Terug
RapportnummerRA-MOW-2010-001
TitelDe invloed van verkeersmanagement op emissies
OndertitelLiteratuurstudie van bestaande emissiemodellen en initiële testen met micro verkeerssimulatie
AuteursBram Trachet
Madhava Madireddy
UitgaveSteunpunt MOW, spoor Verkeersveiligheid 2007-2011
Aantal pagina's62
Datum01/03/2010
ISBN
Taal van het documentEngels
Partner(s)Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek
WerkpakketAndere: Verkeersmanagement en milieu
Samenvatting

Het doel van werkpakket 8.3 is onderzoek te verrichten naar de mogelijke verbetering in de uitstoot van uitlaatgassen en geluidsemissies door een gepast verkeersmanagement. Dit zullen we verwezenlijken door een emissie- en geluidsmodel, als twee externe plug-in’s in de verkeerssimulatie software Paramics te implementeren.

 

Dit rapport bevat een literatuurstudie op basis waarvan we het best beschikbare emissiemodel voor dit doel zullen kiezen. De geschiktheid van de modellen hebben we gescreend aan de hand van enkele voorwaarden waaraan het moet voldoen. Het model moet kunnen rekening houden met de Vlaamse verkeerssituatie. Het moet voorspellingen maken voor verschillende polluenten, waaronder ook fijn stof (PM2.5). Bovendien moet het extern gevalideerd zijn. Enkele bijkomende karakteristieken zijn goed meegenomen: gebruiksvriendelijkheid, opnemen van koude start emissies, uitgebreide keuze aan voertuigencategorie, brandstoftype en euroklasse. Het beste model moet hier geïnterpreteerd worden als het model dat de werkelijke emissies het best benadert.

 

Eerst hebben we verscheidende emissiemodellen onderzocht:

 

Amerikaanse emissiemodellen.

 

De meeste Amerikaanse modellen gebruiken een statistische aanpak door regressiecurven te fitten op emissiemetingen met als variabelen de ogenblikkelijke snelheid en versnelling. De betrouwbaarheid van deze modellen hangt voor een groot stuk af van de gebruikte databank. Amerikaanse voertuigen verschillen echter in veel opzichten van de voertuigen in de Europese vloot en bovendien is de gebruikte databank in de Amerikaanse modellen niet aangevuld met de laatste technologieën.

 

Europese emissiemodellen.

 

4 Europese modellen bleken uit de literatuurstudie de beste kans te maken: VETESS, EMPA, PHEM en Versit+. De eerste 3 modellen slaan emissiewaarden op in een matrix gebaseerd op motorparameters zoals toerental, koppel en vermogen. Zo zijn de modellen beter in staat om weer te geven wat er in de motor gebeurt. Deze modellen passen ook een correctie toe voor transiënte motortoestanden, die een grote invloed hebben op de emissie van uitlaatgassen van wagens uitgerust met uitlaatgasbehandelingssystemen zoals een 3-weg katalysator (niet voor CO2 en geluid). Van deze drie vermelde modellen heeft EMPA het nadeel dat het geen fijn stof emissies voorspelt. Fijn stof is van groot belang in de politieke besluitvorming naar verkeersmanagement toe en is dus onontbeerlijk voor onze doeleinden. VETESS is slechts gebaseerd op emissiemetingen op 3 voertuigen. Het is moeilijk om op basis van drie voertuigen de emissies van de volledige vloot te voorspellen. Dit komt ook tot uiting in minder goede validatieresultaten wanneer de voorspellingen van VETESS vergeleken worden met emissiemetingen op voertuigen die niet gebruikt werden om het model op te stellen. PHEM tenslotte is gebaseerd op metingen op 32 voertuigen, waarin alle euroklassen voor zowel diesel als benzine wagens vertegenwoordigd zijn. Ook is een PHEM vrachtwagenmodel beschikbaar en zijn PM-metingen opgenomen in het model. PHEM is echter weinig gebruiksvriendelijk en niet beschikbaar binnen dit project (in tegenstelling tot VETESS) en zou dus extern aangekocht moeten worden.

 

Het vierde veelbelovende Europese model (Nederland) is Versit+.  Het is een statistisch model dat steunt op een databank met 3 200 voertuigen met testen uitgevoerd op 80 voertuigtypes volgens euroklasse, brandstoftype, injectietype, wissel van versnelling, gewicht en deeltjesfilter. De input voor Versit+ is de ogenblikkelijke plaats van elk voertuig in het netwerk. De producent levert hierbij zelf een micro verkeersmodel dat de input voor Versit+ kan aanleveren. Versit+ is gebruiksvriendelijk en steunt op een zeer nauwkeurige databank. We hebben Versit+ in 2009 kunnen testen. De vergelijking met VITO-metingen was heel bevredigend. Verder is het model commercieel beschikbaar. Hierdoor is Versit+ een ideaal model als externe plug-in voor het verkeersmodel.
Tenslotte zijn ook modellen voor geluidsemissies onderzocht. Het Harmonoise/ Imagine model dat als Europese standaard voorgesteld wordt, is een evidente keuze.

 

Bruikbaarheid van emissiemodellen. In een tweede deel van het rapport wordt de voorgestelde aanpak - de implementatie van een emissiemodel als plug-in in verkeerssimulatie software - getest in enkele gevalstudies (gebeurd in 2007). Voor deze gevalstudies werden twee trajecten in Gent-Brugge afgelegd met een testvoertuig waarbij de snelheid en GPS locatie per seconde werd opgeslagen. Deze data dienen als input voor de verschillende gevalstudies. In een eerste gevalstudie wordt getest wat het voordeel van nieuwere, meer ontwikkelde emissiemodellen is. Uitlaatgassen op het traject in Gent-Brugge voorspeld door VETESS worden vergeleken met de voorspellingen van Mobilee. Mobilee is een statistisch model dat voertuigsnelheid en -versnelling als variabelen gebruikt. Mobilee werd gekozen voor deze gevalstudie omdat het makkelijk te implementeren is in Paramics. Het kan dus dienen om de toepasbaarheid van de voorgestelde aanpak te testen in case studies. Beide modellen geven gelijkaardige resultaten voor CO2, met een correlatie > 0.9  voor zowel diesel als benzine voertuigen en een gemiddeld verschil van maximum 8 %. Voor andere emissies werden echter grote verschillen tussen VETESS en Mobilee genoteerd. Om deze reden werden enkel CO2 voorspellingen van Mobilee en geluidsvoorspellingen op basis van Harmonoise gebruikt in de volgende gevalstudies.

 

Nauwkeurigheid van het micro verkeersmodel. De tweede studie heeft als doel de accuraatheid van micro verkeerssimulatie (Paramics) te testen. Daartoe worden de emissie voorspellingen van Mobilee (CO2) en Harmonoise (geluid) gebaseerd op de snelheidsmetingen op de cycli in Gent-Brugge vergeleken met de emissievoorspellingen van beide modellen gebaseerd op de verkeersdata geproduceerd door een Paramics model van de verkeerssituatie in Gent-Brugge. Op elke tijdstap zijn er in Paramics een ander aantal voertuigen gesimuleerd. Als Paramics accuraat is, moeten de voorspellingen van de emissies op basis van de metingen in elke situatie tussen de minimale en maximale emissie op die plaats in Paramics liggen. Dit is altijd het geval, behalve na een kruispunt of bocht in het circuit. Dit laatste betekent dat voertuigen in Paramics te snel accelereren in vergelijking met de werkelijkheid, en dus aanleiding geven tot een emissiepiek die niet lang genoeg duurt. Dit kan echter aangepast worden als een instelling in Paramics zelf, en wijst dus niet op een structurele fout in het model.

 

Gevoeligheidsanalyse. In een derde gevalstudie wordt de gevoeligheid van Harmonoise en VETESS getest. Hiertoe worden emissievoorspellingen van CO2 en geluid vergeleken voor agressief en normaal rijgedrag op de cyclus in Gent-Brugge. Agressief rijgedrag geeft een stijging in gemiddelde geluidsemissie per seconde van 91.7 dBA (kalm rijgedrag) naar 94.3 dBA op de normale verkeerscyclus en van 91.9 dBA (kalm rijgedrag) tot 93.6 dBA op de verkeerscyclus met sluipverkeer. De gemiddelde CO2 emissie per seconde stijgt van 1.37 gram tot 2.81 gram voor lokaal verkeer en van 1.66 gram tot 2.60 gram voor het traject sluipverkeer. De toename in geluidsemissies door agressief rijgedrag is vooral merkbaar op plaatsen met een recht stuk weg door de hogere snelheden die gehaald worden. De toename in CO2 emissies uit Mobilee door agressief rijgedrag is vooral merkbaar aan kruispunten en bochten, door de hogere versnelling die gehaald wordt.

 

In het algemeen laat deze literatuurstudie toe te concluderen dat er voldoende accurate emissiemodellen (vooral Versit+) te vinden zijn om het effect van verkeersmanagement op de globale emissie te begroten. Voor CO2 en geluid hebben we bovendien aangetoond dat micro verkeerssimulatie gebruikt kan worden om het effect van verkeersmanagement te kwantificeren vooraleer de maatregelen te implementeren.
 

DownloadPDF icon RA-MOW-2010-001.pdf
Lijn

Missie

Het Steunpunt Verkeersveiligheid voert in opdracht van de Vlaamse overheid beleidsondersteunend wetenschappelijk onderzoek uit over verkeersveiligheid. Het Steunpunt

Verkeersveiligheid is een samenwerkingsverband tussen de Universiteit Hasselt, de KU Leuven en VITO, de Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek.

Partners

Leuven vito