道路坡度与交通状况对轻型汽油车实际行驶排放的影响

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为真实反映车辆实际道路行驶排放,国六排放法规将实际行驶污染物排放(Real Driving Emission,RDE)试验作为实验室认证循环测试的补充程序。RDE试验受诸多因素影响,造成RDE试验结果可重复性差,因此法规对RDE试验设置了诸多边界条件以保证试验结果可重复性。目前在道路坡度与交通状况对轻型汽油车RDE试验结果的影响方面关注较少。本文基于重庆特殊地貌和城区交通状况,选取2辆满足国六排放标准的轻型汽油车,使用便携式车载排放测试系统(Portable Emission Measurement System,PEMS)在符合RDE规程的试验路线上进行试验,重点分析试验路线中的道路坡度与交通状况对车辆实际行驶排放的影响。具体工作内容如下:开发4条不同坡度特征的试验路线,采用累积海拔增量评价每条试验路线的坡度特征,对比不同累计海拔增量的试验路线上车辆实际行驶排放差异。结果表明:累积海拔增量较大的试验路线测到的CO、CO2和PN排放因子较大,但3种污染物排放因子在不同累积海拔增量的试验路线上的排放差异都在50%以内,而NOx排放因子受累积海拔增量的影响较小。说明本文所开发不同试验路线的坡度特征对RDE试验结果的可重复性影响较小。进一步分析4条试验路线市区、市郊和高速路段累积海拔增量与污染物排放因子的关系。结果表明:在市区路段由于受到交通状况等因素干扰,累积海拔增量对CO和PN排放影响较小,但是在市郊和高速路段CO、CO2和PN排放因子与累积海拔增量的关系明显。因此建议法规应考虑对试验路线的市郊和高速路段进行坡度限制,以避免市郊和高速路段出现坡度过多的情况。采用“片段法”计算试验路线的具体坡度,分析坡度与污染物排放因子的关系。结果表明:车辆在市区、市郊和高速路段CO、CO2和PN的排放因子与道路坡度呈现线性相关,但市区路段CO排放因子与道路坡度之间的相关性较差。而市郊和高速路段NOx排放因子与道路坡度之间可以用二阶多项式函数描述,市区路段则呈现下降趋势,但是NOx排放因子与道路坡度在三个路段的相关性都较差。此外,车辆爬坡时CO、CO2和PN的排放约为下坡时排放的2倍。采用INRIX指数评价RDE试验路线中的交通状况,分析不同交通状况对车辆实际行驶排放的影响。结果表明:在拥堵路段,车辆CO、CO2和PN排放因子要大于畅通路段相应污染物排放因子。在相同路段,随着交通状况变差,CO、CO2和PN排放因子增大,且都呈现出强的线性相关,而NOx排放因子随交通状况变化呈现不固定规律。说明在同一试验路段车辆RDE试验受到交通状况的影响较大,导致车辆排放存在较大差异,在RDE试验中应尽量避免交通状况对RDE试验结果可重复性的影响。分析不同交通状况下车辆的怠速排放,对比CO2移动平均窗口法包含怠速排放和剔除怠速排放后污染物排放因子差异。结果表明:交通越拥堵,车辆怠速阶段污染物排放占市区路段总排放的比例越大,但是怠速排放占比都较小。对比CO2移动平均窗口法包含和剔除怠速数据时各污染物排放因子,发现怠速排放纳入计算后,各污染物排放因子相比不纳入计算时会增加,且在交通状况相对较差时CO、CO2和NOx排放因子增长率明显大于交通状况相对好时的增长率。为了尽可能避免由不同交通状况引起的怠速排放差异对RDE试验结果可重复性的影响,评价排放结果时剔除怠速排放更为合理。
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