在用摩托车排放模型的研究

纪迎平 王青 吴潇萌

（1-天津大学内燃机研究所天津3000722-清华大学）

在用摩托车排放模型的研究

纪迎平1王青1吴潇萌2

（1-天津大学内燃机研究所天津3000722-清华大学）

通过分析全国在用摩托车使用及排放量特点得出影响因子，建立在用摩托车排放演算模型。

在用摩托车排放影响因子演算模型

引言

随着摩托车节能减排治理工作的深入和细化，研究工作的重点逐渐由定性研究转为定量研究。精确的量化研究是评价摩托车污染物排放水平、制定节能减排控制策略的重要基础，可以用于估算区域排放总量或排放强度，有助于分析原因和制定摩托车节能减排控制策略[1]。

1 排放模型简介

国外有关机动车排放因子的研究报道较多，主要的研究方法是利用车载排放测量系统或底盘测功机对机动车进行排放测试，获取基本排放因子。在此基础上，建立排放模型，估算城市或区域内的排放总量和排放清单。分析方法主要有以下几种：

1）实验室工况法；

2）燃料消耗量估算法；

3）模型预测法；

4）遥感测量法；

5）公路隧道法；

6）道路实测法。

在大量实验的基础上，世界各国相继开发了多种模型用以量化机动车排放。按模型的特点，可以分为宏观模型和微观模型两大类。

宏观排放模型，一般是使用统计分析方法计算特定区域内的固定行驶周期和平均速度条件下排放因子，用于进行省、市级区域中的排放量估测。代表性的宏观排放模型，有美国EPA的MOBILE和PART系列、美国加州空气资源局（CARB）的EMFAC系列、欧盟环境署（EEA）资助开发的COPERT系列以及美国加州大学河滨分校开发的IVE模型等。

由于城市交通的复杂性和动态性，反映真实道路上的排气污染物排放，特别是用来评价具体交通措施对废气排放的影响，如交叉口信号控制、道路管理、出行者信息系统或其它的智能交通（ITS—Intelligent Transportation Systems）控制策略等对废气排放的影响，需要使用能反映实际运行模式的微观废气排放模型。

我国的相关机构在这方面的研究尚属起步阶段，尤其是摩托车在用车排放估算方面尚属空白。国外机构将模型各种影响因素设定为基本参数进行计算，但其与我国的实际情况有所差异，尤其是在摩托车的使用上，不能够直接应用。若建立我国的摩托车模型，需要进行深入的调研和分析工作。

2 排放影响因子的确定

众所周知，作为日常交通工具，我国在用摩托车的使用情况非常复杂，确定估算排放总量采用的排放因子需要多方面考虑。制约排放的主要因素有很多，如宏观模型的有车辆行驶工况、燃料特性、保养计划等，微观模型的平均速度、加速度、驾驶行为等。排放因子的确定参考国外宏观模型预测法，综合考虑摩托车排放控制水平、运行工况、车辆使用年限、累积行驶里程、燃料特征以及运行环境条件等各种因素对实际排放结果的影响，并抽取一定量的样本进行测试及数据分析，以便能够全面地反映在用摩托车的实际排放水平。作为基础数据，在用摩托车保有量水平、行业产销量及报废率、排量分布、车辆使用状态方面的信息是进行排放因子估算必要的储备数据。

近三十年，摩托车工业持续保持快速发展，产量由1980年4.9万辆发展到2013年的2289万辆，摩托车作为城乡主要的代步工具，摩托车保有量也迅速增加。2013年，我国摩托车工业产销总体呈现平稳运行的发展态势，全行业完成产销2289.17万辆和2304.50万辆[2]。2012年我国摩托车保有量已经超过1亿辆，2005年至2012年经年数据累计分析，持续增长趋势可循。各地记载的保有量与新车的销售量综合可以推算出新车占有率和老旧车辆报废率（见图1）。

图1 2005年至2012年摩托车报废率和新车占有率

从我国摩托车产品结构看，全行业产销排名前五位的摩托车品种按排量依次为：125 mL、110 mL、150 mL、100 mL和50 mL以下的两轮车。从2008年到2013年，上述五个品种累计生产7269万辆、2927万辆、2508万辆、1628万辆和1395万辆，约占摩托车总产量的40.7%、16.4%、14.0%、9.1%和7.8%，共累计生产15727万辆，约占摩托车总产量的88.06%。从2008年到2013年该五种排量摩托车产量占年度产量比例变化情况如图2所示。

为了能够更真实地反映车辆使用状态方面的信息，2010年开展了在用摩托车排放现状调研工作，通过问卷调查，基于重庆、广东广州、广东江门、山东济南、浙江温岭及周边17个市（地区），随机抽取五百余辆在用摩托车样本及80个试验样本。从行驶里程、使用时间、使用频次、车辆用途、常用车速、常用地点路况、保养情况、故障情况和自测油耗几个方面分析样本的使用信息，进而了解我国在用摩托车的使用情况。

调查数据显示我国摩托车多在30，000 km以内使用，年平均行驶里程以5，000～9，000 km居多，以支持日常交通为主，满载时间不多，路面情况较好，多为城区或平坦公路，即摩托车的主要销售和使用地点应该在城镇或郊区。

为使排放测试样本数据更具有代表性，需将行业基础数据、在用车调查数据结合起来分析，并对排放测试样本的分布情况进行验证。调研中随机抽取主要使用地试验样本进行测试，测试样本的生产年份分布、排量分布情况与行业情况吻合，车辆使用情况通过随机抽样和排放测试方法两个途径进行典型性覆盖，最终获取有效的排放量代表数据。

3 演算模型的确立

在用摩托车排放贡献量演算模型将各地区在用摩托车保有量N、年平均行驶里程K、在用车各阶段产品比例C、在用车各阶段产品排量比例V以及各阶段产品、各典型排量工况法排放测试数据平均值D等基础参数，应用下述公式进行计算，得到区域CO、HC、NOx污染物排放总量Qi。

式中：Z－各省市地区；

i－CO、HC或NOx污染物；

x－排放限值阶段；

y－分类排量。

经过演算得出，以我国2012年在用摩托车保有量10217万辆为基础，在用摩托车CO、HC、NOx污染物排放总量计算结果分别为473万t、90万t、11万t，在用摩托车占全国机动车排放量数据的百分比分别为13.6%、20.5%、1.7%，与“2013机动车污染防治年报”分析数据相接近，模型演算效果较好[3]。

图2 2008年到2013年五种排量摩托车产量占年度产量比例变化情况

4 结论

针对在用摩托车排放因子的研究需从我国摩托车行业自身情况着手，进行专项调研技术及试验方法讨论，经过分析汇总最终得出我国在用摩托车的污染物排放演算模型，方可为相关部门在制定经济发展、环境治理方面的政策提供基础数据支持。在验算过程中，以下两方面值得进一步探讨：

1）调研的局限：各类调查均以公安注册有牌照的摩托车为前提，但国内由于各种原因在城镇乡村行驶的未注册车辆数以千万计，这些地区、车辆使用情况方面的信息有所欠缺，使得调研数据存在一定的局限性。

2）信息的收集：在用摩托车现状调查数据庞大，涉及地域和部门广，个体独立开展工作难度大，各地区保有量、车辆组成情况等基础信息“官方发布”数据检索渠道不一致，使得后期计算结果会有所不同。在用摩托车信息收集工作需要投入更多的资源，方可使得计算模型更具有说服力。

综上所述，摩托车作为代步工具在我国具有广泛的发展空间，随着经济发展、社会进步，消费者的需求会产生缓慢的变化，但对环境的保护是社会共同的责任，预测并有效处理排放问题是最节约资源的解决途径。

1高继东.城市机动车道路排放因子和排放特性研究[D].天津：天津大学，2008

2中国摩托车工业年鉴编写组.2013中国摩托车工业年鉴[M].天津：中国摩托车工业年鉴社，2014

3环境保护部.2013年中国机动车污染防治年报[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）

汪纪迎平（1977-），女，高级工程师，主要研究方向为摩托车测试技术以及相关标准法规。