基于使用年限的汽車排氣污染物檢測結果分析*

李洪亮 鄒本存 金世洲 儲江偉 阮文就 崔鵬飛 王勝軍

(東北林業大學交通學院1) 哈爾濱 150040) (哈爾濱市重點污染源監控管理中心2) 哈爾濱 150027)(黑龍江省環境保護廳3) 哈爾濱 150090)

基于使用年限的汽車排氣污染物檢測結果分析*

李洪亮1)鄒本存1)金世洲2)儲江偉1)阮文就1)崔鵬飛1)王勝軍3)

(東北林業大學交通學院1)哈爾濱 150040) (哈爾濱市重點污染源監控管理中心2)哈爾濱 150027)(黑龍江省環境保護廳3)哈爾濱 150090)

按照加速模擬工況檢測法(ASM)、雙怠速檢測法和自由加速檢測法,對近10萬輛在用汽車排氣污染物檢測數據進行了大樣本數據分類統計.對ASM檢測結果數據,以不同階段的汽車排放國家標準執行日期作為使用年限區間分類規則,參考行業標準排放限值,系統分析了不合格率及變化趨勢、平均值及群體劣化趨勢.

使用年限;汽車排氣污染物;排放限值;不合格率;劣化趨勢

0 引 言

近5年來，我國機動車保有量以年均16%的增長率迅速增加，機動車排放污染物排放量已占大氣污染源85%左右[1].為保持在用汽車使用過程中處于最佳技術狀態并及時對其燃料經濟性和排放性的劣化進行控制，國內外學者對在用汽車排氣污染控制政策、排放狀態檢測技術、維修方式質量控制等方面進行了深入研究與系統實踐.

利用遙感技術檢測輕型車輛瞬時尾氣排放，歐V排放標準下NOx排放量可降低30%[2]；結合GIS技術建立了各省，市的高空間分辨率的機動車排放清單并對分擔率進行了系統研究[3-6].郭秀銳等基于情景分析法預測北京市2020年CO,NOx,HC的排放量削減率分別達到46.4%，42.1%，8.6%[7].Weiss等[8]基于便攜式排放檢測系統對現行的歐VI放標準進行了可行性研究，提出了改進的排放檢測方案.劉永紅等[9]研究表明佛山市限行政策期間，單位路段污染物(CO,NOx,VOC,PM)年排放量分別下降48.1%，39.2%，43.6%和49.2%.李新興等[10]提出新的機動車管理改善方案，可減少杭州市“十二五”期間0.746萬t NOx排放量，削減率可達16.84%.

上述并未對基于在用汽車檢測結果數據信息的管理決策進行相關研究，隨著在用汽車排氣污染物檢測數據的積累和管理水平的升級，這將成為汽車排氣污染控制的必然趨勢[11].通過在用汽車排氣污染物檢測大樣本數據對汽車群體排氣污染態勢進行統計分析，從大量數據中提取有價值信息，準確判斷在用汽車中高排放車輛特征，為環保管理部門制訂相關汽車排氣污染物排放限值標準和管理決策提供有力數據支持.

1 檢測數據來源及其分類

1.1 檢測數據來源

研究所用的檢測數據全部來源于某城市機動車環保檢測站的實測數據，選取2012年的12個月近10萬輛在用汽車的排氣污染物檢測數據作為數據信息源，其檢測方法分類及其樣本構成比例，見表1.

1.2 基于使用年限區間的分類規則

在用汽車排氣污染物檢測數據關聯性分析主要包括檢測數據分類統計、檢測數據群體狀態統計和ASM檢測數據群體態勢分析等，其中，ASM

表1 檢測數據樣本數量及構成比例

檢測數據群體態勢分析是以限值類別、使用年限、基準質量、行駛里程及使用性質作為分類規則，對檢測數據進行的群體特征分析.本文以使用年限作為分類規則對相關檢測數據結果進行分析，為便于統計被檢車輛的使用年限平均值，參照國家機動車排放標準劃分的4個階段，根據車輛注冊登記日期計算使用年限，將所有檢測樣本分為5類，分類規則見表2.

由于從2001年4月16日和2004年7月1日起，全國范圍內實施相當于歐I標準的國家機動車污染物排放標準第一階段限值(GB 18352.1-2001，簡稱國I標準)和相當于歐II標準的國家機動車污染物排放標準第二階段限值(GB 18352.2-2001，簡稱國II標準).因此，將登記日期介于2001年4月16日至2004年6月30日之間的被檢車輛劃分為第2區間，其余各區間的分類規則同上.

表2 在用汽車使用年限區間的分類規則

2 檢測不合格率統計分析

2.1 ASM條件下的在用汽車排氣污染物排放限值

HJ/T 240-2005中規定了HC，CO和NOx3種主要排氣污染物的最高限值和最低限值，其中NOx排放限值以NO計[12].對于2000年7月1日以前生產的第一類輕型汽車和2001年10月1日以前生產的第二類輕型汽車，推薦參考的穩態工況法排放限值稱為第I類排放限值；對于2000年7月1日起生產的第一類輕型汽車和2001年10月1日起生產的第二類輕型汽車，推薦參考的穩態工況法排放限值稱為第II類排放限值[13].HJ/T 240-2005推薦的汽車排氣污染物第I類與第II類排放限值中位值(最高限值/2+最低限值/2)見表3.

2.2 基于使用年限區間分類的檢測不合格率統計

ASM5025和ASM2540工況檢測條件下，根據表3確定的排放限值，HC,CO,NO的檢測不合格數和不合格率統計結果見表4.ASM5025檢測條件下，不合格數為4 649，不合格率為8.36%；ASM2540檢測條件下，不合格率至少為6.19%(HC,CO,NO中不合格率最大者)；ASM檢測條件下，不合格率至少為14.55%，最大為26.1%.

表3 HJ/T 240-2005推薦的在用汽車排氣污染物第I類與第II類排放限值中位值

表4 按使用年限區間分類的不同工況下排氣污染物檢測不合格率

2.3 檢測不合格率對比分析

2.3.1 不同工況檢測條件下不合格率對比

由表4可見，各使用年限區間內ASM5025檢測條件下的檢測不合格率大于ASM2540，不同工況檢測條件下HC,CO及NO的檢測不合格率對比結果見圖1.

圖1 不同工況檢測條件下HC,CO,NO檢測不合格率

由圖1可見，隨著使用年限的增加，在用汽車排氣污染物HC，CO，NO的各項檢測不合格率增加，例如，區間1車輛的檢測不合格率遠高于區間5.以區間5的不合格率為基準，不同使用年限區間車輛檢測不合格率增加倍數統計對比結果見圖2.

圖2 不同工況檢測條件下HC，CO，NO檢測不合格率增加倍數

2.3.2 相同工況下檢測條件下不合格率對比分析

由圖2可見，ASM5025工況檢測條件下，由HC排放超標導致的車輛檢測不合格率隨使用年限的增加程度比CO與NO的增加程度小，而ASM2540工況檢測條件下，變化規律相反，即由HC排放超標導致的車輛檢測不合格率隨使用年限的增加程度比CO與NO的不合格率的增加程度大.另外，隨著使用年限的增加，ASM2540工況檢測條件下的HC與NO排放超標導致的車輛檢測不合格率的增加率比ASM5025要高；2種工況檢測條件下CO排放超標導致的車輛檢測不合格率的增加率基本相近，但區間2和區間4內，ASM2540工況檢測條件下CO排放超標導致的車輛檢測不合格率的增加率比ASM5025要低.

3 檢測結果平均值及其變化值

3.1 在用汽車排氣污染物檢測結果平均值

基于使用年限區間類別，分別對ASM5025工況檢測條件和ASM2540工況檢測條件下，在用汽車排氣污染物HC，CO和NO的檢測結果平均值統計見表5，其檢測結果平均值變化趨勢見圖3.

表5 基于使用年限區間分類的檢測結果平均值

圖3中所示的最低限值線(▼)、最高限值線(▲)是在HJ/T 240-2005推薦的穩態工況法排氣污染物排放限值平均值的基礎上，再對ASM5025與ASM2540 2種工況檢測條件下HC,CO和NO的最低限值與最高限值分別取平均值得到，見表6.其中，限值平均值是基準質量RM≤2 500 kg內所有各基準質量排放限值的平均值.實際上，最低限值線、最高限值線是由表6中的平均第II類限值確定.

圖3 HC,CO和NO檢測結果平均值變化趨勢

表6 在用汽車排氣污染物的平均第I類限值和平均第II類限值

由圖3可見，整個使用年限區間內，HC，CO檢測結果的平均值基本都在最低限值線與最高限值線之間；而車輛使用年限大于9年及以上的NO檢測結果的平均值均高于最低限值線，即氮氧化合物排放的不合率明顯增高.

3.2 在用汽車排氣污染物檢測結果年均變化值

在用汽車排氣污染物檢測結果年均變化值的計算方法為：相鄰年限區間類別的汽車排氣污染物檢測結果平均值相減，除以使用年限區間類別內的實際年數所得數值.根據表5中按照使用年限區間分類的在用汽車排氣污染物檢測結果平均值計算所得不同工況檢測條件下年均變化值見表7.

表7 不同工況檢測條件下檢測結果年均變化值

由表7可知，使用年限大于9年時，ASM5025檢測條件下年均變化值相對成倍增加；ASM2540檢測條件下，除HC外，CO和NO檢測結果年均變化值均相對增加；在用汽車整體技術狀況變差，劣化趨勢增加明顯，不合格率明顯增大.使用年限為6～8年時，ASM5025檢測條件下，CO和NO檢測結果的年均變化值比相鄰年限區間小，且ASM2540工況檢測條件下的NO檢測結果的年均變化值也與之相類似；表明此使用年限區間內，汽車整體技術狀況相對較好，汽車污染物排放量增加幅度較小.

4 結 束 語

基于使用年限區間分類統計了近10萬輛在用汽車的排氣污染物檢測數據，以HJ/T 240-2005推薦的第I類與第II類的排放限值中位值為基準，對采用ASM方法的檢測結果數據進行了不合格率、平均值及變化值的統計分析.分析結果表明：在用汽車排氣污染物檢測不合格率至少為14.55%，最大為26.1%，基本符合HJ/T 240-2005推薦的檢測不合格率應控制在10%～25%的要求；ASM5025工況檢測條件下的HC，CO和NO檢測不合格率大于ASM2540，并存在不合格率隨使用年限的遞增而逐漸增大的群體劣化趨勢；使用年限為6～8年時，ASM5025檢測條件下，CO和NO檢測結果的年均變化值比相鄰年限區間小，且ASM2540工況檢測條件下的NO檢測結果的年均變化值也與之相類似；使用年限大于9年后，汽車排氣污染物檢測結果年均變化值增加明顯，即應重點控制該區間內的“高排放”車輛.以上統計分析可為提取在用汽車排氣污染物檢測結果數據中的大量有價值信息，準確判斷高排放車輛的排氣污染物特征以及制定區域在用汽車排氣污染物排放限值標準提供參考價值.

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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

*國家自然科學基金項目(批準號：51405075)、2013年黑龍江省生態建設與節能減排專項基金(批準號：201301061)資助

U491.9

10.3963/j.issn.2095-3844.2015.04.014

李洪亮(1988- )：男，博士生，主要研究領域為汽車運行品質控制理論與方法