liu.seSearch for publications in DiVA
Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Hur fel det kan bli när man räknar emissioner baserat på statisk trafikdata
Linköping University, Department of Science and Technology, Communications and Transport Systems. Linköping University, Faculty of Science & Engineering. (Trafiksystem)
Linköping University, Department of Science and Technology, Communications and Transport Systems. Linköping University, Faculty of Science & Engineering. (Trafiksystem)ORCID iD: 0000-0002-1367-6793
Linköping University, Department of Science and Technology, Communications and Transport Systems. Linköping University, Faculty of Science & Engineering. Statens väg- och transportforskningsinstitut. (Trafiksystem)ORCID iD: 0000-0002-0336-6943
2016 (Swedish)Conference paper, Abstract (Other academic)
Abstract [sv]

Vägtrafiken är en stor källa till utsläpp av både lokalt, regionalt och globalt förorenande ämnen. Lokalt och regionalt förorenande ämnen så som partiklar, kolmonoxid, kolväten och kväveoxider har påverkan på både natur och människa, och hälsoskadliga effekter i stadsmiljö är välkända. Globalt förorenande ämnen från biltrafiken, främst koldioxid, är ett stort problem ur ett klimatperspektiv. Hälsovådliga utsläpp är främst intressanta ur ett luftkvalitetsperspektiv, det är då inte de faktiska utsläppen från fordon (emissioner) som är mest intressanta utan halten förorenande ämnen i luften. Halten av förorenande ämnen beror naturligtvis på emissioner, men också på utsläpp från andra källor och väder. Genom en förenklad värdering av denna typ av utsläpp, där man tar hänsyn till lokala variationer i spridning av emissioner i luften, värderas luftkvalitet i samhällsekonomiska kalkyler i Sverige direkt baserat på fordonsemissioner. Mer detaljerat beräknas spridning av emissioner när kommuner gör luftkvalitetsberäkningar i verktyget SIMAIR. Koldioxid värderas direkt utifrån sina emissioner i samhällsekonomiska kalkyler.

Oavsett om syftet är att göra samhällsekonomiska kalkyler eller mer detaljerade luftkvalitetsberäkningar i SIMAIR används i Sverige vanligen utdata från statiska trafikmodeller, baserade på användarjämvikt, som indata till emissionsberäkningarna. En statisk nätutläggning tar inte hänsyn till variationer över tid, eller utbredning av köer i trafiknätverket. Även om mer detaljerade trafikanalyser ofta görs med dynamiska trafikmodeller i senare planeringsskeenden, är inte resultatet från dessa analyser direkt tillämpbara i de emissionsberäkningar som görs i Samkalk (det verktyg som vanligen används för samhällsekonomiska kalkyler i Sverige) eller i SIMAIR.

I Sverige används främst emissionsmodellen HBEFA som är en databas med emissionsfaktorer. Emissionsfaktorerna beskriver utsläpp i gram per fordonskilometer för en given fordonstyp, vägklass och trafikförhållande, som antingen definieras av flödesgränser eller hastighetsgränser. Emissionsfaktorer för fyra olika trafiksituationer finns definierade; ”free flow”, ”heavy”, ”saturated” och ”stop-and-go”. För att erhålla emissioner per timme på ett vägavsnitt multipliceras emissionsfaktorn med trafikflöde (fordon per timme) och vägavsnittets längd.

När utdata från statiska trafikmodeller används som indata till emissionsberäkningar uppstår främst två problem. Statiska trafikmodeller medelvärdesbildar efterfrågan, och därmed trafikförhållanden, över en längre tid. Dessutom modellerar statiska modeller fördröjning till följd av köer på ett enskilt vägavsnitt, och köer kan inte propagera i ett vägnät. Potentiellt kan dessa två faktorer leda till att emissioner under- eller överskattas.

För att undersöka omfattning och karaktären av dessa fel har trafikmätningar från delar av E4 genom Stockholm använts. Flödes- och hastighetsmätningar har aggregerats till 15 minutersperioder och använts som indata till emissionsberäkningar av CO2 (och därmed också energianvändning), CO, HC och NOx.

Statiska trafikmodeller använder reseefterfrågan över en längre period (exempelvis en maxtimma) som indata. I statiska modeller förväntas lika många resor som påbörjas också avslutas, vilket kräver att tidsperioden är tillräckligt lång (i vårt fall med morgontrafiken i Stockholm innebär det aggregering över en tretimmarsperiod). Detta i sig gör att flöden i trafiknätverket är medelvärden för den studerade perioden, och topparna smetas därför ut. Det är dock flödestopparna som i verkligheten kraftigast bidrar till utsläppen. Jämförelsen mellan emissioner från aggregerade flöden och 15 minuters flöden ger en inblick i hur stort fel medelvärdesbildningen medför. Underskattningen av emissioner för samtliga utsläpp, utom HC, ligger mellan 10% och 15%. Utsläppen av HC underskattas med ca 20%.

Vidare så analyserades effekten av att statiska modeller inte kan modellera uppbyggnad och avveckling av köer. HBEFA tillämpades få enligt den specifikation som Trafikverket tagit fram till Samkalk och SIMAIR. Sedan studerades, länk för länk, hur emissionsberäkningarna avviker mot när emissionsfaktorerna appliceras direkt på trafikmätningarna. På enskilda vägavsnitt kan underskattningen av utsläpp av HC och CO nå 40%, och totalt över hela den studerade vägsträckan underskattas utsläppen med 15% till 25% beroende på vilket ämne som avses.

Slutligen har en metod för efterbearbetning av trafikdata tagits fram, baserad på den quasi-dynamiska nätutläggningsmetoden STAQ. Denna metod kan ses som en diskritiserad version av länktransmissionsmodellen, där förändringar i trafikförhållanden beskrivs som diskreta händelser i en simulering. STAQ använder fundamentaldiagram för att beskriva relationen mellan densitet, flöde och hastighet på varje vägsträcka, och kan delvis beskriva köers uppbyggnad och avveckling. En händelse i simuleringen motsvaras av att densiteten förändras på vägavsnittet, och därmed hastigheten. Däremot hanteras, genom de diskreta händelserna, tid på ett förenklat sätt, där trafikförhållanden på vägavsnitt endast registreras i samband med de diskreta händelserna. STAQ är framför allt utvecklad för att bättre bestämma fördröjning till följd av köer. I detta arbete har vi istället utvecklat ett angreppssätt som utnyttjar information som finns tillgänglig vid de diskreta händelserna för att förbättra beräkningen av emissioner. Med denna efterbearbetningsmetod underskattas emissionerna istället med cirka 10%, förutom för HC som underskattas med 20%.

Vi har identifierat brister som uppstår när utdata från statiska trafikmodeller används som indata till emissionsberäkningar, och föreslagit en efterbearbetningsmetod för att försöka minska de fel som uppstår. Fortsatt arbete behöver fokusera på hur denna metodik fungerar i större nätverk och hur man bättre kan ta hänsyn till hur efterfrågan varierar inom en maxperiod.

Place, publisher, year, edition, pages
2016.
National Category
Transport Systems and Logistics
Identifiers
URN: urn:nbn:se:liu:diva-132146OAI: oai:DiVA.org:liu-132146DiVA: diva2:1038390
Conference
Nationella konferensen i transportforskning, Lund 18-19 Oktober 2016
Funder
Swedish Energy Agency, 38921-1TrenOp, Transport Research Environment with Novel Perspectives
Available from: 2016-10-18 Created: 2016-10-18 Last updated: 2016-10-27Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text

Search in DiVA

By author/editor
Tsanakas, NikolaosEkström, JoakimOlstam, Johan
By organisation
Communications and Transport SystemsFaculty of Science & Engineering
Transport Systems and Logistics

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

Total: 42 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link