近些年，低碳出行廣受大眾關(guān)注。公交車是城市居民出行的主要載運(yùn)工具，傳統(tǒng)能源型公交車的尾氣排放中含有一氧化碳、二氧化碳、碳?xì)浠衔锏葴厥覛怏w，含公交車在內(nèi)的道路交通排放已經(jīng)成為城市空氣污染的主要來源之一，準(zhǔn)確預(yù)估公交車的碳排放，是進(jìn)行公交車節(jié)能減排的重要依據(jù)。

　　一、公交車碳排放的影響因素

　　公交車碳排放的影響因素可分為內(nèi)部因素與外部因素。內(nèi)部因素包括車輛參數(shù)與公交車能源類型，外部因素主要是車輛的交通特性，對(duì)這些因素再細(xì)分，如車輛參數(shù)分為車輛使用年限，車輛自重、發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)等；能源類型分為柴油、汽油、天然氣、混合動(dòng)力等；交通特性又分為道路特性、駕駛員特性、行車?yán)锍獭⑺俣群图铀俣鹊?，這些影響因素可用魚骨圖來表示，如圖1所示。

圖1 公交車碳排放的影響因素

　　二、VSP與排放率

　　由上已知，只研究諸如車輛速度、加速度的因素與車輛碳排放之間的關(guān)系，不能準(zhǔn)確預(yù)估出車輛的碳排放量。那么如何才能更好地分析車輛排放特征、預(yù)測(cè)排放量呢？基于機(jī)動(dòng)車比功率的排放因子計(jì)算是一個(gè)比較適合的方法。

　　機(jī)動(dòng)車比功率（Vehicle Specific Power，簡(jiǎn)稱VSP），是發(fā)動(dòng)機(jī)每牽引單位質(zhì)量時(shí)對(duì)應(yīng)的機(jī)動(dòng)車輸出功率，它表示發(fā)動(dòng)機(jī)克服滾動(dòng)阻力和空氣阻力做功的功率，以及增加機(jī)動(dòng)車的動(dòng)能和勢(shì)能所需要發(fā)出的功率，單位為kw/ton或m2/s3。

　　VSP是衡量汽車動(dòng)力性的一個(gè)綜合指標(biāo)，該物理量具有矢量性質(zhì)，當(dāng)車輛制動(dòng)減速時(shí)，VSP會(huì)出現(xiàn)負(fù)值。

　　基于VSP進(jìn)行機(jī)動(dòng)車排放分析最早是由Jiménez-Palacios（1999）提出的，車輛排放與其實(shí)際輸出功率存在密切關(guān)系，但由于瞬時(shí)輸出功率難以測(cè)量，因此可以利用不同比功率區(qū)間對(duì)應(yīng)的排放率來計(jì)算機(jī)動(dòng)車排放。目前VSP在排放預(yù)測(cè)、排放特征分析和行駛工況開發(fā)等領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用，公式如下：

　　式中，VSP ：機(jī)動(dòng)車比功率（kw/ton）；v：速度（m/s）；α：加速度（m/s2）；ε：質(zhì)量系數(shù)，與車輪、齒輪、軸有關(guān)；grade：坡度，為坡高與坡長(zhǎng)的比值；g：重力加速度（m/s2）；CR：滾動(dòng)阻力系數(shù)；CD：風(fēng)阻系數(shù)；Ａ：車輛迎風(fēng)面積（m2）；ρα：空氣密度（在20攝氏度為1.207kg/m3）；M車輛以及內(nèi)部所有人和物體質(zhì)量（kg）。

　　機(jī)動(dòng)車排放率是指某種溫室氣體單位時(shí)間的排放量，單位為g/s。機(jī)動(dòng)車排放因子是指單輛機(jī)動(dòng)車行駛單位里程排放的污染量，一般以g/km為單位來表示，它是反映機(jī)動(dòng)車排放狀況的基本參數(shù)，也是確定機(jī)動(dòng)車污染物排放總量及其環(huán)境影響的重要依據(jù)。

　　對(duì)于不同能源類型的機(jī)動(dòng)車，不同的發(fā)動(dòng)機(jī)工況對(duì)應(yīng)不同的VSP區(qū)間，其對(duì)應(yīng)的機(jī)動(dòng)車排放率也不同，可以利用VSP區(qū)間對(duì)應(yīng)的機(jī)動(dòng)車排放率來估算公交車排放。

　　三、基于VSP的公交車排放特征分析  

　　為了更好的描述VSP與碳排放量之間的關(guān)系，通常要調(diào)查車輛某種污染物大量瞬時(shí)數(shù)據(jù)并計(jì)算對(duì)應(yīng)VSP值，然后對(duì)VSP聚類分析并劃分區(qū)間，并取各區(qū)間下的所有瞬時(shí)排放率平均值作為其排放率，應(yīng)用各VSP區(qū)間的排放率和對(duì)應(yīng)區(qū)間的頻率分布計(jì)算污染物排放因子，具體公式為：

　　式中，EFi：一段時(shí)間內(nèi)車輛在某路段某污染物的排放因子（g/km）；ERij：污染物i在第j個(gè)VSP區(qū)間的排放率（g/s）；Dj：第j個(gè)VSP區(qū)間下的頻率分布，由采集的數(shù)據(jù)計(jì)算得到；v：該短時(shí)間內(nèi)的平均行駛速度（m/s）。

　　郝艷召等人（2010）利用車載尾氣檢測(cè)設(shè)備和GPS系統(tǒng)收集了北京市重型柴油公交車的實(shí)際排放數(shù)據(jù)，分析了尾氣中多種氣體與VSP的相關(guān)性，其中與碳排放相關(guān)的氣體有HC、CO，并得到以下結(jié)論：

　　1、VSP與公交車各污染物排放率有很高的相關(guān)性。

　　2、經(jīng)采集數(shù)據(jù)的驗(yàn)證，基于VSP的排放預(yù)測(cè)尾氣中HC與CO的預(yù)測(cè)值與實(shí)際值的相對(duì)誤差均低于10%，相關(guān)系數(shù)也接近0.9。

　　3、車輛在高排放區(qū)間內(nèi)主要為高加速度或快速行駛狀態(tài)，表明這兩種狀態(tài)是引起車輛瞬時(shí)高排放的主要原因，如圖2所示。

圖2 污染物高排放區(qū)間下的車輛速度-加速度

　　4、公交車在不同等級(jí)道路上，VSP=0的分布比例最高。表明該區(qū)間內(nèi)的行駛狀態(tài)是公交車最普遍的行駛狀態(tài)，也是其產(chǎn)生尾氣污染的主要行駛區(qū)間，如圖3所示。

圖3 公交車VSP區(qū)間分布

　　研究也顯示了高峰時(shí)段的排放高于平峰與低峰時(shí)段，公交車在站點(diǎn)各污染物排放均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于非站點(diǎn)路段。

　　四、計(jì)算方法的優(yōu)點(diǎn)

　　基于VSP區(qū)間進(jìn)行公交車碳排放的特征分析和排放預(yù)測(cè)，該方法有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　1、VSP計(jì)算所需參數(shù)是路邊可測(cè)量的速度、加速度、質(zhì)量等，并且與發(fā)動(dòng)機(jī)功率成正比，比例常數(shù)為車輛質(zhì)量的倒數(shù)，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)功率是影響機(jī)動(dòng)車排放的重要參數(shù)。

　　2、VSP的計(jì)算綜合考慮了速度、加速度、道路坡度、質(zhì)量、空氣密度等對(duì)公交車瞬時(shí)排放量的影響，能更好的擬合公交車的碳排放。

　　3、通過劃分VSP區(qū)間分析公交車排放特征，可以同時(shí)觀測(cè)到各個(gè)區(qū)間的行駛狀態(tài)，便于分析公交車碳排放的主要原因。

　　4、VSP可應(yīng)用于公交車尾氣中各種污染物的排放預(yù)測(cè)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　JL JIMENEZ-PALACIOS. Understanding and Quantifying Motor Vehicle Emission with Vehicle Specific power and TILDAS Remote Sensing[D]. Massachusetts Institute of Technology,1999.

　　郝艷召,于雷,宋國(guó)華，等.基于比功率參數(shù)的北京市柴油公交車行駛和排放特征研究[J].汽車工程，2010，32（2）：103-109.