（载运工具运用工程专业论文）汽车排放影响因素及微观排放模型研究.pdf

摘要 汽车消费增加导致了汽车保有量的增加，使城市环境同益恶化。在我国的一些大城 市交通大气污染比重越来越大，超过了整体污染的半数以上，减少交通大气污染，控制 机动车排放状况已成当务之急。而目前我国机动车排放控制水平差，机动车单车排放因 子很大；城市配套设施建设相对落后，交通管理和控制措施不利，交通的供需矛盾使机 动车运行工况恶化，加重了排放污染。为了改变现有状况，优化交通管控措施改善车辆 排放，此方法在当前不改变道路交通设施的大条件下具有得天独厚的优点。该方法主要 通过研究道路交通流中车辆的排放特点、微观排放模型和影响车辆排放性能的制约因 素，提供合理的交通管控措施，寻求交通运输的高效化和环保效益，其技术关键是交通 流微观排放模型的研究。因此进行道路排放影响因素研究和微观排放建模意义重大。 目前国外对于车辆排放模型的研究己开展多年，尤其对于宏观的排放预测模型的研 究已相当成熟。但由于路网和交叉口等具体小范围区域的排放评估尚无有效手段，近些 年来国外的研究者们致力于微观排放模型的研究中，也取得了一定的成果。而在国内对 车辆排放影响因素和排放模型的研究大都集中于一些高校和研究所，由于缺乏一些有效 的实验数据，研究一般借鉴国外的模型，对其修正。但是由于国内的交通条件、道路设 施、车辆状况以及燃油品质与国外的差异很大，照搬国外的排放模型，简单修正运用具 有不准确性。因此建立适合中国国情的车辆排放模型是在必然。 一方面探索道路排放影响因素和微观排放建模意义重大，另一方面建立适合中国国 情的车辆排放模型具有必然性。基于上述两方面开展城市道路轻型车微观排放模型研究 具有重要的现实意义。 由于微观排放模型是基于城市道路的，模型的数据应来源于实际城市道路排放实 验。本文搭建的车载排放测量系统便解决了这样的问题。整个车载排放测量系统包括四 大部分：排放测试模块、尾气收集模块、发动机传感器组模块和车辆行驶状况监测模块。 排放测量仪器选用了当前较为成熟的美国c l e a n r t e c h n o l o 西e si n c 生产的o e m 2 1 0 0 ， 仪器的先进性不言而喻。车载排放测量系统实时采集车辆排放数据、发动机转速、进气 压力、进气温度、车辆运行状况参数等等。实验采集来的数据为后续的排放影响因素分 析和微观排放建模提供了依据。搭建的车载排放测量系统平台为测量实际道路车辆排放 提供了一种可行的方法。 为了建立城市道路轻型车微观排放模型，文中对沈阳市典型城市道路：人民大街、 青年大街、亚泰大街和南湖大路进行了多种轻型车的排放实验。收集到大量数据，对数 据进行了预处理。按照车型、时间、路线分别对实验数据进行了统计整理，并计算 了一些相关数据。为进一步的分析和建模提供良好的基础。 实际道路中影响排放率的各种因素是多重的，本文选择了其中几个比较重要的进行 了分析。对捷达和红旗世纪星三种车型各运行工况下排放率变化情况的分析，结果显示 各行驶工况对排放率的影响为：加速工况下的排放率远高于其他工况，巡航次之，减速 再次，怠速最小。市区的运行工况分布特点为怠速、加减速比例大。各行驶工况排放贡 献率为：巡航、加速、减速、怠速。对同一道路同一车型交通高峰期、低谷期和正常交 通流下的排放量比较分析，结果表明车辆运行时段对排放的影响很大：高峰期排放最大， 堵车最厉害，加减速频率最高；低谷期排放最小，车速相对较高；正常交通流排放居中。 实验观察加速的前5 秒，c o 急剧升高，n 0 x 基本保持不变，后来5 至1 0 秒n o x 和 h c 也急剧增加；减速到怠速状况时，c o 和n o x 需要经过1 0 多秒左右的时间才可以达 到稳定，而h c 一直保持较高的状态。车速、加速度对排放率的分析结果表明：加速度 是影响排放率最重要的因素之一。所产生的高排放率是由于大的加速行为引起的。而 n o x 和c o 排放率受速度影响也较大，这是由于燃烧温度和燃烧充分程度分别是影响它 们产生的主要因素。 本文在分析车速、加速度和车辆运行工况对排放率的影响基础上，采用回归方法建 立了速度回归模型、巡航排放率模型、怠速排放率模型、加速度排放率模型和减速度排 放率模型、速度加速度二元高次排放率模型。模型误差均在3 0 以内，对于预测实际道 路上的瞬时排放率变化情况很有效。速度回归模型、典型工况模型中的怠速模型和加速 度模型可结合交通仿真模型对城市路网的微观排放作估计，为交通管控策略提供依据。 二元回归模型通用性好，比较适用于市区道路轻型车的微观排放估计。但是上面所有的 模型均是基于捷达车的排放数据建立的，模型有一定的局限性，若预测别的轻型车排放， 可暂时采用系数法，即给模型乘以车型系数确定别的车型的排放状况。 本文分析了道路排放多重影响因素，建立了城市典型道路轻型车微观排放模型。这 些模型可方便、准确预测市区道路交通流中车辆排放，亦可嵌入微观仿真软件，准确预 测路段排放状况，优化交通管控措施，对具体路段排放控制起到积极作用并可对智能交 通系统进行评价。研究的成果能为地方政府乃至国家进行交通环境评价方面的研究提供 理论依据，对我国的交通环境治理产生积极的影响。 关键词：微观排放模型车载排放实时测试系统数据处理排放率模型回归模型 a b s t r a c t w i t ht h ei n c r e a s eo fa u t o m o b i l ec o n s u m p t i o n ，a u t o m o p i l er e t a i nc a p a c i t i e sa r ei n c r e a s i n g t h er e s u l ti sc i t ye n v i r o n m e n tb e c o m ew o r s ea n dw o r s e i nc h i n a ，t h er a t i oo ft r a n s p o n a t i o n g a sp 0 h u t i o nb e c o m e sb i g g e ra n db i g g e ri ns o m eb i gc i t y i t e x c e e d sh a l fo ft h et o t a l p o u u t i o n s or e d u c et r a n s p o n a t i o ng a sp o l l u t i o na n dc o n t r o lv e h i c l ee m i s s i o nh a v eb e c a m e u 唱e n ta f f a i r s h o w e v e r ，a tp r e s e n ti nc h i n at h el e v e l0 fv e h i c l ee m i s s i o ni sl o wa n dt h es i n g l e v e h i c l ee m i s s i o nf a c t o ri s h i g h a sw e ua ss o m em e a n so ft r a n s p o n a t i o na r e - r e l a t i v e l y b e h i n d h a n d ，t h em e a s u r eo ft r a 艏cc o n t r o la n dm a n a g e m e n ta r ed i s a d v a n t a g e o u s ， t r a f f i c d e m a n dc o n t r a d i c t i o nm a k e sv e h i c l e o p e r a t i o n c o n d i t i o n sw o r s e ，a ht h e s e a g g r a v a t e e m i s s i o n t bc h a n g et h ec o n d i t i o ni n e x i s t e n c e ，o p t i m i z et r a f f i cc o n t r o la n dm a n a g e m e n tt o i m p r o v ev e h i c l ee m i s s i o n ，t h i sm e a s u r eh a s 铲e a td i s a v a n t a g eu n d e ru n c h a n g i n gm e a n so f t r a n s p o r t a t i o no nr o a d t _ h i sm e t h o dm a i n l yp r o v i d el o g i c a lm e a s u r eo ft r a 币cc o n t r o la n d m a n a g e m e n ta n ds e e kt h eh i g l le f f i c i e n c yo ft r a n s p o n a t i o na 1 1 de n v j r o n m e n tp r o t e c tt h r o u g b s t u d yv e h i c l ee m i s s i o nc h a r a c t e r i s t i c ，m i r c oe m i s s i o nm o d e ia n dt h ee f ! t e c tf a c t o r so fv e h i c l e e m i s s i o np e r f b 咖a n c ei n t r a f f i cf l o w t h ek e yt e c h n o l o g yi st h er e s e a r c ho nm i r c oe m i s s i o n m o d e li nt r a f f i cn o w s or e s e a r c ho nt h ee 行e c tf a c t o r so fv e h i c l ee m i s s i o np e 哟姗a n c ea n d m i r c oe m i s s i o nm o d e l i n ga r es i g n i f i c a n t n o wt h es t u d yo nv e h i c l ee m i s s i o nm o d e l sh a v ed e v e l o p e df o fm a n yy e a r s ，e s p e c i a l l y m a c r om o d e l sw h i c hp r e d i c te m i s s i o ni nm a c r or e 舀o nh a v ed e v e l o p e dm a t u r e l y b u ti nr o a d n e t ，i n t e r s e c t i o na n ds o m ed e t a i l e dr e g i o n ，t h ee m i s s i o np r e d i c th a sn oe f ! t e c t i v em e a s u r e s oi n r e c e n ty e a r s ，t h eo v e r s e a si n v e s t i g a t o r sc o m m i tt h e m s e i v e st 0m i r c oe m i s s i o nm o d e l a n dt h e y a c q u i r e ds o m ef m i t s h o w e v e ri nc h i n at h es t u d i e s0 nv e h i c l ee m i s s i o ne f f e c tf a c t o r sa n d e m i s s i o nm o d e l sa r ef o c u so ns e v e r a lc o l l e g e sa n df e s e a r c hi n s t i t u t e b e a c a u s eo fi l oe n o u g l l v a i i dd a t a ，t h ei n v e s t i g a t o r so n l yr c c t i f ym o d e l st h a th a v ee x i ti no v e r s e ac o m m o n l y b u t b e c a u s et r a f f i cc o n d i t i o n ，r o a de s t a b l i s h m e n t ，v e h i c l ec o n d i t i o na n df i l e lq u a l i t yi nd o m e s t i ca r e 伊e a td i f ! f e r e n tf r o mt h e mi no v e r s e a s s i m p l e l yc o p ya n dr e c t i f yt h e mh a sn ov e r a c i t y s oi ti s n e c e s s a r y t om a k em o d e l sf i t t i n gf o rc h i n a o n es i d et h er e s e a r c ho ne m i s s i o nf a c t o ro nr o a da n dm i c r oe m i s s i o nm o d e l i n ga r eo f i m p o r t a n c e ，t h e0 t h e rs i d et h ef o u n d a t i o no fv e h i c l ee m i s s i o nm o d e ls u i tf o rc h i n as i t u a t i o ni s o fi n e v i t a b i l i t y b a s e do nt h ea b o v e - m e n t i o n e dt w o s i d e s ，s t u d yo fl ，i g h t d u t yv e h i c l ee m i s s i o n m o d e lo nu r b a nc o f f i d o rh a si m p o n a n ts i g n i f i c a n c ei np r a c t i c e b e c a u s et h em i c r oe m i s s i o nm o d e ii sb a s e do nu r b a nr o a d ，t h em o d e ld a t as h o u l dr ) 0 ti n r e a l t h et e s t0 nu r b a nr o a d t h e o n b o a r de m i s s i o nt e s t i n gs y s t e mi nt h i sp a p e rc a ns o l v es u c h q u e s t i o n t h et o t a ls y s t e mi n c l u d ef o u rp a r t s ：e m i s s i o nt e s t i n gm o d u i e ，e x h a u s tc o l i e c t i n g m o d u i e ，e n g i n es e n s o r sm o d u l e ，v e h i c l em nc o n d i t i o ni n s p e c t i n gm o d u i e t h ee m i s s i o n m e a s u r ei n s t l l j m e n ti so e m - 210 0 ，w h i c h 。i sm a n u f a c t u r e db yc l e a n rt e c h n o l o g i e si n c o f u s a 1 tg o e sw i t h o u ts a y i n go nt h ea d v a n c e m e n to f m a c h i n e r y t h eo n - b o a r de m i s s i o nl e s t i n g s y s t e mc o l l e c te m j s s i o nd a t a ，e n g i n er o t a t es p e e d ，i n t a k ep r e s s u r e ，i n t a k et e m p e r a t u r e ，v e h i c l e o p e r a t i o nc o n d i t j o np a r a m e t e re c t e x p e r i m e n tc o l l e c t i o nd a t ap r o v i d ee v i d e n c ef o re m i s s i o n e f i e c t i o nf a c t o r sa n a l y s i sa n dm i c f oe m i s s i o nm o d e l i n g t h eo n _ b o a r d e m i s s i o nt e s t i n gs y s t e m p r o v i d e saf e a s i b l em e t h o l d t bs e tu pl i g h t d u l yv e h i c l ee m i s s i o nm o d e lo nu r b a nr o a d ，t h ea u t h o rc h o o s et h et y p i c a l r o a di ns h e n y a n g ，s u c ha s ：r e n m i ns t r e e t ，c h a n g c h u ns t r e e t ，1 y h t a is t r e e ta n dn a n h u r o a d ，a i m a t s t u d yo b j e c t o nt h e s er o a d s ，t e s tm u l t il i g h t d u t yv e h i c l ee m i s s i o n ，c o l l e c tam a s so f d a t a ，p r e - p r o c e s st h ec o l l e c t i o nd a t a j 凸屺c o r d i n gt ov e h i c l et y p e ，t i m e ，r o a d ，g a t h e ra n dc l e a nu p t h ed a t ar e s p e c t i v e l ya n dc a l c u l a t es o m er e l a t i v ed a t a i tc a no 骶rw e l lb a s e0 nf t l r t h e ra n a l y s i s a n dm o d e l i n g 1 nf e a lr o a d ，t h ee f i e c t i o nf a c t o r s0 ne m i s s i o nr a t ea r em u l r i p l e i i lp a p e rs e v e r a lr e l a t i v e l y i m p o n a n tf a c t o r sa r ec h o o s e da n da n a l y s e d a n a l y s et h ee m i s s i o nr a t ec h a n g eo f0 p e r a t i o n c o n d i t i o n so fj e t t aa i l dh o n g q ic e n t u r ys t a r t h e s e3t y p e sv e h i c l e 1 n h er e s u l ts h o w s ：e m i s s i o n o fa c c e l e r a t i o no p e f a t i o nc o n d i t i o ni sm u c hh i g l l e rt h a nt h a to fo t h e r so p e r a t i o nc o n d i t i o n t _ l l e s e c o n di sc n l i s eo p e r a t i o nc o n d i t i o n ，a n dt h et h i r di s d e c e l e r a t i o n ，t h e ni d l ei sl e a s t t h e c h a r a c t e r i s t i co fv e h i c l eo p e r a t i o nc o n d i t i o nd i s t r i b u t i o no nu r b a nr o a di st h ep r o p o n i o no f i d l e ，a c c e l e r a t i o n ，d e c e l e r a t i o n t h ee m i s s i o nc o n t r i b u t er a t eo fo p e f a t i o nc o n d i t i o ni sc r u i s e h i g l l e rt h a na c c e l e r a t i o n ， a c c e l e r a t i o nt h a n d e c e l e r a t i o n ， d e c e l e r a t i o n t h a n i d l e t l l r o u 曲 c o m p r i s i n ge m i s s i o no fs a m ev e h i c l eo ns a m er o a du n d e rt r a f f i ch i 曲a n dl o wp e a l 【a n d n a t u m lt r a f f i cf l o w ，i tc a nm a k eac o n c l u s i o nt h a tv e h i c i e0 p e r a t i o np e r i o do ft i m ea f ! i e c t e m i s s i o ng r e a t ly i nd e t a i l ，e m i s s i o nu n d e rh i g hp e a ki st h eh i g h e s t ，1 1 a f f i cc o n g e s t i o ni sg r a v e ， t h ef r e q u e n c eo fa c c e l e r a t i o na n dd e c e l e r a t i o n ，e m i s s i o nu n d e r l o wp e a ki st h el e a s t ，v e h i d e s p e e di sh i g hr e l a t i v e l y ；e m i s s i o nu n d e rn a t u r a lt f a f f i cn o wi sm e d i a l e x p e f i m e n t ss h o wi n t h ef i r s t5s e c o n d so na c c e l e r a t i o n ，c oa d dr a p i d l y ；n o xh o l dt h el i n eb a s i c a l l y ，f 蛔m5 s e c o n d st 01 0s e c o n d s ，n o xa n dh ca l s oa d dr a p i d l y f r o md e c e l e r a t i o nt 0i d l e ，a b o u t1 0 s e c o n d sc o 卸dn o xb e c o m es t a b l e ，b u th ck e e ph i 曲e m i s s i o na l la l o n g t h r o u g l lt h e a n a l y s i s o fe f ! f e c t i o no ne m i s s i o nr a t e0 fv e h i c l es p e e da n da c c e l e r a t i o ns h o w st h a t ： a c c e l e r a t i o ni so n eo ft h em o s ti m p o n a i l te f f e c tf a c t o r so f e m i s s i o nr a t e ，h i g he m i s s i o nr e s u l ti n b i ga c c e l e r a t i o n ，s p e e d e f f e c t0 nn o x柚dc oe m i s s i o nr a t ef a t h e fb e c a u s eb u m i n g l v t e m p e r a t u r ea i l db u m i n g s u 仟i c i e n ta r em a i nf a c t o r so ft h e m b a s e do na n a l y s i st h ee f ! i b c t i o no ne m i s s i o no fv e h i c l es p e e d ，a c c e l e r a t i o na n dv e h i c l e 叩e r a t i o nc o n d i t i 彻，s p e e dr e g r e s s i o nm o d e i ，c r u i s ee m i s s i o nr a t em o d e l ，l d l ee m i s s i o nr a t e m o d e l ， a c c e l e f a t i 6 ne m i s s i o nf a t e m o d e l ， d e c e l e r a t i o ne m i s s i o nr a t e m o d e l ， s p e e d - a c c e l e r a t i o nt w od i m e n s i o nh i g h h y p oe m i s s i o nr a t em o d e la n db pn e u r a ln e t w o r k e m i s s i o nr a t em o d e la r es e tu pb yu s i n gr e 黟e s s i o na n dn e u r a ln e t w o r km e t h o l d m o d e l se 啪r a r ea nw i t h i n3 0 s oi ti se f f e c t i v et op r e d i c ti n s t a n t a n e o u se m i s s i o no nr e a lr o a d s p e e d r e 伊e s s i o nm o d e l ，i d l ee m i s s i o nr a t em o d e l ，a c c e l e r a t i o ne m i s s i o nm t em o d e li n t e g r a t e t r a f 6 cs i m u l a t i o nm o d e lc a np r e d i c tm i c r oe m i s s i o no fu r b a nr o a dn e t s ，p r o v i d es o m et r a f f i c c o n t r o l 锄dm a n a g e m e n ts t r a t e g i e s t 1 w od i m e n s i o nm o d e la n dn e u r a ln e t w o r km o d e la r eg o o d u n i v e r s a l i t y t h e yf i tf o rp r e d i c t i n gl i 曲t d u t yv e h i c l em i c r 0e m i s s i o no nu r b a nr o a d b u ta l l m o d e l sa r eb a s e do nj e t t ae m i s s i o nd a t a ，t h e ya r el i m i t e d 1 fp r e d i c t i n go t h e rl i g h t d u t yv e h i c l e e m i s s i o n ，y o u c a nu s ec o e f f i c i e n tm e t h o l dt e m p o r a r i l y ，i e m u l t i p l ym o d e l sb yv e h i c l e c o e f e c i e n t i nt h i sp a p e r ，e m i s s i o nf a c t o r so nr o a da r ea n a l y s e d ，l i g h t d u t yv e h i c l ee m i s s i o nm o d e l s o nu r b a nt y p i c a lr o a da r es e tu p t h e s em o d e l sc a np r e d i c tv e h i c l ee m i s s i o ni nu r b a nt r a f f i c f l o we x p e d i e n t l y ，a c c u r a t e l y t 1 l e ya l s oi n t e 铲a t et r a f f j cs i m u l a t i o ns o f t w a r et oa c c u r a t e l y p r e d i c t e m i s s i o nc o n d i t i o no fas e c l i o no f r o a da n d o p t i m i z e t i a f f i cc o n t r o la n d m a n a g e m e n t t h e ya r ea ni m p o r t a n tr o l e i np a r t i c u l a rr o a de m i s s i o nc o n t r o l i n ga n dl t s e v a l u a t i o n t h es t u d yf m i t sc a np r o v i d et h e o 巧b a s i so ft r a 舾ce n v i r o n m e n te v a l u a t i o nf o r l o c a l9 0 v e m m e n te v e nn a t i o n ，w h i c he f ! i e c to nt r a f f i ce n v i r o n m e n tf a t h e ra c t i v e l yf o ro u r c o u n t r y 1 【e yw o r d s ：m i c r oe m i s s i o nm o d e l ，o n - b o a r de m i s s i o nt e s t i n gs y s t e mi nr e a lt i m e ，d a t a p r o c e s s i n g ，e m i s s i o nr a t em o d e l ，r e 铲e s s i o nm o d e l v 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体己经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 敝储獬：孤舷 出，7 | 论文知识产权权属声明 年岁月爿日 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：乡瓦雨匆久 别瞄轹嘤弘巾 啻一年窍3 b 扩7 年厂月；7 日 长安人学硕十学位论文 第一章绪论 1 1 引言 在我国，空气污染已经严重影响着人们的生活，已经成为环境污染中的重要问题。 在城市大气污染中，来自汽车尾气的排放物是一种十分复杂的混合物，其中的成份在7 4 0 种以上，主要包括汽车废气( h c ，c o ，n o x ) ，微粒( p m ) 、二次污染物( 烟雾、臭氧等) 以及 温室效应气体、臭氧层破坏物质( 氟利昂) 和酸雨、酸雾、酸雪生成物质等。这些物质有 的对人体有害，有的对人类生存的大气环境有害。机动车排放污染已对城市大气环境构 成了严重威胁，到2 0 1 0 年汽车尾气排放量将占空气污染源的6 4 。 自2 0 世纪8 0 年代以来，我国汽车保有量迅速增加，平均年增长率达1 5 左右，2 0 0 6 年术全国民用汽车保有量达到4 9 8 5 万辆【1 1 ，而我国目前的机动车污染控制水平与发达国 家相比仍存在一定差距，大量机动车污染物集中在城市排放，使得一些大城市的空气质 量恶化【7 】。由我国大城市机动车污染物分担率分析结果可见机动车污染已是我国大城市 空气污染的重要来源【3 1 。根据城市大气污染物来源的分类统计，一些大城市机动车排放 的污染物对多项大气污染指标的贡献率已达到6 0 以上，北京7 0 的空气污染来自汽车 的废气排放【4 1 。近年来我国大城市大气污染的一个重要特征就是由煤烟型污染向机动车 排气型污染转化1 5 j 。 这些排放污染物对人类的健康有着巨大的危害，而其中主要污染物为一氧化碳、碳 氢化合物、氮氧化合物和黑烟及微粒1 6 l 。 a 一氧化碳的主要危害：一氧化碳与血红素的亲和力比氧气与血红素的亲和力要大 2 1 倍，因此，一氧化碳侵入人体，便会很快与血液中的血红素相结合而成为一氧化碳血 红素。当一氧化碳血红素占到人体总血红素的2 0 时，就会使人感到头痛、头晕，出现 中毒现象；占到人体总血红素的6 0 6 5 时，就会导致人体的死亡。所以，大气中过高 的一氧化碳含量对于人体的危害很大，当一氧化碳含量达到百万分之十时，人长期生活 在这种环境下就会慢性中毒。 b 碳氢化合物的主要危害：汽车排放的碳氢化合物中含有2 0 0 多种有机物成分。各 种碳氢化合物对于人体建康究竟会产生什么直接影响，目前还不十分清楚。但是，部分 有机成分被证明是致癌物质，如苯等多环芳烃类物质。此外，汽车排放的碳氢化合物在 强烈的日光作用下会进一步发生光化学反应，形成毒性很大的光化学烟雾。光化学污染 是汽车排放废气造成的极为严重的大气污染现象，对于人体建康和生态环境都能带来严 第一章绪论 重危害。 c 氮氧化合物的主要危害：这是含量较多的一氧化氮和含量较少的二氧化氮的总称。 据医学研究表明，高浓度的一氧化氮会引起人体中枢神经的瘫痪和痉挛。虽然较低浓度 的一氧化氮毒性不大，但二氧化氮则是一种毒性很强的气体。它是红褐色有刺激性气味 的气体，当含量达到百万分之五时，就会闻到很强烈的臭味，对入的呼吸系统和免疫系 统有很大的危害。若二氧化氮浓度超过百万分之一百时，人在其中只要生活0 5 1 小时， 就会得肺水肿而死亡。 d 黑烟及微粒的主要危害：黑烟及微粒不仅主要影响人们视线，而且容易使人体患 上慢性气管炎和肺气肿疾病。 环境保护也已成为2 1 世纪围绕交通运输业的重要研究课题，是交通运输实现可持续 发展的必然要求1 1 2 】。因此从不同角度研究车辆排放的影响因素、排放模型及寻求治理交 通环境的途径、方法已成为交通运输工程学科领域的重要研究内容。发达国家的经验也 证明，加强对机动车排放模型的研究意义重大，也是国内外车辆排放控制研究发展的必 然途径。 1 2 国内外排放模型的研究现状 1 2 1 排放模型概述 车辆排放模型是定量计算机动车排放污染物、预测未来一段时期内的排放量的有力 工具。它通过模式模拟和运算来确定机动车排放因子。目前模式预测的基本依据仍然主 要来自根据标准测试循环下进行的台架测试，通过对试验结果的回归分析，可以用数学 的方法表达各种因素对排放的影响。 排放模型按照适用的尺度范围和功能可分为宏观区域排放模型、中观的运输排放 空气质量整合模型和微观排放模型。宏观模型是用来建立地区乃至整个国家范围的排放 因子估算和排放清单，做一些控制策略比较，确定排放污染物或其他一些排放物贡献率 并计算总量；中观模型是与运输排放空气质量模型紧紧结合的，以期在复杂的交通运 行状况下达到更准确估计的目的，主要用于某个交通区域的排放模拟；微观模型是能与 微观交通仿真模型结合，它主要用于某一特定路段或是交叉口的排放模拟。由于使用的 尺度不同，相应的模型结构也会有很大区别【7 ，1 1 1 。 宏观的排放模型从固定的驾驶循环中测得平均速度排放因子，不能足够地获取驾驶 和车辆动力学对排放的影响，比如美国e p a 的m o b i l e 6 。因此，它们的应用仅仅局限于 2 长安大学硕上学位论文 做宏观总量的估计和预测。中观排放模型为城市和整个地区的环境评价提供机动车排放 评价体系，该模型中有时使用瞬时速度，有时使用平均速度，适用于一些局域路网内的 环境评价。中观排放模型中最典型的代表有m e a s u r e 。微观模型可分析评估具体的交 通走廊和交叉口排放，用来评估运输过程中某一特定过程对排放的影响，典型代表有 c m e m 。微观模型依赖于中观水平的典型工况排放率，连同局部的活动数据。因此为了 更加准确的在时间和空间上详细的估计排放，必须建立微观排放模型。模型分别建立在 车辆各运动变量基础上，如速度、加速度或更多的一些反应工况的变量( 加速工况所占 时间比例和巡航时间所占时间比例等) 。 1 2 2国外排放模型研究状况 国外对汽车排放模型的研究历史比较长，其中包括m o b i l e 模型、i v e 模型、e m f a c 模型和c m e m 模型f 1 3 1 。 1 2 2 1m o b i l e 模型 m o b i l e 模型是目前在决策控制体系中开发应用比较成熟的系列模型，该模型为美 国环保局向各州推荐使用的排放因子确定方法【1 3 ，3 0 1 。 m o b i l e 模型根据多年来对大量车辆测试数据的分析回归，得到计算机动车排放因 子的经验公式，分析所用的数据来源是美国环境保局( e p a ) 组织的各种不同在用车排放 水平检测结果以及测试程序( f e d e r a l t e s t p r o c e d u r e ，即f r p ) 中测得的排放结果。从这些 数据的测试分析中，能得出各年、各车型车辆排放因子的平均水平，以及各种参数( 例 如发动机的排量、车辆的载重及自重、环境参数以及维修保养状况等) 对排放的影响 【1 4 ，3 1 ，3 3 ，3 6 ，3 8 1 。 m o b i l e 是一种宏观的基于台架测试和平均速度的模型，能计算八种机动车的三种 标准污染物v o c ，c 0 和n o x 的平均在用车队的排放因子。它对于宏观把握城市机动车 污染问题具有重要意义而且移植性好，运算简便，是计算在用机动车源排放的主要工具， 在世界其它地区也得到了广泛的应用【1 5 1 。 e p a 经过多年重大的扩展和改进，先后发布了m o b l l e l 、m o b l l e 2 、m o b i l e 3 、 m o b i l e 4 、m o b i l e 4 1 、m o b i l e 5 、m o b i l e 5 a 、m o b l l e 6 这些版本，模型化的方法 同益完善。m o b i l e 6 给出了截然不同的排放因子计算，它仍对人们熟悉的8 种机动车类 型进行了计算，但是根据机动车分类的比较细小的区别能够获得排放因子的细目分类， 与先前版本m o b i l e 5 相比有很多的改善。m o b i l e 6 模型有几个升级版本，m o b i l e 6 1 3 第一章绪论 增加了颗粒物排放模型p a r t s ，m o b i l e 6 2 增加了有毒物质排放模型m o b t o x ， m o b i l e 6 3 增加了温室气体排放模型。 但是美国的最近研究表明在m o b i l e 5 排放因子和在用机动车排放之间存在许多缺 陷，这些缺陷主要来自如下因素：高排放和受磨损的机动车具有较高的排放贡献率和占 有率；机动车排放大部分贡献率是与发送机的富燃运行有关；不准确的基于行驶公里数 的劣化率和i m 制度；“偏离标准工况”的排放，这主要由于美国e p a 的f 1 1