在用摩托車排放模型的研究

紀(jì)迎平 王青 吳瀟萌

（1-天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)研究所天津3000722-清華大學(xué)）

在用摩托車排放模型的研究

紀(jì)迎平1王青1吳瀟萌2

（1-天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)研究所天津3000722-清華大學(xué)）

通過分析全國在用摩托車使用及排放量特點(diǎn)得出影響因子，建立在用摩托車排放演算模型。

在用摩托車排放影響因子演算模型

引言

隨著摩托車節(jié)能減排治理工作的深入和細(xì)化，研究工作的重點(diǎn)逐漸由定性研究轉(zhuǎn)為定量研究。精確的量化研究是評價(jià)摩托車污染物排放水平、制定節(jié)能減排控制策略的重要基礎(chǔ)，可以用于估算區(qū)域排放總量或排放強(qiáng)度，有助于分析原因和制定摩托車節(jié)能減排控制策略[1]。

1 排放模型簡介

國外有關(guān)機(jī)動車排放因子的研究報(bào)道較多，主要的研究方法是利用車載排放測量系統(tǒng)或底盤測功機(jī)對機(jī)動車進(jìn)行排放測試，獲取基本排放因子。在此基礎(chǔ)上，建立排放模型，估算城市或區(qū)域內(nèi)的排放總量和排放清單。分析方法主要有以下幾種：

1）實(shí)驗(yàn)室工況法；

2）燃料消耗量估算法；

3）模型預(yù)測法；

4）遙感測量法；

5）公路隧道法；

6）道路實(shí)測法。

在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，世界各國相繼開發(fā)了多種模型用以量化機(jī)動車排放。按模型的特點(diǎn)，可以分為宏觀模型和微觀模型兩大類。

宏觀排放模型，一般是使用統(tǒng)計(jì)分析方法計(jì)算特定區(qū)域內(nèi)的固定行駛周期和平均速度條件下排放因子，用于進(jìn)行省、市級區(qū)域中的排放量估測。代表性的宏觀排放模型，有美國EPA的MOBILE和PART系列、美國加州空氣資源局（CARB）的EMFAC系列、歐盟環(huán)境署（EEA）資助開發(fā)的COPERT系列以及美國加州大學(xué)河濱分校開發(fā)的IVE模型等。

由于城市交通的復(fù)雜性和動態(tài)性，反映真實(shí)道路上的排氣污染物排放，特別是用來評價(jià)具體交通措施對廢氣排放的影響，如交叉口信號控制、道路管理、出行者信息系統(tǒng)或其它的智能交通（ITS—Intelligent Transportation Systems）控制策略等對廢氣排放的影響，需要使用能反映實(shí)際運(yùn)行模式的微觀廢氣排放模型。

我國的相關(guān)機(jī)構(gòu)在這方面的研究尚屬起步階段，尤其是摩托車在用車排放估算方面尚屬空白。國外機(jī)構(gòu)將模型各種影響因素設(shè)定為基本參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，但其與我國的實(shí)際情況有所差異，尤其是在摩托車的使用上，不能夠直接應(yīng)用。若建立我國的摩托車模型，需要進(jìn)行深入的調(diào)研和分析工作。

2 排放影響因子的確定

眾所周知，作為日常交通工具，我國在用摩托車的使用情況非常復(fù)雜，確定估算排放總量采用的排放因子需要多方面考慮。制約排放的主要因素有很多，如宏觀模型的有車輛行駛工況、燃料特性、保養(yǎng)計(jì)劃等，微觀模型的平均速度、加速度、駕駛行為等。排放因子的確定參考國外宏觀模型預(yù)測法，綜合考慮摩托車排放控制水平、運(yùn)行工況、車輛使用年限、累積行駛里程、燃料特征以及運(yùn)行環(huán)境條件等各種因素對實(shí)際排放結(jié)果的影響，并抽取一定量的樣本進(jìn)行測試及數(shù)據(jù)分析，以便能夠全面地反映在用摩托車的實(shí)際排放水平。作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在用摩托車保有量水平、行業(yè)產(chǎn)銷量及報(bào)廢率、排量分布、車輛使用狀態(tài)方面的信息是進(jìn)行排放因子估算必要的儲備數(shù)據(jù)。

近三十年，摩托車工業(yè)持續(xù)保持快速發(fā)展，產(chǎn)量由1980年4.9萬輛發(fā)展到2013年的2289萬輛，摩托車作為城鄉(xiāng)主要的代步工具，摩托車保有量也迅速增加。2013年，我國摩托車工業(yè)產(chǎn)銷總體呈現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)行的發(fā)展態(tài)勢，全行業(yè)完成產(chǎn)銷2289.17萬輛和2304.50萬輛[2]。2012年我國摩托車保有量已經(jīng)超過1億輛，2005年至2012年經(jīng)年數(shù)據(jù)累計(jì)分析，持續(xù)增長趨勢可循。各地記載的保有量與新車的銷售量綜合可以推算出新車占有率和老舊車輛報(bào)廢率（見圖1）。

圖1 2005年至2012年摩托車報(bào)廢率和新車占有率

從我國摩托車產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，全行業(yè)產(chǎn)銷排名前五位的摩托車品種按排量依次為：125 mL、110 mL、150 mL、100 mL和50 mL以下的兩輪車。從2008年到2013年，上述五個(gè)品種累計(jì)生產(chǎn)7269萬輛、2927萬輛、2508萬輛、1628萬輛和1395萬輛，約占摩托車總產(chǎn)量的40.7%、16.4%、14.0%、9.1%和7.8%，共累計(jì)生產(chǎn)15727萬輛，約占摩托車總產(chǎn)量的88.06%。從2008年到2013年該五種排量摩托車產(chǎn)量占年度產(chǎn)量比例變化情況如圖2所示。

為了能夠更真實(shí)地反映車輛使用狀態(tài)方面的信息，2010年開展了在用摩托車排放現(xiàn)狀調(diào)研工作，通過問卷調(diào)查，基于重慶、廣東廣州、廣東江門、山東濟(jì)南、浙江溫嶺及周邊17個(gè)市（地區(qū)），隨機(jī)抽取五百余輛在用摩托車樣本及80個(gè)試驗(yàn)樣本。從行駛里程、使用時(shí)間、使用頻次、車輛用途、常用車速、常用地點(diǎn)路況、保養(yǎng)情況、故障情況和自測油耗幾個(gè)方面分析樣本的使用信息，進(jìn)而了解我國在用摩托車的使用情況。

調(diào)查數(shù)據(jù)顯示我國摩托車多在30，000 km以內(nèi)使用，年平均行駛里程以5，000～9，000 km居多，以支持日常交通為主，滿載時(shí)間不多，路面情況較好，多為城區(qū)或平坦公路，即摩托車的主要銷售和使用地點(diǎn)應(yīng)該在城鎮(zhèn)或郊區(qū)。

為使排放測試樣本數(shù)據(jù)更具有代表性，需將行業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、在用車調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)合起來分析，并對排放測試樣本的分布情況進(jìn)行驗(yàn)證。調(diào)研中隨機(jī)抽取主要使用地試驗(yàn)樣本進(jìn)行測試，測試樣本的生產(chǎn)年份分布、排量分布情況與行業(yè)情況吻合，車輛使用情況通過隨機(jī)抽樣和排放測試方法兩個(gè)途徑進(jìn)行典型性覆蓋，最終獲取有效的排放量代表數(shù)據(jù)。

3 演算模型的確立

在用摩托車排放貢獻(xiàn)量演算模型將各地區(qū)在用摩托車保有量N、年平均行駛里程K、在用車各階段產(chǎn)品比例C、在用車各階段產(chǎn)品排量比例V以及各階段產(chǎn)品、各典型排量工況法排放測試數(shù)據(jù)平均值D等基礎(chǔ)參數(shù)，應(yīng)用下述公式進(jìn)行計(jì)算，得到區(qū)域CO、HC、NOx污染物排放總量Qi。

式中：Z－各省市地區(qū)；

i－CO、HC或NOx污染物；

x－排放限值階段；

y－分類排量。

經(jīng)過演算得出，以我國2012年在用摩托車保有量10217萬輛為基礎(chǔ)，在用摩托車CO、HC、NOx污染物排放總量計(jì)算結(jié)果分別為473萬t、90萬t、11萬t，在用摩托車占全國機(jī)動車排放量數(shù)據(jù)的百分比分別為13.6%、20.5%、1.7%，與“2013機(jī)動車污染防治年報(bào)”分析數(shù)據(jù)相接近，模型演算效果較好[3]。

圖2 2008年到2013年五種排量摩托車產(chǎn)量占年度產(chǎn)量比例變化情況

4 結(jié)論

針對在用摩托車排放因子的研究需從我國摩托車行業(yè)自身情況著手，進(jìn)行專項(xiàng)調(diào)研技術(shù)及試驗(yàn)方法討論，經(jīng)過分析匯總最終得出我國在用摩托車的污染物排放演算模型，方可為相關(guān)部門在制定經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)境治理方面的政策提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。在驗(yàn)算過程中，以下兩方面值得進(jìn)一步探討：

1）調(diào)研的局限：各類調(diào)查均以公安注冊有牌照的摩托車為前提，但國內(nèi)由于各種原因在城鎮(zhèn)鄉(xiāng)村行駛的未注冊車輛數(shù)以千萬計(jì)，這些地區(qū)、車輛使用情況方面的信息有所欠缺，使得調(diào)研數(shù)據(jù)存在一定的局限性。

2）信息的收集：在用摩托車現(xiàn)狀調(diào)查數(shù)據(jù)龐大，涉及地域和部門廣，個(gè)體獨(dú)立開展工作難度大，各地區(qū)保有量、車輛組成情況等基礎(chǔ)信息“官方發(fā)布”數(shù)據(jù)檢索渠道不一致，使得后期計(jì)算結(jié)果會有所不同。在用摩托車信息收集工作需要投入更多的資源，方可使得計(jì)算模型更具有說服力。

綜上所述，摩托車作為代步工具在我國具有廣泛的發(fā)展空間，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會進(jìn)步，消費(fèi)者的需求會產(chǎn)生緩慢的變化，但對環(huán)境的保護(hù)是社會共同的責(zé)任，預(yù)測并有效處理排放問題是最節(jié)約資源的解決途徑。

1高繼東.城市機(jī)動車道路排放因子和排放特性研究[D].天津：天津大學(xué)，2008

2中國摩托車工業(yè)年鑒編寫組.2013中國摩托車工業(yè)年鑒[M].天津：中國摩托車工業(yè)年鑒社，2014

3環(huán)境保護(hù)部.2013年中國機(jī)動車污染防治年報(bào)[EB/OL]. http://www.mep.gov.cn/gkml/hbb/qt/201401/t20140126_266 973.htm，2014-01-26

A Research on Emission Model for Motorcycle in Use

Ji Yingping1,Wang Qing1,Wu Xiaomeng2
1-Tianjin Internal Combustion Engine Research Institute,Tianjin University(Tianjin,300072,China) 2-Tsinghua University

The characteristics of motorcycle in use and emission impact factors are analyzed.The emission calculation model is built for a motorcycle.

Motorcycle in use,Emissions impact factor,Calculation model

U483

A

2095-8234（2014）06-0051-03

2014-04-08）

汪紀(jì)迎平（1977-），女，高級工程師，主要研究方向?yàn)槟ν熊嚋y試技術(shù)以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)。