路側 SPM 濃度データを用いたディーゼル車排出係数モデルの精度向上のための研究

1.背景と目的
現在，開発国において自動車排ガスによる大気汚染が社会問題となっている．原因として人流，物流の増加に伴う慢性的な交通渋滞や，車両の不良整備による自動車排ガスの増加がある．大気環境汚染物質の中でも自動車排ガス中に含まれる浮遊粒子状物質 SPM（大Ql =指導教員岩倉成志⎤⎡⎥⎢2⎥⎢x + x0 ) + 50.3 z 2(⎥ (1)⎢22⎛⎢ ⎛(x + x0 ) + 50.3z 2 ⎞⎟(x + x0 ) + 50.3z 2 ⎞⎟ ⎥⎜⎜⎥
⎢ erf 0.026 ⋅− erf 0.026 ⋅⎜⎟⎥⎟
y1y2⎢ ⎜⎝⎝⎠⎦⎠⎣
C : SPM濃度[ g / m3 ]Ql : 線源排出強度[ g / m / s ]x : 計算地点と線源までの 距離[m]などの健康被害を引き起こす原因であると報告され，

z : 計算地点の高さ[m]

汚染改善のための交通施策を評価する手法として，交吉岡 宏彰

C ( x, z ) ⋅ u ⋅ cosθ⋅L ⎞⎛4.815 ⋅ exp⎜ − 2.8⎟u ⋅ cosθ ⎠⎝気中に浮遊している粒径 10μm 以下の粒子）は肺がん
その削減が急務であると考えられる物質である．大気H01096

x0 : 初期拡散効果[m]u : 風速[m / s ]θ : 線源と風速のなす角度[rad ]L : 放射収支量[kw / m 2 ]

風y10

線煙源

θy2

通マイクロシミュレーションを用いた評価手法の開発が進められているが，SPM を対象とする場合には車種別の SPM 排出係数が必要となる．先進国ではシャーシ
ダイナモ試験データによって排出係数を算出するが，莫大なコストがかかるため途上国において導入するこ計測地点
図−1

JEA 線煙源拡散式概略図（有風時平行風）とは困難である．
そこで本研究室では，安価な計測機器を用いて路側濃度データから同一のモデルを構築し，パラメータので測定した SPM 濃度から走行車両の排出係数を逆推比較を行う．採用するモデルは，Lee&Miller(2000)に定する手法の開発に取り組み，昨年度は JEA 線煙源拡

よって提案され，昨年度の研究で用いられた車速度Vと散式（以下，JEA 式）を用いた手法を提案するに至っ加速度Aを変数とするモデル(2)を採用する．

た．本研究では昨年度提案した手法を実用化するため

ln( E spm ) = α 0 + α 1V + α 2 A + α 3VA + α 4 D i + α 5 D dに，その精度向上を図り，SPM 排出係数逆推定手法をE spm : SPM 排出量確立することを目的とする．

D i : アイドリング時ダミー 変数

2.路側 SPM 濃度データからの排出係数推定

D d : 減速時ダミー変数

2-1.大気拡散モデル( 2)[ g / min]

また，SPM排出量はエンジン出力（エンジン回転数

路側SPM濃度から走行車両の排出係数を大気拡散モ×トルク）に比例することを踏まえ，変数としてエンデルによって逆推定する．大気拡散モデルは微分方程

ジン回転数とトルクを表す走行抵抗（転がり抵抗Rr，式で表現される数値解モデルと，プルームモデルやパ空気抵抗Ra，勾配抵抗Rg，加速抵抗Ri）を用いたモデ

フモデルに代表され，計算が容易である解析解モデル

ル(3)においても比較を行う．とに分別される．本研究では，解析解モデルとして環境庁で作成され，現在，日本において最も実用的な大気拡散モデルであるJEA式(1)，（図−1）を用いる．
2-2.排出係数モデル
路側SPM濃度データから逆推定した排出係数を基に排出係数モデルを構築し，その検証のために車載型SPM

ln(Espm ) = β1N ⋅ Rr + β2 N ⋅ Ra + β3 ⋅ Rg+ β4 N ⋅ Ri + β5 N ⋅ Di + β6 ⋅ Dr (3)N : エンジン回転数 [rpm]Rr, Ra, Rg, Ri : 走行抵抗 [ N ]Di : アイドリング時ダミー 変数
Dr : 走行時ダミー変数

3.実験概要

A

加速区間

B

100m

等速区間

C120m

3-1.路側 SPM 濃度計測調査
併用前道路（藤沢厚木線葛原付近）でディーゼルト

2m

ラックを走行させ，路側にて SPM 濃度，車速度，加速5m

START秒毎に計測した．走行形態（図−2）は，A 地点から B

デジタル粉塵計地点まで加速域，B 地点から C 地点までを等速域とし，図−2

等速走行時の速度は 20，30，40，50km/h とした.また,C 地点まで等速走行するデータとアイドリング時のデータも取得した．
3-2.車載型 SPM 濃度計測調査
この調査は 2002 年に（財）計量計画研究所と共同で行ったものであり，路側調査で用いたものと同型のトラックを都心部の幹線道路（国道 246 号等）で走行させ，路側調査と同様のデータを 0.1 秒毎に計測した．
4.排出係数モデル推定結果
まえ，無風時で線煙源の端点座標 y2 が 10m 以下のデー0.6けるモデルの再現性の比較により行う．

SPM排出量[g/min]

0.7

モデルの検証はパラメータおよび，実走行データにお車載型データによる排出係数モデルは，加速時のSPM 排出量を的確に再現している．路側データによるモデルのβ4 はパラメータ比が 5.1 であるため，車載型データによるモデルと同様に，加速時の SPM 排出量を表現しうるものと予測できたが再現性は低かった．原
因として加速度データが 0km/h/s 付近に集中しているため，β4 の t 値は低く，説明力が高いとはいえない．

なること，風の有無によってデータにばらつきが生じ

3530250.320150.21050表−2

車載型データ

実測値

車速度Lee&Miller モデルによる再現

エンジン回転数を含んだモデルによる推定結果

パラメータ 車載型データから 路側データからの パラメータ比（ｔ値）の推定結果《A》
推定結果《B》
B/A
6.89E-06-2.87E-06
β1-0.4(106.678)(-1.928)
2.73E-04
3.52E-03β212.9(15.328)(2.987)
6.39E-10β3(9.338)
1.29E-08
6.55E-08
β45.1(21.768)(1.327)-2.32E-03-4.45E-03
β51.9(-528.036)(-41.851)-2.34E+00-1.72E+00
β60.7(-280.61)(-10.290)
サンプル数
25156
352
相関係数
0.980.93
0.7450.6

車速度0.5

車載型データ0.4

実測値

回転数とギアの関係性や，減速時のデータを取り込む

0353025150.20.1

40200.3てしまうことなどの問題が残った．しかし，エンジンことにより再現性が向上すると考えられる．

400.4

図−3

SPM排出量[g/min]

組み込んだが，低速域での加速度による再現性が低く

車速度
車載型データ

路側データ

5.まとめ
本年度の実験でエンジン回転数を排出係数モデルに実測値0致したが，α3，α5 が過大推定された．また，路側デー

4-2.エンジン回転数を含むモデル(表−2，図−4)

45
路側データ

0.5

車載型データによるモデルのパラメータと符号が一少推定されており，再現性は十分でない．

路側 SPM 濃度計測調査概要

Lee&Miller モデルによる推定結果

0.1

4-1.Lee&Miller モデル(表−1，図−3)

タによるモデルの再現性は低速域・加速時で過大・過風向風速計

パラメータ 車載型データから 路側データからの パラメータ比（ｔ値）の推定結果《A》
推定結果《B》
B/A-1.65E+00-2.44E+00
α01.5(-340.375)(-10.708)
1.37E-02
2.84E-02
α12.1(131.784)(-4.288)
6.57E-02
4.88E-01
α27.4(40.154)(2.054)-9.52E-05-1.87E-02
α3196.6(-2.0447)(-2.404)-1.86E-01-4.68E-01
α42.5(-32.669)(-1.996)-1.41E-02-4.15E-01
α529.4(-2.482)(-2.541)
サンプル数25156352
相関係数0.820.60

分析に用いる路側データは実験当日の風の特性を踏タ，無風時のアイドリングのデータとする．排出係数END

車速度[km/h]

A 地点から B 地点までに加速，減速をし，B 地点から

表−１

スピードガン

5m10

路側データ

50
路側データ

図−4

車載型データ

実測値

車速度

エンジン回転数を含んだモデルによる再現

車速度[km/h]

度，風速，風向，トラックにてエンジン回転数を各々1