基准排放因子更新对隧道需风量的影响研究.pdf

文章编号：0258-2724(2024)01-0113-08DOI:10.3969/j.issn.0258-2724.20210585专栏：轨道交通车辆与建筑环境控制、安全及节能基准排放因子更新对隧道需风量的影响研究王旭1,2,3，王明年4，严涛4，于丽4（1.中国铁道科学研究院集团有限公司，北京100081；2.国铁川藏科创中心（成都）有限公司，四川成都610213；3.川藏铁路技术创新中心有限公司，四川成都610213；4.西南交通大学土木工程学院，四川成都610031）摘要：为解决交通车辆持续更新导致的城市隧道内通风系统设计浪费和运营闲置，研究基准排放因子更新对隧道需风量的影响，并建立 2 种应对车辆更新的基准排放因子计算方法.首先，通过理论分析明确需风量计算式中随时间更新的关键参数为基准排放因子；随后，根据定量分析得到基准排放因子和纵坡-车速系数更新对需风量的影响；最后，结合国外理念和实际设计经验，提出 2 种考虑时间更新的基准排放因子计算方法.研究结果表明：我国道路隧道通风设计规范在制定基准排放因子时参考了世界道路协会（PIARC）通风报告，并分析得到了参考理由；与 2000 年相比，2021 年的 CO、NOx和 PM 基准排放限值分别降低了 81.6%、76.7%和 97.9%；建立了使用机动车污染物排放限值作为基准排放因子的最不利设计方法，计算出 2018 年各污染物基准排放因子（CO 为0.0011m3/（辆km），PM 为 0.4610m2/（辆km），相比于 2014 年细则分别降低 84.3%和 77.0%.建立并验证了基准排放因子计算方法，为城市道路隧道通风系统设计提供参考.关键词：城市道路隧道；通风设计；需风量；基准排放因子；排放清单中图分类号：U459.2文献标志码：AInfluence of Base Emission Factor Update on Tunnel Fresh-Air DemandWANG Xu1,2,3,WANG Mingnian4,YAN Tao4,YU Li4(1.ChinaAcademyofRailwaySciencesCorporationLimited,Beijing100081,China;2.SichuanTibetTechnologyInnova-tionCenter(Chengdu)ofNationalRailwayCo.,Ltd.,Chengdu610213,China;3.SichuanTibetRailwayTechnologyInnov-ationCenterCo.,Ltd.,Chengdu610213,China;4.SchoolofCivilEngineering,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China)Abstract:Tosolvethedesignwasteandidleoperationofventilationsystemsinurbantunnelscausedbythecontinuousupdateoftrafficvehicles,theinfluenceofbaseemissionfactorupdateontunnelfresh-airdemandwasstudied,andtwocalculationmethodsofbaseemissionfactorinresponsetovehicleupdatewereestablished.Tobeginwith,thekeyparametersupdatingovertimeinthefresh-airdemandformulaweredeterminedasbaseemissionfactorsthroughtheoreticalanalysis.Then,theinfluenceofbaseemissionfactorsandgradient-speedfactorupdateonfresh-airdemandwasobtainedbasedonquantitativeanalysis.Finally,accordingtoforeignconceptsandactualdesignexperience,twocalculationmethodsforbaseemissionfactorsconsideringtimewereproposed.TheresultsshowthatChineseroadtunnelventilationdesignstandardsrefertothePIARCventilationreportwhenformulatingthebaseemissionfactors,withthereasonsexplained.Comparedwiththosein2000,thebaseCO,NOx,andPMemissionlimitsin2021arereducedby81.6%,76.7%,and97.9%respectively.Themostunfavorabledesignmethodusingvehiclepollutantemissionlimitsasbaseemissionfactorsisestablished,andthebase emission factors of each pollutant in 2018 are calculated as follows:the base CO emission factor is0.0011m3/(vehkm),andthebasePMemissionfactoris0.4610m2/(vehkm),whicharereducedby84.3%and收稿日期：2021-07-20修回日期：2022-04-26网络首发日期：2022-07-06基金项目：中国国家铁路集团科研开发重点项目（N2020G045）；西藏自治区重点研发与转化计划（XZ201801-GB-07）第一作者：王旭（1993），男，助理研究员，博士，研究方向为隧道与地下工程，E-mail：通信作者：王明年（1963），男，教授，博士，研究方向为隧道与地下工程，E-mail：引文格式：王旭，王明年，严涛，等.基准排放因子更新对隧道需风量的影响研究J.西南交通大学学报，2024，59(1)：113-120WANGXu,WANGMingnian,YANTao,etal.Influenceofbaseemissionfactorupdateontunnelfresh-airdemandJ.JournalofSouthwestJiaotongUniversity,2024，59(1)：113-120第59卷第1期西南交通大学学报Vol.59No.12024年2月JOURNALOFSOUTHWESTJIAOTONGUNIVERSITYFeb.202477.0%comparedwithChina Standardin2014.Theresearchresultsestablishandverifythecalculationmethodofbaseemissionfactors,whichprovidesareferenceforthedesignofurbanroadtunnelventilationsystems.Key words:urbanroadtunnel;ventilationdesign;fresh-airdemand;baseemissionfactor;emissioninventory城市隧道内交通车辆更新较快，同时汽车排放法规也在不断收紧1，汽车尾气中排放的 CO、NOx和 PM 浓度会持续降低，导致隧道稀释污染物的需风量持续降低.现行公路隧道通风设计细则（JTGTD7022014）2（以下简称 2014 年细则）是以 2000 年的汽车尾气基准排放因子进行通风计算的，计算数值和实际排放数据存在较大差别，导致设计出的通风系统规模过大，在风机安装和运营两阶段均造成经济浪费.这里需要说明的是：城市隧道中稀释正常运营期间车辆污染物所需的新鲜空气一般占主导地位3-4；统计数据显示通风系统占隧道总投资的 35%左右5，且后期运营产生电费占隧道通风照明电费的 65.3%6.因此，为解决城市隧道内交通车辆更新导致的隧道通风系统规模过大，提出一种随时间更新的基准排放因子计算方法，极具经济意义和实际意义.对 2014 年来城市隧道运营期间实测尾气污染物浓度变化进行了调研：Deng 等7于 2015 年对上海延安东路隧道和长沙营盘路过江隧道内的污染物浓度进行测试，发现延安东路隧道内 CO 和 NO2最高浓度分别为 46.00、2.00cm3/m3，营盘路隧道内 CO和 NO2最高浓度分别为 33.00、0.22cm3/m3，并建议NOx应作为隧道污染物控制的重点；王明年等8于2017 年对厦门翔安隧道内污染物浓度进行测试，发现 CO 和 NO2最高浓度分别为 21.00、3.73cm3/m3，建议高交通量城市隧道通风设计时考虑稀释 NO2浓度；刘洋9于 2018 年对西安文昌门、和平门 2 座城市公路隧道污染物浓度进行长期监测，发现一年中 CO 最高浓度为 6.37cm3/m3；宁艳涛等10于 2018年在青岛胶州湾隧道内测试出 CO 浓度远低于控制标准，并建议降低 CO 设计浓度；王东伟等11于2019 年在南昌市红谷隧道内监测到 CO 最高浓度为 3.87cm3/m3，认为 CO 基准排放量取值偏大，并建议重视 NOx对需风量的影响；刘婧晗12于 2020 年在济南市 2 条特长隧道内进行了污染物测试，发现即使在拥堵并不进行机械通风的情况下，隧道出口CO 最高浓度为 7.60cm3/m3.这些测试结果表明：尾气中 CO 浓度逐步降低，我国汽车基准排放因子是随时间持续更新的.而 2014 年细则对尾气浓度降低程度的考虑与实际情况存在一定差距，目前文献中针对隧道需风量计算中基准排放因子取值的研究极少.本文通过对比国内外公路隧道通风设计规范，明确我国道路隧道通风设计中需风量计算的参数来源和制定原理，及基准排放因子更新对隧道需风量的影响，并通过分析建立随时间更新的基准排放因子计算方法.1 理论基础 1.1 基准排放因子更新特性隧道需风量是通过汽车排放产生率和隧道内空气质量控制标准计算出来的，而基准排放因子是排放产生率的主要影响因素.排放产生率用来定义车辆在通过隧道时排放的特定污染物量，是交通组成、交通密度、车速、燃料类型和隧道坡度的函数13.2014 年细则、2017 年上海道路隧道设计标准14和 2019 年 PIARC通风报告15中尾气排放产生率分别如式（1）（3）所示.Q1=13.6106qcofafdfhfivLnm=1Nmfm,j,（1）Q2=Ncatj=1(qex,j(v,i)fh,jft,jfefm,j+4.7vqne,j(v)/1 000)nveh,j,（2）Q3=Ncatj=1(gcat,j(v,i)fh,jft,jfefm,j+gnon-ex,j)nveh,j,（3）nveh,j=DLcat,j式（1）（3）中：qco、qex,j(v,i)、gcat,j(v,i)为相应参考文献中基准排放因子，v为车速，i 为坡度；fa、fe为相应文献中的区域因子；fd和 D 为相应文献中的交通密度；L 为隧道长度；fh,j为海拔因子；fiv为纵坡-车速系数；ft,j为时间因子；fm,j为质量因子；qne,j(v)/1000、gnon-ex,j为相应文献中的非排放颗粒；Ncat为车型类别数；Nm、nveh,j为相应文献中特定车辆类型的交通量，cat,j为车辆类型 j 在车队中所占的比例.式（1）、（2）、（3）分别参考了 1995 年 PIARC 通风报告16、2004 年 PIARC17和 2012 年 PIARC 通风报告18.从式（1）（3）可发现，基准排放因子与排放产生率成正相关，即基准排放因子和需风量成正相关.表 1 对比了 3 个计算式中计算参数的差异.114西南交通大学学报第59卷表 1 3 个计算式中排放产生率计算参数对比Tab.1Comparisonofcalculationparametersforemissiongenerationrateinthreecalculationformulas计算式基准排放因子区域因子交通量海拔因子 纵坡-车速系数时间因子质量因子非排放颗粒式（1）qco=0.007/0.015fafdLNmfhfiv每年2%衰减fm,j式（2）qex,j(v,i)fenveh,j=DLcat,jfhv,ift,jfm,j4.7vqne,j（v）/1000式（3）gcat,j(v,i)fenveh,j=DLcat,jfhv,ift,jfm,jgnon-ex,j在相同的影响因素中，基准排放因子会随着时 间 而 更 新，例 如 PIARC 在 1987 年、1991 年、1995 年、2004 年、2012 年和 2019 年均更新了这些参数，我国分别在 1999 年和 2014 年更新了这些参数.本文就我国道路隧道设计规范中如何制定随时间更新的计算参数以及这些参数对隧道需风量有多大影响展开研究.1.2 基准排放因子取值分析对我国 2 本道路隧道需风量计算公式中随时间更新的基准排放因子的来源和制定原理展开了研究，如表 2 所示.表中：qpm为尾气中颗粒物 PM 的基准排放因子.表 2 我国道路隧道需风量计算规范中随时间变化参数取值对比Tab.2ComparisonofparametervaluesupdatingovertimeinChineseroadtunnelventilationdesignstandards参数2014年细则2017年上海标准基准排放因子qco=0.007/0.015；qpm=2.来源：综合参考2004年PIARC通风报告和国内科研单位成果不同车型、燃油类型、坡度和车速下NO2、CO和 PM 的基准排放因子.来源：参考 2012年PIARC通风报告基准排放年2000年.来源：我国车辆保有量中绝大部分机动车为2000年后生产的2010年.来源：2012年PIARC通风报告排放因子基准排放年为2010年时间因子2%，最高30年.来源：尾气污染物年递减率一般超过10%，但安全考虑按2%取值不同车型、燃油类型、污染物类别每5年一个衰减系数，最高至2030年.来源：参考2012年PIARC通风报告纵坡-车速系数给出了车速为10100km/h、坡度为4%4%的修正因子.来源：参照了1987年和1991年PIARC通风报告已集成在基准排放因子中，车速范围为 0100km/h，坡度为6%6%.来源：参考2012年PIARC通风报告从表 2 中可以分析出，我国道路隧道通风设计规范在制定基准排放因子时参考了 PIARC 通风报告，2017 年上海标准中上述参数是参照 2012年 PIARC 通风报告取值，2014 年细则中纵坡-车速系数参照 1987 年 PIARC 和 1991 年 PIARC 通风报告取值.我国规范可以参照 PIARC 报告取值主要是因为：1）我国的机动车发动机技术大多从欧洲引进，上述 3 个因子主要和发动机技术相关，当然也与燃油品质相关，但目前我国与欧美国家的燃油品质可认为差别不大.2）我国在机动车排放法规上和欧洲一致，排放标准的执行时间比欧洲晚 57 年，但目前国排放标准已比欧洲更严格，且执行间隔也在缩短.基准排放因子是指汽车运行单位里程、单位时间、单位功所排放的各污染物量，常见单位为 g/km和 g/h，可以根据汽车尾气排放标准、燃油类型和车型计算出来15.所以，只要确定排放标准相同、各排放标准所占机动车比例相近，则可以参考 PIARC 通风报告中基准排放因子的取值，或者直接使用或者乘以区域因子后使用.例如 2017 年上海标准在制定基准排放因子时，通过与 2012 年 PIARC 通风报告中车型组成进行对比，得出 2010 年上海机动车各排放阶段车辆占比与 2012 年 PIARC 报告基本对应，并且国前和欧 1 前的车型组成差异不大，欧 1 或国前的车辆数量对尾气排放贡献量起主导作用，因此得出2017 年上海标准内汽车基准排放因子可参照2012 年 PIARC通风报告，同时因为上海市汽车排放标准比欧洲 A 类区域晚 57 年，因此乘以了 fe的区域因子.2 数据分析 2.1 尾气排放标准更新对需风量影响我国机动车尾气排放标准如表 3 所示.从表中可知，我国汽车排放标准随时间逐渐严格，尾气中CO、NOx和 PM 浓度逐年降低，并且我国排放标准第1期王旭，等：基准排放因子更新对隧道需风量的影响研究115逐渐比欧洲严格，国b 排放阶段中污染物的允许排放浓度均比欧 6 标准更加严格.从降低量值角度分析，CO 允许排放浓度降低量值最明显，这也是隧道内 CO 控制标准从公路隧道通风照明设计规范19中的 300cm3/m3降低到了 2014细则中 150cm3/m3的原因.从降低比例角度分析，从国到国b，我国汽油小汽车 CO 允许排放浓度从 2001 年的 2.72g/km 降低到 2021 年的0.50g/km，降低比例约为 81.6%；NOx浓度从 2007年的 0.150g/km 降低到 2021 年的 0.035g/km，降低比例约为 76.7%；PM 浓度从 2001 年的 0.140g/km降低到 2021 年的 0.003g/km，降低比例约为 97.9%，可以发现，NOx允许排放浓度降低比例 76.7%，在3 种尾气污染物中最小.表 3 汽车排放标准对比（以轻型汽车为例）Tab.3Comparisonofvehicleemissionstandards（light-dutyvehicles）g/km排放标准执行年CONOxPM欧1/国1992年/2001年2.72/2.720.1400/0.1400欧2/国1997年/2004年2.20/2.200.1400/0.1400欧3/国2000年/2007年2.30/2.300.150/0.1500.1400/0.1400欧4/国2005年/2010年1.00/1.000.080/0.0800.1400/0.1400欧5/国2008年/2018年1.00/1.000.060/0.0600.0050/0.0045欧6/国a2014年/2019年1.00/0.700.060/0.0600.0050/0.0045国b2021年0.500.0350.0030通过数据分析可以判断出变化趋势：随着时间推移，机动车排放标准逐渐严格，公路隧道稀释污染物浓度的需风量也会大大降低；CO 和 PM浓度的降低程度比 NOx浓度的降低程度更大，从侧面响应了引言中调研的关于城市隧道内尾气污染物浓度实测结果（CO 实测浓度远远低于设计控制标准，反而在交通量较高的城市隧道中稀释NO2需风量逐渐成为控制需风量）.从表 3 还可以看出，我国汽车尾气排放标准在执行速度上正逐步缩短与欧洲的时间差，从最早国与欧 1 执行时间相差 9 年，到目前国与欧 6相差 5 年，并且标准比欧 6 更加严格.综上所述：尾气排放标准更新将导致基准排放因子更新，与 2000 年相比，2021 年的 CO、NOx和PM 基准排放限值分别降低 81.6%、76.7%和 97.9%.2.2 纵坡-车速系数更新对需风量影响2014 年细则2规定正常运营工况下 PM 和CO 基准排放量分别为 2m2/（辆km）和 0.007m3/（辆km），再根据纵坡-车速系数对基准排放量进行修正.而 2017 上海标准14和 2019 年 PIARC 通风报告15中具体给出了不同车型、燃油类型、污染物类别、坡度和车速下的基准排放因子，已经集成了纵坡-车速系数，图 1 给出 2019 年 PIARC 通风报告和2014 年细则中柴油小汽车、轻型车和重型车在不同坡度、不同车速下 PM 基准排放因子和纵横-车速系数.10.8117.8624.447654321gcat,j(v,i)/(gh1)车速/(kmh1)1020304050607080(a)2019 年 PIARC 柴油小汽车 PM 基准排放因子35302520151050gcat,j(v,i)/(gh1)车速/(kmh1)1020304050607080(b)2019 年 PIARC 柴油轻型车 PM 基准排放因子cat,j(v i)/1车速/km1c年 PIARC 柴油重型车 PM 基准排放因子fiv车速/km1年细则考虑 PM 的纵坡-车速系数2.83.84.9纵坡坡度 4%纵坡坡度 2%纵坡坡度 0纵坡坡度 2%纵坡坡度 4%纵坡坡度 4%纵坡坡度 2%纵坡坡度 0纵坡坡度 2%纵坡坡度 4%纵坡坡度 4%纵坡坡度 2%纵坡坡度纵坡坡度 2%纵坡坡度 4%纵坡坡度 4%纵坡坡度 2%纵坡坡度纵坡坡度 2%纵坡坡度 4%116西南交通大学学报第59卷1.02.23.79.314.319.3cat,j(v i)/1车速/km1a年 PIARC 柴油小汽车 PM 基准排放因子cat,j(v i)/1车速/km1年 PIARC 柴油轻型车 PM 基准排放因子302520151050gcat,j(v,i)/(gh1)车速/(kmh1)1020304050607080(c)2019 年 PIARC 柴油重型车 PM 基准排放因子4.03.03.52.52.01.51.00.50fiv车速/(kmh1)1020304050607080(d)2014 年细则考虑 PM 的纵坡-车速系数纵坡坡度 4%纵坡坡度 2%纵坡坡度纵坡坡度 2%纵坡坡度 4%纵坡坡度 4%纵坡坡度 2%纵坡坡度纵坡坡度 2%纵坡坡度 4%纵坡坡度 4%纵坡坡度 2%纵坡坡度 0纵坡坡度 2%纵坡坡度 4%纵坡坡度 4%纵坡坡度 2%纵坡坡度 0纵坡坡度 2%纵坡坡度 4%图1柴油各车型不同坡度不同车速下 PM 基准排放因子Fig.1ComparisonofbasePMemissionfactorsfordifferentdieselvehiclesunderdifferentgradientsandspeeds对比图 1 可以发现，2019 年 PIARC 通风报告中柴油各车型的 PM 基准排放因子随坡度和车速的增大比例明显小于 2014 年细则中 PM 纵坡-车速系数的增大比例，城市道路一般的设计速度为60km/h，因此，比较车速为 60km/h 时坡度0 时的增大比例.坡度从 0 增长到 2%时，2019 年 PIARC通风报告中纵坡-车速系数增大比例（3.8/2.8=1.4 倍，17.86/10.81=1.7 倍，14.3/9.3=1.5 倍）明显小于2014 年细则（2.2/1.0=2.2 倍）.综上所述，纵坡-车速系数更新将导致基准排放因子更新，并且降低程度较大.3 建立方法确定了基准排放因子更新对需风量的影响之后，根据定义来确定基准排放因子的取值，给出了精确计算和简便计算 2 种方法.3.1 精确计算方法目前机动车排放因子的确定方法主要有台架测试法、车载排放测试和隧道实验20-21，车载排放测试和实验室测试方法相对精度较高，而欧洲环保署综合采用这 2 种方法发展出来的 COPERT 模型22已作为欧盟官方的机动车污染物排放因子模型，COPERT 模型考虑了机动车尾气排放标准、车型、平均速度、燃油类型和不同污染物类型，并且欧盟会定期更新各排放标准、各类车型、汽油和柴油、各类污染物的综合基准排放因子清单，PIARC 通风报告中的基准排放因子就是采用的该排放清单.由于我国机动车排放标准和发动机技术沿用欧洲体系，因此，在制定基准排放因子时也应用了COPERT 模型，已有大量学者采用 COPERT 模型建立了中国国家尺度的机动车排放清单，例如 2015 年环保部发布了道路机动车大气污染物排放清单编制技术指南23，给出了清华大学测试出的基于2014 年各排放标准、各类车型、汽油和柴油、各类污染物的综合基准排放因子清单.汽油小客车各污染物基准排放因子如表 4 所示24.表 4 汽油小客车基准排放因子Tab.4Baseemissionfactorsforgasolinepassengercarsg/km排放标准CONOxPM2.5国前25.721.9710.028国6.710.4090.026国2.520.3240.011国1.180.1000.007国0.680.0320.003国0.460.0170.003在通风设计时，根据各阶段车辆占比、各类车型、各污染物的基准排放因子，可直接计算出特定污染物的排放量.因此，在制定或更新我国道路隧道通风设计规范时，可参照 PIACR 通风报告的编制方法，采用机动车污染物排放清单来制定基准排放因子，同时也应定期更新排放清单.2017 年上海标准14在制定基准排放因子时直接使用了 2012 年 PIARC 通风报告15中给出的污染物排放清单.3.2 简便计算方法除了上述精确方法之外，在实际通风设计过程中建立了一种简便计算方法，该方法直接使用机动第1期王旭，等：基准排放因子更新对隧道需风量的影响研究117车各排放阶段的污染物排放限值作为基准排放因子.因为污染物排放限值表征的是车辆运行单位里程、单位时间、单位功所排放的各污染物量的最大值，相当于是按照最不利工况进行设计.各排放阶段的污染物排放限值在制定时已经考虑了坡度和车速的影响，规定最小行驶距离不低于 16km，最小行驶时间不少于 90min，60km/h 以下的车速占 34%，6090km/h 的车速占比 33%，90km/h 以上的车速占比 33%，坡度以加速度的形式表征，已经将纵坡-车速系数考虑进去了.现有工程设计实例有扬州瘦西湖、南京梅子洲地下交通、武汉东湖隧道、武汉三阳路公铁合建越江隧道，通风设计时尾气排放标准取值：通风设计初期按国阶段排放限值计算，设计近期按 50%国和50%国阶段排放限值计算，设计远期全部按国阶段排放限值计算25.按照这个思路对我国特定年份的基准排放因子进行计算，表 5 分别为 2012 年和 2019 年 PIARC 通风报告（基准年分别为 2010 年和 2018 年）以及我国 2018 年统计的各排放标准对应的汽车车型组成比例26.表 5 各排放标准下汽车组成比例Tab.5Proportionofvehiclesundervariousemissionstandards%排放标准2012PIARC通风报告2019PIARC通风报告2018年汽车环境管理年报欧1前/国前12.372.120.10欧1/国3.731.842.90欧2/国11.832.364.50欧3/国28.155.1019.10欧4/国35.0514.6642.50欧5/国8.8732.8430.90欧6/国041.100从表 5 中可看出：我国截至 2018 年国前汽车比例为 0.10%，小于欧 1 前汽车比例 2.12%，即按照表 5 的划分标准我国目前处于 A 类技术标准区域；国前汽车比例为 7.5%，和欧洲 2018 年欧 3 前的6.32%差别不大；我国目前汽车比例主要集中在国国，比例为 92.50%，由于欧洲在 2014 年执行欧 6 标准，欧洲目前汽车比例主要集中在欧 4欧 6，比例为 88.60%，目前，我国在汽车排放标准比例中和欧洲的差距主要在国排放阶段较多.但我国 2019 年 7 月正式执行国a 排放标准，且 2020 年7 月将执行的国b 排放标准还严于欧 6 排放标准，即我国汽车排放污染物将大大降低.再结合我国 2018 年各排放阶段机动车保有量比例和污染物排放限值，即可计算出简便计算方法中各污染物基准排放因子，如表 6 所示.表 6 2018 年各污染物基准排放因子（轻型汽车）Tab.6Baseemissionfactorsofvariouspollutantsin2018（light-dutyvehicles）g/km排放阶段保有量比例/%CONOxPM国前0.11.3500.0920.098国2.9国4.5国19.1国42.5国30.9将计算出的 CO 和 PM 污染物浓度的单位g/km 换算成 2014细则中所给出的体积排放量单位，则 CO 为 1.35103/1.2=0.0011m3/（辆km），PM 为 0.0984.7=0.4610m2/（辆km），相比于 2014细则分别降低了 84.3%和 77.0%.我国各阶段尾气排放标准中给出了轻型汽车（质量小于 3.5t）和重型柴油车的各污染物的排放标准，因此，在得到特定年份下汽车各排放阶段的车型占比之后，可以通过相乘得到该年份下各污染物的基准排放值.需风量精细化计算方法中对基准排放因子的确定给出了 2 种方法：一种较精确的取值方法为参考生态环境部发布的机动车污染物排放清单；另一种是采用最不利设计方法，以各排放阶段排放限值作为基准排放因子，计算出 2018 年基准年的 CO 基准排放因子为0.0011m3/（辆km），PM 基准排放因子为 0.4610m2/（辆km）.用通风算例来验证这 2 种方法的实用性，并与现有规范计算结果进行对比.4 算例实证以 2019PIARC 通风报告中给出的算例来验证，通风参数为：隧道长 10km，海拔 1000m，交通流量1000辆/h，设计速度 60km/h，坡度 0.其中，汽油小汽车占比 54%，柴油小汽车占比 36%，重型车占比10%，重型车的平均质量为 25t，取 2030 年作为设计年，CO 控制标准为 70cm3/m3，NO2控制标准为1cm3/m3，烟尘设计浓度为 0.005m1，20km/h 以下为交通阻滞，最大阻塞长度取 1000m.分别按照 2014 年细则、精确方法和简便方118西南交通大学学报第59卷法计算需风量，3 种方法除了基准排放因子取值不同之外，海拔因子、时间因子等其他系数均相同，按照 2014细则CO 海拔因子取 1.67，PM 海拔因子取 1.18.3 种方法均采用 2014细则计算公式，其中精确计算方法中基准排放因子和纵坡-车速系数用 qex(v,i)代替，并按照 2019 年 PIARC 通风报告数值取值，需风量计算结果如图 2 所示.500400449.92302.7853.7488.23101.71100.4COPM3002001000需风量/(m3s1)2014细则精确方法简便方法图2算例隧道需风量计算结果对比Fig.2Comparison of calculation results for tunnel freshair demand从图 2 中可得：按照基准排放因子精确方法和简便方法计算出的 2030 年远期设计需风量相比于按照 2014细则计算出的需风量分别降低了80.4%和 77.4%，并且该结果在考虑时间因子时只衰减到了 2030 年（方便与细则进行对比），若按照基准排放因子降低趋势推测，设计年大于 2030 年时该算例隧道稀释污染物的需风量将更低.使用简便方法计算出的控制需风量比精确方法计算出的控制需风量高 13.3%，因为 2014细则规定在通风设计时会预留 15%的风机数量，所以误差可以接受.另外，简便计算方法因为是最不利设计方法，也可用作通风设计时校核需风量使用.5 结论本文通过文献追踪、数据分析和算例实证研究了基准排放因子更新对隧道需风量的影响以及确定方法，主要得到以下结论：1）获得了我国道路隧道需风量计算式中基准排放因子的取值来源和制定原理.2）尾气排放标准与纵坡-车速系数更新将导致基准排放因子更新.与 2000 年相比，2021 年的 CO、NOx和 PM 基准排放限值分别降低了 81.6%、76.7%和 97.9%.3）提出了使用机动车污染物排放清单作为基准排放因子更新的精确计算方法.4）建立了使用机动车污染物排放限值作为基准排放因子的最不利设计方法，并计算出 2018 年各污染物基准排放因子：CO 为 0.0011m3/（辆km），PM 为 0.4610m2/（辆km），相比于 2014细则分别降低了 84.3%和 77.0%.参考文献：张宏，姚延钢，杨晓勤.城市道路轻型汽车行驶工况构建J.西南交通大学学报，2019，54（6）：1139-1146，1154.ZHANGHong,YAOYangang,YANGXiaoqin.Light-dutyvehiclesdrivingcycleconstructionbasedonurbanroadsJ.Journal of Southwest Jiaotong University，2019，54(6)：1139-1146，1154.1中华人民共和国交通运输部.公路隧道通风设计细则：JTG/TD70/2-022014S.北京：人民交通出版社，2014.2WANGMN,WANGX,YUL,etal.Fieldmeasure-ments of the environmental parameter and pollutantdispersion in urban undersea road tunnelJ.BuildingandEnvironment，2019，149：100-108.3WANGX,WANGMN,CHENJ,etal.Analysisofcalculationoffresh-airdemandforroadtunnelventi-lationdesigninChinaJ.TunnellingandUndergroundSpaceTechnology，2020，103：103469.1-103469.8.4吴德兴，任小峰，郑国平.公路特长隧道通风与照明系统协同集约化设计探索J.交通运输研究，2017，3（6）：40-45.WU Dexing,REN Xiaofeng,ZHENG Guoping.Collaborative intensive design of ventilation andlighting system of highway extra-long tunnelJ.TransportationStandardization，2017，3(6)：40-45.5朱凌，刘杨青.高速公路隧道运营管理费用的分析研究J.公路交通科技（应用技术版），2013（9）：219-220.6DENGYW,CHENC,LIQ,etal.Measurementsofreal-worldvehicleCOandNOxfleetaverageemissionsinurbantunnelsoftwocitiesinChinaJ.AtmosphericEnvironment，2015，122：417-426.7王明年，王旭，于丽，等.翔安海底隧道运营环境及污染物分布规律J.西南交通大学学报，2020，55（4）：695-703.WANGMingnian,WANGXu,YULi,etal.OperatingenvironmentandpollutantdistributioninXianganunder-sea tunnelJ.Journal of Southwest Jiaotong 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