基于真实驾驶行为的云林县摩托车行驶周期与排放特征研究：老旧高排放车辆的显著环境影响

《Journal of Hazardous Materials Advances》：Motorcycle Driving Cycle and Emission Characteristics in Urban and Rural Complex Metropolitan

为准确评估城乡复合型都市区的摩托车真实排放，本研究开发了本土化的云林摩托车驾驶循环(YMDC)，发现较世界摩托车测试循环(WMTC)更能反映当地低交通密度、频繁瞬态操作的特征。对比第四期与第七期法规摩托车，老旧车辆CO、HC、NOx排放分别高出15.9倍、16.7倍和3.28倍，燃料消耗增加2.79倍，凸显老旧摩托车淘汰与本地化排放因子对精准治理的重要性。

　　

在亚洲许多城市，摩托车因其灵活性和经济性成为主要代步工具，全球内燃机摩托车数量已接近12亿辆。然而，这一便利出行方式的背后隐藏着严峻的空气污染挑战：摩托车贡献了相当比例的碳 monoxide (CO)、 hydrocarbons (HC) 和 nitrogen oxides (NO_x) 排放。传统排放评估依赖实验室认证驾驶循环（如WMTC、ECE），但这些标准化周期往往无法捕捉真实路况中频繁的加速、减速和怠速瞬态行为，导致排放被低估，尤其对于技术老旧、高里程的摩托车。

为更精准刻画混合城乡地区的摩托车实际排放，成功大学环境工程系的研究团队将目光投向了台湾西部的云林县。该县公共运输使用率低（3.4%），私人机动车辆依赖度高（84.6%），摩托车占比达37%，且43.6%车龄超过10年，是研究老旧车辆排放的典型区域。研究团队在《Journal of Hazardous Materials Advances》上发表论文，通过构建本土化的真实世界摩托车驾驶循环，揭示了新旧法规摩托车在真实操作条件下的巨大排放差异。

研究团队选取了三条代表性道路（省道3号PH3、省道1D号PH1D、大学路UR），覆盖不同交通密度与道路功能。利用配备GPS和车载排放测量系统的摩托车，在早高峰、晚高峰和平峰时段收集了403趟行程的秒级速度-时间数据。基于13个运动学参数（如平均行程速度v₁、平均行驶速度v₂、加速度a、怠速时间比例p_i等），采用随机合成方法从数千个驾驶片段中构建出云林摩托车驾驶循环。与WMTC等认证循环相比，YMDC呈现出更高的平均速度、更低的巡航比例和更频繁的加减速瞬变，更能反映当地低交通密度下的骑行行为。

关键实验技术主要包括：1) 基于GPS的实时速度与位置数据采集系统（采样频率10 Hz），用于构建驾驶循环；2) 车载尾气分析仪实时测量CO、总碳氢化合物(THC)、NO_x、CO₂浓度；3) 吹扫捕集-气相色谱质谱联用技术分析98种挥发性有机化合物物种；4) 高效液相色谱法测定 carbonyl compounds。

3.1. 不同测试路线的行驶特征

省道3号平均速度最低，怠速比例最高，加速最为剧烈；省道1D号则表现出最高的平均速度和巡航比例。信号灯密度是主要影响因素，较高的信号灯密度导致更多停车和更低巡航时间。

3.2. YMDC与认证循环的排放对比

在相同YMDC运行条件下，车龄19年、里程77,940公里的四期法规摩托车表现出显著更高的污染物浓度：CO 6.24%、CO₂10.85%、HC 398.06 ppm、NO_x213.03 ppm，燃料消耗为0.103 L·km^-1。而新车七期法规摩托车各项排放均大幅降低。平均而言，四期摩托车CO排放是七期的15.9倍，HC为16.7倍，NO_x为3.28倍，燃料消耗高出2.79倍，但CO₂排放反而较低。

3.3. VOC排放特征

四期摩托车VOC排放浓度远高于七期摩托车，其中芳香烃、烯烃和醛酮类化合物贡献显著。甲苯、丙烯、1-丁烯、苯和异戊烷是主要VOC物种。甲醛、乙醛和丙酮是主要的 carbonyl compounds。老旧摩托车由于发动机磨损、催化剂失效等原因，导致不完全燃烧产物大幅增加。

3.4. 时空变异性分析

不同时段和路线的排放存在差异，晚高峰期间燃料消耗和CO₂排放最高。但相比车辆技术代际差异，这些变异显得微不足道。

研究结论明确指出，认证驾驶循环严重低估了真实世界摩托车排放，特别是老旧车辆。基于本地化驾驶行为的YMDC能更准确反映实际排放水平，为区域排放清单编制和精准管控提供科学依据。四期与七期摩托车的巨大排放差距，强有力地支持了加速淘汰高污染老旧车辆、强化在用车检查维护制度的政策必要性。在摩托车主导交通模式的地区，纳入本地化驾驶循环对于制定有效的空气质量改善策略至关重要。