【正文】 應先從實際應用的角度考慮模型的選擇。因此本文將模型適用性定義為在模型的使用過程中盡可能的適應當?shù)厍闆r進行操作的特性，因為只有在過程適用的前提下才能討論結(jié)果的準確性，過程適用，結(jié)果的準確才有意義。適用性包括模型類型，標準體系，其本身發(fā)展成熟與否，是否易于根據(jù)本地情況修改，以及是否便于獲取模型所需參數(shù)。 模型類型 如前所述，機動車排放模型大致可以分為平均速度模型 和行駛工況模型，這兩種模型有著不同的優(yōu)缺點因而也有著不同的適用范圍。平均速度模型是對固定工況上的臺架測試進行回歸的結(jié)果，采用平均速度來表征行駛對排放的影響，采用速度修正因子來計算非測試工況下的排放因子。此類模型最大的缺點在于固定的工況不能代表道路的實際情況，而單一的平均速度參數(shù)無法反映出行駛狀態(tài)的變化對排放的影響。但此類模型應用性強，易于與中、宏觀交通模型交互，編制地區(qū)或城市的機動車排放清單，預測空氣質(zhì)量。 而行駛工況模型以瞬態(tài)速度 — 加速度行駛狀態(tài)為基礎(chǔ)，對不同工況下機動車排放進行模擬。這類模型沒有固定的工 況，需要輸入實際道路上機動車的行駛工況，并能夠與微觀層面的交通模型進行交互，模擬機動車每秒的排放，能夠相對準確地反應不同地區(qū)的實際道路排放，也是研究機動車排放的發(fā)展方向。但是要全面獲取具有代表性的機動車技術(shù)組成和不同道路的行駛工況則需要較高強度的調(diào)查。此類模型雖然也能夠通過統(tǒng)計學的聚合得到中觀以及宏觀層面的排放清單，但數(shù)據(jù)要求高，工作量大，目前在實際應用中并沒有用此方法編制中、宏觀的排放清單，但是與不同層面的交通模型耦合和是機動車模型研究的主要方向。 北京大學碩士學位論文 珠江三角洲機動車排放清單的開發(fā)及其不確定性分析 15 模型地域性 由于我國使用的大部分模型都是美國 開發(fā)的模型，因此地域性就是模型一個普遍存在的問題，主要表現(xiàn)就是模型的開發(fā)工況和采用的標準體系與中國的實際情況不同。美國開發(fā)的模型工況有 FTP7 US0 SC0 MEC0 UC（ LA92）等等數(shù)十種， MOBILE、 EMFAC、 IVE、 CMEM 等都是建立在這些工況的一個或幾個之上。這些工況根據(jù)開發(fā)時間和開發(fā)需要的不同，有著不同的速度和加速度的分布，與中國使用的歐洲工況 ECE15+EUDC 以及城市的實際工況相差很大。 表 21：模型工況特征的比較 Table121: Comparison of driving cycle characterization 工況 距離（ miles） 持續(xù)時間（ S） 平均速度 (m/h) 最大速度 (m/h) FTP75 1874 US06 () 596s () () MEC01 — 1920 — 80 UC（ LA92） () 1435 () 67（ ） ECE15+ EUDC 1180 北京實測 [26] — 模型地域性的另一個表現(xiàn)是模型內(nèi)嵌的排放標準，而這種排放標準往往不在模型的輸入?yún)?shù)中表現(xiàn)出來。 MOBILE 根據(jù)排放標準將輕型車分為 Tire1， Tier0,和 clean Tier0 三類，由測試結(jié)果回歸得到各自的修正因子。雖然模型輸入只是將車輛按照燃料和重量進行分類，但實際上假設了每個模型年的排放標準，因此即便是同一類型的車輛在不同的年份也有不同的修正參數(shù)。 EMFAC 與之類似，但因 為加州的排放標準更為嚴格及細致，技術(shù)種類也相對龐大：模型共有 219 種排放污染物（ exhaust emission）技術(shù)組，和 34 種蒸發(fā)污染物（ evaporative emission）技術(shù)組。 IVE 許多數(shù)據(jù)來源于 MOBIE，參數(shù)修正方法類似，排放標準分類相近。CMEM模型將測試車輛按照發(fā)動機類型、燃料配送系統(tǒng)、排放標準，即 Tier1,Tier0,催化器使用狀況等技術(shù)種類分成了 24 類，逐類測試分析。模型越全面，內(nèi)嵌的排放標準的分類就越細致。 北京大學碩士學位論文 珠江三角洲機動車排放清單的開發(fā)及其不確定性分析 16 表 22：輕型汽油車歐美排放標準值比較 Table22: Comparison of emission standards between Europe and for LDV 標準 CO THC NOx 歐 Ⅰ （ ）（ HC+NOx） g/km 歐 Ⅱ g/km （ HC+NOx） g/km 歐 Ⅲ g/km g/km g/km 歐 Ⅳ g/km g/km g/km Tier0 Tier1 g/mile g/mile g/mile TLEV g/mile g/mile g/mile LEV g/mile g/mile g/mile ULEV g/mile g/mile g/mile 與這些美國模型相對應的歐洲模型 COPERT 的最大優(yōu)勢，在于它的開發(fā)地歐洲與我國有相同的測試工況，相近發(fā)動機技術(shù)，并能兼容我國目前和未來一段時間內(nèi)的機動車排放控制標準。 COPERT 模型的測試車輛按 排放標準和技術(shù)類型分為， ECE 之前， ECE15/0001， ECE 15/02， ECE 5/03， ECE 15/04， EURO1，EURO2， EURO3， EURO4 等多種類型。 這與我國推行的歐 Ⅰ ，歐 Ⅱ ，國（歐）Ⅲ ，國（歐） Ⅳ 的排放標準是近似的。但作為統(tǒng)計類型的平均速度模型， COPERT也同樣存在著固定的工況難以代表實際情況的問題，與美國測試工況相比，歐洲的工況要簡單很多，主要由勻速，勻加速和勻減速組成，與我國城市實際工況仍然有差距。 模型的開放性 模型的開放性包括模型本身的成熟度，參數(shù)的獲取難 易，可以根據(jù)本地情況進行 修正的能力等 方面，它主要反應了模型對不同于開發(fā)環(huán)境的地區(qū)的兼容能力。 對于絕大部分的數(shù)學類模型來說，只有在應用過程中不斷根據(jù)現(xiàn)實情況調(diào)整參數(shù)才能逐漸得到完善，及時反應機動車控制水平的發(fā)展，同時，發(fā)展的時間越長，使用經(jīng)驗也越豐富，對后來的使用者借鑒意義也越大。 MOBILE 和 EMFAC二十 多 年 的發(fā)展證明了這一點。機動車工況模型出現(xiàn)較早，但是在近幾年才得到迅速發(fā)展，很多模型，比如 IVE， VTMICRO 等等都是在一些大型實驗室比如加州大學河邊分校工程學院環(huán)境研究與技術(shù)中心（ CECERT） ，美國橡樹嶺國家實北京大學碩士學位論文 珠江三角洲機動車排放清單的開發(fā)及其不確定性分析 17 驗室（ ORNL）或者實際道路排放的測試數(shù)據(jù)上建立，還未有足夠的時間根據(jù)使用經(jīng)驗進行調(diào)整，模型的敏感性分析也未全面，成熟度不如 MOBILE、 EMFAC之類的模型。 四種模型中 CMEM 數(shù)據(jù)強度最大，其他三個類似， IVE 略簡單，但需使用GPS。 模型的可移植性是指根據(jù)當?shù)厍闆r對模型中的參數(shù)進行修正的難易程度。 這與模型不可避免的地域性的問題不同，這個指標反應了模型反應當?shù)?情況的能力，例如基礎(chǔ)排放因子，排放控制計劃，車型種類等等能否盡可能多的被反映到模型中。 MOBILE 程序用 FROTRAN 語言編寫， 操作系統(tǒng)為 DOS。模型的一個很大的優(yōu)勢在于其開放的程序源代碼，使用者可以根據(jù)各地情況選擇需要修正模型的部分 。墨西哥在用 MOBILE 編制國家層面的排放清單時，對模型的基礎(chǔ)排放率、燃料特性、浸置參數(shù)作了修正，而香港在使用 EMFAC 時除了修正基本排放因子外，也將當?shù)氐呐欧趴刂朴媱澬拚诉M去。 IVE 模型用 JAVA 語言編寫，操作系統(tǒng)為 WINDOWS，模型中專門設立了一個基準因子修正界面，用戶可以輸入當?shù)氐幕鶞逝欧乓蜃?，對模型?nèi)嵌的排放因子進行校正，此外還可以添加IVE 模型分類以外車型的基準排放因子，操作簡單，但僅限 于基礎(chǔ)排放因子，范圍不如 MOBILE 廣，修正經(jīng)驗不足。 COPERT 操作系統(tǒng)為 WINDOWS， 98%都使用于歐洲地區(qū)，修正經(jīng)驗較少，且源代碼不開放。 CMEM 系統(tǒng)復雜，參數(shù)之間的聯(lián)系緊密，模型在編寫階段確定后難以再修改，可移植性不強。 模型的比較與選擇 表 23 為各模型的適用性特點。 通過比較可見， IVE， CMEM 類行駛工況模型以瞬態(tài)速度 加速度行駛狀態(tài)為基礎(chǔ)，對不同工況下機動車排放進行模擬。這類模型沒有固定的工況，需要輸入實際道路上機動車的行駛 工況，并能夠與微觀層面的交通模型進行交互，模擬機動車每 秒的排放 。但是要全面獲取具有代表性的機動車技術(shù)組成和不同道路的行駛工況則需要較高強度的調(diào)查。此類模型雖然也能夠通過統(tǒng)計學的聚合得到中觀以及宏 觀層面的排放清單，但數(shù)據(jù)要求高，工作量大，目前在實際應用中并很少 用此方法編制中、宏觀的排放清單 。并且在實際調(diào)查中還要用到 GPS 等設備。 北京大學碩士學位論文 珠江三角洲機動車排放清單的開發(fā)及其不確定性分析 18 表 23：模型適用性比較 Table23: Comparison of models adaptability 模型 模型原理 可移植性 數(shù)據(jù)庫 參數(shù)可獲性 應用范圍 表征 參數(shù) 類型 結(jié)果 計算 原理 數(shù)據(jù)來源 可移植性 發(fā)展 時間 參數(shù) 設備 MOBILE 宏觀 中觀 平均 速度 排放因子 平均 統(tǒng)計 回歸 臺架試驗 開放的源 代碼 29 年 27 無 EMFAC 宏觀 中觀 平均 速度 排放因子 平均 統(tǒng)計 回歸 臺架試驗 源代碼不 開放 19 年 16 無 IVE 宏觀 中觀 VSP， 平均 速度 工況 平均 統(tǒng)計 回歸 臺架試驗， 實際測量 提供基礎(chǔ)排放因子修正界面 4 年 19 GPS， VOCE CMEM 微觀 中觀 宏觀 發(fā)動機功率需求 工況 瞬時 物理 原理 臺架試驗 源代碼 不開放 6 年 47 GPS COPERT 中觀 宏觀 平均 速度 排放因子 平均 統(tǒng)計 回歸 臺架試驗 源代碼 不開放 17 年 15 無 而 MOBILE、 EMFAC、 COPERT 類平均速度模型是對固定工況上的臺架測試進行回歸的結(jié)果，采用平均速度來表征行駛對排放的影響，采用速度修正因子來計算非測試工況下的排放因子。此類模型最大的缺點在于固定的工況不能代表道路的實際情況，而單一的平均速度參數(shù)無法反映出行駛狀態(tài)的變化對排放的影響。但此類模型應用性強，易于與中、宏觀交通模型交互，編制地區(qū)或城市的機動車排放清單，預測空氣質(zhì)量。 而其中 MOBILE 模型發(fā) 展時間最長，模型相對完整，同時還不定期根據(jù)實際情況更新數(shù)據(jù)庫，而成為應用最廣泛的模型之一。此外， MOBILE 模型由于其開放的源代碼使得本地化修正更易實現(xiàn)，考慮到下一步的不確定性分析也需要對源代碼進行調(diào)整，因此選用 模型計算排放清單并以此為基礎(chǔ)分析其不確定性。 MOBILE6 主要計算方法 MOBILE 系列模型的核心數(shù)據(jù)為基本排放因子（ BEF），數(shù)據(jù)來源為美國環(huán)保局組織的各種不同的在用車排放水平檢測結(jié)果，以及聯(lián)邦測試程序 FTP 中測得的排放結(jié)果。計算原理是對基本排放因子進行行使里程、溫度 、車速、駕駛行為等北京大學碩士學位論文 珠江三角洲機動車排放清單的開發(fā)及其不確定性分析 19 因素的修正， 其基本排放因子 [2729]的確定和主要修正方法 ，包括溫度 [30]、空調(diào) [31]、速度 [3233]等校正 如下 。 基礎(chǔ)排放因子 Tier1 之前的車輛的基礎(chǔ)排放率都在數(shù)據(jù)庫 BD04 和 BD40 中，其中， BD04是重型車 、摩托車 所有模擬年的基礎(chǔ)排放率，和 81 年之前， 94 年之后輕型汽車、卡車啟動運行排放率。 BD40 是 8193 年之間輕型汽車和卡車的啟動運行排放率。 Tier 1 以及以后（包括 TLEV， ULEV，加州 LEV1，聯(lián)邦 NLEV 計劃， Tier2標準）的輕型汽車（ LDV）和輕型卡車（ LDT）的基礎(chǔ)排放率， 需要考慮 OBD系統(tǒng)和 I/M 對這些車輛的影響。確定這些車輛基本排放率的主要方法是基于這些車輛的排放標準之間的關(guān)系。 Tier1 和之后排放標準的 NOx 基本排放率建立在1122 輛輕型車和 62 輛 Tier1 的輕型卡車。 Tier1 和之后排放標準的 HC 基本排放率建立在 1988 到 1993 年之間的 PFI（燃料傳輸系統(tǒng)中的一種）的輕型汽車的基礎(chǔ)上。 機動車從 1994 年開始實施 Tier1 排放標準， 94 和 95 兩年并沒有安裝 OBD系統(tǒng)，從 1996 年開始，所有在加州之外出售的輕型汽車和輕型卡車都裝 有 OBD系統(tǒng)。所以 Tier1 以及之后的排放標準的車輛的劣化率必須都考慮到 OBD 的影響。 從 2022 年開始，所有的 I/M 計劃都要求裝有 OBD 系統(tǒng)。所以 Tier1 以后的基礎(chǔ)排放率的計算模擬了一下幾種狀況： ? 沒有 OBD 和 IM：主要用于 94， 95 年的車輛，同時也用來計算只有 OBD和 OBD/IM 情況下的基礎(chǔ)排放率。 ? 只有 OBD 情況（沒有 IM）：用于計算 1996