Xây dựng chu trình lái đặc trưng cho xe buýt tại hà nội và ứng dụng trong kiểm kê phát thải

Xây dựng chu trình lái đặc trưng cho xe buýt tại Hà Nội và ứng dụng trong kiểm kê phát thải Xây dựng chu trình lái đặc trưng cho xe buýt tại Hà Nội và ứng dụng trong kiểm kê phát thải Xây dựng chu trình lái đặc trưng cho xe buýt tại Hà Nội và ứng dụng trong kiểm kê phát thải Xây dựng chu trình lái đặc trưng cho xe buýt tại Hà Nội và ứng dụng trong kiểm kê phát thải Xây dựng chu trình lái đặc trưng cho xe buýt tại Hà Nội và ứng dụng trong kiểm kê phát thải

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN VIẾT THÙ Y LINH XÂY DỰNG CHU TRÌ NH LÁI ĐẶC TRƯNG CHO XE BUÝT TẠI HÀ NỘI VÀ ỨNG DỤNG TRONG KIỂM KÊ PHÁT THẢI Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS NGHIÊM TRUNG DŨNG Hà Nội - 2017 Xây dựng chu trình lái đặc trưng cho xe buýt Hà Nội ứng dụng kiểm kê phát thải - Nguyễn Viết Thùy Linh - CH2014A KTMT LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Nghiêm Trung Dũng tận tình hướng dẫn cho tơi cách tư khoa học tạo điều kiện thuận lợi suốt thời gian thực nghiên cứu để tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn NCS Nguyễn Thị Yến Liên ThSVũ Phạm Huyền nhiệt tình giúp đỡ chia sẻ thơng tin quý giá phục vụ cho luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn tất Thầy, Cô giáo thuộc Viện Khoa học Công nghệ Môi trường – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, người truyền thụ khơng kiến thức mà cịn nhiệt huyết cho Xin gửi lời đồng cảm ơn đến anh chị bạn lớp cao học KTMT khóa 2014A chia sẻ sống học tập để tơi hồn thành khóa học Cuối cùng, tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân tất bạn bè bên cạnh động viên giúp đỡ để tơi hoàn thành luận văn Học viên Nguyễn Viết Thùy Linh Viện Khoa học Công nghệ Môi trường - ĐHBKHN –Tel: (84.4) 38681686 – Fax: (84.4) 38693551 i Xây dựng chu trình lái đặc trưng cho xe buýt Hà Nội ứng dụng kiểm kê phát thải - Nguyễn Viết Thùy Linh - CH2014A KTMT LỜI CAM ĐOAN Tôi Nguyễn Viết Thùy Linh, học viên cao học lớp KTMT 2014A, thực đề tài “Xây dựng chu trình lái đặc trưng cho xe buýt Hà Nội ứng dụng kiểm kê phát thải” hướng dẫn PGS.TS Nghiêm Trung Dũng NCS Nguyễn Thị Yến Liên Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu thảo luận luận văn thật không chép tài liệu khác Học viên Nguyễn Viết Thùy Linh Viện Khoa học Công nghệ Môi trường - ĐHBKHN –Tel: (84.4) 38681686 – Fax: (84.4) 38693551 ii Xây dựng chu trình lái đặc trưng cho xe buýt Hà Nội ứng dụng kiểm kê phát thải - Nguyễn Viết Thùy Linh - CH2014A KTMT MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT viii MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU .2 1.1 Hiện trạng xe buýt Hà Nội 1.1.1 Quy mô hệ thống xe buýt Hà Nội 1.1.2 Ơ nhiễm mơi trường khơng khí từ hoạt động xe buýt Hà Nội 1.2 Hệ số phát thải 1.2.1.Khái niệm 1.2.2 Một số phương pháp xác định 1.3 Chu trình lái 1.3.1 Khái niệm chu trình lái .9 1.3.2 Ảnh hưởng chu trình lái tới hệ số phát thải .11 1.3.3.Đặc tính chu trình lái 13 1.4 Các phương pháp xây dựng chu trình lái đặc trưng .16 1.4.1 Xây dựng chu trình lái dựa vi hành trình (micro-trip) 17 1.4.2 Xây dựng chu trình dựa phân đoạn .17 1.4.3 Xây dựng chu trình với phân loại đặc tính 18 1.4.4 Xây dựng chu trình dựa phương thức lái 19 1.5 Nghiên cứu xây dựng chu trình lái Việt Nam 20 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1 Quy trình thực 21 2.1.1 Sơ đồ khối trình thực 21 2.1.2 Phương pháp xây dựng chu trình lái đặc trưng 22 2.1.3 Giới thiệu mơ hình IVE .30 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường - ĐHBKHN –Tel: (84.4) 38681686 – Fax: (84.4) 38693551 iii Xây dựng chu trình lái đặc trưng cho xe buýt Hà Nội ứng dụng kiểm kê phát thải - Nguyễn Viết Thùy Linh - CH2014A KTMT 2.2 Thu thập liệu 33 2.2.1 Xác định khu vực tuyến buýt khảo sát 33 2.2.2 Thu thập thông tin đặc điểm kỹ thuật phương tiện .35 2.2.3 Đếm số lượng phương tiện .35 2.2.4 Thu thập liệu hành trình lái 37 2.2.5 Thu thập liệu thứ cấp 37 2.3 Phân tích liệu .37 2.3.1 Dữ liệu phương thức lái (vận tốc – thời gian) .37 2.3.2 Dữ liệu đặc điểm kỹ thuật phương tiện .40 2.3.3 Xác định lưu lượng xe trung bình 42 2.4 Chạy mơ hình tạo lập chu trình lái đặc trưng 42 2.5 Chạy mơ hình IVE 42 2.6 Xác định hệ số phát thải xe buýt 42 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43 3.1 Hoạt động xe buýt Hà Nội .44 3.1.1 Đặc điểm kỹ thuật xe buýt Hà Nội 44 3.1.2 Lưu lượng xe 45 3.1.3 Sự biến động phương thức lái theo thời gian ngày 45 3.1.4 Phương thức lái cao điểmbuổi sáng 48 3.2 Chu trình lái đặc trưng xe buýt Hà Nội cao điểm buổi sáng .50 3.2.1 Bộ thơng số đặc trưng tối thiểu chu trình lái .50 3.2.2 Chu trình lái đặc trưng 51 3.2.3 Sự phù hợp chu trình lái xây dựng với liệu lái thực tế 55 3.2.4 Đặc trưng lái xe buýt Hà Nội cao điểm buổi sáng tương quan so sánh với số thành phố thuộc quốc gia khác 57 3.3 Hệ số phát thải xe buýt Hà Nội cao điểm buổi sáng 60 3.4 Kiểm kê phát thải 62 3.4.1 Kiểm kê phát thải cho cao điểm buổi sáng 62 3.4.2 Kiểm kê phát thải cao điểm buổi sáng cho giai đoạn 2015 - 2020 63 KẾT LUẬN .65 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường - ĐHBKHN –Tel: (84.4) 38681686 – Fax: (84.4) 38693551 iv Xây dựng chu trình lái đặc trưng cho xe buýt Hà Nội ứng dụng kiểm kê phát thải - Nguyễn Viết Thùy Linh - CH2014A KTMT TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC 70 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường - ĐHBKHN –Tel: (84.4) 38681686 – Fax: (84.4) 38693551 v Xây dựng chu trình lái đặc trưng cho xe buýt Hà Nội ứng dụng kiểm kê phát thải - Nguyễn Viết Thùy Linh - CH2014A KTMT DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Số lượng phương tiện tuyến hệ thống xe buýt Hà Nội giai đoạn 2010 - 2015 Bảng Thành phần tuổi xe buýt Hà Nội Bảng Hệ số phát thải (EF) hệ thống xe buýt Hà Nội Bảng Tiêu hao nhiên liệu phát thải phương tiện thử nghiệm (xe tơ con)dưới chu trình lái xác định 11 Bảng Các thông số đặc trưng chu trình lái 13 Bảng Độ phân giải mặc định cho phép rời rạc hóa 23 Bảng 2 Các thông số đặc trưng sử dụng xây dựng chu trình lái .24 Bảng Đặc điểm kỹ thuật chu trình lái .28 Bảng Các biến cơng thức tính tốc độ phát thải IVE 32 Bảng Các yếu tố điều chỉnh cho file Location mơ hình IVE 33 Bảng Các tuyến đường khảo sát 34 Bảng Điểm cắt sử dụng tính tốn RPMindex .39 Bảng Giới hạn để xác định bin theo VSP Engine stress 39 Bảng Phân loại kỹ thuật dòng phương tiện .41 Bảng Đặc điểm kỹ thuật xe buýt Hà Nội 44 Bảng Lưu lượng xe buýt Hà Nội cao điểm buổi sáng 45 Bảng 3 Các thơng số chu trình lái xe buýt Hà Nội cao điểm buổi sáng 53 Bảng Phân phối tần suất trạng thái gia tốc – vận tốc (%) 54 Bảng Hệ số phát thải xe buýt Hà Nội cao điểm buổi sáng 60 Bảng So sánh hệ số phát thải cao điểm buổi sáng với nghiên cứu trước 61 Bảng Phát thải cao điểm buổi sáng xe buýt Hà Nội .62 Bảng3.8.Một số thông tin hoạt động xe buýt Hà Nội cao điểm buổi sáng 63 Bảng Kiểm kê phát thải cao điểm buổi sáng cho xe buýt Hà Nội giai đoạn 2015 – 2020 (tấn/năm) 63 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường - ĐHBKHN –Tel: (84.4) 38681686 – Fax: (84.4) 38693551 vi Xây dựng chu trình lái đặc trưng cho xe buýt Hà Nội ứng dụng kiểm kê phát thải - Nguyễn Viết Thùy Linh - CH2014A KTMT DANH MỤC HÌNH Hình 1 Tỷ lệ khí gây nhiễm theo nguồn phát thải .5 Hình Tỷ lệ phát thải loại phương tiện Hà Nội 2008 - 2010 Hình Hệ số phát thải (EF) bốn thành phố sử dụng mơ hình IVE Hình Minh họa chu trình lái đa giác Hình Minh họa chu trình lái tức thời .10 Hình So sánh mức độ phát thải chất ô nhiễm chu trình lái .13 Hình Minh họa sơ đồ hình từ việc phân cụm thơng số .25 Hình 2 Ví dụ ma trận chuyển trạng thái TPM 26 Hình Sơ đồ trình tạo thành chu trình lái .28 Hình Minh họa độ lệch phân vị từ giá trị phân vị thứ 50 thông số 30 Hình 5.Cấu trúc lõi mơ hình IVE 31 Hình Biến thiên vận tốc ngày thường tuyến buýt Hà Nội 46 Hình Biến thiên vận tốc ngày nghỉ tuyến buýt Hà Nội 47 Hình 3 Biến thiên vận tốc ngày trung bình tuyến buýt Hà Nội .47 Hình Vận tốc cao điểm buổi sáng xe buýt Hà Nội .48 Hình Thành phần mức phát thải xe buýt Hà Nội 49 Hình Đồ thị kết trình phân cụm thông số .51 Hình Chu trình lái đặc trưng xe buýt Hà Nội cao điểm buổi sáng .51 Hình Đồ thị gia tốc – thời gian chu trình lái đặc trưng xe buýt Hà Nội cao điểm buổi sáng 52 Hình Phân phối trạng thái vận tốc – gia tốc chu trình lái xe buýt Hà Nội cao điểm buổi sáng 55 Hình 10 Độ lệch SAFD chu trình lái xây dựng liệu lái thực .56 Hình 11 Chu trình lái xe buýt Hà Nội cao điểm buổi sáng số chu trình lái khác giới 57 Hình 12 So sánh vận tốc chu trình lái 58 Hình 13 So sánh gia tốc chu trình lái 58 Hình 14 So sánh phần trăm chế độ vận hành chu trình lái 59 Hình 15 So sánh thông số PKE chu trình lái 60 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường - ĐHBKHN –Tel: (84.4) 38681686 – Fax: (84.4) 38693551 vii Xây dựng chu trình lái đặc trưng cho xe buýt Hà Nội ứng dụng kiểm kê phát thải - Nguyễn Viết Thùy Linh - CH2014A KTMT DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT AQI Air Quality Index – Chỉ số chất lượng không khí BDC Bangkok Driving Cycle – Chu trình lái Bangkok CNG Compressed Natural Gas – Khí thiên nhiên (nén) CUEDC Composite Urban Emissions Drive Cycle – Chu trình lái phát thải thị hỗn hợp ECE Chu trình lái Ủy ban Kinh tế Châu Âu (Economic Commission for Europe) EF Emission Factor – Hệ số phát thải EUDC Extra Urban Driving Cycle – Chu trình lái thị bổ sung FTP Federal Test Procedure – Quy trình thử nghiệm liên bang GPS Global Positioning System – Hệ thống định vị tồn cầu IVE International Vehicle Emissions – Mơ hình phát thải quốc tế cho phương tiện giới đường LPG Liquefied Petroleum Gas – Khí dầu mỏ hóa lỏng NEDC New European Driving Cycle – Chu trình lái Châu Âu PCA Principal Component Analysis – Phương pháp phân tích thành phần PKE Positive Kinetic Energy – Động dương RSD Remote Sensing Devices – Thiết bị viễn thám SAFD Speed - Acceleration Frequency Distribution – Phân phối tần suất vận tốc - gia tốc TPM Transition Probability Matrix – Ma trận xác suất chuyển US EPA United States Environmental Protection Agency – Cục bảo vệ môi trường Mỹ VSP Vehicle Specific Power – Công suất riêng phương tiện Viện Khoa học Công nghệ Môi trường - ĐHBKHN –Tel: (84.4) 38681686 – Fax: (84.4) 38693551 viii Xây dựng chu trình lái đặc trưng cho xe buýt Hà Nội ứng dụng kiểm kê phát thải - Nguyễn Viết Thùy Linh - CH2014A KTMT MỞ ĐẦU Phát thải từ hoạt động giao thông vận tải đường chiếm tỷ lệ đáng kể tổng lượng nhiễm khơng khí khu vực đô thị, đặc biệt quốc gia phát triển có Việt Nam Việc tính tốn tổng lượng ô nhiễm kiểm kê phát thải từ hoạt động phương tiện nhiệm vụ quan trọng quản lý chất lượng khơng khí thị Phát thải nhiễm cần ước tính cách xác để đảm bảo kế hoạch kiểm sốt chất lượng khơng khí thiết kế thực phù hợp với tình hình thực tế Hệ số phát thải công cụ đơn giản để ước tính lượng phát thải chất nhiễm khơng khí có đủ thơng tin nguồn phát thải Việc xây dựng liệu hệ số phát thải cho giao thông tiến hành từ sớm nước phát triển Việt Nam mẻ, giai đoạn nghiêncứu thửnghiệm Trong thực tế Việt Nam nay, có hai phương pháp để xây dựng ngân hàng hệ số phát thải, bao gồm: - (1) Dựa liệu hệ số phát thải chuẩn giới phương tiện sử dụng hệ số đánh giá tình trạng giao thơng nước - (2) Xây dựng liệu hệ số phát thải thông qua thống kê phương tiện thử nghiệm chủng loại phương tiện đặc trưng băng thử theo chu trình lái tiêu chuẩn chu trình lái Châu Âu Cả hai phương pháp dẫn đến sai số lớn áp dụng tính tốn tổng lượng phát thải Phương pháp (1) gặp phải trích gay gắt nhà chuyên môn sai số lớn hệ số đánh giá tình trạng giao thơng, chủng loại phương tiện nước ta khác so với nước khác Sử dụng phương pháp (2) không phản ánh xác tình trạng phát thải thực tế chu trình lái phát triển dựa tảng giao thông, phương tiện Châu Âu, nước ta, đặc trưng phương tiện, điều kiện vận hành, sở hạ tầng giao thông, hành vi người lái hồn tồn khác biệt Vì vậy, việc xây dựng chu trình lái đặc trưng phản ánh đặc tính lái điều kiện thực tế địa phương, từ ứng dụng để thu hệ số phát thải phản ánh thực tế điều cần thiết Hiện nay, việc xây dựng chu trình lái đặc trưng cho phương tiện giao thơng đường cịn chưa đầy đủ dừng lại xây Viện Khoa học Công nghệ Môi trường - ĐHBKHN –Tel: (84.4) 38681686 – Fax: (84.4) 38693551 ... dựng chu trình lái đặc trưng cho xe buýt Hà Nội ứng dụng kiểm kê phát thải - Nguyễn Viết Thùy Linh - CH2014A KTMT dựng chu trình lái đặc trưng cho xe máy Trong đó, hoạt động xe tơ nói chung xe. .. Mục tiêu đề tài: o Xây dựng chu trình lái đặc trưng cho xe buýt Hà Nội cao điểm o Góp phần xây dựng liệu hệ số phát thải cho xe buýt Hà Nội cao điểm dựa chu trình lái đặc trưng  Đối tượng phạm... Xây dựng chu trình lái đặc trưng cho xe buýt Hà Nội ứng dụng kiểm kê phát thải - Nguyễn Viết Thùy Linh - CH2014A KTMT File xử lý liệu chu trình lái Giao diện chạy phần mềm tạo lập chu trình lái