ETC 導入による大気汚染改善効果に関する分析

自動車交通は利便性や快適性をもたらしている反面，都市部での慢性的な交通渋滞が原因となり，大気汚染等の環境問題を発生させている．自動車の排気ガスには SPM(浮遊粒子状汚染物質)，NOx(窒素酸指導教員

岩倉 成志

速度と SPM 排出量推定結果(加速度>5km/h/s)
パラメータ 標準誤差t
有意確率
C04.88E-02 8.03E-02 6.07E-01 5.44E-01
C19.23E-02 2.20E-02 4.20E+00 3.23E-05
C2-3.71E-03 1.64E-03 -2.27E+00 2.39E-02
C39.57E-05 3.45E-05 2.77E+00 5.78E-03
3.5

辺環境への影響が非常に問題となっている．国土交

3.0

通省は高速道路に ETC 導入を促進しており，渋滞緩2.5SPM(gram/min)化物)などの有害物質が含まれているため 人体や周和のみならず，大気汚染の改善にも期待している．
本研究では 1)大型車実走行データを基に(速度・加観測
線型0.0１)の結果を基に交通ミクロシミュレーション

3次010203040speed(km/h)

Paramics を用いて ETC 導入による SPM の削減効果
２．調査内容1.5.5

回帰モデルを利用し SPM 排出係数を作成する．２)を分析することを目的とする．

2.01.0速度別)走行特性と SPM 排出量の関連性を把握し，

図１

速度/SPM 濃度回帰式曲線

E SPM ? c 3v 3 ? c 2 v 2 ? c1v ? c 0(1)(パラメータ： c 0 ， c1 ， c 2 ， c3 )

調査概要

調査場所：

東名高速道路

調査日時：

平成 14 年 9 月 30 日〜10 月 4 日

横浜青葉 IC

調査項目
・RSD(リモートセンシング)による排ガス計測
使用データ：車両別速度，加速度，車両ナンバー・車載型計測装置による実走行計測
使用データ：速度，加速度，SPM 濃度(g/min)
車載重量(4ｔ)車にスモークメータを搭載し，東名高速道路横浜青葉 IC 周辺ルート走行時の大気汚染や速度，加速度を 0.1 秒毎にデータロガーに記録した．
３．SPM 排出量速度モデルの推定3．1 速度と SPM 排出量の関連分析
環境庁(1997)浮遊粒子状物質汚染予測マニュアル
において排出原単位の算定式を速度関数として SPM
濃度 ESPM(g/min)と速度ⅴ(km/h)の関係を示すための回帰モデル式(1)がある．

伊藤 徳子

表１

１．研究の背景と目的

2．1

H99010

そこで，今回の実験データ 10 月 4 日 7:56〜8:57の横浜青葉 IC 付近〜横浜町田 IC 間(走行距離 16km)走行における 36,643 サンプルに適用し，加速度別にパラメータ推定した結果を表 1 に示す．RSD データを基に加速度 5(km/h/s)以上のサンプル抽出し，速度と SPM排出係数(g/min)の回帰モデル式の推定の結果を図１に示す．図 1 の回帰モデル式の速度と SPM の相関係数は 0.778 と高い．また，定数項(C0 )の t 値は0.6 と非常に低くまた，停止時やアイドリング時には0.048(ｇ/min)という結果から SPM 排出量の推計値が過少評価されている．以上から，今回の研究における ETC 効果検証するためにモデル式の改善が必要である．
3．2 速度/加速度と SPM 排出量の関連分析
Lee&Miller の回帰モデル式の適用
自動車の停車時における SPM排出量を正確に示した回帰モデル式(2) Lee&Miller(2000)は速度 v ，加速度a を考慮し，ダミー変数(Dｄ,Di)を付加している．特にアイドリング，停止時の SPM 排出量(g/min)を推定

表２

パラメータ
4.86E‑02
1.07E‑02
1.89E‑02
2.45E‑03
1.64E‑02
7.06E‑02

するのに有効な排出係数の算定式である．このモデル式を適用しより一層の精度の向上を図る．
ESPM ＝ c 0 + c1 v + c 2 a + c3 va + c 4 Dd + c 5 Di

(２)

Dd ： a <0 のとき 1， a >0 のとき 0

Di ： a =0orv =0 のとき 1， a ? 0or v ? 0 のとき 0
横浜青葉 IC〜町田 IC 間(16km)の 4 回走行 110,990
サンプルより Lee＆Miller 式(2)を用いてパラメータ推定を行った結果を表 2 に示す．決定係数は 0.5 となった．

Lee&Miller によるパラメータ推定結果

C0C1C2C3C4C5

表３‑a

標準誤差
2.35E‑03
3.96E‑05
9.43E‑04
3.37E‑05
2.70E‑03
3.06E‑03t
2.07E+01
2.70E+02
2.00E+01
7.28E+01
6.08E+00
2.31E+01有意確率
1.56E‑231.56E‑231.56E‑231.56E‑231.19E‑091.56E‑23

現状(車線 No.3 のみ ETC)

停止
交通量(台)
進入速度
車線時間(秒) 軽自動車 普通自動車 大型車 (km/h)
No.2224347613430No.30080840No.423247915830

速度，加速度，停止モードを考慮した Lee＆Miller
式ではアイドリング時の SPM 排出量は 0.119(ｇ/min)と推定され，速度関数式(1)の過小評価を改善できたといえるであろう．
横浜青葉 IC 料金所におけるモデル式適用

3．3

表３‑b

全車線に ETC 導入

停止
交通量(台)
進入速度時間(秒) 軽自動車 普通自動車 大型車 (km/h)
No.202534410040No.302534410040No.402534410040
車線式(2)で求められた結果を用いて，車載重量(4ｔ)車通過することを仮定する．停止〜加速走行モードでの現況再現と ETC 導入後の SPM 濃度を算出した．
設定条件として料金所リンク長を 18.47m、停止時間2 秒と設定した．ETC 導入前では 0.034(g),ETC 導入
後では 0.012(g)の値から ETC 導入により SPM 濃度排出量が約 1/3 に低減することが確認された．

横浜青葉 IC 入口

4．Paramics による現況再現と ETC 導入効果
横浜青葉 IC の現況再現項目

4．1

横浜青葉 IC での現地調査のデータに基づき 10 月 4日

12:00〜14:00，東名高速道路入口

図２0.06

レーン 2〜4 を対象にシミュレーションを行った．出3)は，ETC 導入前後の交通量は変化させず，発券所前・後の速度と ETC 導入前の停止時間は 2 秒，ETC導入後の停止時間は 0 秒と設定した．
SPM 排出量推定0.030.020.0430.0280.00
導入前

図３データから算出した排出係数 (表 1) を利用し，普通5．まとめ

4．3

シミュレーションによる ETC 効果

導入後

ETC 導入前後の SPM 排出量た．結果を図 3 に示す．

数を適用する．

0.029
0.027

0.01に組み入れる SPM回帰モデル式は大型車には実走行
車には東京都環境保全局より発表されている排出係

No.4
No.3
No.20.04

自動車走行シミュレーション Paramics より 10 分間
隔で SPM 排出量を出力させる．その際，プログラム

0.052

0.05
SPM(gram/min)

力画面を図 2 に示す．また，Paramics の入力内容(表4．2

Paramics によるシミュレーション画面

横浜青葉 IC

実走行データの解析から速度による回帰式を用いて，SPM 量の減少を明らかにすることができた．しかし，シミュレーションに用いた排出係数は停止時大型車に着目し，ETC 導入前後の SPM 量を算出しの SPM排出量を過少に評価していることが確認され，た結果，レーン 4 では 45%，レーン 2 では 38%の SPM

今後は加速度や停止を考慮してシミュレーションに量が削減されることが図 3 の結果より明らかになっ組み入れることが必要である．