[發明專利]ETC車道和人工收費車道的污染氣體排放量對比分析方法

有效

• 申請號: 201710207333.5
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106875682B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 葉智銳;孫卓群;嚴鈺;朱嬌嬌
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 竇賢宇

1.一種ETC車道和人工收費車道的污染氣體排放量對比分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、采集基礎數據

所述基礎數據包括測試車輛排放氣體中污染氣體的體積濃度、測試車輛同步速度數據，以及ETC車道及人工收費車道在高峰、平峰交通流參數；其中：

污染氣體的體積濃度為排放氣體中的CO、HC、NO_x和CO₂氣體的體積濃度；所述同步速度數據為測試車輛在排放測量時的實時車輛速度，測試車輛排放氣體中污染氣體的體積濃度及測試車輛同步速度數據要保證兩類數據時間上同步；所述高峰、平峰交通流參數包括ETC車道及人工收費車道在高峰、平峰時段內速度、交通量、延誤時長和排隊長度；

S2、基礎數據預處理

包括排放數據處理和測試車輛比功率計算，其中排放數據處理包括各類污染氣體質量排放率轉化和污染氣體排放因子計算；

各類污染氣體質量排放率轉化指將數據采集過程中所得到的CO、HC、NO_x和CO₂污染氣體體積濃度轉換成相應的單位時間內污染氣體排放質量，對于以汽油為燃料的車輛，各類污染氣體質量排放率的計算公式如下：

CO_g/s＝(m_air+m_fuel)×M_CO/M_exhaust×CO_％×10^-2

HC_g/s＝(m_air+m_fuel)×M_HC/M_exhaust×HC_ppm×10^-2

其中，M_CO為CO的分子量；M_HC為排放氣體中未完全燃燒的HC的分子量，HC為碳氫化合物；為NO_x的分子量；為CO₂的分子量；CO_g/s、HC_g/s、NO_xg/s以及CO_2g/s分別是CO、HC、NO_x和CO₂氣體質量排放率；HC_ppm為排放氣體中碳氫化合物的氣體體積濃度；CO_％為排放氣體中一氧化碳的體積百分比；NO_xppm為排放氣體中氮氧化合物的體積濃度；CO_2％為排放氣體中二氧化碳的體積百分比；m_air和m_fuel分別為單位時間空氣和燃料的消耗質量；

M_exhaust為尾氣的分子量，用下式計算：

M_exhaust＝(13.88×HC_ppm×10^-6)+(28.01×CO_％×10^-2)+(44.01×CO_2％×10^-2)+(31.46×NO_xppm×10^-6)+(32.00×O_2％×10^-2)+(2.016×H_2％×10^-2)+18.01×(1-K)+(100-HC_ppm/10⁴-CO_％-CO_2％-NO_xppm/10⁴-O_2％-H_2％-100×(1-K))×28.01/10²

其中，K通過公式K＝[1+0.005×(CO_％+CO_2％)×y-0.01×H_2％]^-1來計算，H_2％通過公式H_2％＝[0.5×y×CO_％×(CO_％+CO_2％)]/[CO_％+3×CO_2％]來計算；

其中，O_2％為排放氣體中氧氣的體積百分比，H_2％為排放氣體中氫氣的體積百分比；

污染氣體排放因子E是指單位行程長度內污染氣體排放質量，在計算出污染氣體的質量排放率后通過如下公式進行計算：

E＝3600×R/V；

其中，E為排放因子，R為各類污染氣體的質量排放率，V為測試車輛的速度；

所述測試車輛比功率VSP是指汽車發動機最大功率與汽車總質量之比，計算公式如下：

VSP＝v×(a×(1+ε)+g×grade+g×C_R)+0.5×ρ_a×C_D×A×v³/m

其中，m為測試車輛質量，v為測試車輛實時速度，a為測試車輛實時加速度，ε為質量因數；grade為垂直高度與斜坡的長度比，g為重力加速度，C_R為滾動摩阻系數，C_D為阻力系數；A為車輛的最大截面面積，ρ_a環境空氣的密度；

S3、特性分析

包括排放特性分析和交通流特性分析；

所述步驟S3中排放特性分析包括測試車輛在ETC車道與人工收費車道比功率值頻率分布特性分析、各類污染氣體與比功率之間關系分析、兩類車道排放數據t檢驗及各類污染氣體變化范圍分析和排放因子分析；

所述交通流特性分析包括對高、平峰時段內收費站的車輛排隊長度、交通量、總延誤時長對比分析，對高峰、平峰時段內車輛進、出兩類收費站的平均速度、最大速度、平均加速度對比分析，對車輛的加速、減速、怠速和勻速四種運行狀態分析，對速度、延誤時長、排隊長度因素進行t檢驗，判斷其是否顯著不同；

所述測試車輛在ETC車道與人工收費車道比功率值頻率分布特性分析是指繪制兩類車道比功率值頻率分布圖分析其特性；

所述各類污染氣體與比功率之間關系分析是指繪制兩類車道上各類污染氣體質量排放率隨比功率值變化的關系圖分析其特性；

所述兩類車道排放數據t檢驗及各類污染氣體變化范圍分析是指通過t檢驗驗證在ETC車道上的排放數據與人工收費車道上的排放數據特性，并分析CO、HC、NO_x和CO₂的質量排放率變化范圍；

所述排放因子分析是指通過將各類污染氣體的質量排放率轉化為其排放因子來進行特性分析。