我国城市汽车行驶工况调查研究

我国城市汽车行驶工况调查研究

1 建立城市汽车行驶工况的背景和意义

汽车排放污染是目前世界上许多城市都面临的一个环境问题。随着汽车工业的发展，我国汽车保有量年增长率达到了12%以上，民用汽车由1987年的408万辆

增至1998年的1 400万辆左右，10 a增长了近3.4倍。此外，农用车目前的保有量

达1 500万辆，摩托车的保有量约为4 000万辆。按人口比而言，目前我国汽车数

量并不多。但随着经济建设的发展，汽车数量还将迅速增加。特别是我国政府已将汽车工业列为发展其他工业的基础产业［1］。

在我国，由于汽车制造技术水平还比较低，新车排放达标率低，在用车使用年限较长，维修保养制度还不够完善，交通管理，道路设施，法规标准等方面还满足不了汽车工业迅速发展的需要，汽车排放污染已影响到城市环境空气质量，引起了环保部门及人民群众的密切关注。

为了有效地控制城市汽车排放污染，必须掌握汽车的排放量，制定出排放削减量，从而确定污染控制技术。单车的排放因子是机动车排放状况的最基本参数，也是确定机动车排放总量及其环境影响的重要依据，而建立汽车行驶工况模式是测试单车排放因子最基础的工作［2］。

目前，我国轻型车排放测试规程采用欧共体的ECE 15工况，该工况属于新车

型式认证和产品一致性检查采用的测试工况。若用该工况去测试在用车，由于各城市不同的道路特征、交通流量分布、地理特征、自然环境等等，均会影响到汽车的行驶速度，而车速是影响能耗和排放的重要因素，据此，采用ECE 15工况难

以真实地得到城市在用车的实际排放因子和排放量。因此，开展对城市汽车行驶工况的研究是十分必要的。

2 调查对象城市的选择

我国汽车污染突出表现在人口和交通高度集中的大型城市，所以，选择被调查城市一方面应是汽车保有量多，保有量增长速度比较快的城市；另一方面是汽车排放污染比较严重的城市，还须考虑汽车的车型分布应能代表全国绝大多数城市的情况，从而保证研究成果能取得预期的效果。

按上述原则选择了北京、天津、上海、大连、广州5个城市作为调查研究城市

。北京作为首都，经济发展速度较快，机动车保有量占全国总保有量的1/10，汽

车造成的污染严重，NOx成为首要污染物，O3超标也较严重。其他几个城市在机动

车保有量、大气污染等方面与北京有相似之处，但又有其自身的特点。

天津市是北方海陆交通枢纽，近几年来为适应经济建设的发展，进行了大规模道路建设，市区内已建成3条环线(内、中、外环)，与原来的主干道、次干道形

成较为合理的道路网络系统；但在海河西岸的市中心区，由于道路狭窄弯曲，交通仍不通畅，造成市区汽车排放污染严重。上海市是我国最大的工业城市和贸易中心，人口密集，交通繁忙，由于历史原因，许多工业集中在市区，工厂、住宅混杂现象比较突出，加上商业网点稠密且集中于城市中心，来往人流给交通带来很大的压力，研究表明，上海市的平均车速仅15 km/h，对环境造成严重污染。大

连市是东北一座新兴的沿海工业和旅游城市，海运、铁路运输和公路交通都较发达，由于市内交通道路已形成固定的格局，道路窄、坡路多，进行道路改造潜力不大，因而，随着机动车保有量逐年增加，市区内的主要交通干道拥堵现象严重，车速降低，加重汽车排气对大气的污染，机动车道路两旁，NOx日均值100%超国

家空气质量二级标准。广州市机动车的增长趋势在南方城市具有典型性，1980～1995年，机动车保有量增加了12.7倍，摩托车增加了29.2倍，且摩托车占机动车

保有量的1/3，广州市区街道稠密，道路狭窄，加之汽车与摩托车混行抢道，造成

交通堵塞严重，平均车速仅14 km/h，大气污染已非常严重，NOx是其首要污染物

。

3 建立城市汽车行驶工况数据的采集

3.1 城市道路选择原则

城市机动车道路行驶工况是根据车辆在道路上行驶时采集的各种参数，通过专用软件系统处理而建立的一种工况模式。因此，调查道路的选择对于工况模式的建立有着相当大的影响。

研究表明，平均车速对城市机动车排放总量影响很大。因此，笔者在选择调查道路时，以平均车速的大小作为主要的选择原则，同时考虑所选道路的交通流量大小、车辆堵塞程度、早晚交通流量变化明显程度以及容易对城市造成严重污染的交通路段。总之，所选道路必须能够综合反映城市道路的整体状况。

按上述原则对5个城市的道路选择情况如下：

北京市选择3种类型：第1种为快速路，即有立交桥的准高速路(如二环路、三

环路)；第2种为一般道路，即三环路以内的有红绿灯的平面交叉的城区道路；第

3种为高速路(如首都机场高速、京石高速北京段、京密高速北京段)。

广州市选择4种类型：第1种为四车道，基本无红绿灯，路面比较宽，车流量

大；第2种为二车道或三车道，有红绿灯的主干道，车流量比较大；第3种为单车

道，路面狭窄的商业区道路；第4种为高速路。

天津市选择3种类：第1种为环型路(如内环路、中环路)，基本无红绿灯，车

流量大；第2种为放射路，环行路之间的主干道，有红绿灯，车流量也比较大；第

3种为细路，相当于广州市的单行道，路面狭窄的商业区道路。

上海市选择4种类型：第1种为内环高架路；第2种为商业区道路；第3

种为城

市主干道；第4种为浦东新区道路。

大连市选择4种类型：第1种为单行路；第2种为高峰堵车干道路；第3

种为一

般干道路；第4种为高速路。

由于是建立城市汽车行驶工况模式，所以调查道路基本在市区范围内。对于高速公路，单独进行道路行驶工况试验调查，处理数据时不与市区的数据合并处理，而是建立1种单独的高速公路工况模式。

3.2 城市道路调查方法

汽车道路行驶工况调查主要采用2种方法：①按照所选的不同类型道路，在不

同日期(工作日、休息日)，不同时段(早、中、晚)，逐条道路进行数据采集，调查时应尽量模拟道路上的车流形态特征；②先划定一个区域(该区域应包括事先划

分的所有不同类型道路)，然后在该区域内随机跟踪一辆行驶的汽车，跟踪时应尽

量模拟被跟踪司机的各种驾驶习惯。当被跟踪车辆驶出划定的区域时，停止跟踪，随机挑选下一辆汽车进行跟踪。在调查中，从最后的数据处理结果上看以上2种

方法差别不大。所以可以选用其中任何一种方法进行道路行驶工况调查试验。3.3 城市道路调查所用的仪器及设备

汽车行驶工况调查所需的仪器及设备，见表1。

表1 工况调查所需的仪器及设备(略)

3.4 城市道路数据的采集

道路工况调查的数据采集工作，主要通过一套安装在仪器车上的车载数据采集装置(主要由记录仪、速度传感器、储存记忆卡3部分组成)来完成。速度传感器

装在仪器车的主传动轴上，用电缆将其与记录仪联结，当车辆行驶时，速度传感器将路面上的各种信号传递给记录仪，然后与记录仪所记下的行驶时间和行驶距离一并转存到记录仪内的储存记忆卡上［3］。