determinazione dei fattori di emissione medi di una tipologia di veicoli in funzione di alcuni...

Determinazione dei fattori di Determinazione dei fattori di emissione medi di una tipologia emissione medi di una tipologia di veicoli in funzione di alcuni di veicoli in funzione di alcuni

parametri cinematici. Confronto parametri cinematici. Confronto con COPERT III e IVcon COPERT III e IV

XIV riunione XIV riunione dell’ Expertdell’ Expert Panel Panel Venezia - 16 Ottobre 2008Venezia - 16 Ottobre 2008

Livia Della RagioneLivia Della Ragione, Giovanni Meccariello, Giovanni Meccariello

In memoria e ricordo di Mario RaponeIn memoria e ricordo di Mario Rapone

La valutazione delle emissioni può essere realizzata in differenti scale spazio-temporali in relazione a differenti obiettiviI modelli per la definizione dei fattori di emissione possono essere categorizzati come macro-scale, meso-scale e micro-scale a seconda della finalità di utilizzo e della quantità di informazioni che essi richiedono sia in relazione al traffico, che alla composizione del parco circolante, che alla caratterizzazione del driving behaviour

BACKGROUNDBACKGROUND


Per lo sviluppo di piani di trasporto regionali o di una specifica città ci si può riferire ad un approccio modellistico meso Modelli su mesoscala richiedono una approfondita rappresentazione del traffico nell’area individuata e della rete di trasporto in linksPer ciascun link le emissioni medie sono generalmente valutate per ciascun veicolo come funzioni del flusso di veicoli e della velocità media



Nell’ambito meso è stato sviluppato in Istituto Motori nel contesto del progetto Europeo ARTEMIS, il modello Kinematic Emission Model KEM

Le emissioni predette sono calcolate su un micro-trip basandosi su una dettagliata descrizione del profilo di velocità, mediante parametri cinematici, ma utilizzando meno informazioni rispetto ai modelli istantanei

Si basa sull’analisi di un grande database di emissioni provenienti dal progetto UE ARTEMIS.



L’obiettivo attuale è lo sviluppo di un tool che implementi il modello KEM in un approccio DSS e permetta di stimare le emissioni associate ad una condizione di traffico

Le parti costituenti il DSS sono il datawarehouse delle emissioni, il model base e la GUI (grafical user interface )

Sarà implementato un emission module che accetti come input un certo numero di variabili cinematiche caratterizzanti i cicli di guida e fornisca in output CO, CO2, HC, NOX etc. in g/km



Output - Report

GUI Module

DataWarehouse

PCAInteractiveEasy

Dat

aB

ase Data

QualityApproach

Driving behavior kinematics analysis

...

Emission Factors

...

Model base- Statistical and

Simulation Methods

- Emission Models

Knowledge base

- algorithms rules- results processing

rules

DSS

GIS

Emission Map

LA STRUTTURA DEL SISTEMA INFORMATIVOLA STRUTTURA DEL SISTEMA INFORMATIVO

Nel Model Base sono implementati metodi statistici multivariati e regressione Partial Least Squares (PLS) per la determinazione dei valori predetti e dei coefficienti di calcolo delle emissioni

Il modello di regressione ha come variabili di risposta Y le emissioni di CO, HC, NOx, CO2 in g/km, misurate in un ciclo di guida

Le variabili X indipendenti sono relative a parametri cinematici atti a rappresentare il “real-world driving behavior of vehicles in any traffic situation”

IL MODEL BASEIL MODEL BASE


IL MODEL BASEIL MODEL BASE

Le variabili indipendenti sono relative all’equazione dinamica del veicolo, con l’aggiunta del tempo al minimo per tener conto delle emissioni prodotte durante questa fase

ij

ij

InvdistaTidlea

TrunningaPOSMVAa

MVaMVaMVaaY

76

54

33

2210

_

ln

MP(t)dtt (a+b*v(t)+c*v2(t)+d*Mv*a(t))*v(t) dt In cui

M massa totale dei gas di scaricoP(t) la potenza erogata dal motore, v(t) speeda(t) l’accelerazioneMv la massa del veicolo

DSS –MODEL BASEDSS –MODEL BASE

Model Base - Easy

Para

metr

i U

ten

te

da G

UI

Ou

tpu

t-

Rep

ort

Determinazione delle variabili

cinematiche

Determinazione dei fattori di emissione

Fattori di emissione in

g/km

Tec

nolo

gia

Cili

ndra

taO

mol

oga

zio

neTime series v(t)del ciclo di guida

Parametri selezione/output Utente

Par

co

circ

olan

te

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 51 101 151 201 251 301 351 401 451 501 551

0

10

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30

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50

60

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1 51 101 151 201 251 301 351 401 451 501 551

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 51 101 151 201 251 301 351 401 451 501

0

5

10

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45

1 51 101 151 201 251 301 351 401 451 501

DSS DSS

Data

D

ata

m

art

mart

ModModel el

BaseBase

GUIGUI

DatawarehouseDatawarehouse

Data

D

ata

base

base

0

20

40

60

80

100

120

140

0

20

40

60

80

100

120

140 PM (mg/km)

CASO BENZINA CASO BENZINA EURO III 1200-1400EURO III 1200-1400

Valori osservati, KEM, Copert IV, Copert IIICO g/km

Vm (km/h)

CASO BENZINA CASO BENZINA EURO III 1200-1400EURO III 1200-1400

Valori osservati, KEM, Copert IV, Copert IIINOx g/km

Vm (km/h)

FORMULE COPERTFORMULE COPERT

Coefficienti Copert IV a b c d eC.IV Nox E1 5.25E-01 -1.00E-02 9.36E-05C.IV Nox E2 2.84E-01 -2.34E-02 -8.69E-03 4.43E-04 1.14E-04C.IV Nox E3 9.29E-02 -1.22E-02 -1.49E-03 3.97E-05 6.53E-06C.IV Nox E4 1.06E-01 -1.58E-03 7.10E-06

a b c d eC.IV HC E1 1.35E+00 1.78E-01 -6.77E-03 -1.27E-03C.IV HC E2 4.11E+06 1.66E+06 -1.45E+04 -1.03E+04C.IV HC E3 5.57E-02 3.65E-02 -1.10E-03 -1.88E-04 1.25E-05C.IV HC E4 1.18E-02 0.00E+00 -3.47E-05 8.84E-07

a b c d eC.IV CO E1 1.12E+01 1.29E-01 -1.02E-01 -9.47E-04 6.77E-04C.IV CO E2 6.05E+01 3.50E+00 1.52E-01 -2.52E-02 -1.68E-04C.IV CO E3 7.17E+01 3.54E+01 1.14E+01 -2.48E-01C.IV CO E4 1.36E-01 -1.41E-02 -8.91E-04 4.99E-05

GRAPHICAL USER INTERFACE (GUI)GRAPHICAL USER INTERFACE (GUI)

EASY MODULE utilizza una metodologia statistica, sviluppata in Istituto Motori, per l’analisi delle emissioni inquinanti relazionate alle caratteristiche cinematiche dei cicli di guida.Per la determinazione dei fattori di emissione il modulo di calcolo determinerà i coefficienti per ottenere le stime di previsione di un determinato ciclo di guida data una combinazione di tecnologia/cilindrata/omologazione.

Il tool si basa, in un modulo di calcolo nell’ambito del Model Base, di un insieme di modelli statistici basati sulla regressione PLS per l’individuazione dei coefficienti per la previsione dei fattori di emissione e per l’individuazione di indici statistici delle stime.

Deve essere ideato e sviluppato un modulo di elaborazione del sistema IM-CNR che valuta per ciascun arco della rete di traffico rappresentata dal GIS informazioni riguardanti:

•classificazione del tipo di strada per ciascun arco del percorso•le emissioni prodotte da diverse classi di veicoli per ciascuna tipologia di strada, utilizzando i moduli del sistema informatico IM CNR, per predefinite situazioni traffico/strada.•le emissioni da correnti tipiche di traffico per la zona geografica considerata ricavate da dati ACI, per predefinite situazioni traffico/strada ed ipotizzate composizione veicolari della corrente (se non disponibili come dato di input).•le emissioni dei veicoli valutate fanno riferimento ad una specifica strada (per esempio autostrada e/o tangenziale) per la quale sono disponibili dati di flusso e/o di densità veicolare e/o di velocità media.

SVILUPPO E CONCLUSIONISVILUPPO E CONCLUSIONI

1.Realizzare il disegno concettuale di KEM

2.Integrare il Datawarehouse con nuovi dati provenienti da altre sperimentazioni o da terzi per migliorare la predittività dei modelli.

3.Integrare il Datawarehouse con dati provenienti da sperimentazioni su altri tipi di veicoli (due ruote, track …) e sviluppare i relativi modelli predittivi

4.Implementare tool fruibile …


KEMKEM

Grazie per l’attenzione..…

Riferimenti Istituto Motori dott. Livia Della Ragione [email protected]. Giovanni Meccariello [email protected]


determinazione dei fattori di emissione medi di una tipologia di veicoli in funzione di alcuni...

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