4.I/M计划方案设想
按2002年上海机动车辆的拥有量计算,其中,汽车64万辆,只占总拥有量的45.3%;轻型车51万辆,占36.2%;重型车12.9万辆,占9.16%。而摩托车,不包括32万辆“助动车”,就有75.7万辆,占拥有量的53.7%,而且它拥有量比例还在逐年增加。因此,上海的I/M计划考虑的目标应包含和覆盖的机动车类型要比国外广,必须有计划地逐步从轻型车、重型车然后扩展到摩托车。
4.1控制的车辆排放污染物
行驶的机动车排放的主要污染物为一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)和炭烟与颗粒物。不同部位所排放的污染物比例不同。排气管排放是污染物的最大来源,所有的炭烟与颗粒物、98% ~ 99%的一氧化碳和氮氧化物以及55% ~ 65%的碳氢化合物来自于排气排放;20% ~ 25%的碳氢化合物来自于曲轴箱窜气;燃料蒸发产生的碳氢化合物污染物占15% ~ 20%。因此,排气管排气、曲轴箱窜气、燃料箱泄漏都应成为机动车排污控制的主要检查方面。控制的污染排放因子为CO、HC和NOx,轻型柴油车还应加上烟度测量。监测站将采用包括目测、瞬态简易工况测试法和油箱盖密封测试在内的测试方法开展检测工作;
4.2排气排放的检测方法
工况法测试是评价车辆排放污染的一项“标准”。但工况法测试存在:1)设备复杂、价格昂贵;2)使用技术复杂、完成操作时间长;3)测试费用高(一般在5000元/次 ~ 6000元/次);4)设备占地面积大、车辆需要冷却到恒温条件;5)设备标定、维护技术要求高等不利因素,因此,限制了它的推广应用,目前通常只用于新车的定性试验和生产的一致性检验。
理想的检测方法至少具备:1)该方法所得的结果应能代表车辆实际使用使污染物排放的状况,与国家标准测试方法的结果具有可比性;2)方法准确、迅速;3)测试仪器的检测精度、灵敏度能满足法规要求;4)设备操作、维护方便,结构轻巧、价格便宜,便于实施与推广。
简易工况法测试是工况法测试的简化形式,与工况法测试相比,简易工况法测试的特点:1)简化了测试规程;2)测试排放浓度;3)采用模拟量变换工况;4)缩短测试工况和时间。简易工况法测试适用于在用车的排放检测,按照测试车辆的负荷和车速的不同一般分为怠速工况、稳态加速模拟工况和、瞬态加载道路模拟工况(简易瞬态工况法)三类。
4.2.1轻型在用车(LDV)的排气排放检测采用简易瞬态工况法,即采用IM240或IG240(VMAS)检测方法
简易瞬态工况法能真正了解配备电控系统和净化装置车辆排放的状况,与标准工况测试法的相关性最好(IM240之CO、HC和NOx的相关性分别达0.92、0.95和0.84),且超标排放识别率(IDR)最高和故障率(FR)最低,特别是IM240方法,是公认的最佳方法。
我国采用欧盟的车辆排放标准体系,建议采用ECE的15工况(195秒循环)作为上海的简易瞬态工况测试法,而不照搬美国的240秒循环(可称为IM195)。我们初步数据分析表明,IM195与GB18352的CO、HC、NOx和HC+NOx检测结果相关性分别为:0.94、0.98、0.91和0.97。
需要指出,IM240和IG240(VMAS)虽然都是简易瞬态工况测试法,但检测的精度、灵敏度、重现性和响应时间存在一定的差异,前者性能均优于后者。虽然后者设备价格是前者3倍,起始的投入成本较高,但设备的使用寿命较长,检测线上车辆检测流量率较高,最快的检测只需31秒,检测线车辆通过速率很易达到15辆次/小时,适于集中式检测和今后更严格的检测要求。VMAS检测方法到目前为止都只应用在分散式的I/M制度或维修检测中,每条检测线每天的检测车辆数仅5、6辆。美国的经验表明,无论I/M制度采用何种检测方法对检测成本的影响都不大,甚至有些州采用IM240方法的检测收费低于其他州。据我们推测,如果一个集中式只检测的监测站建有4 ~ 5条检测线时,利润率设定在5% ~ 7%之间,委托经营5 ~ 7年,监测站人均工资5万/年,考虑I/M制度的管理成本在内,检测一次的收费成本约在76元/辆次 ~ 85元/辆次,最高不会超过100元/辆次。
4.2.2柴油在用车监测采用加载减速(Lugdown)工况法
研究表明,轻型车污染物排放占上海城区机动车HC和NOx 污染物排放的一半以上,重型车分别占23%和47%左右。目前货运重型车大部分为柴油车,柴油车污染物排放主要是NOx、颗粒物和可见烟雾,其中颗粒物检测的普及存在一定困难,一般进行烟雾检测测量,但目前的自由加速烟度测量存在误差较大。我国香港地区从2000年开始采用加载减速柴油车烟度测量获得较好的效果,北京也采用相同的监测方法,检测线车辆通过速率可达到15辆次/小时。除中型汽油车可以借用ASM的监测方法外,建议柴油车采用加载减速排烟检测(Lugdown)方法。
4.2.3研究摩托车简易工况检测法,强化对摩托车的监测
摩托车的拥有量远远超过汽车,它的CO和HC排放已与汽车排放量相当,穿行于大街小巷,排放的污染物都处在人的呼吸带区域,严重威胁着人类的身体健康。但至今为止,上海没有控制摩托车的使用,采用的监测方法还是怠速法,与上海大都市的形象形成了鲜明的对照。因此,必须研究摩托车的简易瞬态工况测试法,提出新的监测测试方案。
4.2.4应用遥感检测系统(RSD)加强对排放严重车辆的监控
在I/M计划中应利用遥感检测技术,通过合理布设RSD系统,更快地发现排污严重的车辆,达到对排放严重车辆的监控,并对道路交通环境质量的分析与评估。
4.3 监测站点网络
排放监测站必须:1)具有开展汽油车简易瞬态工况、柴油车简易工况和油箱盖密封性能测试的能力,企业经资质审核;2)操作人员和管理人员经过培训并取得相应的上岗证书;3)企业应建立完善的质量保证体系、环境管理体系和安全卫生管理体系,并有近期内通过审核的计划。主要检测设备配置为瞬态简易加载模拟工况(IM240或VMAS)检测设备、检测大型车辆的VAMS装置和1套车辆信息数据传输接收装置。设备性能必须符合美国EPA颁布的EPA-420-R-00-007《IM240和蒸发排放试验规程—技术指导》的要求,或美国汽车维修局BAR97规范和NY-TEST《纽约州瞬态排放简易工况检测技术规范》的要求或我国瞬态简易工况检测技术规范的要求。
网点布点建议选在既不影响交通又便于车主检测的内外环线之间,并能靠近现有的社会安全检测检站最宜,通过公平的招投标,由符合条件的承包商承担并实行管理,是单一的只承担车辆排放监测的检测站;由政府与协会进行资质审核认可、指导、考核和评价,具有条件的社会检测站和综合性能检测站可以优先考虑。为达到统一检测设备、减少监测系统误差以及便于管理对行业的质量监督和市场的规范,有利于节约设备维护的人力和备件资源,降低检测成本,建议只委托1 ~ 2家公司承包监测站点网络的建设。从降低成本和提高设备的利用率考虑,建议采用一天12小时工作的两班制较为合适。
本市轻型车与重型车的数量比例为4:1,如果承包公司每个检测站准备配备5条检测线,可以将其中4条监测线是对车辆总质量在5吨以下的汽车进行瞬态简易工况检测的检测线;另一条是对5吨以上的大型车进行检测的监测线。按60万辆轻型汽车采用VMAS检测线推算,在2004年底本市需要完成近20个监测站点(74条检测线)的设置。
监测站点网络建立有几种可选方案。在社会安全检测站建立I/M制度的检测站的优点是车主可在一个地方同时完成车辆的年检工作,但目前所有的检测站都直接或间接地进行着维修业务,依靠维修养检测,欺诈和弄虚作假的吴舞弊行为时有发生,与I/M制度的建站原则格格不入,极不利于I/M制度的有效推行;上海机动车拥有量远低于北京,但安全检测站数量却是北京的2.5倍左右,如果仍按现有布局设置检测站,每个站点至少需要配置一条轻型车简易瞬态工况检测线和一条柴油车加载减速检测线,检测线总量将超过200条,造成利用率不高、与资源的浪费,造成I/M制度成本增加,加重车主负担,并产生管理上的混乱与执行上困难。
现有社会检测站基本上按行政区所处位置设置,其中约有1/3强的社会检测站的环境条件不符合集中式检测站的要求,某些站点在中心城区,场地狭窄地价昂贵,如要发展需要搬迁,往往离开原行政区域,例如黄浦、静安区的车辆安全检测站。随着本市城区内三条环线和郊区环线的建成,“15、30、60”的目标实现,车主前往检测站的路程不会太不方便,因此,监测站点网络可以更加科学合理的规划。
4.4维修站点网络
I/M计划中的维修网站的建立是一项复杂的综合性系统工程,它与一般车辆维修站的区别在于它的主要服务内容为解决机动车三效催化净化器的破碎或使用过久排气管排放超标、曲轴箱的窜气、燃油系统的燃油箱密封形变差,以及废气再循环系统、电控控制系统、电子点火系统、车辆空调系统等工况不正常引起的污染排放问题。它的行为从开始到结束都围绕“环保”运作,为“环保”行为负责,一些产品已形成环保产品认证的控制机制。
本市现有车辆维修企业约6000家,全年营业额达38.86亿元,净利润2亿元左右。按企业的维修服务能力,维修企业一般分为4类:1类企业能够从事总成大修和车辆大修工作,全市300多家,占总数的6%左右,这些企业对机动车的修理业务比较熟悉,企业规模和技术力量相对较强;2类企业主要从事汽车的二级维护和车辆的小修,约占全市的1/4;而占总量近七成的3类、4类企业是小规模的车辆维修企业只能承担一些车辆专项的修补和摩托车的维护、修理,以个体业主为多。维修企业的主要工作目标是让车辆能够发挥正常的动力性能和保证车辆的安全性能,对于污染物排放的控制很少作为车辆维修质量主要的考核标准。
作为I/M计划的机动车维修站网点的设置可以在现存的符合条件的1类维修企业中选择,在原有的业务范围内增加和加强环保维修项目的专项业务。因此,这类站点的设置不仅应符合一般维修企业的开业条件,而且应相应增加控制车辆排放原理、专业技术与操作培训,维修人员经技能考核后持证上岗,企业经资质认可后凭证开业。
完善的维修站点网络是I/M制度实施的不可缺少的组成部分,必须在建立监测站点网络同时建立维修站点网络,使排放超标的车辆得到合理的诊断和维修。北京市实施I/M计划的经验教训值得我们重视。北京市早在前年就开始推行ASM简易工况测试法的I/M计划,但是忽略了专业维修站设置的配套,不合格的车辆无法得到合理维修,造成了不少群众对简易工况的测试方法很大的不理解。
到2005年估计有80万辆轻型车参与I/M计划,如检测的不通过率(或不合格率)确定在10%,年需要进行环保维护的车辆至少有8万辆。维修网站点可先设置80家,随着I/M制度的深入应用,凡符合条件的申请企业都可以扩大成为专业的环保维修站。
维修网络站点的主要条件要求:
1)具有能够进行车辆大修和总成大修能力的设备与技术力量,并有相应的维修工作场所,企业经资质审核;
2)管理与操作人员经过培训,具有造成排放超标的判断能力并取得相应的上岗证书;
3)至少配备1台套能够进行简易瞬态工况法测试的检测设备(IM240或VMAS测试设备)和柴油车烟度工况法测试的检测设备,1套测试设备可以兼容上述功能要求。在检测精度上可以低于监测站点的设备,但需配置带诊断功能的检测装置;
4)企业应建立完善的质量保证体系、环境管理体系和安全卫生管理体系,并有近期内通过审核的计划。
5.关于上海在用车I/M制度中排放限值问题
结合我国车辆分类的情况和相关汽车的排放标准,按机动车的不同种类、年型进行类型划分,对不同的车型采用不同的检测手段确定相应的“通过/不通过”限值。
1)采用IM195测试循环作为上海简易瞬态工况的测试循环
车辆排放与车辆的行驶工况密切相关,我国车辆污染物控制法规等效采用了欧洲法规体系,道路工况确定需依靠长期的数据积累。实施欧洲1号法规前,标准工况由4个195s的15工况循环组成,其测试的平均车速、最高车速和加速特性与标准工况一致;实施欧洲1号起,标准工况在此基础上附加上城郊高速道路的行驶工况,同样包含了4个15工况循环。上海车辆中符合欧洲1号或欧洲2号排放法规的车辆目前约占总数的30%左右,基本上采用电喷控制技术和三效催化净化装置系统;采用化油器系统的车辆还占70%,到2005年约有50%以上。可以预见,采用195s的15工况作为简易瞬态工况的测试循环,其测试结果与标准工况将有较好的相关性。
2)“新标准和老标准执行不同限值”原则确定排放“通过/不通过”的限值
如上述,目前上海在用车中占70%左右的车辆执行污染排放标准较高,因此,这部分车辆的监测“通过/不通过”的限值与另外30%左右的车辆执行的限值应该有所区别,这部分车辆可以通过增加年监测次数、排放技术改造、增加监测费用等手段鼓励车主尽快更新。
3)“通过/不通过”限值的修正
在用车“通过/不通过”限值标准除与国家现行新车排放标准相关外,还必须根据本市环境空气质量状况提出合理的建议值。经过修正的“通过/不通过”限值一般应能够保证:(1)车辆污染排放监测结果的“不通过率”占被检总量的10% ~ 20%。“不通过率”是I/M计划控制车辆排放的一个执行指标,过高的不通过率将使车辆的维护保养费用提高,降低了经济效率;过低的“不通过率”牺牲了环境效益,同样也影响了经济效益。根据国外推行I/M制度的经验,一般把车辆的“不通过率”定位在10%~ 20%较为合理。(2)20%的高排放车辆其污染物排放量占总车辆排放量的一半以上。发达国家20%的高排放车所排放的污染物一般占车辆总排放量的60%左右,在美国所占比例达到67%。高排放车的排放量占总排放量的比例越高,说明车辆污染排放总体控制水平越高。(3)一般,在I/M计划运行一定时间后,例如2年,应对限值进行评估,以确定是否需要修正。
6.几点建议
1)协会参与,网络管理、I站和M站系统同步建立是I/M制度成功的保证
上海市机动车船污染控制协会(以下简称协会)是本市有志于机动车船污染控制的企业自下而上的民众组织,协会是一个民办公助、具有自律、自治、自我服务性质的社会团体,表达了该行业对参与机动车船污染排放控制、更好地为上海市环境保护事业作贡献的迫切愿望。它的建立向政府转达了业内相关企业自愿团结起来,在政府有关的政策方针指导下,恪守独立、诚信、公正的执业原则,自觉接受政府行政监管、行业自律监管和社会各界对职业行为的监管,推动职业道德标准和执业技术规范建设,通过公开、公平、公正的竞争,促进车船污染排放检测、维修、产品制造行业的健康发展。因此,接受政府相关部门指导,当好企业与政府之间的桥梁,规范机动车船污染控制市场次序,向业界提供专业信息、组织培训、制定标准、调节纠纷等多种服务是本协会的主要工作。显然,协会的参与是上海市I/M制度的推广不可缺少的重要环节。
要保证I/M制度的成效而不至于流于形式,国内外的经验表明,仅仅依靠改变排放的检测方法,并不能从根本上保证污染排放严重的车辆得到有效的控制。网络管理、I站与M站系统同步建立对防止排放严重的车辆逃检、弄虚作假、欺诈以及打击假冒伪劣产品能从管理体系上起到了防微杜渐的作用。
2)逐步完善检测手段,全面监测在用车排污状况
在用车排污监测应包括最初的目测检查,它可以很快地确定车辆排烟是否合格,发现控制设备是否合格产品,有无缺失、修改、拆开或连接不正确等现象。严格的I/M计划监测含功能系统的测试,包括车辆的蒸发系统完整性测试和蒸发罐净化测试,通过进行水压测试和清洗效率测量获取检测结果。
可吸入颗粒物严重影响人体健康,对轻型柴油汽车的监测应考虑烟度的检测。烟度监测应设法采用消光式烟度计测量透过率或消光值以取代目前的波许式烟度计检查方式。条件许可时,还必须建立柴油车颗粒物监测手段和密闭测试室并制定相应的测试标准。
上海市燃气汽车的拥有量已达5万辆,非甲烷碳氢标准的制定和监测方法应予以重视。随着我国对机动车污染排放控制法规的加严,相当于欧洲3和4号排放法规已在制定,废气再循环技术(ERG)和车载诊断系统(OBD)的应用被提到议事日程,为此,必须研究应用于I/M制度新的检测方法。
3)规范机动车污染控制市场,建立严格的市场进入制度
在用机动车污染控制是一个系统工程,包括监测、维修保养、控制系统产品认定、质量与服务的监督等。因此,必须尽快地完善各项准入的规章制度,建立规章制度执行的认证和检查机构,实施严格的执行准入制度,保证市场的公平、公正竞争。
4)开展公众宣传、鼓励公众参与、接受公众监督
坚持长期地利用政府、企业和社会民间团体等多方面的力量,采用多种形式和各种方法开展公众宣传、培训活动,通过公众宣传,普及机动车污染排放控制知识,提高公众投入执行I/M计划的自觉性。建立公众监督机制,接受公众监督,克服和避免工作中可能出现的错误和不良风气。
上海市机动车船污染控制协会
2004年3月14日