1、LOGO 交通影響模型 汽車學(xué)院-李永鵬-2016222024 第九章2 燃料消耗模型3 空氣質(zhì)量模型LOGOP22 燃料消耗模型燃料消耗模型2.1 車輛燃料消耗的影響因素車輛燃料消耗的影響因素 影響機(jī)動車燃料消耗率的因素，大致可以分為四類：影響機(jī)動車燃料消耗率的因素，大致可以分為四類：（1）車輛車輛包括車重、發(fā)動機(jī)大小、發(fā)動機(jī)類型包括車重、發(fā)動機(jī)大小、發(fā)動機(jī)類型(如汽油機(jī)、柴油機(jī)、如汽油機(jī)、柴油機(jī)、電力、天然氣電力、天然氣)、傳動類型、輪胎類型和大小、輪胎壓力、制動和燃油噴、傳動類型、輪胎類型和大小、輪胎壓力、制動和燃油噴射系統(tǒng)狀態(tài)、汽油類型（射系統(tǒng)狀態(tài)、汽油類型（ 93#、97#等）等）

2、、車型和空調(diào)等電氣設(shè)備的使、車型和空調(diào)等電氣設(shè)備的使用程度；用程度；（2）駕駛環(huán)境駕駛環(huán)境包括道路坡度、風(fēng)況（風(fēng)向、風(fēng)速、風(fēng)力）、環(huán)境包括道路坡度、風(fēng)況（風(fēng)向、風(fēng)速、風(fēng)力）、環(huán)境溫度、海拔高度和路面類型（如瀝青混凝土、砂礫）和路面情況（平整溫度、海拔高度和路面類型（如瀝青混凝土、砂礫）和路面情況（平整度、濕或干）度、濕或干） ；（3）交通狀況交通狀況包括速度、停車次數(shù)、速度和加速度干擾等；包括速度、停車次數(shù)、速度和加速度干擾等；（4）駕駛員駕駛員包括駕駛習(xí)慣、駕駛方式等。包括駕駛習(xí)慣、駕駛方式等。LOGOP32 燃料消耗模型燃料消耗模型 研究表明研究表明: :在城市交通中單位距離的燃料消耗與平

3、均速度的倒數(shù)近在城市交通中單位距離的燃料消耗與平均速度的倒數(shù)近似成線性關(guān)系，其中似成線性關(guān)系，其中對對16種影響燃料消耗的交通變量研究發(fā)現(xiàn)，種影響燃料消耗的交通變量研究發(fā)現(xiàn)，速度決速度決定定7070以上的燃料消耗。與公路交通狀況不同的是，以上的燃料消耗。與公路交通狀況不同的是，城市燃料效率城市燃料效率隨平隨平均速度提高而增加（如圖所示），均速度提高而增加（如圖所示），當(dāng)大于當(dāng)大于55km/h55km/h時(shí)空氣阻力對燃料時(shí)空氣阻力對燃料消耗的影響也將逐漸增加。消耗的影響也將逐漸增加。（1）城市道路交通）城市道路交通 （Ur55km/h） LOGOP42 燃料消耗模型燃料消耗模型2.2城市燃料消耗

4、模型城市燃料消耗模型（Ur55km/h）2.2.1 城市燃料消耗的基本理論模型城市燃料消耗的基本理論模型 = K1+K2Tr （Ur55km/h） 公路條件下車輛速度較高，必須把影響燃料消耗的空氣阻力作為重公路條件下車輛速度較高，必須把影響燃料消耗的空氣阻力作為重點(diǎn)來考慮。點(diǎn)來考慮。 式中：式中： fc c穩(wěn)態(tài)行駛速度燃料消耗率（穩(wěn)態(tài)行駛速度燃料消耗率（km/h） Vc c穩(wěn)態(tài)行駛速度（穩(wěn)態(tài)行駛速度（ml/km） a,b,c a,b,c模型參數(shù)模型參數(shù) b b1 1,b,b2 2, ,b b3 3模型參數(shù)模型參數(shù)2ccccVbVaf2321cccVbVbbfLOGOP92 燃料消耗模型燃料消耗

5、模型 對于城市和公路交通中車輛對于城市和公路交通中車輛瞬態(tài)瞬態(tài)速度時(shí)的燃料消耗，通常采用速度時(shí)的燃料消耗，通常采用瞬態(tài)瞬態(tài)燃料消耗模型燃料消耗模型,根據(jù)順勢速度和加速度來估計(jì)。根據(jù)順勢速度和加速度來估計(jì)。 f=K1+K2V+K3V3+K4aV+K5a2V式中：式中： f瞬態(tài)燃料消耗瞬態(tài)燃料消耗（ml/s） V瞬態(tài)速度瞬態(tài)速度（m/s） a瞬態(tài)加速度瞬態(tài)加速度（m/s2） K1怠速燃料消耗參數(shù)怠速燃料消耗參數(shù)（ml/s） K2克服旋轉(zhuǎn)阻力的燃料消耗參數(shù)克服旋轉(zhuǎn)阻力的燃料消耗參數(shù)（ml/m） K3克服空氣阻力的燃料消耗參數(shù)克服空氣阻力的燃料消耗參數(shù)（mls2/m3） K4, K5與加速相關(guān)的燃料消

6、耗參數(shù)與加速相關(guān)的燃料消耗參數(shù)（mls2/m3和和mls4/m3）LOGOP103 空氣質(zhì)量模型空氣質(zhì)量模型 日常生活中運(yùn)輸系統(tǒng)和設(shè)備的低效使用會導(dǎo)致空氣污染并帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。 空氣污染源分類: 1.移動污染： 客車、卡車、公共汽車、摩托車、航空器等 2.固定污染： 鋼鐵廠、加油站、干洗店、煉油廠等 我國空氣主要污染源： 車輛排放物 （CO:65%80%，NOx:50%60%，HC:80%90%） 車輛排放物影響因素: 行駛工況及車速 （污染物排放量隨車速減小而增大）LOGOP113 空氣質(zhì)量模型空氣質(zhì)量模型 污染物排放量與車速變化圖LOGOP123 空氣質(zhì)量模型空氣質(zhì)量模型本節(jié)中主要討論

7、移動污染源，重點(diǎn)對高速公路上空氣質(zhì)量模型進(jìn)行討論。大體有5類模型，分別介紹如下：3.1.UMTA模型模型 此模型是車輛速度與排放水平相關(guān)的模型。其因子為單量機(jī)動車行駛里程排放的污染物數(shù)量，以g/km為單位表示。該模型運(yùn)用了自由流速度和限制速度的組合。它假設(shè)，每日出行的1/3會發(fā)生在高峰時(shí)間反應(yīng)限制速度，其余2/3會反映自由流速度特征。 該模型雖然不太精確，但是和其他模型比較計(jì)算速度快。LOGOP133 空氣質(zhì)量模型空氣質(zhì)量模型3.2.CALINE-4（線源擴(kuò)散模型（線源擴(kuò)散模型4） 該模型以高斯擴(kuò)散公式為基礎(chǔ)，在給出定點(diǎn)濃度、氣象情況、場地幾何情況下估計(jì)交通基礎(chǔ)設(shè)施附近500m以內(nèi)的空氣質(zhì)量水

8、平。其運(yùn)用一個(gè)綜合的汽車排放因子并將其轉(zhuǎn)化為一個(gè)模型排放因子。 綜合排放因子是由給出路段上的平均車速、溫度修正系數(shù)、車輛配置參數(shù)等估算出來的，其代表各種工況上的平均排放率。 此模型能夠預(yù)測相對穩(wěn)定的污染物比如一氧化碳，二氧化氮以及懸浮微粒的濃度。LOGOP143 空氣質(zhì)量模型空氣質(zhì)量模型 3.3.移動污染源排放因子模型移動污染源排放因子模型 MOBILE4.1是美國開發(fā)的最新移動污染源排放因子模型，能夠估算道路上汽油車和柴油車的CO、HC、NOx的排放因子。該模型能夠估算兩個(gè)區(qū)域（高、低海拔）八種車型的排放因子，它的估算隨條件不同而不同,如修正溫度、車速、里程增長率等。有25種新模型可以考慮估

9、計(jì)每年的排放因子。 MOBILE4.1能夠?qū)/M程序?qū)ε欧乓蜃拥挠绊戇M(jìn)行建模。下面列出一些具體描述程序的參數(shù)，以此作為建模的基礎(chǔ)。 (1)程序起始年份和嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn) (2)程序中車輛的第一個(gè)和最后一個(gè)模型使用的年份 (3)項(xiàng)目類型（集中或分散） (4)檢查的頻率（每年或每兩年） (5)檢測類型LOGOP153 空氣質(zhì)量模型空氣質(zhì)量模型 MOBILE4.1能夠?qū)/M程序?qū)ε欧乓蜃拥挠绊戇M(jìn)行建模。 MOBILE4.1能夠模擬加油排放時(shí)的未控制水平以及其中一項(xiàng)或兩項(xiàng)主要類型的車輛回收系統(tǒng)實(shí)施的影響。 MOBILE4.1用每日最低和最高氣溫計(jì)算每日的碳?xì)浠衔飶U氣，估計(jì)燃燒時(shí)散發(fā)熱量的氣溫，用以計(jì)算加

10、油時(shí)的排放。 MOBILE4.1的歷年值可以計(jì)算各年的排放系數(shù)。 影響排放性能的一個(gè)重要因素是運(yùn)作模式： 冷啟動 穩(wěn)定運(yùn)行 熱啟動LOGOP163 空氣質(zhì)量模型空氣質(zhì)量模型 3.4.MICRO2模型模型 MICRO2模型是計(jì)算交叉口附近污染物排放量的空氣質(zhì)量模型，但其不能確定污染物濃度。為了確定污染物濃度則需要考慮氣象狀況如風(fēng)速和風(fēng)向。MICRO2模型是基于20世紀(jì)80年代派沃和克魯瑞德兩人進(jìn)行FTP試驗(yàn)的代表性排放值得到的。這些排放值是： FTP（1）HC6.2g/車/km FTP（2）CO62.2g/車/km FTP（3）NOx1.2g/車/km 在海拔不同的地區(qū)排放值公式也會有所不同。排

11、放公式是速度和加速度的函數(shù)，可如下表示：HC排放(g/s)=0.018+5.66810-3（AS）+2.16510-4(AS2)CO排放(g/s)=0.018-8.58710-2（AS）+1.27910-2(AS2) NOx排放(g/s)=3.8610-3+8.76710-3(AS)（當(dāng)AS0） NOx排放(g/s)=1.4310-3-1.83010-4(AS)（當(dāng)AS0）其中： A加速度(m/s2)；S速度(m/s)LOGOP173 空氣質(zhì)量模型空氣質(zhì)量模型 3.5.TRRL模型模型 這一模型預(yù)測了道路交通的空氣污染。對空氣污染估算的是在公路網(wǎng)附近指定的區(qū)域是以每小時(shí)一氧化碳的平均濃度的形式

12、進(jìn)行的，輸入的數(shù)據(jù)有路網(wǎng)的布局，檢測器的位置，交通流量及車速、風(fēng)速、風(fēng)向。 HC、NOx濃度可用CO濃度來估計(jì)，用下式表示： HC(ppm)=1.8CO(ppm)R+4.0 NOx(ppm)=CO(ppm)R+0.1其中:R為給定的平均車速下CO的排放率。其中HC、NOx的濃度見下表：LOGOP183 空氣質(zhì)量模型空氣質(zhì)量模型 5.6.其他移動污染源的空氣質(zhì)量模型其他移動污染源的空氣質(zhì)量模型 還有許多其他移動污染源模型可用于計(jì)算公路干線和主街道附近的污染物排放濃度和排放率。這些模型中大部分是和車速以及其他變量，如車輛型號，生產(chǎn)年，環(huán)境溫度，交通狀況，排放率相關(guān)聯(lián)的。 (1)HIWAY2模型通常用來分析在一定地形、風(fēng)級等情況下的等級公路和主干街道。此模型不能用于有大型障礙物的區(qū)域。 (2)CAL3QHC模型能夠說明車輛在道路交叉口附近的排放情況，此模型是處理近飽和或超過交通通行能力時(shí)