Analisi di parametri cinematici e situazioni di traffico ... · Moto: 393 acquisizioni ... di...

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Analisi di parametri cinematici e situazioni di traffico in

ambito urbano finalizzate al calcolo delle emissioni

Giorgio Zamboni, Chiara Carraro, Massimo Capobianco

Internal Combustion Engines Group (ICEG)Dipartimento di Macchine Sistemi Energetici e Trasporti (DIMSET)

Università di Genova

Enrico DaminelliArea 08 Ambiente – Provincia di Genova

XIV Incontro EXPERT PANELEMISSIONI DA TRASPORTO STRADALE

ARPAV – Venezia, 16 ottobre 2008

G. Zamboni, C. Carraro, M. Capobianco, E. Daminelli – XIV incontro EP, Venezia, 16 ottobre 2008 2

IndiceIndice

• Attività svolte

• Definizione dei percorsi urbani e delle fasce orarie

• Elaborazione delle misure di velocità istantanea

• Analisi dei risultati

• Valutazione dei fattori di emissione a caldo

• Sviluppi futuri


• Selezione di 4 differenti percorsi e definizione di 4 fasce orarie

• Acquisizioni della velocità istantanea di due tipologie di veicoli (auto escooter con motori di cilindrata pari a 125/150 cm3), equipaggiati con unostrumento VBOX che effettua misure di velocità basate su GPS

Moto: 393 acquisizioni valide effettuate in due periodi (2005 e 2008) per untotale di circa 1150 chilometri

Auto: 1159 acquisizioni valide effettuate in tre periodi (2005, 2006 e 2007), perun totale di circa 3400 chilometri

• Definizione della procedura di elaborazione dei dati finalizzata alla valutazionedei parametri cinematici selezionati

• Analisi dei risultati in termini di valori medi delle diverse grandezze e didistribuzione di frequenza della velocità istantanea

• Valutazione delle emissioni sui percorsi considerati sulla base dei risultatisperimentali con definizione di procedure di calcolo dei fattori di emissione

Sintesi delle attivitSintesi delle attivitàà svoltesvolte

L’indagine viene sviluppata nell’ambito di una convenzione tra AmministrazioneProvinciale (Area Ambiente) ed Università di Genova (DIMSET – ICEG)


• I 4 percorsi sono stati individuati sulla base delle caratteristiche orografichedella città e delle principali direttrici di traffico, anche sulla base di studi O-D

• A parte un anello centrale (percorso 3), gli altri percorsi collegano il ponente,il levante e l’entroterra con il centro cittadino; sono stati suddivisi in tratti inbase alla tipologia delle strade ed alla collocazione urbanistica, individuandoper ciascuno tratti periferici, semiperiferici e centrali

• I tratti, che presentano lunghezze variabili tra 1.2 e 4.6 km, sono anchedifferenziati a seconda della direzione di percorrenza

• La suddivisione dei percorsi ha consentito tra l’altro di

verificare la dipendenza dei parametri cinematici dalle diverse zone urbane equantificare l’influenza delle arterie di scorrimento veloce

individuare nel tessuto urbano zone omogenee dal punto di vista delcomportamento cinematico del veicolo, in termini di velocità media, tempo disosta al minimo e distribuzione di frequenza della velocità istantanea

applicare le classificazioni utilizzate nel modello Artemis con riferimento sia alletipologie di strade sia ai livelli di traffico

• Le fasce orarie considerate coprono l’intero arco della giornata (fascia 1:7:00÷9:30, 2: 9:30÷12:30, 3: 14:00÷17:00, 4: 17:00÷20:00)

Definizione dei percorsi urbani e delle fasce orarieDefinizione dei percorsi urbani e delle fasce orarie


Misure con VBOXMisure con VBOX

5771Tutte

22174

-153

14192

21201

Acquisizioni motoAcquisizioni autoFascia oraria

I profili di velocità istantaneavengono rilevati con una frequenzadi campionamento pari a 5 Hz

Lo strumento memorizza i dati(tempo, velocità, ecc.) in un file,utilizzato per la validazione dellamisura e la successiva elaborazione

Le misure sono state effettuatesempre nei giorni feriali del periodoscolastico, sospendendole inconcomitanza di particolari eventi(fiere, scioperi dei trasporti pubblici,ecc.)

Percorso 3anellocentrale


• Per ciascuna acquisizione vengono calcolate un certonumero di grandezze tra le quali:

velocità media

coefficiente di accelerazione positivaRPA = [∑i (vi *ai

+)* Δt]/L in [m/s2]

percentuale di sosta al minimo

distribuzione di frequenza della velocità istantaneasecondo opportune classi

Condizione di veicolo fermo (sosta al minimo),definita dalla soglia di sensibilità dello strumento

Elaborazione dei datiElaborazione dei dati

> 5045÷5040÷4535÷4030÷3525÷3020÷2515÷2010÷155÷100.5÷5< 0.5

121110987654321Velocità[km/h]

• Per ciascun tratto/percorso, i valori relativi alle singoleacquisizioni vengono mediati, anche tenendo conto dellafascia oraria di esecuzione della misura


LegameLegame velvel. media. media –– sosta al minimo (auto)sosta al minimo (auto)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

0 10 20 30 40 50 60 70

Velocità media [km/h]

Sos

taal

min

imo

Percorso 1_a

Percorso 1_b

Percorso 2_a

Percorso 2_b

Percorso 3

Percorso 4_a

Percorso 4_b


LegameLegame velvel. media. media –– RPA (auto e moto)RPA (auto e moto)

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

5 15 25 35 45 55 65Velocità media [km/h]

Acc

eler

azio

neR

elat

iva

Pos

itiva

[m/s

2 ]

CADC urbano ed extraurbano Misure a Genova (moto)UDC + EUDC cicli FHBWMTC v8 parti 1 e 2 WMTC v7 parti 1 e 2Condizioni reali per WMTC Misure a Genova (auto)


Influenza fascia oraria (auto)Influenza fascia oraria (auto)

Zonecentrali

Trattosemiperiferico

Strada ascorrimentoveloce


Distribuzione velocitDistribuzione velocitàà media (auto)media (auto)

• I valori di velocità media relativi a tutte le acquisizioni sono statidistribuiti secondo opportune classi, senza distinzione in fasce orarie,ottenendo per i chilometri percorsi le seguenti distribuzioni percentuali:

Nel modello Artemis le velocità sono correlate a diversi livelli di traffico, che vengonoutilizzati per definire i fattori di emissione nella procedura basata sulle “Traffic situations”:< 15 km/h Stop & go = 15 ÷ 30 km/h Saturated = 30 ÷ 45 km/h Heavy


Distribuzione velocitDistribuzione velocitàà istantanea (auto)istantanea (auto)

• Le distribuzioni medie di frequenza della velocità istantanea relative aisingoli tratti sono state raggruppate secondo i tre criteri visti inprecedenza, ottenendo le seguenti distribuzioni percentuali:

• Considerando la fascia oraria del tardo pomeriggio (17:00÷20:00):


Valutazione dei fattori di emissione a caldoValutazione dei fattori di emissione a caldo

• Il database sperimentale sulla definizione delle caratteristichecinematiche dei percorsi tipici urbani viene attualmente utilizzato per lavalutazione dei fattori di emissione di auto e moto secondo diversiapprocci/procedure

velocità media: vengono confrontate le funzioni implementate in diversimodelli (Copert, Artemis e Progress), considerando i valori di velocitàsperimentali e quelli tipicamente applicati per il calcolo degli inventari

“traffic situations/reference test patterns”: la procedura, utilizzata nelmodello Artemis, prevede la classificazione delle strade secondo diversetipologie e dei livelli di traffico sulla base dei valori di velocità. Allesituazioni di traffico vengono poi associati i fattori di emissione, pesandocon opportuni coefficienti i valori corrispondenti ai reference test patterns(Urban dense; Congested urban, low speeds; ecc.) Verranno utilizzati sia icoefficienti proposti nel modello, sia i coefficienti calcolati sulla base deidati sperimentali, considerando diversi parametri cinematici

distribuzioni di frequenza della velocità istantanea: anche in questo casoverranno utilizzate le funzioni disponibili in Copert ed Artemis, convalutazioni opportune delle portate di inquinanti al minimo

• Per alcune classi di veicoli e percorsi considerati, sarà possibile validarei calcoli sulla base di misure di emissioni eseguite presso l’Istituto Motori


NONOxx –– fattori a caldo auto a benzinafattori a caldo auto a benzina

0

50

100

150

200

Artemis Copert 4 Progress

Fatt

ori

die

mis

sio

ne

diN

Ox

nor

mal

izza

ti[%

]

Tratti centrali Strade a scorrimento veloce Tratti semiperiferici v media = 25 Km/h

Euro 2

Riferimento

0

20

40

60

80

100

120

140


Fatt

ori

die

mis

sio

ne

diN

Ox

nor

mal

izza

ti[%

]


Euro 3

Riferimento

0

20

40

60

80

100

120

140

Artemis Copert 3 Copert 4 Progress

Fatt

ori

die

mis

sio

ne

diN

Ox

nor

mal

izza

ti[%

]


Euro 1

Riferimento

0

20

40

60

80

100

120

140


Fatt

ori

die

mis

sio

ne

diN

Ox

nor

mal

izza

ti[%

]


Euro 4

Riferimento


PMPM –– fattori a caldo auto Dieselfattori a caldo auto Diesel

0

25

50

75

100

125

150


Fatt

ori

die

mis

sio

ne

diN

Ox

nor

mal

izza

ti[%

]


Euro 2

Riferimento

0

20

40

60

80

100

120

140


Fatt

ori

die

mis

sio

ne

diN

Ox

nor

mal

izza

ti[%

]


Euro 3

Riferimento

0

25

50

75

100

125

150

175

200

Artemis Copert 3 Copert 4 Progress

Fatt

ori

die

mis

sio

ne

diP

Mn

orm

aliz

zati

[%]


Euro 1

Riferimento

0

20

40

60

80

100

120


Fatt

ori

die

mis

sio

ne

diN

Ox

nor

mal

izza

ti[%

]


Euro 4Riferimento


Sviluppi futuriSviluppi futuri

Conclusione delle elaborazioni relative alle misurecon motocicli

Completamento della valutazione dei fattori diemissione a caldo secondo differenti approcci, perauto e motocicli

Sviluppo di procedure di calcolo delle emissioni afreddo utilizzando il database sperimentale

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Grazie per l’attenzione!

Per ulteriori informazioni e contatti:

www.iceg.unige.it

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