城市交通与环境可持续发展指标体系评估系统研究——上海案例应用

可持续发展是一种将社会发展概念从单纯经济增长拓展到经济、社会、环境协调发展的城市发展新模式.交通环境的可持续发展在整个发展体系中占据着重要地位.本文针对目前大城市普遍面临的交通环境压力和经济、交通与环境系统的复杂性,通过构建经济-交通-环境间的压力与响应关系,建立了可用于"回顾过去、解析现状、瞻望未来"的城市交通环境可持续发展指标体系.采用隶属函数对单项指标进行标准化处理,对交通环境可持续发展综合指数的评价,采用层次分析法确定各指标的权重.采用Visual Basic 6.0及Office的Access 2000,开发了交通环境可持续发展指标体系评估系统,并以上海市为案例进行了研究.本系统的开发可为城市交通环境可持续状况评价及发展对策的制定提供技术支持.     

重型柴油车车载排放实测与加载影响研究

采用车载排放测试仪,对2辆重型柴油卡车在空载和加载条件下进行实际道路车载排放测试.通过分析获得了油耗与排放速率的速度-加速度及其工况点的分布,发现高油耗与高排放工况点主要集中在高速加速区域,加载时油耗与排放高值随工况点分布更广;车辆在(30±2.5)km·h^-1等速及加速行驶时受加载影响最大,此时加载油耗与排放约是空载的1.6～3.2倍左右;由实测结果发现,卡车Ⅰ和卡车Ⅱ加载时油耗及CO、HC、NO_x排放因子分别是空载的1.6倍、3.5倍、1.1倍、1.5倍以及1.2倍、1.0倍、0.9倍和1.5倍,加载对油耗与NO_x排放影响最为明显,对HC影响最小,CO影响取决于车辆保养水平;卡车Ⅱ较卡车Ⅰ车型更大,发动机功率更高,相同荷载时受加载影响较小,说明重型车在发动机负荷可承受的范围内合理装载,有助于避免油耗与排放恶化,提高燃油经济性和排放水平.     

重型柴油车实际道路排放与行驶工况的相关性研究

采用SEMTECH-D车载排放测试仪测量了东风柴油卡车在城市实际道路工况以及等速和加速工况下的油耗及污染物排放状况.测试结果显示,测试卡车实际道路综合百公里油耗为17.8 L,NOx、CO和HC排放因子分别为3.96、8.86和2.15g·km-1.其中主干道路况相对较差,油耗与排放因子较高,是所有测试道路平均水平的1.3～1.8倍左右.研究结果表明,重型车油耗及污染物排放与各行驶工况下的速度、加速度均密切相关,车辆在高速加速行驶状态下易产生高排放.车辆在30～50 km·h-1速度区间内等速行驶时,油耗与排放因子最为经济且环境友好.车辆在加速行驶时,油耗与NOx、CO排放因子可达到城市实际道路平均水平的2.0、2.2、1.4倍,急加速时达到2.8、2.1、14倍.应用比功率概念可准确描述车辆在各运行工况下的排放水平,但在重型车上缺乏实验依据,有待进一步研究.     

公交柴油车道路排放特征的实测研究初探

利用GPS和SEMTECH-D车载排放测试仪测量了上海市公交车行驶工况和公交柴油车在市区道路上的排放状况.该研究共获得193400组公交车行驶工况数据,累计测量里程820 km,排放数据75420个.测量结果显示,上海市公交车平均车行速度14 km·h-1,最高车速为60 km·h-1;市区公交车平均车行速度14 km·h-1,最高车速小于60 km·h-1,市区公交车的怠速时间比在25%以上.被测公交柴油车的CO、THC和NOx平均里程排放因子为(3.41±0.86)、(1.95±0.47)和(4.56±0.99) g·km-1,与陈长虹等人2005年提供的卡车3和卡车5的排放状况相近.测量结果还显示,被测车辆进出站时单位里程排放量是正常行驶条件下的10倍.此外,在交通高峰期或拥堵期,车行速度降低至0～5 km·h-1时,被测公交柴油车的CO、THC和NOx平均里程排放因子升高至17.49、6.68和15.85 g·km-1,是平均车速时候的5.13倍、3.4倍和3.48倍,车辆排放污染将明显加剧.测量结果说明,加强城市交通管理,减少车辆拥堵,不仅可以提高公交车运行效率,而且也是降低公交车污染的有效措施.     

轻型柴油车排放特性与机动车比功率分布的实例研究

引入机动车比功率概念研究了驾驶条件(DrivingCondition)对机动车排放的影响及二者间的关系.利用美国Sensors公司生产的SEMTECH-D车载排放测试仪在上海选取2辆轻型柴油客货两用车开展了实际道路排放测试.测试道路包括城市快速道、主干道和次干道,2辆轻型车测试的道路全长分别为31·8和39·7km.通过计算逐秒的比功率值,研究了实际行驶中机动车比功率(VSP)与机动车油耗、空燃比和污染物排放的关系.回归分析结果表明,比功率比加速度能够更好地反映与NOx排放之间的关系,不同道路上机动车的CO、TC、NOx排放速率和油耗的比功率区间(VSPbin)分布具有较好的一致性.实测研究中VSPbin分布于-20~20kW·t-1的范围内,其中超过50%的数据分布在-3~1kW·t-1之间.高排放集中在分布频率较低的高VSP区间.应用污染物排放与VSP分布的关系式和VSPbins的频率分布可以估算机动车污染物排放总量.排放速率计算式具有一定的不确定性,还有待将来进一步修正.     

CALRoads模式在上海市典型道路CO扩散预测中的应用

根据上海市市区、郊区典型主干道的气象条件、车流量、车型比例,以及CO小时质量浓度的监测资料,采用CALRoads模式中CALINE4和CAL3QHC模块,对郊区主干道和市区典型路口的适用条件分别进行了验证.结果表明,在稳定的气象条件下,CALINE4模式在模拟周围相对空旷主干道附近的CO质量浓度时,具有较好的结果,将CAL3QHC模式应用于市区典型交叉口,可以得到同监测值相对吻合的模拟结果,但准确性低于郊区.应用CALRoads模型对未来城郊典型道路附近CO高峰小时质量浓度的发展趋势进行了预测,并基于情景分析给出了减少交通污染的对策建议.     

重型机动车实际排放特性与影响因素的实测研究

利用美国Sensors公司生产的SEMTECHD车载排放测试仪在上海随机选择了7辆重型柴油车开展实际道路的排放测试,该实验累积测试道路长度为186km,共取得29090个逐秒的有效工况点数据,其中城市主干道12979个,次干道12368个,快速干道3743个.给出了车辆在不同道路上的工况点分布,分析了速度、加速度对燃油消耗、尾气排放的影响.测试结果表明,在选定的城市道路上,车流的平均怠速工况比为17%,加速工况比23.6%,等速工况比为31.0%,减速工况比为28.5%.被测车辆的CO、THC、NOx平均排放因子分别为(4.41±2.46)g·km-1、(1.77±1.17)g·km-1和(6.96±1.93)g·km-1,车辆排放状况因车速、加速度等因素而不同.测试结果基本反映了目前上海道路的交通状况和柴油卡车的排放现状,同时也说明过低的车速和频繁加减速是加重机动车污染的重要原因.     

应用IVE模型计算上海市机动车污染物排放

为了解上海市机动车污染现状,建立上海市机动车源排放清单,分别选择上海市中心城区、商业区和收入相对较低区域中的主干道、快速道和次干道3种共9条典型道路,开展机动车技术水平参数、比功率(VSP)分布状况、启动状况等测试,并在此基础上将International Vehicle E-mission(IVE)模型本地化.调查结果表明,上海市区实际道路上轻型客车、出租车、公交巴士、卡车和摩托车(包含助动车)分别占道路总车流量的41.0%、30.8%、15.6%、6.9%和5.7%;从技术组成看,约85%的轻型客车和97%的出租车均安装有三元催化装置,约30%的公交巴士和90%的卡车没有达到欧Ⅰ标准;机动车的VSP分布主要集中在-2.9～1.2 kw·t-1.模式计算结果表明,2004年上海市机动车CO、VOC、NOx和PM排放量分别为57.06×104t、7.75×104t、9.20×104t和0.26×104t;20%的高排放车对总排放量的贡献占到25%～45%;启动过程中排放的CO、VOC和PM占总排放量的15%～25%,NOx仅占总排放量的4.5%.