شبيه سازي تاثير شرايط رفت و آمد بر مصرف سوخت و آلايندگي‏هاي ناشي از خودروهاي سواري شهر اراك

Modeling of traffic conditions impact on fuel consumption and emissions of passenger cars in Arak city

در اين تحقيق، تاثير شرايط رفت و آمد بر مقدار آلايندگي‏هاي خروجي و مصرف سوخت خودروهاي سواري در شهر اراك بر اساس شرايط متفاوت رانندگي بررسي مي‏شود. لذا براي اولين بار با استفاده از اندازه‏گيري‏هاي ميداني در سطح شهر اراك با استفاده از سامانه مكان‏يابي جامع، به مدت 212246 ثانيه (تقريباً معادل دو و نيم روز) از شرايط رانندگي واقعي در ساعات مختلف شبانه روز و در مسيرهاي مختلف داده‏برداري شده است. سپس داده هاي خام در قالب 2340 ريزسفر با استفاده از روش خوشه‏بندي فازي در سه وضعيت رفت و آمدي متراكم شهري، شهري و بيرون شهر دسته‏بندي شده اند. در نهايت با توجه به شرايط رفت و آمد نماينده، چرخه رانندگي شهر اراك استخراج شده است. سپس با استفاده از روش شبيه‏سازي رو به عقب، مقدار مصرف سوخت و آلايندگي‏هاي خروجي سه خودروي معيار شامل سمند با موتور ملي بنزين سوز، سمند با موتور ملي گاز سوز و پرايد با موتور بنزين سوز در شرايط رفت و آمد مختلف بررسي مي‏شود. نتايج شبيه سازي حاكي از اين است كه اولاً چرخه‏‏ هاي رانندگي مرسوم مانند چرخه‏‏ اروپا و چرخه‏‏ تهران قادر به ارايه تخمين مناسبي از مقدار آلايندگي‏هاي خروجي و مصرف سوخت خودروها در شهر اراك نيستند. علاوه بر اين، در شهر اراك شرايط رفت و آمد تاثير قابل ملاحظه اي بر مقدار آلايندگي‏هاي خروجي خودروها دارد. به طوريكه با خارج شدن خودرو از رفت و آمد متراكم شهري و ورود آن به قسمت شهري و بيرون شهر مصرف‏سوخت به طور چشمگيري كاهش مي يابد. علاوه بر اين به دليل طبيعت خاص شرايط رفت و آمد متراكم در اين شهر و بر خلاف انتظارات اوليه، نه تنها آلايندگي هيدرات كربن، بلكه آلايندگي‏هاي مونو اكسيدكربن و اكسيدهاي نيتروژن در شرايط رفت و آمد متراكم به مقدار قابل ملاحظه اي افزايش مي يابد.

Impacts of traffic conditions on exhaust emissions and the fuel consumption of passenger cars in Arak city have been investigated in this paper. For this purpose, several measurements in various routes of Arak city at different time intervals using GPS system were investigated. 212245 raw samples have been gathered and classified as 2340 separate micro trips. The micro trips were then clustered as three separate clusters using the fuzzy clustering approach. Centers of fuzzy clusters were then selected as the representative traffic conditions, i.e. congested, urban, and extra-urban. Finally, based on representative traffic conditions, the driving cycle for Arak city was developed. Exhaust emissions as well as the fuel consumption of three common vehicles in Arak city including Samand with national engine with gasoline fuel, Samand with the national engine with CNG fuel, and Pride were estimated at various traffic conditions using a backward-facing simulation approach. Simulation results revealed that conventional ECE-EUDC and TEH-CAR driving cycles could not give a good estimation of the fuel consumption and exhaust emissions in Arak city. Moreover, traffic conditions had a considerable impact on exhaust emissions and the fuel consumption in Arak city, as a drastic increase in the fuel consumption was reported; while vehicles were experiencing congested traffic conditions. At the same time, despite prior expectations, due to specific nature of the congested traffic condition in Arak city, not only HC and but also CO and NOx emissions were increased.