Desempenho energético e ambiental de veículos a gasóleo em interrupções de tráfego

Abstract

Esta Dissertação de Mestrado tem por tema o impacte da ocorrência de interrupções de tráfego em veículos com motores diesel ao nível das emissões de poluentes e do consumo de combustível. Por interrupção de tráfego deve-se entender uma singularidade que provoque a formação de fila e consequentes arranques e paragens sucessivas nas quais um veículo pode incorrer, são exemplos a portagem, a rotunda e os semáforos de controlo de velocidade. O principal objectivo desta Dissertação consistiu na obtenção de valores de emissões para cada interrupção de tráfego e uma comparação entre veículos a gasóleo e gasolina. Para tal utilizou-se uma metodologia que consiste na utilização dos perfis de velocidade do veículo em presença de uma interrupção de tráfego e declive da via, segundo a segundo, para posterior alocação a 14 diferentes modos correspondentes a 14 factores de emissão. Este método intitula-se Potência Específica do Veículo (VSP). Os veículos a gasóleo em causa são um Skoda Octavia e um Citroen Jumper. As principais conclusões referentes às portagens são que sempre que existe uma variação positiva de velocidade (aceleração) o nível de emissões aumenta. A comparação efectuada entre portagens convencionais, portagens tipo Via Verde e a ausência de infra-estrutura de portagens é vantajosa para esta última hipótese, sendo o aumento associado a uma portagem convencional proporcional ao aumento do número de veículos na fila. Importa referir que numa portagem convencional a aceleração desde a paragem até à velocidade de cruzeiro e os ciclos de pára-arranca são as situações mais prejudiciais em termos de emissões e consumo de combustível. No caso das rotundas a situação é semelhante, pois a comparação entre o contornar uma rotunda com várias paragens a montante (resultantes da existência de fila), o contornar a mesma rotunda mas sem estar sujeito a qualquer paragem e a ausência de rotunda (na qual o veículo mantém a velocidade constante), esta última alternativa é vantajosa. De novo o facto de existirem menos variações de velocidade influi de forma determinante nos resultados. No seguimento disto foi também concluído que o aumento da diferença entre a velocidade de cruzeiro e a velocidade de negociação da rotunda implica o aumento do nível de emissões poluentes. O aumento do número de veículos em fila acentua ainda mais estes resultados, assim como o aumento dos fluxos de tráfego na rotunda. No confronto entre semáforos de controlo de velocidade e a sua inexistência, foi concluído que a diminuição do tempo de sinal verde e o aumento do tempo de sinal vermelho têm por consequência o aumento das emissões de poluentes e do consumo de combustível. O aumento do fluxo de tráfego numa via regulada por estes sinais também tem por consequência o aumento das emissões e do consumo de combustível. Na comparação com veículos a gasolina (a comparação não foi realizada com um veículo em particular, mas com 17 veículos diferentes) ficou patente o seguinte, veículos a gasóleo são mais poluentes no que diz respeito a emissões de NOx, mas menos poluentes no que se refere a CO e HC. Estes resultados referem-se a todas as interrupções de tráfego. O poluente CO2 conduz a uma situação atípica, pois no caso do veículo Citroen Jumper o nível de emissões de CO2 é sempre superior ao dos veículos a gasolina. No caso do veículo Skoda Octavia passa-se exactamente o contrário, à excepção do nível de emissões de CO2 em portagens tipo Via Verde e na situação na qual não existem portagens.

ABSTRACT: The main purpose of this Master Thesis was to analyse the impact of traffic interruptions on diesel powered vehicles, as far as emissions and fuel consumption levels are concerned. Traffic interruption is a singularity that leads to a traffic queue which has as consequence the occurrence of stop and go cycles. Toll facilities, roundabouts and speed control traffic signals were studied. The methodology used is based on the Vehicle Specific Power variable and is related to the second-by-second speed, acceleration/deceleration and grade of the road terrain. From those profiles it is made an allocation to 14 different modes which have correspondence to 14 emission rates. The main target of this work was the calculation of emission values for each traffic interruption for further comparison between diesel and gasoline powered vehicles. The diesel vehicles considered in this work are Skoda Octavia and Citroen Jumper. The main conclusion taken from toll facility analysis is that there is an increase on pollutant emissions whenever occurs an acceleration. The increase in emissions and fuel consumption is proportional to the number of vehicles in line waiting for the payment. It must be emphasized that in conventional tolls the acceleration back to cruise speed and the stop and go cycles are the situations more harmful to the pollutant emissions and fuel consumption. Concerning roundabouts, comparing a vehicle that stops several times before leaving the roundabout area, with a vehicle that does not stop before leaving the area and with another vehicle that keeps its cruise speed gives advantage in terms of emissions to the last vehicle. Again the speed variation has a great deal of influence in the final results. Following this conclusion it’s was also noticed that the increase in the difference between cruise speed and roundabout negotiation speed implicates an increase in pollutant emissions. Not only the raise in the number of vehicles in line but also the increase in the traffic flows around the roundabout have negative implications on emissions. In the comparison between speed control traffic signals and their absence was noticed that the increase in red time and the reduction in green time lead to an increase the level of pollutant emissions. The increase in the traffic flows in roads regulated by these signals also increased the level of emissions. Comparing with gasoline powered vehicles, diesel powered vehicles have larger NOx pollutant emissions but fewer CO and HC pollutant emission. Those results became clear for all traffic interruptions. The pollutant CO2 is involved in an atypical situation, because the vehicle Citroen Jumper has always a superior level of CO2 emissions than the gasoline vehicles. In case of the vehicle Skoda Octavia the opposite occurs, only with the exception of 2 cases, the emissions levels in electronic toll facilities and in the situation where there are no tolls.