基于汽車穩態加載加速模擬法的機動車污染物排放特征分析

周藝穎

摘要：傳統機動車污染物排放特征分析方法，由于對機動車污染物排放特征提取的數量較少，導致最終得到的分析結果精度較差，所以提出基于汽車穩態加載加速模擬法的機動車污染物排放特征分析。運用汽車穩態加載加速模擬法對機動車污染物進行測量，采集到有效的機動車污染物相關數據;根據國標要求當前的濕度修正系數及稀釋修正系數計算機動車污染物排放因子;然后運用基于道路數據的方法對排放因子進行網格化分析，得到機動車污染物排放空間特征。實驗結果表明：與傳統的分析方法相比，在有效特征數據提取上，所提出的方法提取的特征數量評價為6450條，傳統方法為1360條。因此，所提出的分析方法更適用于機動車污染物排放特征分析。

關鍵詞：汽車;穩態加載加速模擬法;機動車;污染物

0? 引言

汽車穩態加載加速模擬法最大的特點是檢測設備簡單，檢測效率高并且檢測結果精度與實際情況相符，已經被廣泛應用到機動車污染物排放檢測中[1-2]。目前對于機動車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，已經無法滿足大基數的機動車污染物排放物特征分析需求，所以此次提出將汽車穩態加載加速模擬法應用到機動車污染物排放特征分析中，形成一種新的分析方法，為解決機動車污染物排放導致的大氣污染提供理論依據。

1? 基于汽車穩態加載加速模擬法的機動車污染物排放特征分析方法

機動車污染物主要有二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物以及二氧化氮，下表為機動車污染物排放濃度限值及修訂變化。

此次提出的基于汽車穩態加載加速模擬法的機動車污染物排放特征分析方法，首先利用汽車穩態加載加速模擬法對機動車污染物排放情況進行檢測，采集到污染物排放相關數據作為特征分析依據，然后根據采集的數據計算出機動車污染物排放因子以及機動車污染物總排放量，最后通過對機動車污染物分擔率分析完成對機動車污染物排放特征分析。

1.1 采集機動車污染物排放數據

為了保證機動車污染物排放數據采用效率，采用汽車穩態加載加速模擬法對機動車污染物進行檢測，在檢測過程中采集到相關數據[3]。汽車穩態加載加速模擬法流程如下：首先將機動車充分預熱后，車速快速加至35km/h，根據機動車污染物檢測要求，設定工控機底盤測功機需要加載的載荷值，然后工控機開始計時（t=0s），在前15s鐘內，車輛需要始終保持35km/h±2.5km/h穩態行駛速度，15s后開始穩定車速到35km/h±2.0km/h范圍內。當時間為t=16s時開始對機動車污染物進行取樣及測量，取樣周期為15s，并計算每連續滾動15s內的污染物排放濃度的平均值。當機動車車速在35km/h加減2.0km/h的允許誤差范圍內出現變化時，為了達到汽車穩態加載功率不隨車速改變而改變的目的，工控機底盤測功器的加載扭矩要隨車速的變化做出相應的微調，在此檢測工況下，加載扭矩所允許誤差為工況設定扭矩值的±13%。如果在汽車穩態加載加速模擬法檢測過程中，車速或扭矩偏差量超過設定值的時間大于15s時，要重新進行檢測，以及數據采集。當機動車進行檢測時間到達60s時檢測結束，將取樣的污染物樣品進行檢驗，得到機動車污染物種類、污染物顆粒直徑、污染物顆粒直徑變化等數據。

1.2 計算機動車污染物排放因子

機動車污染物排放因子是指在一定條件下，機動車在正常行駛單位里的污染物排放量。根據國標要求當前的濕度修正系數及稀釋修正系數計算機動車污染物排放因子，其計算公式如下：

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

1.3 機動車污染物排放因子網格化

機動車污染物與固定污染源不同，機動車是處于動態的，且車輛的流動范圍比較廣泛，在行駛過程中行駛路線多變，所以在對排放因子進行網格化過程中需要考慮多種因素。目前常用的網格化方法有兩種，一種是基于社會經濟參數的方法，另一種是基于道路數據的方法，表2為兩種網格化方法優缺點對比。

綜合以上兩種方法的對比情況，選用基于道路數據的方法對機動車污染物排放特征進行網格化分析，其網格化表達公式如下：

公式（2）中，j為分配網格的對應編號;i為道路編號;n為機動車污染物類型;Ej，n表示編號為j的網格中某類型污染物的排放量;En為n類型污染物的排放總量;Ti，j表示道路編號為i在網格j中統計的車流量;Li，j表示道路編號為i在網格j中統計的道路長度。運用公式（2）對道路上機動車污染物排放量導入到網格中，可以清晰地顯示出機動車污染物排放空間分布特征，以此實現了基于汽車穩態加載加速模擬法的機動車污染物排放特征分析。

2? 實驗

將此次提出的分析方法與傳統方法進行對比，以某地區作為分析對象，據統計該地區有三條主道路，八條輔道，機動車數量為4520輛，使用兩種方法對該地區機動車污染物情況進行五次特征提取，并進行分析。圖1為網格化后得到了該地區機動車污染物排放空間分布圖。

此次實驗以兩種方法得到的有效特征數量作為實驗結果，將此次提出的方法用方法1表示，傳統方法用方法2表示，實驗結果如表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量平均為6450條，傳統方法為1360條，由此可以證明提出的方法具有有效性。

3? 結束語

此次將汽車穩態加載加速模擬法對機動車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動車污染物排放空間特征，可以為大氣污染的治理提供準確的數據依據，具有良好的社會效益和經濟效益。

參考文獻：

[1]唐偉，楊強，黃成，盧濱，夏陽，井寶莉，盧清，魯君.基于大數據分析和IVE模型的杭州市機動車污染物排放變化特征研究[J].環境科學學報，2018，38（01）：71-78.

[2]陳艷艷，秦偉玲，李曉祎，吳克寒，陳寧，宋程程.貨運場站機動車污染物排放監測及污染特征研究[J].重慶交通大學學報（自然科學版），2018，37（09）：60-65.

[3]張會松，吳琳，魏寧，張衍杰，馬超，毛洪鈞，尹建道，李彭輝，李東.基于實際道路測試的大型客車排放特征研究[J].環境污染與防治，2018，40（09）：1027-1032.