一种基于机动车比功率的速度对车辆排放因子修正方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及车辆排放相关的问题，具体设及一种基于机动车比功率的速度对车辆 排放因子修正方法。
【背景技术】
[0002] 目前，空气质量问题已经成为我国特别是京津冀区域城市化机动化进程中最为迫 切需要应对的难题之一。交通领域方面的挑战则更为严峻，在机动车保有量持续增长的背 景下，机动车尾气排放已成为城市群范围内最大污染源。截止2014年底，北京市机动车保 有量已突破561万辆，机动车污染排放占北京市本地源的贡献率为31. 1 %。在交通与环境 的双重压力下，城市交通部口和环保部口已经开始联合，通过采取治污与治堵一体化的措 施，在改善交通拥堵的同时也取得节能减排的改善效果，与此同时，对交通规划、交通政策 乃至交通项目节能减排效果的评价的需求日益迫切。
[0003]而现有研究主要集中在交通指数评价方法方面，目前我国城市交通部口已经建立 了基于微观车辆速度数据的交通指数评价方法来进行路网整体运行水平的评价，实现了微 观到宏观指标的有机结合，但交通指数、交通流速度与机动车污染物排放强度的关系研究 仍处于空白状态，主要存在W下技术问题：
[0004] (1)目前，在宏观交通排放评估技术中，交通工况数据的获取及分布研究技术已经 较为完善，且拥有较为完善的宏观交通评价指标体系和数据基础。但是，由于宏观机动车排 放因子存在数值不匹配，且排放数据的样本不足，机动车排放数据聚类分析得出的排放率 数据分辨率较低，难W反应机动车排放随行驶里程区间的劣化规律；
[0005] (2)现有车辆速度对应的污染物排放因子主要是在全国统一的肥DC固定工况测 试数据基础上模拟获得，不能真实反映北京市实际道路结构和拥堵情况，使得面向交通特 征的排放因子构建尚存较大缺陷。
[0006] (3)缺乏城市路网交通指数与机动车污染物排放总量的定量禪合方法的研究。
[0007]鉴于W上问题，本专利旨在研究与交通指数相关联的机动车污染物排放分析方 法，实现对不同来源和不同分辨率的机动车排放率的修正，并W北京市为例，提取能够满足 机动车尾气排放计算要求的城市路网实际交通运行工况特征，建立交通流速度、交通指数 与机动车污染物排放强度和总量的禪合关系，为城市交通规划中交通环境目标的制定和治 污治堵一体化交通政策决策提供支持。
[0008]当前，与本专利最相近的研究是北京交通发展研究中屯、的张彭等人于2014年6月 申请发布的名为"基于拥堵指数的交通拥堵评价方法"（专利号为CN201310316935. 6)，该 发明主要是用于对道路交通拥堵状态进行判别，科学的给出拥堵等级划分。该发明根据路 网车辆检测设备提供的速度数据计算路网中每个路段的自由流速度，计算每条路段的旅行 时间指数，对全部路段的旅行时间指数数据进行聚类分析获得分类数，对全部路段的旅行 时间指数数据进行聚类分析，获得每个类的最大旅行时间指数值、最小旅行时间指数值和 类中屯、旅行时间指数值，对每个类求其样本梯度模的均值，按与梯度模成正比的规则分配 各类对应的拥堵指数范围，定义隶属度函数将每个类中旅行时间指数数值分别映射到该类 对应的拥堵指数区间。
[0009]W上发明主要存在W下两点不足：
[0010] (1)该发明主要是应用于评价道路交通拥堵，所研究的评价方法和指标不设及车 辆能耗排放参数，不能支撑路网排放水平的评估；
[0011] (2)该发明所提出的评价方法主要W路段速度和旅行时间作为关键参数变量，难 W反映影响车辆和路网排放的微观工况变化，不能直接作为排放模型的输入参数进行路网 排放的量化评估。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的在于为克服现有研究未将交通指数与机动车污染物排放强度关联、 不能反映路网交通拥堵对污染物排放影响规律的问题，本发明提供了一种基于机动车比功 率的速度对车辆排放因子修正方法。
[0013] 为了实现上述目的，本发明提供了一种基于机动车比功率的速度对车辆排放因子 修正方法，所述方法包含：
[0014] 步骤101)根据采集得到的车辆行驶时的逐秒速度数据计算机动车逐秒比功率， 所述机动车逐秒比功率是指发动机每移动一吨质量所输出的功率；
[0015] 步骤102))基于机动车逐秒比功率获得比功率，根据定义的集成粒度对计算得到 的机动车比功率进行聚类，进而得到机动车在不同速度区间的机动车比功率分布情况；
[0016] 步骤103)基于得到的平均速度计算排放修正系数，利用修正系数对得到的不同 速度区间的机动车比功率分布进行修正。
[0017] 可选的，上述步骤101)采用如下公式计算机动车逐秒比功率：
[0018] VSP=V? (1.la+0. 132)+0. 000302 ? 式（1-1)
[001引其中，V表示采集得到的车辆的逐秒速度，单位为m/s;a表示车辆的逐秒加速度， 单位为m/s2;VSP表示机动车逐秒比功率，其单位为kW/t或W/kg。
[0020] 可选的，上述步骤102)包含：
[0021] 步骤102-1)将机动车比功率VSP照一定的间隔划分为不同的区间单元且将每个 区间单元定义为一个VSPBin,并采用如下公式计算每个VSPBin下的平均排放率；
[0022]
[002引 ERi――第i个VSPBin区间下的平均排放率，单位为g/s;
[0024] ERj--第i个VSPBin区间下第j个VSP对应的实际采集得到的排放率，单位为 g/s；
[00巧]m--第i个VSPBin区间下包含的VSP个数；
[0026] 步骤102-2)选取一定的间隔，根据计算得到的每个Bin下的平均排放率对机动 车逐秒比功率VSP进行聚类分析，进而得到机动车在不同速度区间的机动车比功率分布比 例，其中选取的间隔用公式表示为：
[0027]VSPG[n-0. 5,n+0. 5)，VSPBin=n式（1-2)
[002引其中，n为整数。
[002引进一步可选的，当采集得到的排放率ER，不能满足设定的条件时，采用如下公式计 算得到对应于该ERj的Bin区间的平均排放率：
[0035]式中：
[0036] 辑f和擇:r分别为Bin1的测试与MOVES数据库中排放率；
[0037] 马r和巧TS分别为Bin为i的测试与MOVES数据库的排放率；
[0038]马,TT、巧得T为MOVES中Bin为15、27、37的排放率；
[0039] 心*：!为测试中基于Bin为1的排放率比值；
[0040] CT、巧;苗S、巧分别为MOVES模型中高功率区间基于Binl5、Bin27、Bin37 的排放率比值；
[00川 Ri,1:1为最终得到的基于Bin为1的排放率比值，即得到了Bin区间的平均排放率。
[0042] 可选的，上述步骤102)包含基于平均排放率计算排放因子，进而得到机动车在不 同速度区间的机动车比功率分布情况，具体计算公式为：
[0043]
[0044] 其中，E化为第k平均速度区间的排放因子，单位为g/km聊i是第i个VSPbin 的平均排放率，单位为g/s ;VSPbini是第k平均速度区间第i个VSPbin的分布值；V是 第k平均速度区间的中值，单位为km/h。
[0045] 可选的，上述步骤103)进一步包含：
[0046] 步骤103-1)基于得到的平均速度计算排放修正系数的具体计算公式为：
[0047]
[0048] 其中，SCFv为平均速度为V的修正系数；EFv为车辆行驶速度为V时的排放因子； E讯ase为基本排放因子；
[0049] 步骤103-2)对不同速度区间的修正系数进行回归分析，基于此，建立各类车型在 不同等级道路上的速度修正模型，模型可W用下式表示：
[0050]SCF(v) =a?yP(0. 32)
[005。其中，SCF(v)为平均速度为V的速度修正系数函数；
[0052]V为路段平均速度，单位km/h;
[0053]a、0 为系数。
[0054]与现有技术相比，本发明的技术优势在于：本发明提出了与交通指数相关联的机 动车污染物排放分析方法，实现对不同来源和不同分辨率的机动车排放率的修正，并W北 京市为例，提取能够满足机动车尾气排放计算要求的城市路网实际交通