5. Wpływ infrastruktury drogowej na emisję spalin z pojazdów
5.2. Badania symulacyjne emisji zanieczyszczeń z transportu drogowego
5.2.1. Symulacje emisji zanieczyszczeń przejazdu przez miasto
Na potrzeby symulacji przejazdu pojazdem przez miasto stworzono model trasy (rys.
5.47), składający się z charakterystycznych odcinków znajdujących się na drodze prze-jazdu (oznaczenie drogi nr 50 – przed wybudowaniem obwodnicy). Były to m.in.: jazda na wprost oraz przejazd na wprost przez skrzyżowanie (w różnej konfiguracji – dla róż-nej liczby zatrzymań przed skrzyżowaniem). Etapem początkowym był wybór modelo-wanych odcinków, po czym stworzono geometrię modelu na podstawie zdjęcia sateli-tarnego z Google Maps (wybrane przykłady przedstawiono na rys. 5.48 i 5.49). Końco-wym etapem była parametryzacja modelowanych fragmentów infrastruktury drogowej.
Rys. 5.47. Schemat symulowanej trasy przejazdu przez miejscowość (Żyrardów): 1 – punkt po-czątkowy symulacji, 2 – punkt końcowy symulacji
a) b)
Rys. 5.48. Początkowy odcinek dojazdu do Żyrardowa: a) zdjęcie satelitarne, b) model
a) b)
Rys. 5.49. Przejazd przez centrum Żyrardowa: a) zdjęcie satelitarne, b) model Mszczonów 50
Sochaczew
Żyrardów
1
2
719
5. Wpływ infrastruktury drogowej na emisję spalin z pojazdów 71 Przystępując do modelowania emisji zanieczyszczeń przyjęto założenie, że w pierw-szej kolejności wykonana będzie symulacja dla pojazdu wykorzystanego podczas badań w rzeczywistych warunkach ruchu drogowego (dla etapu przed otwarciem obwodnicy miejskiej). Dla takiego pojazdu przygotowano symulację przejazdu przez miasto, zgod-nie z uwarunkowaniami ruchu, które obowiązywały podczas poprzednio opisanych ba-dań. W pierwszym etapie wskaźniki emisji zanieczyszczeń przyjęto zgodnie z zaimple-mentowanymi w programie PTV Vissim. Parametry pojazdu i ruchu były następujące (w nawiasie podano parametry przyjęte podczas symulacji, wykorzystywane w progra-mie Vissim):
samochód osobowy z silnikiem o zapłonie iskrowym o objętości skokowej silnika 1,8 dm3 (Vissim: objętość skokowa 1,8 dm3),
klasa ekologiczna – Euro 4 (Vissim: Euro 4),
masa własna – 1485 kg (Vissim: 1300–1700 kg),
natężenie ruchu – 679 pojazdów/h (Vissim: 679 pojazdów/h).
Dla przyjętych parametrów pojazdu i ruchu dokonano symulacji emisji związków szkodliwych, której wyniki porównano z wartościami uzyskanymi z rzeczywistego przejazdu. Podstawą tożsamego przejazdu rzeczywistego i symulacji była zgodność długości trasy i czasu przejazdu. Z przedstawionych charakterystyk przejazdu w po-przednim podrozdziale wynika, że prędkość przejazdu w części początkowej i końcowej charakteryzowała się wartościami z przedziału 30–50 km/h, to druga część charaktery-zowała się znacznym czasem postoju. W związku z tym w symulacji uwzględniono świetlne sterowanie ruchem na poszczególnych skrzyżowaniach.
Porównanie masy wyemitowanego tlenku węgla podczas przejazdu przez miasto (rys. 5.50a) uwidacznia, że wyniki uzyskane podczas symulacji są znacznie większe niż wyniki otrzymane z pomiarów. Zwracają uwagę również charakterystyczne wartości masy podczas dojazdu do skrzyżowań, przejazdu przez trzy skrzyżowania oraz dojazdu do punktu końcowego pomiarów. Zsumowanie masy ze wszystkich odcinków i porów-nanie z wynikiem z pomiarów uwidacznia znaczną różnicę, która w stosunku do warto-ści średniej z przejazdów jest większa o 133% (rys. 5.50b). Świadczy to o znacznym zawyżaniu wyników symulacji w stosunku do wartości rzeczywistej.
a) b)
Rys. 5.50. Porównanie masy tlenku węgla podczas badań symulacyjnych oraz z pomiarów pod-czas przejazdu przez miasto: a) wartości chwilowe – narastająco, b) wartości końcowe uzyskane
podczas symulacji i z pomiarów
Inny charakter wyników (rzeczywistych i symulacji) uzyskano w odniesieniu do po-równania masy wyemitowanych węglowodorów podczas przejazdu przez miasto. W pierwszym fragmencie trasy (do ok. trzeciego kilometra) większe wartości uzyskiwano z pomiarów w rzeczywistym ruchu drogowym, natomiast w pozostałym fragmencie – wyniki symulacji były większe (rys. 5.51a). Dla całego przejazdu wyniki symulacji są większe od wartości z pomiarów jedynie o 17% (rys. 5.51b).
0
0 3000 6000 9000 12000 15000
CO [mg]
5. Wpływ infrastruktury drogowej na emisję spalin z pojazdów 72 Porównanie wartości masy tlenków azotu wyznaczonej z badań oraz podczas prowa-dzonej symulacji uwidacznia – podobnie jak w przypadku tlenku węgla – niezgodność uzyskanych wartości (rys. 5.52). Zwracają uwagę zwiększone wartości masy tego związku we wszystkich badanych fragmentach trasy miejskiej (rys. 5.52a), które są dwukrotnie większe od wartości uzyskanych z pomiarów (rys. 5.52b).
Największą zgodność wyników masy z pomiarów i z prowadzonej symulacji odno-towano dla dwutlenku węgla (rys. 5.53). Zarówno w przypadku odcinków charaktery-stycznych, gdzie zgodność wyników była znacząca (z wyjątkiem dojazdu do skrzyżo-wania), tak samo na całej trasie miejskiej duże podobieństwo osiągniętych rezultatów.
Uzyskane wyniki z pomiarów w ruchu drogowym różniły się o około 17% w stosunku do wyznaczonej wartości otrzymanej przy wykorzystaniu oprogramowania Vissim.
a) b)
Rys. 5.51. Porównanie masy węglowodorów podczas badań symulacyjnych oraz z pomiarów podczas przejazdu przez miasto: a) wartości chwilowe – narastająco, b) wartości końcowe
uzy-skane podczas symulacji i z pomiarów
a) b)
Rys. 5.52. Porównanie masy tlenków azotu podczas badań symulacyjnych oraz z pomiarów podczas przejazdu przez miasto: a) wartości chwilowe – narastająco, b) wartości końcowe
uzy-skane podczas symulacji i z pomiarów
a) b)
Rys. 5.53. Porównanie masy dwutlenku węgla podczas badań symulacyjnych oraz z pomiarów podczas przejazdu przez miasto: a) wartości chwilowe – narastająco, b) wartości końcowe
uzy-skane podczas symulacji i z pomiarów
0
0 3000 6000 9000 12000 15000
HC[mg]
S [m]
pomiary
symulacja 179 210
0
0 3000 6000 9000 12000 15000
NOx[mg]
0 3000 6000 9000 12000 15000
CO2[g]
5. Wpływ infrastruktury drogowej na emisję spalin z pojazdów 73 Wskaźniki emisyjne z badań drogowych
W związku z rozbieżnościami w uzyskanych wynikach (symulacji i pomiarów) do-konano analizy ekologicznej wybranych sytuacji drogowych. Informacje te oraz dane uzyskane w poprzednim podrozdziale w połączeniu z wyznaczonymi wartościami emi-sji drogowej zanieczyszczeń, pozwoliły na implementację w modelu symulacyjnym wskaźników emisji związków szkodliwych spalin wyznaczonych w rzeczywistych wa-runkach ruchu.
Trasę przejazdu podzielono na trzy części, charakterystyczne dla przejazdu przez tę miejscowość:
dojazd od punktu początkowego do pierwszego skrzyżowania,
przejazd przez trzy skrzyżowania,
dojazd od trzeciego skrzyżowania do końcowego punktu pomiarowego.
Przeanalizowano więc sytuacje drogowe wynikające ze specyfiki przejazdu przez miasto: dojazd do centrum miasta i wyjazd z centrum miasta – scharakteryzowano natę-żenie emisji zanieczyszczeń jako zależne tylko od prędkości pojazdu, a także przejazd przez skrzyżowania, znajdujące się w centrum miasta.
Analiza wskaźników emisyjnych podczas wjazdu do centrum miasta i wyjazdu z centrum, uwidoczniła że prędkość pojazdu zmieniała się od 20 km/h do 30 km na po-czątku odcinka pomiarowego, następnie prędkość zwiększała się do wartości około 70 km/h, po której następowało zatrzymanie pojazdu przed skrzyżowaniem (rys. 5.54).
Zwraca uwagę niejednakowe (względem drogi) rozpoczęcie postoju – jest to spowodo-wane różną liczbą pojazdów poprzedzających, oczekujących przed skrzyżowaniem.
Wartości masy zanieczyszczeń na rozpatrywanym odcinku były następujące:
w odniesieniu do tlenku węgla:
– wjazd do miasta: mCO = 310–430 mg (rys. 5.55a), – wyjazd z miasta: mCO = 200–260 mg (rys. 5.55b),
w odniesieniu do węglowodorów:
– wjazd do miasta: mHC = 83–97 mg (rys. 5.56a), – wyjazd z miasta: mHC = 48–68 mg (rys. 5.56b),
w odniesieniu do tlenków azotu:
– wjazd do miasta: mNOx = 72–122 mg (rys. 5.57a), – wyjazd z miasta: mNOx = 66–81 mg (rys. 5.57b),
w odniesieniu do dwutlenku węgla:
– wjazd do miasta: mCO2 = 750–900 g (rys. 5.58a).
– wyjazd z miasta: mCO2 = 520–580 g (rys. 5.58b),
a) b)
Rys. 5.54. Prędkość pojazdu podczas: a) wjazdu do centrum miasta, b) wyjazdu z miasta (kieru-nek północ-południe)
0 2000 4000 6000 8000
V [km/h]
0 1000 2000 3000 4000 5000
V [km/h]
5. Wpływ infrastruktury drogowej na emisję spalin z pojazdów 74
a) b)
Rys. 5.55. Masa tlenku węgla wyemitowana podczas: a) wjazdu do centrum miasta, b) wyjazdu z miasta
a) b)
Rys. 5.56. Masa węglowodorów wyemitowana podczas: a) wjazdu do centrum miasta, b) wy-jazdu z miasta
a) b)
Rys. 5.57. Masa tlenków azotu wyemitowana podczas: a) wjazdu do centrum miasta, b) wyjaz-du z miasta
a) b)
Rys. 5.58. Masa dwutlenku węgla wyemitowana podczas: a) wjazdu do centrum miasta, b) wy-jazdu z miasta
0
0 2000 4000 6000 8000
CO [mg]
0 1000 2000 3000 4000 5000
CO [mg]
0 2000 4000 6000 8000
HC [mg]
0 1000 2000 3000 4000 5000
HC [mg]
0 2000 4000 6000 8000
NOx[mg]
0 1000 2000 3000 4000 5000
NOx[mg]
0 2000 4000 6000 8000
CO2[g]
0 1000 2000 3000 4000 5000
CO2[g]
5. Wpływ infrastruktury drogowej na emisję spalin z pojazdów 75 Na rysunku 5.59 przedstawiono wartości średnie z wyznaczonych przejazdów. War-tości te posłużyły do wyznaczenia wskaźników emisyjnych – jako warWar-tości wejścio-wych do modelu. Wartościami wejściowymi były wartości emisji drogowej poszczegól-nych składników szkodliwych.
Rys. 5.59. Zestawienie emisji drogowej zanieczyszczeń podczas wjazdu do centrum miasta i wyjazdu z miasta
W związku z tym, że wartości emisji drogowej są zbliżone do siebie niezależnie od rozpatrywanej czynności (wjazdu lub wyjazdu z miasta), wyznaczono zależność natęże-nia emisji zanieczyszczeń podczas ustabilizowanych warunków jazdy (w zależności od stałej prędkości jazdy). W tym celu uszeregowano odcinki przejazdów, które odbywały się przy stałej prędkości jazdy, a dodatkowo przyspieszenie lub opóźnienie nie było większe niż 0,5 m/s2. Uzyskane wyniki natężenia emisji zanieczyszczeń dla zakresu prędkości od 0 m/s do 20 m/s (0–72 km/h) pokazano na rys. 5.60. Duże wartości współ-czynnika R2 pozwoliły na przyjęcie w dalszych obliczeniach symulacyjnych wartości natężenia emisji wybranych składników zależnych od prędkości jazdy.
Rys. 5.60. Uśrednione wartości natężenia emisji tlenku węgla, węglowodorów, tlenków azotu i dwutlenku węgla dla wartości prędkości i przyspieszenia z zakresu (–0,5 m/s2; 0,5 m/s2)
podczas jazdy przez miasto; zakres prędkości od 0 m/s do 20 m/s (0 km/h do 72 km/h)
47,7
CO, HC, NOx[mg/km], CO2[g/km]
wjazd do miasta
5. Wpływ infrastruktury drogowej na emisję spalin z pojazdów 76 Na drodze przejazdu przez miasto – jak wcześniej zaznaczono – znajdowały się trzy skrzyżowania z sygnalizacją świetlną. Dysponując danymi pomiarowymi wyznaczono profil prędkości przejazdu przez te skrzyżowania (rys. 5.61a), z podziałem na czas po-stoju i czas jazdy dla każdego z wykonanego przejazdu (oznaczonego symbolem 1-1 do 1-5 na rys. 5.61b). Całkowity czas przejazdu przez skrzyżowanie zawierał się w grani-cach od 237 s (przejazd 1-4) do 383 s (przejazd 1-1). Natomiast czas postoju wynosił od 9% (przejazd 1-3) do 23% (przejazd 1-5) całego czasu przejazdu przez trzy skrzyżowa-nia (znajdowały się one na odcinku około 1400 m). Wielkości te oraz dane o natężeniu emisji poszczególnych składników szkodliwych posłużyły do wyznaczenia masy zanie-czyszczeń dla każdego z przejazdów (rys. 5.62). Duże różnice w sumarycznej masie tego samego składnika zanieczyszczenia wynikają głównie z różnych profili prędkości, a także znacznych różnic w czasie przejazdu.
a) b)
Rys. 5.61. Charakterystyka podczas przejazdu przez skrzyżowania: a) prędkość pojazdu, b) udział postoju w całkowitym czasie przejazdu
a) b)
c) d)
Rys. 5.62. Masa zanieczyszczeń wyemitowana podczas przejazdu przez skrzyżowania (w dużej mierze był to postój): a) tlenku węgla, b) węglowodorów, c) tlenków azotu, d) dwutlenku węgla
0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
V [km/h]
383 284 261 237 284
316 184 237 201 219
17% czas i udział postoju czas jazdy
czas przejazdu przez skrzyżowania
0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
CO [mg]
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
HC [mg]
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 NOx[mg]
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 CO2[g]
5. Wpływ infrastruktury drogowej na emisję spalin z pojazdów 77 Z analizy wartości skumulowanej masy zanieczyszczeń podczas przejazdu przez skrzyżowania oraz jazdy bez zatrzymywania (podczas wjazdu i wyjazdu z miejscowo-ści), wynika że dla każdego zanieczyszczenia w przypadku pierwszej wymienionej sy-tuacji drogowej są to wartości większe, a mianowicie (rys. 5.63):
emisja drogowa tlenku węgla jest ponad 2-krotnie większa,
emisja drogowa węglowodorów jest większa o ponad 25%,
emisja drogowa tlenków azotu jest ponad 2-krotnie większa,
emisja drogowa dwutlenku węgla jest większa o około 150%.
Rys. 5.63. Zestawienie emisji drogowej zanieczyszczeń z pojazdu podczas dojazdu do centrum miasta, przejazdu przez skrzyżowania oraz wyjazdu z miasta
Dane z powyższych analiz wykorzystano podczas etapu symulacji, w którym syjne wskaźniki standardowe w oprogramowaniu Vissim zastąpiono wskaźnikami emi-syjnymi wyznaczonymi z badań drogowych.
Przeprowadzona symulacja ruchu pojazdów i uzyskane dane masy zanieczyszczeń emitowanych podczas przejazdu przez miasto porównano tylko do wyników uzyska-nych podczas przejazdu północ-południe. Wyniki porównawcze uzyskano z następują-cych danych:
masę tlenku węgla wyznaczono na podstawie iloczynu natężenia emisji tlenku węgla (rys. 5.31a) i przebytej drogi przez pojazd (rys. 5.29a); do dalszych obli-czeń przyjęto wartość 730 mg,
masę węglowodorów wyznaczono na podstawie iloczynu natężenia emisji wę-glowodorów (rys. 5.32a) i przebytej drogi przez pojazd (rys. 5.29a); do dalszych obliczeń przyjęto wartość 179 mg,
masę tlenków azotu wyznaczono na podstawie iloczynu natężenia emisji tlenków azotu (rys. 5.33a) i przebytej drogi przez pojazd (rys. 5.29a); do dalszych obliczeń przyjęto wartość 202 mg,
masę dwutlenku węgla wyznaczono na podstawie iloczynu natężenia emisji dwu-tlenku węgla (rys. 5.34a) i przebytej drogi przez pojazd (rys. 5.29a); do dalszych obliczeń przyjęto wartość 1689 g.
Porównanie wyników symulacji otrzymanych z wykorzystaniem wskaźników emi-syjnych z badań drogowych i wyników pomiarów w rzeczywistych warunkach ruchu (rys. 5.64) potwierdziło dużą zgodność wyników (błąd względny nie przekracza 12%).
Wyznaczona masa poszczególnych związków szkodliwych podczas badań symulacyj-nych miała następujące wartości (w nawiasie podano błąd względny wyznaczony w stosunku do wartości wyznaczonych z pomiarów w rzeczywistych warunkach ruchu):
47,7
11,9 12,8
107,7 111,4
25,4 27,5
258,5
48,0
11,9 14,4
114,9
0 50 100 150 200 250 300
CO HC NOx CO2
CO, HC, NOx[mg/km], CO2[g/km]
wjazd do miasta
przejazd przez skrzyżowania wyjazd z miasta
5. Wpływ infrastruktury drogowej na emisję spalin z pojazdów 78
w odniesieniu do tlenku węgla:
– standardowe wskaźniki emisyjne: mCO = 1701 mg (błąd względny 133%), – „drogowe” wskaźniki emisyjne: mCO = 802 mg (błąd względny 10%),
w odniesieniu do węglowodorów:
– standardowe wskaźniki emisyjne: mHC = 210 mg (błąd względny 17%), – „drogowe” wskaźniki emisyjne: mHC = 201 mg (błąd względny 12%),
w odniesieniu do tlenków azotu:
– standardowe wskaźniki emisyjne: mNOx = 407 mg (błąd względny 101%), – „drogowe” wskaźniki emisyjne: mNOx = 226 mg (błąd względny 12%),
w odniesieniu do dwutlenku węgla:
– standardowe wskaźniki emisyjne: mCO2 = 1987 mg (błąd względny 17%), – „drogowe” wskaźniki emisyjne: mCO2 = 1790 mg (błąd względny 6%).
Rys. 5.64. Porównanie uśrednionych wartości masy zanieczyszczeń (przejazd przez miasto) z pomiarów w rzeczywistych warunkach ruchu oraz z symulacji z wykorzystaniem standardo-wych wskaźników emisyjnych oraz wskaźników emisyjnych wyznaczonych z badań drogostandardo-wych
Na rysunkach 5.65–5.67 zaprezentowano wizualizacje symulacji podczas przejazdu przez miasto dla następujących przypadków: dojazdu do miasta (rys. 5.65), przejazdu przez skrzyżowania w centrum miasta (rys. 5.66) oraz wyjazdu z miasta (rys. 5.67).
Rys. 5.65. Wizualizacja symulacji prowadzona w programie PTV Vissim – dojazd do miasta
730
179 202
1689 1701
210
407
1987
802
201 226
1790
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
CO HC NOx CO2
CO, HC, NOx[mg], CO2[g]
średnia z pomiarów
symulacja - standardowe wskaźniki emisyjne symulacja - wskaźniki emisyjne z badań drogowych
5. Wpływ infrastruktury drogowej na emisję spalin z pojazdów 79
Rys. 5.66. Wizualizacja symulacji prowadzona w programie PTV Vissim – przejazd przez skrzyżowanie w centrum miejscowości
Rys. 5.67. Wizualizacja symulacji prowadzona w programie PTV Vissim – wyjazd z miasta Podobną procedurę powtórzono do określenia masy poszczególnych zanieczyszczeń podczas przejazdu pojedynczego pojazdu obwodnicą. Uzyskane wyniki końcowe masy poszczególnych zanieczyszczeń posłużą do oszacowania całkowitej emisji zanieczysz-czeń dla różnych wartości natężenia ruchu podczas przejazdu przez miasto i jego ob-wodnicą.
5.2.2. Symulacje emisji zanieczyszczeń podczas przejazdu obwodnicą miejską
Na potrzeby symulacji przejazdu obwodnicą pojedynczym pojazdem stworzono mo-del trasy (rys. 5.68), składający się z charakterystycznych odcinków znajdujących się na drodze przejazdu. Były to: rondo na początku obwodnicy, przejazd drogą z jednym pa-sem i dwoma pasami ruchu, rozszerzenie z jednego pasa na dwa pasy, zwężenie z dwóch pasów na jeden oraz rondo na przeciwległym końcu obwodnicy. Etapem począt-kowym był wybór modelowanych odcinków, po czym stworzono geometrię modelu na podstawie zdjęcia satelitarnego z Google Maps (rys. 5.69–5.73). Końcowym etapem była parametryzacja modelowanych fragmentów infrastruktury drogowej.
5. Wpływ infrastruktury drogowej na emisję spalin z pojazdów 80
Rys. 5.68. Schemat symulowanej trasy przejazdu obwodnicą miejską: 1 – punkt początkowy symulacji, 2 – punkt końcowy symulacji
a) b)
Rys. 5.69. Rondo na początku obwodnicy: a) zdjęcie satelitarne, b) model
a) b)
Rys. 5.70. Droga z jednym pasem i dwoma pasami ruchu: a) zdjęcie satelitarne, b) model
a) b)
Rys. 5.71. Rozszerzenie z jednego pasa ruchu na dwa pasy: a) zdjęcie satelitarne, b) model Mszczonów 50
Sochaczew ŻyrardówA2 Żyrardów
1
2
5. Wpływ infrastruktury drogowej na emisję spalin z pojazdów 81
a) b)
Rys. 5.72. Zwężenie z dwóch pasów ruchu na jeden: a) zdjęcie satelitarne, b) model
a) b)
Rys. 5.73. Rondo na końcu obwodnicy: a) zdjęcie satelitarne, b) model Standardowe wskaźniki emisyjne
Tok postępowania przyjęto podobny do tego, który wykorzystano podczas symulacji przeprowadzonej dla przejazdu przez miasto, a uwarunkowania ruchu (m.in. jego natę-żenie) przyjęto, takie jakie obowiązywały podczas poprzednio opisanych badań, wyko-nywanych podczas rzeczywistego ruchu drogowego. Parametry symulacji były zgodne z poprzednio wymienionymi. Dla przyjętych parametrów pojazdu i ruchu dokonano sy-mulacji emisji związków szkodliwych, której wyniki porównano z wartościami uzyska-nymi z rzeczywistego przejazdu (rys. 5.74–5.77). Podstawą tożsamego przejazdu rze-czywistego i symulacji była zgodność długości trasy i czasu przejazdu.
Porównanie masy wyemitowanego tlenku węgla w poszczególnych odcinkach charak-terystycznych obwodnicy (rys. 5.74a), tj.: wjazdu na rondo, przejazd drogą z dwoma pa-sami, zwężeniem z dwóch pasów na jeden, jazda jednym pasem, rozszerzenie z jednego pasa na dwa pasy oraz wyjazd z ronda, uwidaczniają, że wartości uzyskane podczas sy-mulacji są znacznie większe niż wartości otrzymane z pomiarów. Zsumowanie masy ze wszystkich odcinków (rys. 5.74b) i porównanie z wynikiem z pomiarów uwidacznia znaczne różnice, szczególnie gdy porówna się je z wynikami kolejnych przejazdów (rys.
5.74c). Różnica ta w stosunku do wartości średniej z przejazdów wynosi 530% (rys.
5.74d), co świadczy o znacznym zawyżaniu wyników symulacji w stosunku do wartości rzeczywistej. .
Odmienny charakter wyników uzyskano w odniesieniu do porównania masy wyemi-towanych węglowodorów (rys. 5.75) podczas przejazdu obwodnicą. Dla charaktery-stycznych odcinków obwodnicy uzyskano niejednoznaczne wyniki symulacji (nie wszystkie były większe w stosunku do pomiarów, jak w poprzednim przypadku), a wy-nik końcowy nie przekroczył wartości uzyskanej podczas badań – wynosił około 97%
wartości średniej. Należy jednak zauważyć, że największy na to wpływ miał końcowy fragment symulacji – wyjazd z ronda.
5. Wpływ infrastruktury drogowej na emisję spalin z pojazdów 82
a) b)
c) d)
Rys. 5.74. Porównanie masy tlenku węgla podczas badań symulacyjnych oraz z pomiarów: a) poszczególne sytuacje drogowe, b) wartości uśrednione z badań, c) pomiary z badań, d)
warto-ści końcowe uzyskane z pomiarów i podczas symulacji
a) b)
c) d)
Rys. 5.75. Porównanie masy węglowodorów podczas badań symulacyjnych oraz z pomiarów: a) poszczególne sytuacje drogowe, b) wartości uśrednione z badań, c) wszystkie pomiary z badań,
d) wartości końcowe uzyskane z pomiarów i podczas symulacji
0 symulacja pomiary
Rondo
0 3000 6000 9000 12000 15000
CO [mg]
S [m]
symulacja pomiary
0
0 3000 6000 9000 12000 15000
CO [mg]
367 513 255 796 317 2382
0 symulacja badania
Rondo
0 3000 6000 9000 12000 15000
HC [mg]
S [m]
symulacja badania
0
0 3000 6000 9000 12000 15000
HC [mg]
206 188 146 181 134 166
0
5. Wpływ infrastruktury drogowej na emisję spalin z pojazdów 83 Porównanie wartości masy tlenków azotu wyznaczonej z badań oraz podczas prowa-dzonej symulacji uwidacznia – podobnie jak w przypadku tlenku węgla – niezgodność uzyskanych wartości (rys. 5.76). Zwracają uwagę zwiększone wartości masy tego związku we wszystkich badanych odcinkach charakterystycznych obwodnicy (rys.
5.76a), które są kilkakrotnie większe od wartości uzyskanych z pomiarów. Wszystkie przejazdy (badania rzeczywiste) cechowały się mniejszymi wartościami wyemitowanej masy tlenków azotu (rys. 5.76c). Suma wartości cząstkowych masy z poszczególnych odcinków charakterystycznych to około 420% średniej wartości masy uzyskanej z prze-jazdów podczas badań (rys. 5.76b).
a) b)
c) d)
Rys. 5.76. Porównanie masy tlenków azotu podczas badań symulacyjnych oraz z pomiarów: a) poszczególne sytuacje drogowe, b) wartości uśrednione z badań, c) wszystkie pomiary z badań,
d) wartości końcowe uzyskane z pomiarów i podczas symulacji
Największą zgodność wyników masy z pomiarów i z prowadzonej symulacji odno-towano dla dwutlenku węgla (rys. 5.77). Zarówno w przypadku odcinków charaktery-stycznych, gdzie zgodność wyników była znacząca (rys. 5.77a), tak samo na całej trasie obwodnicy duże podobieństwo osiągniętych rezultatów. Poszczególne przejazdy, a tak-że wartości średnie z przejazdów odbiegały tylko o około 6% w stosunku do wyznaczo-nej wartości otrzymawyznaczo-nej przy wykorzystaniu oprogramowania Vissim. Tak duża zgod-ność wyników jest uwarunkowana przede wszystkim tym, że stężenie dwutlenku węgla w spalinach silnika ZI jest prawie stałe (zmienia się tylko krótkookresowo podczas dy-namicznych zmian parametrów jazdy pojazdem), a zatem natężenie emisji tego związku zależy jedynie od prędkości pojazdu (prędkości obrotowej silnika i przełożenia skrzyni biegów) i objętości skokowej silnika. Jednakże jest to wielkość tożsama ze zużyciem paliwa, które nie zmienia się w dość dużych granicach – a zależy od m.in. wielkości silnika i masy pojazdu. Przyjęcie uśrednionych wartości tych wskaźników (zarówno emisji drogowej dwutlenku węgla i przebiegowego zużycia paliwa) dla danej klasy
po-0 symulacja badania
Rondo
0 3000 6000 9000 12000 15000
NOx[mg]
S [m]
badania symulacja
0
0 3000 6000 9000 12000 15000
NOx[mg]
271 340 206 163 231 1022
0
5. Wpływ infrastruktury drogowej na emisję spalin z pojazdów 84 jazdu było w oprogramowaniu symulacyjnym bardzo zbliżone do wartości rzeczywi-stych, stąd podobieństwo uzyskanych rezultatów.
a) b)
c) d)
Rys. 5.77. Porównanie masy dwutlenku węgla podczas badań symulacyjnych oraz z pomiarów:
a) poszczególne sytuacje drogowe, b) wartości uśrednione z badań, c) wszystkie pomiary z ba-dań, d) wartości końcowe uzyskane z pomiarów i podczas symulacji
Wskaźniki emisyjne z badań drogowych
W związku z dużymi rozbieżnościami w uzyskanych wynikach (symulacji i pomia-rów) dokonano analizy ekologicznej najważniejszych sytuacji drogowych. Metodyka prac była tożsama z informacjami zawartymi w poprzednim podrozdziale. W związku z tym, w obrębie opisywanej obwodnicy, przeanalizowano sytuacje, wynikające ze specy-fiki obwodnicy. Wśród nich znalazły się te same elementy, które wchodziły do opisy-wanych odcinków charakterystycznych: wjazd oraz wyjazd z obwodnicy, przejazd przez rondo (występowało na początku i końcu trasy) oraz typowe sytuacje z punktu widzenia kierowcy, czyli m.in. jazda ze stałą prędkością. Charakterystyki przejazdów w omawianych sytuacjach, przeanalizowano, zakładając że każdy rozpatrywany etap jazdy obwodnicą (mierzony odległością) nie był krótszy niż 1000 m.
Analiza wskaźników emisyjnych podczas wjazdu na obwodnicę i wyjazdu z obwod-nicy, uwidoczniła że prędkość pojazdu zmieniała się od 60–80 km/h przed wjazdem na obwodnicę, następnie prędkość malała do wartości około 20 km/h (jeżeli nie było za-trzymania) a następnie zwiększała się do wartości 60–90 km/h (rys. 5.78). Wjazd na obwodnicę i wyjazd z niej był przez skrzyżowanie z ruchem okrężnym.
Wartości masy zanieczyszczeń na rozpatrywanym odcinku były następujące:
w odniesieniu do tlenku węgla: pomiary symulacja Rondo
0 3000 6000 9000 12000 15000
CO2[g]
S [m]
symulacja
badania (wartości średnie)
0
0 3000 6000 9000 12000 15000
CO2[g]
1851 1770 1577 1906 1670 1852
0
5. Wpływ infrastruktury drogowej na emisję spalin z pojazdów 85
5. Wpływ infrastruktury drogowej na emisję spalin z pojazdów 85