道路交通排放模型与污染控制

城市空气质量管理，尤其是道路机动车大气污染物排放控制，是一个较为复杂的决策过程，需要一系列的技术方法作为支撑，机动车源排放表征是其中最核心的基础内容之一。但机动车保有量大，技术构成相对复杂，不同行驶状态下排放差异较大，而且机动车具有流动性，对其排放进行精准描述难度较大，往往需要综合多种模型技术和方法来实现。 
本书选取具有较大机动车减排压力的天津市作为典型研究对象，针对当前机动车污染物排放现状和管控需求，基于机动车排放模型研究的发展趋势，采用以车载测试方法为主的排放检测手段，获取大量机动车实际道路排放信息和行驶特征参数，并据此生成和更新排放因子模型；同时耦合基于多种调查和分析手段搭建的机动车实际路网活动水平数据库，采取“自下而上”的方法，开发建立城市道路级别并反映道路实际行驶特征的高时空分辨率机动车排放清单模型，并利用GIS手段，实现机动车污染物时空排放特征的精准表征和模拟，为相关政策评估、应急管控、交通优化、在用车管理等提供重要技术支撑，为开展精确化的靶向治理提供科学决策依据。 
本书主要包括以下内容。 
① 从机动车排放主要污染物、机动车排放影响因素、机动车排放测试方法、机动车排放控制进程，以及机动车排放模型内涵、分类和发展趋势等方面，梳理和归纳国内外研究进展。 
② 对天津市的总体概况、大气环境质量状况、城市路网发展状况、机动车保有量现状进行介绍和分析。 
③ 对照机动车环保分类体系，根据机动车排放研究和管控需求，有针对性地选择典型机动车在天津本地典型道路上开展车载排放测试，在此基础上以机动车比功率作为“代用参数”开发基于实际道路行驶工况的机动车排放因子模型，并完成排放因子的计算和验证工作，从而对已有的机动车排放因子数据库进行本地化和更新。 
④ 基于机动车排放清单模型中交通数据的输入要求，针对天津市本地路网规划和建设的实际情况，综合运用实地监测手段、遥感检测技术、浮动车技术、交通分配模型等，采用多源异构数据融合方法，对天津市典型区域、典型道路的车流量、车速、车队构成等机动车实际活动水平特征进行调查和统计分析，并建立能反映机动车实际行驶特征且具有较高时空解析度的机动车活动水平数据库。 
⑤ 基于“自下而上”的方法实现机动车排放清单模型的开发。该方法利用GIS手段，将精细化机动车路网活动水平数据映射到城市路网图层，同时耦合本地化机动车排放因子模型，进而生成城市道路级别并反映路段实际行驶特征的多尺度、高时空分辨率的机动车排放清单模型，实现机动车污染物时空排放特征的精准表征和模拟。同时，利用此模型，建立天津市机动车排放清单，为机动车排放管控对策研究提供依据。 
⑥ 针对天津市集疏港公路排放影响较大的问题及当前国内外广泛采取的机动车低排放区政策，开展机动车排放模型的应用研究。 
⑦ 基于天津市机动车污染物排放管控现状和需求，结合机动车排放清单结果和机动车污染控制国际先进经验，深入挖掘现存问题，提出科学合理的管控对策和建议。 
本书参考了一些文献资料，在此向所有被引用作者和支持本书编写及出版的同志表示衷心感谢。 
由于编者水平有限，书中难免存在不足之处，恳请读者批评指正。 

编者 
2023年7月

本书选取具有较大机动车减排压力的天津市作为研究区域，针对当前机动车污染物排放现状和管控需求，基于机动车排放模型研究的发展趋势，采用以车载测试方法为主的排放检测手段，获取大量机动车实际道路排放信息和行驶特征参数，并据此生成和更新排放因子模型。同时耦合基于多种调查和分析手段搭建的机动车实际路网活动水平数据库，采取“自下而上”的方法，开发建立城市道路级别，反映道路实际行驶特征的高时空分辨率机动车排放清单模型，并利用GIS手段，实现机动车污染物时空排放特征的精准表征和模拟。以期为相关政策评估、应急管控、交通优化、在用车管理等提供技术支撑，为开展精确化的靶向治理提供科学决策依据。本书可供道路交通污染控制的管理人员和科研人员参考。

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第一章  绪论 001 
第一节  机动车污染概述 001 
一、机动车排放主要污染物 001 
二、机动车排放影响因素 004 
三、机动车排放测试方法 006 
四、机动车排放控制 009 
第二节  机动车排放模型 010 
一、机动车排放模型内涵 010 
二、机动车排放模型分类 012 
三、机动车排放模型发展趋势 017 

第二章  天津市道路交通发展状况 019 
第一节  总体概况 019 
第二节  路网发展状况 020 
一、城市道路分类 020 
二、城市路网发展状况 021 
第三节  机动车保有量现状 022 
一、机动车环保分类体系 022 
二、机动车保有量现状及分类构成 024 

第三章  机动车排放因子模型 026 
第一节  排放因子模型构建方法 026 
一、模型代用参数选择 026 
二、工况模型建模方法 029 
第二节  机动车实际道路排放测试 031 
一、便携式车载测试系统 031 
二、车载测试实验设计 035 
三、车载测试数据处理 038 
第三节  机动车排放测试结果分析 041 
一、行驶工况与排放速率的关系 041 
二、本地行驶工况生成 042 
三、行驶工况VSP-bin频率分布 045 
第四节  机动车排放因子模型建立 048 
一、排放速率数据库构建 048 
二、排放因子计算 050 
三、排放因子验证和模型评价 052 
四、排放因子数据库更新 054 

第四章  机动车路网活动水平 057 
第一节  交通流基本理论 057 
一、交通流参数 057 
二、交通流特征采集方法 059 
三、交通地理信息系统 062 
第二节  机动车路网活动水平数据获取 062 
一、基于实地监测手段的活动水平获取 063 
二、基于遥感检测技术的活动水平获取 069 
三、基于浮动车技术的活动水平获取 073 
四、基于交通分配模型的活动水平生成 078 
第三节  机动车路网活动水平特征分析 079 
一、机动车行驶里程现状 080 
二、路网车流量特征 081 
三、路网车速特征 083 
四、路网车队构成特征 085 
第四节  用于排放模型开发的机动车活动水平数据 086 
一、机动车活动水平数据库构建 086 
二、城市路网电子地图及其与实际交通流匹配 088 

第五章  机动车排放清单模型 090 
第一节  排放清单模型构建方法 090 
第二节  排放清单模型框架和结构 091 
第三节  排放清单模型模块和功能 092 
一、基础信息管理模块 093 
二、清单计算和结果显示模块 097 
三、智能决策支持模块 098 
四、GIS可视化展示模块 098 
第四节  天津市机动车排放清单 101 
一、机动车排放清单结果 101 
二、不同类型机动车的排放分担率 102 
三、排放清单时间分布 104 
四、排放清单空间分布 107 
五、排放清单的不确定性分析 110 

第六章  机动车排放模型应用 111 
第一节  集疏港公路机动车排放影响评估 111 
一、机动车活动水平实地监测和分析 111 
二、机动车污染物排放数值模拟 115 
三、机动车排放影响评估 119 
第二节  机动车低排放区政策减排效果评估 119 
一、低排放区政策及减排效果评估方法 120 
二、机动车实际活动水平特征分析 122 
三、当前机动车污染物排放量核算 123 
四、低排放区政策减排效果评估 125 

第七章  机动车排放管控对策 129 
第一节  机动车排放管控国际经验 129 
第二节  机动车排放管控现存问题 130 
第三节  机动车排放管控对策和建议 131 
一、加强新车和在用车环保管理 131 
二、加快提升燃油品质和推广使用新能源 131 
三、完善城市交通管理和规划 132 
四、加强监管队伍和能力建设 132 
五、加大宣传力度和鼓励公众参与 133 

附录 134 
附录A  2019年天津市各类型机动车保有量 134 
附录B  机动车排放因子拟合结果 135 
附录C  机动车路网活动水平数据调查表 136 
附录D  基于实地监测手段的各典型道路机动车活动水平结果 140 
附录E  基于遥感检测技术的各典型道路机动车活动水平结果 146 
附录F  用于排放模型开发的道路机动车车队构成数据表 150 

参考文献 162 

本书选取具有较大机动车减排压力的天津市作为研究区域，针对当前机动车污染物排放现状和管控需求，基于机动车排放模型研究的发展趋势，采用以车载测试方法为主的排放检测手段，获取大量机动车实际道路排放信息和行驶特征参数，并据此生成和更新排放因子模型。同时耦合基于多种调查和分析手段搭建的机动车实际路网活动水平数据库，采取“自下而上”的方法，开发建立城市道路级别，反映道路实际行驶特征的高时空分辨率机动车排放清单模型，并利用GIS手段，实现机动车污染物时空排放特征的精准表征和模拟。以期为相关政策评估、应急管控、交通优化、在用车管理等提供技术支撑，为开展精确化的靶向治理提供科学决策依据。本书可供道路交通污染控制的管理人员和科研人员参考。

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