要求，设定工控机底盘测功机需要加载的载荷值，然后工控机开始计时（t=0s），在前15s钟内，车辆需要始终保持35km/h±2.5km/h稳态行驶速度，15s后开始稳定车速到35km/h±2.0km/h范围内。当时间为t=16s时开始对机动车污染物进行取样及测量，取样周期为15s，并计算每连续滚动15s内的污染物排放浓度的平均值。当机动车车速在35km/h加减2.0km/h的允许误差范围内出现变化时，为了达到汽车稳态加载功率不随车速改变而改变的目的，工控机底盘测功器的加载扭矩要随车速的变化做出相应的微调，在此检测工况下，加载扭矩所允许误差为工况设定扭矩值的±13%。如果在汽车稳态加载加速模拟法检测过程中，车速或扭矩偏差量超过设定值的时间大于15s时，要重新进行检测，以及数据采集。当机动车进行检测时间到达60s时检测结束，将取样的污染物样品进行检验，得到机动车污染物种类、污染物颗粒直径、污染物颗粒直径变化等数据。

1.2 计算机动车污染物排放因子

机动车污染物排放因子是指在一定条件下，机动车在正常行驶单位里的污染物排放量。根据国标要求当前的湿度修正系数及稀释修正系数计算机动车污染物排放因子，其计算公式如下：

公式（1）中，EF为机动车污染物排放因子，mg/km;s为季节变化，主要是指冬季和夏季两季;t为机动车车型，机动车车型包括重型和轻型汽油车;b为污染物排放标准变化，污染物排放标准包括EUⅡ和EUⅢ;v表示机动车车速变化，指35km/h、45km/h、55km/h;d为机动车污染物粒径变化;C1为滤膜采样前质量，mg;C0为滤膜采样后质量，mg;AT为机动车尾气的稀释倍数;Y为采集样品中占尾气排放量的百分比，%;L为机动车行驶公里数，km。机动车污染物排放因子是反映机动车污染物排放水平的关键参数，是确定机动车污染物排放特征的重要依据。

1.3 机动车污染物排放因子网格化

机动车污染物与固定污染源不同，机动车是处于动态的，且车辆的流动范围比较广泛，在行驶过程中行驶路线多变，所以在对排放因子进行网格化过程中需要考虑多种因素。目前常用的网格化方法有两种，一种是基于社会经济参数的方法，另一种是基于道路数据的方法，表2为两种网格化方法优缺点对比。

综合以上两种方法的对比情况，选用基于道路数据的方法对机动车污染物排放特征进行网格化分析，其网格化表达公式如下：

公式（2）中，j为分配网格的对应编号;i为道路编号;n为机动车污染物类型;Ej，n表示编号为j的网格中某类型污染物的排放量;En为n类型污染物的排放总量;Ti，j表示道路编号为i在网格j中统计的车流量;Li，j表示道路编号为i在网格j中统计的道路长度。运用公式（2）对道路上机动车污染物排放量导入到网格中，可以清晰地显示出机动车污染物排放空间分布特征，以此实现了基于汽车稳态加载加速模拟法的机动车污染物排放特征分析。

2  实验

将此次提出的分析方法与传统方法进行对比，以某地区作为分析对象，据统计该地区有三条主道路，八条辅道，机动车数量为4520辆，使用两种方法对该地区机动车污染物情况进行五次特征提取，并进行分析。图1为网格化后得到了该地区机动车污染物排放空间分布图。

此次实验以两种方法得到的有效特征数量作为实验结果，将此次提出的方法用方法1表示，传统方法用方法2表示，实验结果如表3所示。

从表3可以看出，此次提出的方法提取到的有效特征数量平均为6450条，传统方法为1360条，由此可以证明提出的方法具有有效性。

3  结束语

此次将汽车稳态加载加速模拟法对机动车污染物排放特征分析中，形成一种新的方法，该方法可以更加清晰地展示出机动车污染物排放空间特征，可以为大气污染的治理提供准确的数据依据，具有良好的社会效益和经济效益。

参考文献：

[1]唐伟，杨强，黄成，卢滨，夏阳，井宝莉，卢清，鲁君.基于大数据分析和IVE模型的杭州市机动车污染物排放变化特征研究[J].环境科学学报，2018，38（01）：71-78.

[2]陈艳艳，秦伟玲，李晓祎，吴克寒，陈宁，宋程程.貨运场站机动车污染物排放监测及污染特征研究[J].重庆交通大学学报（自然科学版），2018，37（09）：60-65.

[3]张会松，吴琳，魏宁，张衍杰，马超，毛洪钧，尹建道，李彭辉，李东.基于实际道路测试的大型客车排放特征研究[J].环境污染与防治，2018，40（09）：1027-1032.