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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:王文正
研究生(外文):Wen-Jeng Wang
論文名稱:以實際道路行車型態作動力計測試之機車排放係數研究
論文名稱(外文):Motorcycyles emission factors determined by dynamometric tests using real road driving cycles.
指導教授:陳康興陳康興引用關係
指導教授(外文):Kang-Shin Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:環境工程研究所
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:246
中文關鍵詞:因子分析排放係數代表性行車形態動力計
外文關鍵詞:driving cyclefactor analysisDynamometeremission factor
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近幾十年來,台灣地區工商業成長迅速,各項建設突飛猛進,經濟發展促使社會結構發生很大的變化,形成都市人口、車輛急遽增加,住宅擁擠,致生活品質日漸不佳。而當交通量不斷遞增時,排放之空氣污染物亦隨之增加。以汽機車為例,其排放廢氣以一氧化碳、氮氧化物及碳氫化合物為主;其中,一氧化碳(CO)對人體血紅素攜氧量有直接影響,氮氧化物(NOx)及碳氫化合物(HC)則與光化學反應及臭氧污染息息相關。因此,如何降低機動車輛之污染,已成為環保主管單住一個十分重要的課題。
在歷年各縣市所執行之移動污染源稽查管制計畫中,需估算移動車輛之排放量、削減量與削減率以作為執行成效之評估。然而在推估過程中,車輛排放係數多依賴國外之排放係數推估法,其中雖有稍作調整,但影響排放係數的因數甚多,諸如:區域性道路結構特性、行車型態、交通流量、駕駛者行車態度與環境溫度,因此影響到地區平均排放係數與年排放總量的估計結果。國內利用標準ECE行車型態為機車新車審驗之標準,但發覺仍與實際狀況有所差異。因此建立本土化之標準行車型態以作為審驗標準及精確求得排放係數之必要步驟,並進而協助環保單位作為決策與評估執行績效之參考依據。
本研究在台北市8個路口、台中市12個路口、高雄市4個路口及屏東市5個路口進行追車調查,共獲得183個成功旅次。台北都會區平均旅次旅行速率為15.94 km/hr,平均旅次行駛速率為22.64 km/hr,平均旅次最高速率為41.2 km/hr,平均怠速時間比30 %,平均加速時間比24 %,平均減速時間比25 %,平均定速時間比21 %;台中都會區平均旅次旅行速率為18.41 km/hr,平均旅次行駛速率為24.27 km/hr,平均旅次最高速率為40.23 km/hr,平均怠速時間比30 %,平均加速時間比24 %,平均減速時間比25 %,平均定速時間比21 %;高雄都會區平均旅次旅行速率為19.16 km/hr,平均旅次行駛速率為24.88 km/hr,平均旅次最高速率為41.29 km/hr,平均怠速時間比23 %,平均加速時間比26 %,平均減速時間比27 %,平均定速時間比24 %;屏東縣平均旅次旅行速率為27.79 km/hr,平均旅次行駛速率為30.40 km/hr,平均旅次最高速率為53.07 km/hr,平均怠速時間比8 %,平均加速時間比34 %,平均減速時間比26 %,平均定速時間比32 %。
本研究將所得之旅次樣本依因子分析方法獲得地區代表性行車型態以作動力計測試。由代表性行車型態所作動力計測試結果,台北都會區平均排放係數CO為8.24 g/km,THC為2.53 g/km,NOX為0.12 g/km,CO2為55.98 g/km;台中都會區平均排放係數CO為7.81 g/km,THC為2.28 g/km,NOX為0.12 g/km,CO2為54.31 g/km;高雄都會區平均排放係數CO為6.53 g/km,THC為1.62 g/km,NOX為0.13 g/km,CO2為54.03 g/km;屏東縣平均排放係數CO為6.79 g/km,THC為1.63 g/km,NOX為0.13 g/km,CO2為41.42 g/km。
Because of the economic development of Taiwan, population gathering and the habit of people using transports, these considerations have made vehicle grow up fast. Vehicles emitted a large amount of pollutant that has caused many air pollution occasions. The motive of this study is to understand the motorcycle driving cycle, amount of pollutant and emission factor in four areas —Taipei, Taichung, Kaoshiung and Pingtung. But it is very poor on concerning study in Taiwan. It is necessary to go on the concerning investigation and to establish the driving cycle and the actual emission factor of mobile source of Taiwan.
The experiment includes two parts: one is regional driving pattern that is selected by factor analysis from samples; the other is to get the concentration of the pollutant and to calculate emission factors of the one by using Dynamometer. The pollutants are carbon monoxide (CO), total hydrocarbon (THC) and nitrogen oxides (NOX).
In this study, the emission factors of motorcycles of the four areas are “Taipei: CO 8.24 g/km, THC 2.53 g/km, NOX 0.12 g/km, CO2 55.98 g/km, Taichung: CO 7.81 g/km, THC 2.28 g/km, NOX 0.12 g/km, CO2 54.31 g/km, Kaoshiung: CO 6.53 g/km, THC 1.62 g/km, NOX 0.13 g/km, CO2 54.03 g/km, and Pingtung: CO 6.79 g/km, THC 1.63 g/km, NOX 0.13 g/km, CO2 41.42 g/km.
目 錄
中文摘要………………………………………………………………….I
ABSTRACT………………………………….…………………..….….III
謝 誌…………………………………………………………………..IV
目 錄…………………………………………………………………V
表目錄………………………………………………………………VIII
圖目錄………………………………………………………….……..X
第一章 前言……………..…………………………………………….1-1
1-1 研究動機………………………………………………..1-1
1-2 研究目的……………………………………………..…1-2
1-3 研究架構………………………………………………..1-3
第二章 文獻回顧……………..……………………………………….2-1
2-1 進行研究之地區其所在概況…………………………..2-1
2-1-1 地理背景…………..……………………………2-1
2-1-2 機車與人口數分析………..………………….2-9
2-1-3 空氣品質現況分析……………………………2-13
2-1-4 空氣污染物排放量現況分析…………………2-21
2-2 追車調查及方法………………………………….…...2-32
2-2-1 固定路線追車…………..…………………..…2-32
2-2-2 隨機追車……………………..……………….2-33
2-2-3 起迄追車…………………………..…………..2-33
2-3 駕駛行為設計回顧…………………………..…….…2-35
2-4 各國標準行車型態……………………………….…2-36
2-4-1 美國環保局聯邦測試程序之行車型態…..…..2-37
2-4-2 日本行車型態……………………………..…2-38
2-4-3 歐洲經濟聯盟行車型態……………………..2-40
2-5 地方型代表性行車型態…………………….…..……2-41
2-5-1 瞬時代表性行車型態………………..………..2-41
2-5-2 規則代表性行車型態…………………………2-47
2-6 我國有關行車型態之研究………………..……..……2-49
2-7 行車型態建構方法……………………………………2-54
2-7-1 行車型態建構方法…………………………..2-54
2-7-2 樣本蒐集方法比較……………………………2-56
2-7-3 行車型態建構方法之比較……………………2-56
2-8 車輛污染物排放特徵…………………………………2-57
2-8-1 車輛空氣污染物排放來源……………………2-58
2-8-2 車輛空氣污染物之危害性……………………2-59
2-8-3 機動車輛排放量推估…………………………2-64
2-8-4 機動車輛排放係數.. ………………………….2-67
2-9 機車排放空氣污染物管制………………………….2-72
第三章 研究方法與步驟…………..…………………….………….3-1
3-1 研究方法流程……………………….…………………3-1
3-2 研究方法………………………….…………………….3-1
3-2-1 相關資料蒐集、分析及彙整…………..………3-1
3-2-2 都會區機車行車型態之建構…………………..3-3
3-2-2.1 追車方式之選擇……………………...3-4
3-2-2.2 採樣路段之選擇………………..…….3-5
3-2-2.3 採樣時段之選擇……………..………3-5
3-2-2.4 磁感式追車記錄器……………..…….3-5
3-2-2.5代表性行車型態建構理論基礎……….3-9
3-2-3 車輛怠速污染排放濃度測試…………………3-12
3-2-4 利用車體動力計模擬都會區行車型態….…3-12
3-2-5 機車CO及THC平均排放係數推估…………3-14
3-3 使用中機車CO及THC排放總量推估……………...3-15
第四章 結果與討論…………………………………………………4-1
4-1台北市、台中市、高雄市及屏東縣
行車型態建構………………………….……………….4-1
4-1-1 三都會區及屏東縣行車特性…………………4-1
4-1-2 三都會區及屏東縣代表性行車型態建構.…….4-3
4-1-3 以Z-檢定法驗證代表性行車型態選取結果.4-11
4-1-4 與相關文獻及法規標準之行車型態比較…..4-12
4-2動力計測定結果與分析………………………..……4-15
4-2-1動力計測試與排放係數之計算結果………….4-15
4-2-2怠速濃度與排放係數之關係………....………..4-23
4-2-3相同車種之污染值及油耗值之比較………….4-28
4-2-4 三都會區與屏東縣機車之污染排放總量推估4-29
4-2-5相關研究結果比較………………………….…4-30
4-2-5.1台北、高雄都會區排放係數比較…4-30
4-2-5.1 實際道路行車型態排放係數
與ECE排放係數比較……………...4-31
第五章 結論與建議…………………………..……………….…….5-1
5-1 結論…………………………………………………….5-1
5-2 建議…………………………………………………….5-3
參考文獻…………………………………………………....………參-1
附錄………………………………………………………….…...附錄1-1
附錄一 機車排氣控制基本概念……………………..…….….附錄1-1
附錄二 機器腳踏車冷車行車型態
排氣污染測試方法及程序……………………..……..附錄2-1
附錄三 三都會區追車紀錄及追車路口示意圖…………...….附錄3-1
附錄四 三都會區測錄之全部行車型態…………….…..….…附錄4-1
附錄五 多變數迴歸分析…………….…………….………..…附錄5-1
表 目 錄
表 2-1台北市、高雄市、台中市及屏東縣人口數基本統計量表…..2-11
表 2-2台北市、高雄市、台中市及屏東縣機車數基本統計量表…2-13
表 2-3 台北市自動監測站民國90年10月份監測資料………..…..2-14
表 2-4 高雄市自動監測站民國90年10月份監測資料…………..2-16
表 2-5 台中市自動監測站民國90年10月份監測資料………….2-18
表 2-6 民國 84年~ 89年 台中市PSI > 100 站日數統計………...2-18
表 2-7屏東縣自動監測站民國90年10月份監測資料……………2-20
表 2-8 世界各國所採用之標準行車型態………………..…………2-36
表 2-9 歷年構建代表性行車型態文獻一覽表…………….……….2-54
表 2-10 有關行車型態建構之研究………………………..………2-57
表 2-11 機車廢氣所含物質及對健康的影響……..……………….2-59
表 2-12 一氧化碳與血紅素結合對於人體之影響……………..…..2-62
表 2-13 二氧化氮對人體之健康影響………………………………2-62
表 2-14 不同延車公里推估方法之分析比較………………………2-66
表 2-15 使用中機車排放標準……………………………..………..2-69
表 2-16 不同行車型態動力計量測排放係數……………..……….2-69
表 2-17 利用動力計檢測機車污染物排放係數……………..……..2-70
表 2-18 以動力計測試汽車及機車污染排放係數……………..…..2-71
表 2-19 以動力計測試屏東縣機車行車型態之排放係數…..……..2-72
表 2-20 我國有關車輛污染管制法令…………..………….………2-73
表 3-1行車型態特性準則參數之定義……………………………3-4
表 4-1台北市、台中市、高雄市及屏東縣之旅次行車特性….………4-2
表4-2 台北行車型態因子軸之因子負荷量………………………4-5
表4-3 台中行車型態因子軸之因子負荷量………………………...4-5
表4-4 高雄行車型態因子軸之因子負荷量……………………...…4-6
表4-5 屏東行車型態因子軸之因子負荷量…………………...……4-6
表4-6 三都會區總行車型態因子軸之因子負荷量…………...……4-7
表4-7 代表性行車型態之行車特性………………………….…….4-8
表4-8 代表性行車型態之檢定結果………….………………4-11
表 4-9 本研究行車型態與各知名行車型態之比較………………4-14
表 4-10台北市代表性行車型態動力計測試結果……...…………4-17
表 4-11台中市代表性行車型態動力計測試結果………….………4-18
表 4-12 高雄市代表性行車型態動力計測試結果……….……….4-19
表4-13 屏東縣行車型態動力計測試結果………………………4-20
表 4-14動力計測試車種……………..…………………………….4-21
表 4-15排放係數χ2檢定結果……….…………..………………4-22
表 4-16總行車型態動力計測試結果……………..………………4-25
表 4-17相同車種在不同行車型態下之污染值及油耗值.…………4-28
表 4-18台北市、台中市、高雄市與屏東縣機車排放總量推估…….4-29
表 4-19台北及高雄污染排放係數之比較…………………….……4-30
表 4-20都會區行車型態與ECE排放係數之比較…………….……4-32
圖 目 錄
圖 2-1 台北市行政區圖……………………………………………...2-5
圖 2-2 高雄市行政區圖……………………………………………...2-6
圖 2-3 台中市行政區圖………………………………………………2-7
圖 2-4 屏東縣行政區圖………………………………………………2-8
圖 2-5 台北、基隆地區空氣品質監測站分佈圖………..…………..2-14
圖 2-6 高雄屏東地區空氣品質監測站分佈圖……..………………2-15
圖 2-7 台中、彰化地區空氣品質監測站分佈圖……………..……..2-17
圖 2-8 台中市自動測站歷年PSI>100之站日數統計………..……2-19
圖 2-9台北市移動污染源PM10排放量……….……………….……2-22
圖 2-10 台北市移動污染源SOx排放量…………………………2-22
圖 2-11 台北市移動污染源NOx排放量…………………….……2-22
圖 2-12 台北市移動污染源NMHC排放量……………….………2-23
圖 2-13 台北市移動污染源CO排放量…………………………..2-23
圖 2-14 高雄市移動污染源PM10排放量…………………………2-24
圖 2-15 高雄市移動污染源SOx排放量………………………….2-25
圖 2-16 高雄市移動污染源NOx排放量…………………………2-25
圖 2-17 高雄市移動污染源NMHC排放量………………………2-25
圖 2-18 高雄市移動污染源CO排放量………………………….2-26
圖 2-19 台中市移動污染源PM10排放量…………………………2-27
圖 2-20 台中市移動污染源SOx排放量………………………….2-27
圖 2-21 台中市移動污染源NOx排放量…………………………2-28
圖 2-22 台中市移動污染源NMHC排放量………………………2-28
圖 2-23 台中市移動污染源CO排放量…………………………...2-28
圖 2-24 屏東縣移動污染源PM10排放量…………………………2-30
圖 2-25 屏東縣移動污染源SOx排放量………………………….2-30
圖 2-26 屏東縣移動污染源NOx排放量……………….…………2-30
圖 2-27 屏東縣移動污染源NMHC排放量…………………….…2-31
圖 2-28 屏東縣移動污染源CO排放量………………………..….2-31
圖 2-29 CVS-CH 行車型態………………………………………2-38
圖 2-30 日本mode 10 行車型態…………………………………...2-39
圖 2-31 日本11 mode 行車型態…………………………………...2-39
圖2-32 日本10.15 mode行車型態…………………………………2-40
圖 2-33 ECE 行車型態…………………………….……………...2-41
圖 2-34雪梨行車型態…………………………………………….2-42
圖 2-35 K&K歐洲行車型態……………………………………….2-43
圖 2-36香港行車型態……………………………….……………2-44
圖 2-37墨爾本熱起動行車型態…………………………………….2-45
圖 2-38墨爾本冷起動行車型態…………………………………….2-45
圖 2-39 法國行車型態-高速公路…………..……………….…….2-46
圖 2-40法國行車型態-郊區……………………………………….2-46
圖 2-41法國行車型態-都市自由車流………………………….2-47
圖 2-42法國行車型態-都市雍塞車流………………………….2-47
圖 2-43印度4 mode行車型態………………………………….2-48
圖 2-44 BJ-11行車型態………………………………………….2-49
圖 2-45台南、高雄行車型態………………...………………...…….2-50
圖 2-46 台北市行車型態…………………………………………2-51
圖 2-47 高雄市行車型態…………………………………………..2-52
圖 2-48屏東縣機車行車型態…………………………………...….2-53
圖 2-49機車排放空氣污染物之分布圖…………………………….2-63
圖 3-1 研究流程圖…………………………………………………3-2
圖 3-2 實驗設備流程圖……………………………………………3-6
圖 3-3 機車前輪磁感應安裝示意圖…………………………………3-7
圖 3-4 Autologger紀錄器平面圖…………………………………..3-7
圖 3-5 動力計實驗室採樣示意圖…………………………………..3-14
圖 4-1台北市代表性行車型態…………………………………….4-8
圖 4-2台中市代表性行車型態……………………….…………...4-9
圖 4-3高雄市代表性行車型態………………………..…………..4-9
圖 4-4 屏東縣代表性行車型態…….……………………….………4-10
圖 4-5總行車型態………………………………...………..…..4-10
圖 4-6 CO怠速濃度與排放係數之關係..…………………..……4-26
圖 4-7 THC怠速濃度與排放係數之關係…………………………..4-26
圖 4-8 CO2怠速濃度與排放係數之關係……………..…………….4-26
圖 4-9 CO迴歸式預測值與實測值之比較..……..…………..……4-27
圖 4-10 THC迴歸式預測值與實測值之比較……………………..4-27
圖 4-11 CO2迴歸式預測值與實測值之比較…………..………….4-27
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