Traffico lineare

MODULO
EMISSIONI DA TRAFFICO
Algoritmo, tabelle, interfaccia Web Client
Giuseppe Fossati
ARPA Lombardia
Settore Monitoraggi Ambientali
Modellistica qualità dell'aria e inventari
[email protected]
EMISSIONI DA TRAFFICO
Convenzioni adottate in questa presentazione
Nome tabella di decodifica
Unità di misura
Commento
TABELLA DA NON MODIFICARE
CAMPO 1
CAMPO 2
CAMPO 3
CAMPO 4
VALORE 1.1
VALORE 1.2
VALORE 1.3
VALORE 1.4
VALORE 2.1
VALORE 2.2
VALORE 2.3
VALORE 2.4
TABELLA DA COMPILARE CON DATI REGIONALI
CAMPO 1
CAMPO 2
CAMPO 3
CAMPO 4
VALORE 1.1
VALORE 1.2
VALORE 1.3
VALORE 1.4
VALORE 2.1
VALORE 2.2
VALORE 2.3
VALORE 2.4
TABELLA DA AGGIORNARE AD OGNI INVENTARIO
CAMPO 1
CAMPO 2
CAMPO 3
CAMPO 4
VALORE 1.1
VALORE 1.2
VALORE 1.3
VALORE 1.4
VALORE 2.1
VALORE 2.2
VALORE 2.3
VALORE 2.4
EMISSIONI DA TRAFFICO
Il modulo emissioni da traffico è in realtà composto da tre
moduli che implementano la metodologia Copert e la
metodologia Artemis:
Traffico lineare
Traffico diffuso
Prepara traffico
Non è dotato di interfaccia web alle tabelle che vanno pertanto
aggiornate tramite collegamento ODBC.
I moduli sono stati mantenuti aggiornati per quanto riguarda la
metodologia Copert, non altrettanto per la Artemis.
http://www.inemar.eu/xwiki/bin/view/InemarWiki/Algoritmi
EMISSIONI DA TRAFFICO
Il modulo Traffico lineare calcola le emissioni sulla base di
flussi veicolari attribuiti a singoli archi stradali. I risultati sono
prodotti a livello di comune e, come opzione, di arco.
Il modulo Traffico diffuso va eseguito successivamente al
primo e calcola le emissioni in funzione dei consumi regionali
di carburanti eccedenti la quota (eventualmente) già calcolata
da Traffico lineare. Tali consumi sono ripartiti a livello di
comune e comunali sono anche i risultati.
Il modulo Prepara traffico va eseguito per primo dopo aver
aggiornato le tabelle di input a entrambi i moduli (va
rieseguito prima di traffico_diffuso solo se si somo modificati
i relativi dati di input). Serve ad aggiornare tabelle intermedie
utilizzate dai due moduli.
EMISSIONI DA TRAFFICO
Dati
traffico lineare
I
Fattori di consumo
ed emissione Copert
Emissioni
traffico lineare
Emissioni
traffico diffuso
Stima consumi
regionali da traffico
Consumi
traffico
lineare
Consumi traffico
diffuso
Fattori di
consumo ed
emissione
Copert
EMISSIONI NON-EXHAUST
DA TRAFFICO
Oltre alle emissioni allo scarico i moduli calcolano:
Emissioni di particolato da usura di :
• Freni
• Pneumatici
• Manto stradale
Emissioni evaporative di COV da veicoli a benzina:
• Durante la marcia: ‘running losses’
• Dopo la marcia: ‘hot/warm soak’
• Sempre: ‘diurnal’
EMISSIONI EVAPORATIVE
Le emissioni evaporative dipendono da temperatura minima,
temperatura media ed escursione termica media che vanno
inserite in TLD_TEMPERATURA come medie stagionali in
funzione della classe climatica.
EMISSIONI DA TRAFFICO
El = N x L x FE(V)
Ed = C/FC(v) x FE(V)
El-Ed = EMISSIONE LINEARE - DIFFUSA
N
= NUMERO VEICOLI CHE TRANSITANO
L
= LUNGHEZZA TRATTO STRADALE
FE
= FATTORE DI EMISSIONE : g/km DI INQUINANTE
DIPENDENTE DA VEICOLO E VELOCITA’
C
= QUANTITA’ DI CARBURANTE
FC
= FATTORE DI CONSUMO: g/km DI CARBURANTE
TIPI DI VEICOLO
I fattori di emissione messi a disposizione dalla metodologia
Copert dipendono dal tipo di veicolo, caratterizzato da:
- Settore:
• automobili
• veicoli per trasporto merci di peso totale inferiore a 3.5 t
• autobus e trasporto merci di peso totale superiore a 3.5 t
• ciclomotori
• motocicli
- Tipo di motore e combustibile
- Cilindrata o peso a pieno carico
- Categoria legislativa (….euro1, euro2….)
TIPI DI VEICOLO
TIPI DI VEICOLO
TLD_TIPO_VEICOLO
CODICE
_COPA
RT
FK_I
D_SE
TTO
RE
FK_ID_
COMBU
STIBILE
CLASSIFI
CAZIONE
TIPO_LE
GISLATIV
O_VEICO
LO
PERCORRE
NZA_MED
IA_TOT
PERCORRE
NZA_MED
IA_LIN
PERC_A
CCUM
CODIC
E_CAN
ISTER
FRAZI
ONE_
IE
FATTOR
E_EVAP
ORATIV
O
0
55
10001
Benzina
< 1,4 l
ECE
15/04
1600
1200
150000
0
0
1
5
50
1
55
10001
Benzina
< 1,4 l
Euro 1 91/44
2400
1900
130000
1
1
1
8
50
2
55
10001
Benzina
< 1,4 l
Euro 2 94/12
4800
4100
115000
1
1
1
13
50
3
55
10001
Benzina
< 1,4 l
Euro 3 98/69
7200
6500
90000
1
1
1
17
50
FK_ID
_PERI
ODO
SNAP_SETTORE
Utilizzata solo per
evaporative
moltiplicata per il numero di
veicoli del parco per ripartire i
flussi tra tipi veicolo
LP
FATTORE DI EMISSIONE
Il FE allo scarico è dato dal prodotto di più contributi relativi a:
- Marcia a caldo
- Invecchiamento veicolo
- Qualità combustibili
- Pendenza strada (solo per mezzi pesanti)
La metodologia prevede inoltre che una frazione  delle
percorrenze sia compiuta con motore e catalizzatore freddi. Su tale
frazione va quindi sommato un ulteriore contributo di emissioni ‘a
freddo’ da attribuire a traffico urbano.
FATTORE DI EMISSIONE
Formula generale per il FE a caldo FE(V):
[(a + b · V + c · V^2 + p*(V^e1)) ^ z · (n · Pc + o)/(1 + i · V + l · V^2)] +
[m/V + [d · V^e · (r^V)] + [f · Ln(V)] + [g · exp(h · V)] + [g1 · exp(h1 · V)] +
[af · exp(ag · (V^ah))] + [al/(1 + exp(am + an · ln(V) + ao · V))] +
[exp(ap + aq/V+ar · ln(V)) – 1] + [az V^5]
I coefficienti che compaiono nelle formule sono contenuti in tabelle
in funzione del tipo di veicolo:
•
•
•
•
•
•
•
TLD_FATTORI_EMISSIONI
TLD_FREDDO_CALDO
TLD_FATTORI_EMISSIONI_FREDDO
TLD_FATTORE_PENDENZA
TLD_FATTORE_INVECC_INT
TLD_FATTORE_COMBUSTIBILE
TLD_CORRETTIVI_BETA
FATTORE DI EMISSIONE
TLD_FATTORI_EMISSIONI
FK_CODICE_
COPART
FK_ID_INQU
INANTE
VMIN
VMAX
ID_PRIORIT
A
LP
A
B
C
NOx
CH4
4
2
10
130
50
1
0.106
-0.00158
0.0000071
4
4
10
90
50
1
0.002
0
0
4
4
90
130
50
1
0
0
0
CO
4
5
10
130
50
1
0.136
-0.000891
0
4
7
10
40
50
1
0.0019
0
0
4
7
40
90
50
1
0.0003
0
0
4
7
90
130
50
1
0.00017
0
0
4
8
10
40
0
0
4
8
40
90
0
0
4
8
90
130
0
0
10
10
130
0
0
28
1
130
50
1
0
0
0
10040
10
130
50
1
0.0118
-0.000034
0.00000088
10280
10
130
50
1
136
-1.65
0.0312
10433
0
130
50
1
1
0
0
10435
0
130
50
1
0.00032
0
0
N2O
NH3
PTS 4
DIOX 4
COVT 4
FC 4
4
PERCORRENZA
BaP 4
TLD_TIPO_VEIC
OLO
INQUINANTI
Dai consumi
si1 derivano
50
0.0019
inoltre
le emissioni
di
50
1
0.0295
50
0.0646 e
SO2, CO2
(netta1 e lorda)
50
1
0.0011
metalli
Carico trasportato (0, 50, 100 %)
FATTORE DI EMISSIONE
I FE per gli inquinanti derivati dai consumi sono contenuti in:
t di SO2 / t di benzina
TLD_INQUINANTI_COMB
FK_ID_INQUIN
ANTE
FK_ID_COMBUSTIB
ILE
1
25
0.00002
1
46
0
1
48
0
1
10001
0.00002
6
25
0.003016
6
46
0.002761
6
48
0.003002
6
10001
0.003061
INQUINANTI
VALORE
COMBUSTIBILI
kt di CO2 / t di gasolio
I consumi sono espressi in t, le emissioni in
unità di misura dipendenti dall’inquinante
(come indicato in tab. INQUINANTI).
Anche l’unità per il FE dipende quindi
dall’inquinante.
Il modulo Prepara traffico aggiorna i FE di
SO2 e CO2 (netta e lorda) in base al tenore
e di zolfo e alla percentuale di
biocarburante in TLD_CARBURANTI
TRAFFICO LINEARE
Gli ingredienti necessari:
1. Definizione di un elenco di archi caratterizzati da lunghezza,
capacità, velocità di percorrenza, pendenza (TL_ARCO)
2. Attribuzione ad ogni arco di un flusso per settore per un’ora
di riferimento (TL_ARCO_VEICOLI)
3. Definizione di profili temporali per modulare il flusso di
riferimento in funzione di mese, giorno, ora
(TL_CURVA_DISTRIBUZIONE)
4. Definizione di curve per modulare la velocità in funzione del
flusso (TL_CURVA_DEFLUSSO)
5. Definizione di un parco veicoli regionale (TL_PARCO_REG)
6. Attribuzione di percorrenze annuali per tipo veicolo per
ripartire i flussi per settore
(TLD_TIPO_VEICOLO.PERCORRENZA_MEDIA_LIN)
TRAFFICO LINEARE
1. TL_ARCO
TRAFFICO LINEARE
Esempio di classificazione tipologia di strada e attività associate:
Nella tabella TL_STRADA_ATTIVITA per ogni tipo di strada va
inserito un record per settore
TL_TIPO_STRADA
ID_TIPO_STRADA
NOME_TIPO_STRADA
1
Autostrade e superstrade urbane (FUNCLASS=1)
2
Viabilità principale urbana (FUNCLASS=2)
3
4
5
TL_STRADA_ATTIVITA
FK_ID_TIPO
_STRADA
FK_ID_ATTIVITA
12
Auto - strade extraurbane
12
Leggeri - strade extraurbane
Viabilità secondaria urbana (FUNCLASS=3)
Pesanti - strade extraurbane
12
Viabilità locale urbana (FUNCLASS=4)
Moto - strade extraurbane
12
Viabilità di prossimità urbana (FUNCLASS=5)
11
Autostrade e superstrade extraurbane
(FUNCLASS=1)
12
Viabilità principale extraurbana (FUNCLASS=2)
13
Viabilità secondaria extraurbana (FUNCLASS=3)
14
Viabilità locale extraurbana (FUNCLASS=4)
15
Viabilità di prossimità extraurbana
(FUNCLASS=5)
V_MAX_SETT
378
90
381
90
384
70
388
90
SNAP_ATTIVITA
Limite di velocità per settore
(ma la velocità è limitata
anche per ogni arco e per
ogni inquinante dal range di
validità dei FE)
TRAFFICO LINEARE
2. TL_ARCO_VEICOLI
3. TL_CURVA_DISTRIBUZIONE
TRAFFICO LINEARE
4. TL_CURVA_DEFLUSSO
TL_VEICOLI_EQUIVALENTI
ID_VEICOLI_EQUIVALE
NTI
10047
10046
10049
10061
NUM_VEICOLI_EQUIV
ALENTI
FK_ID_SETTORE
Auto
Leggeri
Pesanti
Moto
55
1
56
1.5
57
2.5
59
0.5
La curva di deflusso deve essere abbastanza fitta perché il programma non
interpola tra due punti ma sceglie il più vicino
TRAFFICO LINEARE
5. TL_PARCO_REG
Il parco regionale dei veicoli registrati al PRA è reperibile sul
sito ACI. E’ già ripartito nel dettaglio necessario tranne per
motocicli e bus per i quali è necessaria qualche ipotesi, inoltre ai
trattori stradali andrebbe aggiunto parte del peso di un rimorchio
per .
Il parco ciclomotori può essere chiesto alla Motorizzazione
oppure può essere disaggregato a partire dal totale nazionale
pubblicato da ANCMA:
http://www.aci.it/laci/studi-e-ricerche/dati-e-statistiche/autoritratto.html
http://www.ancma.it/uploads/Statistiche/CIRCOLANTE/circolante-dal-1991moto-e-ciclomotori.pdf
TRAFFICO LINEARE
Fascia
Cilindrata
EURO
Percentuale
motore
CODICE_COP
ART
<50cc
0
100 2T
440
<50cc
1
100 2T
441
<50cc
2
85 2T
442
<50cc
2
15 4T
460
Fino a 125
0
100 2T
450
Fino a 125
1
50 2T
451
Fino a 125
1
50 4T
461
Fino a 125
2
25 2T
452
Fino a 125
2
75 4T
462
Fino a 125
3
100 4T
463
126 - 250
0
50 2T
450
126 - 250
0
50 4T
460
126 - 250
1
20 2T
451
126 - 250
1
80 4T
461
126 - 250
2
20 2T
452
126 - 250
2
80 4T
462
126 - 250
3
100 4T
463
251 - 750
0
100 4T
470
251 - 750
1
100 4T
471
251 - 750
2
100 4T
472
251 - 750
3
100 4T
473
Oltre 750
0
100 4T
480
Oltre 750
1
100 4T
481
Oltre 750
2
100 4T
482
Oltre 750
3
100 4T
483
Ipotesi di
ripartizione parco
ciclomotori e moto
Ipotesi di
ripartizione trattori
stradali in
autoarticolati
fino a 14 t
14 – 20 t
20 – 28 t
28 – 34 t
34 – 40 t
40 – 50 t
50 – 60 t
0.38%
0.09%
0.19%
0.60%
0.85%
97.00%
0.90%
TRAFFICO LINEARE
6. PERCORRENZA_MEDIA_LIN
Si può assumere pari alla percorrenza media
annua (decrescente con l’età) o, se si presume
un parco mediamente più nuovo sulla rete
lineare rispetto al traffico diffuso, a una sua
frazione anch’essa decrescente con l’età.
Percorrenza media annuale per settore e combustibile in funzione dell’età.
Da: http://groupware.sinanet.isprambiente.it/expert_panel/library/ept16/caserini_percorrenze
EMISSIONI LINEARI A FREDDO
Su una frazione di percorrenza lineare il modulo calcola
emissioni aggiuntive a freddo ma non le attribuisce all’arco.
Il totale regionale delle percorrenze lineari (inserito da Prepara
traffico in TD_PERC_LINEARI per codice_copart) viene distribuito
tra i comuni in base ai valori assegnati ad una variabile proxy da
inserire in TD_VAL_PROXY con id_proxy = 1.
TD_VAL_PROXY
ID_TD_VAL_PROXY
FK_ID_PROXY
FK_ISTAT_COMUNE
FK_CODICE_COPART
VAL_PROXY
6482152
1
12001
0
12139.25404
6482153
1
12001
1
7337.81611
6482154
1
12001
2
77137.88642
6482155
1
12001
3
117255.62415
6482156
1
12001
4
269962.31772
6482157
1
12001
5
129273.15957
TRAFFICO LINEARE
Quale ultimo ingrediente è opportuno inserire i consumi regionali
totali da traffico in tabella TLD_CARBURANTI.
Il modulo Traffico lineare al termine di ogni esecuzione aggiorna tale
tabella con la somma dei consumi regionali da traffico lineare e la
differenza tra consumi totali e consumi lineari.
Tale differenza è utilizzata successivamente come input al modulo
traffico diffuso
TLD_CARBURANTI
ANNO_CE
NSIMENT
O
2012
Gasolio
2012
Metano
2012
GPL
2012
Benzina
FK_ID_COMB
USTIBILE
TENORE_Z
OLFO
FK_ID_BIO
COMB
PERC_BIO
COMB
CONSUMO_CARB
_TOTALE
CONSUMO_TRA
FF_LINEARE
CONSUMO_CAR
B_REG
FK_ID_
PROXY
25
10
10103
3.87
3719267
3066250.37
653017
2
46
0
55
0
71191
49222.7284
21968
2
48
0
55
0
378159
250269.585
127889
2
10001
10
43
3.83
1494843
1239762.13
255081
2
g/t
tonnellate
CONSUMO_CARB_TOTALE CONSUMO_TRAFF_LINEARE
TRAFFICO DIFFUSO
Il modulo traffico diffuso, anziché calcolare le emissioni in base a
percorrenze su archi stradali, effettua una stima delle percorrenze
in base ai consumi di combustibile attribuiti ai veicoli a dettaglio
comunale, moltiplicando tali percorrenze per i fattori di
emissione.
I consumi annuali sono forniti a livello regionale. Il modulo li
ripartisce tra veicoli e comuni mediante una variabile proxy i cui
valori sono contenuti in TD_VAL_PROXY e identificati dal valore
di ID_PROXY inserito in TLD_CARBURANTI
TRAFFICO DIFFUSO
Ipotesi di proxy per ripartizione consumi:
Proxy(codice_copart, istat_comune) =
N(codice_copart) x PD(codice_copart)x FCU x R(istat_comune)
Ossia: prodotto tra Numero regionale di veicoli, Percorrenza annua
Diffusa, Fattore di Consumo Urbano e Residenti comunali.
Ovvero, con riferimento alle tabelle inemar, e dividendo per i
residenti totali per evitare valori troppo grandi:
TL_PARCO_REG!NUMERO_VEICOLI
X
(TLD_TIPO_VEICOLO!PERCORRENZA_MEDIA_TOT
TLD_TIPO_VEICOLO!PERCORRENZA_MEDIA_LIN)
ISTAT_COMUNI!RESIDENTI / RESIDENTI_REGIONE
X FCU X
FCU può, ad esempio, essere calcolato come rapporto tra consumo urbano e
percorrenza urbana da inventari precedenti
TRAFFICO DIFFUSO
Il modulo ripartisce poi i consumi annuali tra stagioni, tipi di giorno
e ore e assegna una velocità di percorrenza in base ai dati contenuti
in TD_VELOCITA. I fattori di consumo ed emissione sono calcolati in
funzione di tale velocità.
Per ogni classe comune e settore, la frazione_percorrenza moltiplicata
per il numero giorni in tld_feriali_festivi è normalizzata a 1
EMISSIONI DA TRAFFICO
I risultati dei due moduli sono riportati in TRAFFICO_INTERMEDI con
dettaglio di codice_copart caratterizzati dai seguenti valori per il
tipo_emissione:
= lineari/diffuse a caldo
LSF/DSF = lineari/diffuse a freddo
LU/DU
= lineari/diffuse da usura (senza combustibile)
LE/DE
= lineari/diffuse evaporative
LSC/DSC
TRAFFICO_INTERMEDI
ISTAT_COM
UNE
ID_ATTIVITA
ID_COMBUS
TIBILE
ID_INQ
UINAN
TE
CODICE_C
OPART
16111
379
10001
1
0
16107
379
10001
1
16016
379
10001
1
TIPO_EMISSI
ONE
VALORE_EMISSI
ONE
MEDIA_INCERT
_IND
MEDIA_INCE
RT_FE
DSC
0.0000741881
0.6
0.6
0
DSC
0.0000149785
0.6
0.6
0
DSC
0.0001100276
0.6
0.6
EMISSIONI DA TRAFFICO
Sono anche riportati nella tabella TAB_OUTPUT comune a tutti i
moduli con tipo_emissione = TL o TD
TAB_OUTPUT
ID_OUTPUT
ISTAT_COM
UNE
ID_ATTIVITA
ID_COMBUS
TIBILE
ID_INQUINA
NTE
958477358
15146
378
48
2
958799973
15146
378
10001
960425000
15146
379
959095368
15146
379
TIPO_EMISSI
ONE
VALORE_EM
ISSIONE
MEDIA_INCE
RT_IND
MEDIA_INCE
RT_FE
TL
2.405892
0.6
0.6
2
TL
23.940551
0.6
0.6
25
2
TD
341.389803
0.6
0.6
25
2
TL
781.915644
0.6
0.6
Come opzione possono anche essere riportati a livello di arco, con
differente dettaglio, nelle tabelle:
TL_TRAFF_ARCO_PROV_ATT_COMB
TL_TRAFF_ARCO_COMUNE_COPERT
ESECUZIONE PROCEDURE
Dalla finestra di lancio procedure si possono eseguire i due moduli
selezionando i comuni e gli inquinanti.
L'opzione risultati per arco permette di selezionare solo provincia o
comune e calcola le emissioni per tutti gli inquinanti.
Se il numero di comuni selezionati è maggiore di100 il job viene
ripetutamente duplicato ripartendo in parti uguali il numero di
comuni per ciascun job.
L'identificativo del job e l'elenco di comuni e inquinanti selezionati
viene riportato in tabella SYS_PROC_DATA che viene
progressivamente svuotata.
L'esecuzione dei moduli traffico può impiegare diversi giorni. E'
possibile interrompere l'esecuzione di ciascun job inserendo un
record in SYS_PROC_DATA contenente il valore 'STP‘ (maiuscolo !)
nel campo tipo_parametro:
ESECUZIONE PROCEDURE
SYS_PROC_DATA
ID_PROC_DATA
ID_INQUINA
NTE
ISTAT_COM
UNE
VALORE_PARAMETRO
TIPO_PARAMETRO
ID_JOB
1
1 INQ
1
2
2 INQ
1
3
4 INQ
1
12
12001 LOC
1
13
12002 LOC
1
14
12003 LOC
1
1000
STP
1
Record inserito
manualmente per
arrestare l’esecuzione
del job 1
SYS_PKG_EXECUTED
ID_PKG_EXECUTED
3912
WHAT
BEGIN
TRAFFICO_LINEARE.
LANCIO_TL(id_job
=> 5739,
par_dettaglio_veloci
ta => 0,
par_dettaglio_geogr
afico => 0); END;
ID_JOB
WHEN_START
5739
09/02/2015
15.03.44
WHEN_END
09/02/2015
15.06.51
COD_ERROR
0
ESECUZIONE PROCEDURE
Dal menu moduli del Web Client Inemar, si accede al menu di avvio e controllo
delle procedure di calcolo.
ESECUZIONE PROCEDURE
ESECUZIONE PROCEDURE
STATO PROCEDURE – (1)
Per controllare l’esecuzione del programma e il verificarsi di eventuali errori si deve accedere dal
menu principale alla finestra stato procedure