在欧洲实施便携式排放测量系统（PEMS）以满足实际驾驶排放（RDE）法规要求

摘要

欧洲委员会已制定了一项实际驾驶排放（RDE）测试程序，用于通过便携式排放测量系统（PEMS）验证车辆在实际运行过程中的污染物排放。本文介绍了新采用的RDE测试所要求的实验程序。

摘要

车辆在受控且相对严格的实验室条件下进行测试，以确定其官方排放值和参考燃油消耗量。然而，在实际道路行驶中，环境和驾驶条件可能在较大范围内变化，有时会导致排放水平高于实验室测得的结果。为此，欧盟委员会制定了一项补充性的实际驾驶排放（Real-Driving Emissions, RDE）测试程序，采用便携式排放测量系统（Portable Emissions Measurement Systems, PEMS），在道路行驶过程中多种正常运行条件下验证气态污染物和颗粒物数量排放。本文介绍了新采用的RDE测试程序，将其划分为六个步骤：1）车辆选择，2）车辆准备，3）行程设计，4）行程执行，5）行程验证，以及6）排放量计算。其中，对车辆准备和行程执行两个步骤进行了更为详细的描述，并提供了行程验证和排放量计算的示例。

引言

在受控的实验室条件下对车辆进行测试，以确定其官方排放值和燃油消耗量（例如， 联合国欧洲经济委员会（UNECE）第83号法规¹对于轻型车辆，法规715/2007² 规定了M1、M2类（载客汽车）和N1、N2类（货运车辆）车辆必须遵守的欧5和欧6排放限值。合规性通过所谓的 "I型" 在实验室中通过标准化测试测量冷启动后尾气排放的检测方法¹尽管实验室测试能够确保结果的可重复性和可比性，但它仅覆盖了实际道路行驶中常见的环境、驾驶和发动机运行条件的一小部分。事实上，官方实验室测试结果越来越不能反映驾驶员在实际道路行驶中的真实燃油消耗情况。³此外，道路车辆排放，特别是NO_X 柴油车的排放量也高于型式核准值^4-5. 法规715/2007² 包含确保在车辆正常运行和使用条件下遵守排放限值的规定。为减少观测到的差异，目前正在制定多项新的监管措施，例如全球统一轻型车辆测试程序（WLTP），主要用于一氧化碳₂ 以及燃料消耗，和主要用于污染物测量的实际驾驶排放（RDE）测试程序。

诚然，针对常规污染物的新监管方案中最重要的组成部分是，必须通过实际驾驶条件下的RDE程序来证明排放限值的符合性。新程序将补充在底盘测功机上进行的排放测量，从而在实验室和实际道路条件下均实现对受控污染物的全面监管。RDE基于使用便携式排放测量系统（Portable Emissions Measurement Systems, PEMS）进行的道路排放测试。PEMS技术并非全新，尤其在重型车辆测试中已有应用。美国环境保护署（US-EPA）已在实验室认证测试基础上，增加了基于PEMS车辆测试的“不得超出”（Not-To-Exceed, NTE）排放要求。在欧洲，基于PEMS的在用符合性（In-Service Conformity, ISC）规定已适用于满足欧VI标准的车辆，并可追溯至欧V发动机^6,7。PEMS能够测量发动机排气中的排放物，其测量性能（例如，线性度、准确性）可与实验室级设备相媲美⁸。最新一代PEMS重量为30 kg，结构紧凑，可轻松安装于小型乘用车内，因此对车辆运行影响极小。

为了应对实际测试环境中条件的多变性，必须实施特定的测试与数据评估程序。测试可能在多种不同的海拔、温度和驾驶条件下进行。然而，关于（i）行程构成例如， 城市、乡村和高速公路驾驶时间大致相等）以及（ii）驾驶动态（例如， 允许的加速度范围）旨在确保车辆以公平、具有代表性且可靠的方式进行测试。然而，由于多种因素（例如， 交通、驾驶员和风力等因素的影响，任何实际道路测试在一定程度上仍具有随机性和不可重复性。因此，主要挑战在于开发一种能够评估 事后 测试条件的正常性，以实现对车辆排放的可靠评估。为此，在实际驾驶排放（RDE）测试中采用了两种方法：移动平均窗口法（MAW）和功率分箱法。MAW 方法将测试划分为若干子段（窗口），并利用距离比排放平均值二氧化碳（CO₂）₂通过评估每个窗口的排放量来判断运行条件的正常性。功率分箱法根据车轮上的对应功率，将实际道路瞬时排放量划分为不同的功率区间。通过将所得功率分布与标准化的车轮功率频率分布进行比较，以确定其分布的正常性。这两种方法均包含相关判据，以确保实际测试覆盖了RDE测试规程所允许的驾驶动态性范围。^9-10两种方法的结果通常相差在10%以内；然而，也有报道称差异可达50%。^11,12目前仍缺乏对这两种数据评估方法的深入评估。欧盟委员会在RDE法规的第14条序言中承认了这一不足。^13,14 并预计在不久的将来对这两种方法进行评审，以决定保留现有方法或制定统一的方法用于评估气态污染物和颗粒物数量排放。

迄今为止，欧盟成员国机动车辆技术委员会（TCMV）已采纳了两个RDE法规包，并在欧盟官方公报发布后生效成为法律。^13-15第一个RDE一揽子方案涵盖了边界条件、实际测试程序、PEMS技术规格以及数据评估方法（MAW和/或按功率区间划分），但未包含排放限值（该一揽子方案于18日由TCMV投票通过）^th 2015年5月）。第二个RDE方案增加了适用于RDE测试的“不得超过”（NTE）排放限值。此外，还引入了补充的边界条件，用于评估驾驶动态的过度或不足。每次有效独立RDE测试的排放值均不得超过相应的NTE排放限值，法规中将此限值称为符合性因子。目前，仅对NO_x 排放均被涵盖。强制性符合因子将分两个阶段引入： Euro 6 NO_x 限值（80 毫克/公里）将适用于2017至2019年间的新车型认证及所有新注册汽车。此后，符合性系数将在2020至2021年间逐步降低至1.5。最终的欧6符合性系数1.5提供了0.5的容许值即， 50%），以涵盖便携式排放测量系统（PEMS）相较于实验室设备的额外测量不确定度，以及在可能的测试条件范围内试验间排放的变异性例如， 温度、动力学和海拔）。关于一氧化碳（CO），尽管目前尚未讨论其结合一致性因子，但必须测量并记录实际道路行驶中的一氧化碳排放量，以获得型式批准。第二套方案已于28日由TCMV投票通过。^th 2015年10月

两个新增项目的启动会议于25日举行^th 2016年1月。第三阶段RDE方案将涵盖颗粒物数量的PEMS测试、冷启动排放以及混合动力车辆的测试。在车辆上进行颗粒物数量排放测量具有挑战性，因为目前尚未建立经过验证的技术方法。2013年至2014年期间，发展出了一些新的概念和方法，包括结合恒流采样的实时气溶胶电学检测技术。¹⁶该方案计划于2016年下半年进行表决。第四阶段RDE方案将涉及在用符合性及市场监督测试要求的定义，预计于2017年初完成。RDE法规2016/427¹³ 和 2016/646¹⁴ 目前与全球统一轻型车辆测试程序（WLTP）共同整合进一项更广泛的欧盟型式核准法规，以补充第715/2007号法规².

本文的目的是介绍新采用的RDE法规所要求的实验程序。RDE测试程序定义了允许的测试条件范围、车辆测试协议、仪器要求，以及用于分析车辆运行状况和相关污染物排放的评估方法（表1）。该程序可概括为六个步骤：1）车辆选择，2）车辆准备，3）行程设计，4）行程执行，5）行程验证，以及6）排放量计算。如果这六个步骤中的任何一项要求未满足，则测试被视为失败。有关RDE测试程序更详细的描述，读者可参考法规原文^13-14。

欧盟法规 692/2008 的附件 IIIA

1. 引言、定义与缩略语

2. 一致性因子的通用要求

3. 需执行的 RDE 测试

4. 一般要求

5. 边界条件

6. 行程要求

7. 运行要求

8. 润滑油、燃料与试剂

9. 排放与行程评估

附录

附录 1：使用便携式排放测量系统（PEMS）进行车辆排放测试的程序

附录 2：PEMS 组件与信号的规格与校准

附录 3：PEMS 与不可追溯排气质量流量的验证

附录 4：排放量的确定

附录 5：使用方法 1（移动平均窗口）验证行程动态条件

附录 6：使用方法 2（功率分级）验证行程动态条件

附录 7：初始型式认证时用于 PEMS 测试的车辆选择

附录 7a：整体行程动态的验证

附录 7b：行程累计正海拔增益的测定程序

附录 8：数据交换与报告要求

附录 9：制造商合规性证书

表1：RDE法规的结构。 该法规被视为欧盟委员会法规692/2008的附件IIIA¹⁰。所有部分和附录均在欧盟委员会法规2016/427（第一套）⁸中描述。附录7a和7b以及符合性系数在欧盟委员会法规2016/646（第二套）⁹中描述。

方案

1. 选择载体

1. 出于型式核准的目的，需从“便携式排放测量系统（PEMS）测试族”中选择一辆代表性车辆。测试族是指具有相同技术特征的车辆（即驱动类型、燃料类型、燃烧过程、气缸数量、发动机排量、发动机供油方式、冷却系统、后处理装置和废气再循环系统）。具体信息参见第4章和附录7¹³。
2. 对于其他任何目的（例如，实验室与实际道路排放的比较），应选择符合实验目标的车辆。

2. 准备载体

1. 制备 PEMS。
   注：参见法规附录1⁸ 用于便携式排放测量系统（PEMS）设备。
   1. 使用（至少）CO 和 NO_x 分析仪测定废气中污染物的浓度。使用一氧化碳₂ 分析仪用于在验证和计算步骤中确定测试的驾驶严酷程度（激烈程度）。
   2. 使用一个或多个仪器或传感器（例如排气质量流量计（EFM））来测定排气质量流量。
   3. 使用全球定位系统（GPS）确定车辆的位置、海拔高度和速度。
   4. 如适用，使用不属于车辆组成部分的传感器及其他设备例如， 一个气象站，用于测量环境温度、相对湿度、大气压力或车速等因素。
   5. 使用与车辆无关的独立能源为便携式排放测量系统（PEMS）供电。对于乘用车，通常使用12 V或24 V电池。
   6. 可选择使用其他辅助设备，如电池充电器、用于远程检查便携式排放测量系统（PEMS）状态的个人计算机、用于将 PEMS 安装在车内的固定带，或用于安装在车外拖架上的金属平台。
2. 安装便携式排放测量系统（PEMS）。
   1. 将PEMS主单元和控制单元安装在车辆外部（例如， 通过专用平台连接在拖车杆上，或放置在后备箱/行李箱中图1）。如果将便携式排放测量系统（PEMS）安装在驾驶室内，应使用绑带将其固定牢固，并通过聚四氟乙烯（PTFE）管等将多余气体排出车外。
   2. 安装至少 CO₂、CO 和 NO_x 分析仪（以及在批准使用第三个RDE套餐后，颗粒物数量分析仪）及其加热采样管路。遵循便携式排放测量系统（PEMS）制造商的说明以及当地健康与安全法规。
   3. 当便携式排放测量系统（PEMS）未配备独立电池时，可在车辆驾驶室内安装一块12 V电池，例如置于副驾驶座椅后方，并使用绑带将其牢固固定。
   4. 使用磁铁将气象站和GPS直接固定在车辆底盘上（例如， 连接GPS信号线至PEMS主单元的信号输入端口。
   5. 每次使用EFM时，应确保EFM的测量范围与测试期间预期的排气质量流量相匹配。请查阅EFM制造商提供的技术规格表。示例如下： 表2.
   6. 使用软管夹和柔性连接器或通过焊接金属管将车辆排气管与EFM连接。应选用在测试期间预期排气温度下具有热稳定性的连接器，以避免颗粒物的产生。禁止使用内径更小的管道导致排气管内径减小，或在同一位置安装多个采样探头而缩减排气截面积。
      1. 如有疑问，应检查便携式排放测量系统（PEMS）的安装和运行是否导致排气出口处的静压异常升高。使用压力传感器（精度优于0.1 kPa）在排气出口或直径相同的延长段上测量压力，测量位置应尽可能靠近管道末端。
         注意：若车辆制造商未提供压力限值，则在车辆排气出口处加装便携式排放测量系统（PEMS）或任何探针后，车辆行驶速度为50 km/h时，排气出口的静压变化不得超过未连接任何装置时测得静压的±0.75 kPa；车速为120 km/h时，静压变化不得超过±1.25 kPa。
   7. 在排气口出口点上游至少200 mm处安装采样探头，以尽量减少采样点下游环境空气的影响（图2）。若使用电子流量计（EFM），应将采样探头安装在电子流量计下游，与流量传感元件之间保持至少150 mm的距离（图2）。探针应具有适当的长度，以便能够从中心线处采集样本。如果探针沿其长度方向设有多个孔，则探针长度等于尾管内径时也可使用。
   8. 确保遵守最大有效载荷限制（即， <90%）。便携式排放测量系统（PEMS）加上一名副驾驶的总重量约为150 kg，因此车辆的最大载荷尚未达到。若必须达到90%的限值，请增加额外配重。
   9. 安装便携式排放测量系统（PEMS）后，应按照PEMS制造商的说明进行泄漏检查。使用软塑料帽封住探头尖端，启动PEMS的采样泵以抽取真空，然后关闭采样泵。可通过以太网电缆将PEMS连接至计算机来控制采样泵。如果无法实现此操作（例如， 将探头安装在排气烟囱中后，从分析仪的样品入口进行泄漏检查。
      注意：一旦泄漏检查程序开始，PEMS 软件将与主控单元通信并控制泵的运行。需监测真空压力。通过/失败的压力限值损失由 PEMS 制造商规定。

流管外径
in	1	1.5	2	2.5	3	4	5	6
mm	25	38	51	64	76	102	127	152
流管长度（含延伸段长度）
in	20(26)	20(26)	20(26)	25(32.5)	25(34)	25(37)	30(45)	36(54)
mm	508(660)	508(660)	508(660)	635(825)	635(864)	635(940)	762(1,143)	914(1,372)
100 °C 时的流速（kg/hr）
最小流速	6.9	10.9	15.8	18.9	22.5	30.7	38.6	46.2
最大流速	85	276	535	890	1,250	2,080	3,115	4,005
400 °C 时的流速（kg/hr）
最小流速	10.4	16.4	23.9	28.4	34	46.3	58.2	69.6
最大流速	64	208	402	670	930	1,550	2,345	3,015

表2：典型流量计特性的示例。 对于每种流量计，列出了在不同排气温度下的尺寸和最大流量。数据来源于Sensors公司的高速排气流量计。

图1：来自不同制造商的便携式排放测量系统（PEMS）。 在这些示例中，PEMS被安装在车辆外部的支架上或拖杆上。 请点击此处查看此图的放大版本。

图 2：PEMS 安装示意图。 气体分析仪位于车辆内部。图中还标出了电子流量计（EFM）前后所需的最小距离。请注意，本装置中未使用任何弹性体连接件。请点击此处查看该图的放大版本。

3. 验证便携式排放测量系统（PEMS）的安装。
   注意：此子步骤为可选操作。然而，建议在道路测试之前或之后，针对每种便携式排放测量系统（PEMS）与车辆的组合，在底盘测功机上运行一个与型式核准所用循环相似的测试循环，对已安装的 PEMS 进行一次验证。
   1. 将装有PEMS的车辆置于底盘测功机上。按照步骤4（见下文）准备PEMS，以进行行程测试。
   2. 按照现行实验室法规的要求（见附录3），在世界统一轻型车辆测试循环（WLTC）上进行型式核准试验¹³.
   3. 使用便携式排放测量系统（PEMS）与用于车辆型式核准的实验室设备并行测量污染物排放。
   4. 计算每秒的PEMS排放量（如步骤4所示）。将计算得到的实时排放量求和，得到污染物排放的总质量（g），然后除以底盘测功机测得的测试距离（km）。
   5. 将便携式排放测量系统（PEMS）测得的污染物总比排放质量（g/km）与根据法规计算的参考实验室系统结果进行比较。每种污染物的差异须满足特定要求（例如， 一氧化氮_x，±15 mg/km 或实验室参考值的 15%，取较大者。

3. 设计行程

1. 根据街道地图设计行程。确保实际执行的行程满足表3和表4中规定的要求。
2. 确保行程以城市路段（U）开始（车速 ≤60 km/h），接着为乡村路段（R），最后以高速公路路段（M）结束（车速 >90 km/h）。
3. 确保城市、乡村和高速公路行驶的占比相等。在行程设计中，城市、乡村和高速公路行驶的定义基于车辆瞬时速度，并考虑测试地点的地形特征。
   在定义高速公路行驶部分时，需注意是否存在收费站等限速因素，这些因素将限制实际车速。
   注：电子地图可提供有关当地限速、行程时长、行程距离以及相对于海平面海拔高度的附加信息。

参数	边界条件
环境温度 (Tamb 摄氏度（°C）	中等：0 ≤ Tamb < 30(1)
	扩展（低）：-7 ≤T环境 < 0(1)
	延长（高）：30 amb ≤35
海拔（h替代 （单位：米，海拔）	中等：h替代 ≤700
	扩展：700 替代 ≤1,300
驾驶动力学，包括道路坡度、风力、驾驶动态（加速度、减速度）以及辅助系统对测试车辆能耗和污染物排放的影响	以实际驾驶排放测试行程中的累计正向海拔升高评估道路坡度（<1,200 米/100 千米
	通过加速度、v∙a+ 或 RPA 等动态参数评估行程中驾驶动力学的整体过剩或不足
	由MAW和Power Binning方法检查的行程覆盖度与完整性
车辆温度条件(2)	未规定车辆条件处理
	排除最长5分钟的冷启动时间
处理后条件(2)	在特定条件下：排放控制系统周期性再生 例如，柴油颗粒过滤器（DPF）可被排除或测试可重复进行
辅助系统	空调系统或其他辅助设备应按照消费者在实际驾驶过程中使用的方式进行操作
载具载荷与测试质量	允许载荷的最高90%（包括驾驶员、必要时的测试见证人、安装用的测试设备及电源装置）；可添加人工载荷
(1) 作为例外，在实施《第692/2008号法规》附件IIIa第2.1节所定义的具有约束力的不得超过（NTE）排放限值之日开始，至《第715/2007号法规》第10条第4款和第5款所列日期之后五年为止，在此期间，中等条件下的最低温度应大于或等于3 °C，扩展条件下的最低温度应大于或等于-2 °C。
(2) 专用的冷启动措施将作为3的一部分实施rd RDE法规文件包。还将提供关于冷启动持续时间和/或行驶距离、周期性再生后处理系统状态控制、发动机预处理及车辆浸泡的具体规定。

表3：有效RDE测试的边界条件¹²。 边界条件指测试行程开始前及进行过程中必须满足的初始条件。针对每个条件，给出了其限值及部分说明。

参数	要求
基于道路地图选定的城市、乡村和高速公路里程占比(1)	分别为34%、33%和33%，允许±10%的公差（城市路段占比必须大于29%）
基于瞬时车速v定义城市/乡村/高速公路行驶(2)	城市：车速 v ≤60 km/hr
	乡村：车速 60
	高速公路：车速 v >90 km/hr
城市、乡村和高速公路路段的行驶距离(2)	最小距离为16 km
城市、乡村和高速公路路段的车速要求(2)	城市：平均车速15–40 km/hr；城市行驶过程中应包含若干持续时间不少于10秒的停车时段(3)
	停车时段(4)：占城市行驶总时长的6%–30%
	高速公路：应充分覆盖90 km/hr至至少110 km/hr之间的车速范围
	v >100 km/hr 的持续时间至少为5分钟
最高车速(2)	v ≤145 km/hr（允许在不超过高速公路路段总时长3%的时间内超出15 km/hr）
行程时长(2)	介于90至120分钟之间
其他要求	起点与终点海拔高度差不得超过100米
	RDE测试应在正常工作日和工作时间内进行(1)
	城市、乡村和高速公路路段应尽可能连续(1,2)
(1) 在设计或执行行程时需验证。
(2) 在行程完成后进行验证。
(3) 若停车时段超过180秒，则该超长停车时段后180秒内的排放数据不应计入评估范围。
(4) 定义为车速低于1 km/hr的时段。

表4：有效RDE测试的操作要求¹²。 操作要求指测试行程期间必须满足的条件。针对每项条件，给出了限值及相关说明。

4. 进行实验操作

1. 打开便携式排放测量系统（PEMS），根据其制造商的说明书让其稳定约40分钟。
   1. 为避免湿气冷凝并确保各种气体的适当穿透效率，在测量气态污染物时，无论是否使用冷却器，均应确保采样管路温度至少达到60 °C。对于颗粒物，最低温度应为100 °C。
   2. 确认便携式排放测量系统（PEMS）无任何警告信号和错误提示。若出现警告信息，请参考 PEMS 手册中的故障排除部分。
2. 选择校准气体时，应匹配行程中预期的污染物浓度范围（即， 校准范围应覆盖有效排放测试部分中99%的测量结果所得浓度值的至少90%。对于CO₂，建议范围为10-14%，而对于NO_x，建议浓度约为1,500–2,000 ppm。校准气体的实际浓度必须在标称值的±2%范围内。
3. 使用校准气体对分析仪进行零点和量程校准调整。
   1. 连接零点气体（N₂或使用合成空气，或使用环境空气作为零点气体。
   2. 准备软件（例如， 传感器技术）。选择测试 → 会话管理器 → 命名 → 打开（会话） → 预测试选项：归零。
   3. 断开零点气体。
   4. 将标准气体瓶以1 bar的压力连接到PEMS。
   5. 准备软件。选择“测试” → “会话管理器” → “预测试选项”：量程。
   6. 在 PEMS 软件中输入气瓶中气体的浓度（位于零点/量程图形用户界面下）。PEMS 软件自动检测分析仪响应，并将其与气瓶标称值进行比较。系统自动调节分析仪的响应至量程值。
   7. 断开当前的标准气体，连接下一个标准气体。
      注意：用户可选择使用一个包含所有相关气体的气瓶（至少包含CO₂ 和一氧化氮_x）或独立的气体钢瓶。
4. 当一切准备就绪后，开始采样测量。在“测试名称”选项卡中创建文件名。
   1. 启动发动机前，通过 PC 上已安装的 PEMS 软件，在会话管理器中按下“Start”以开始记录参数。为便于时间对齐，应在单一数据记录设备中记录参数，或使用同步时间戳进行记录。
      注意：启动和停止采样、启动和停止记录的命令可在便携式排放测量系统（PEMS）软件中找到，该软件先前已安装在计算机上，并通过以太网电缆连接至PEMS主机。不同制造商的PEMS设备采用不同的软件和图形用户界面。
5. 按照导航系统的指示完成规划的行程。行程应持续90至120分钟。正常驾驶，避免过于谨慎或激进的驾驶行为。严格遵守所有地方和国家的道路安全法规。空调系统或其他辅助设备的使用方式应与消费者可能的实际使用情况相一致。
6. 在整个道路测试过程中持续进行采样、测量和参数记录。发动机可以停止和重新启动，但排放采样和参数记录必须持续进行。测量和数据记录的中断时间不得超过总行程时长的1%，且每次中断持续时间不得超过连续30秒，仅允许因意外信号丢失或便携式排放测量系统（PEMS）维护而中断。
7. 记录任何提示便携式排放测量系统（PEMS）出现故障的警示信号。
8. 行程结束时，关闭燃烧发动机。继续记录数据，直至采样系统的响应时间结束（约20秒）。在会话管理器中按下“停止”。
9. 测试结束且在关闭分析仪之前，使用测试前校准所用的校准气体，按照以下步骤检查分析仪的漂移情况，即零点和量程的漂移。遵循第4.3步中的操作程序，不同之处在于从“测试后”窗口中选择零点和量程。
   1. 测量分析仪的零点水平。检查测试前后结果的差异是否符合附录1规定的要求。⁸例如，对于NO_x允许的零点漂移为5 ppm。
   2. 测量分析仪的量程漂移水平。如果零点漂移已确定在允许范围内，则可在进行量程漂移验证前对分析仪进行调零。检查测试前后结果之间的差值是否符合附录1规定的要求。⁸例如，对于NO_x允许的零点漂移为5 ppm，允许的量程漂移为5 ppm或读数的2%（取较大值）。
   3. 如果零点和量程漂移的测试前与测试后结果之差超过允许范围，则作废测试结果并重新进行测试。

5. 验证行程

1. 将记录的数据导出为电子表格文件。在“数据文件”中，上传测试前创建的文件。然后，在“数据分析”中，选择“处理文件”。
   注意：在“设置”选项卡中，确保设置正确；如有疑问，请使用制造商提供的默认值。在“输出”选项卡中，选择要导出的信号（通常为全部信号）。
2. 检查以下各项：（i）参数记录的数据完整性是否达到99%以上；（ii）分析仪的校准范围是否覆盖了排放测试有效部分99%的测量结果中至少90%的浓度值；（iii）用于评估的总测量次数中，超出分析仪校准范围但不超过其两倍的测量值是否少于1%。若上述任一要求未满足，则该测试必须作废。
3. 根据导出的数据，检查是否符合边界条件（表3).
   1. 验证环境温度和海拔高度是否符合所规定的边界条件 表3，分别通过检测瞬时环境湿度和温度数据。
   2. 检查行程持续时间是否在 90 至 120 分钟之间。
   3. 检查城市、乡村和高速公路驾驶的占比；最高车速；平均速度；以及城市驾驶的怠速占比，并确认其符合 表3.
   4. 验证行驶动态性的过剩或缺失情况，具体依据为瞬时车速与正加速度的乘积（v∙a+）以及相对正加速度（RPA）（参见第5章和附录7a）。^13,14.
   5. 验证实现的海拔剖面（即， 行程累计爬升高度及行程起点与终点之间的海拔高差（第6章和附录7b）^13,14.
4. 根据导出的数据，检查是否符合操作要求（表4）。验证测试期间是否实现了足够的正常动态范围覆盖（表4），基于综合参数（如CO）应用移动平均窗口（MAW）和/或功率分箱方法₂，包括道路坡度、风力、驾驶动力学的影响，（例如， 加速度、减速度以及辅助系统对车辆能耗和排放的影响（参见附录5和6）¹³).

6. 计算排放量

1. 使用移动平均窗口法（MAW）和/或功率区间法，计算在正常驾驶动态边界内所有事件的RDE排放结果。对于Sensor's Tech PC软件，如果在“设置”选项卡中已选择“窗口”方法，则此步骤将自动完成。
2. 计算RDE排放量与特定污染物排放限值的比值。若使用两种方法之一（MAW或功率区间法）得出的污染物排放量低于相应的符合性系数（见第2章）⁸，则车辆通过测试。对于NO_x，2017–2019年（新车型认证/新注册车辆）该系数为2.1，2020–2021年将降至1.5。
   注：行程结束后，大多数计算和排放报告将由便携式排放测量系统（PEMS）制造商提供的专用计算软件自动完成。此外，也可使用免费软件EMROAD（用于MAW法）或CLEAR（用于功率区间法）执行第5步（验证行程）。

结果

将给出一个关于RDE要求功能的示例。

选择并准备车辆，设计并实施行程：本测试并非型式核准试验，而是实际驾驶排放（RDE）程序的应用。因此，所选车辆为一辆已有的欧5B级轻型涡轮增压汽油直喷车辆（1.2 L发动机排量），该车辆已存在于JRC实验室中。选择了一条符合RDE要求的行驶路线（图3）。在完成便携式排放测量系统（PEMS）的安装与准备工作后，开展了实际行驶测试。

图3：行程设计。 该行程包含城市道路（≤60 km/hr）、乡村道路和高速公路（>90 km/hr）三类路段，各占相等比例。设计依据为所选道路的限速规定。请点击此处查看此图的放大版本。

验证行程：通过以下方式验证行程：(i) 检查边界和运行条件；(ii) 确认驾驶的正常性。边界和运行条件以及行程要求均已满足（表5）。环境温度和最高海拔分别处于0-30 °C和≤700 m的适中范围内。行驶路线包括城市驾驶、乡村驾驶和高速公路驾驶，依次进行。整个行程持续96分钟，每段城市（U）、乡村（R）和高速公路（M）驾驶的行驶距离均不少于16 km。城市路段的距离占比为29-44%，乡村与高速公路路段的距离占比为23-43%。行程中包含停车时段（定义为车速低于1 km/hr的时间段），其占城市行驶总时长的比例处于规定范围6-30%之内。就车速分布而言，测试显示高速公路行驶部分（i）有效覆盖了90-110 km/hr的速度区间，并且（ii）以超过100 km/hr的车速持续行驶至少5分钟。最高车速远低于145 km/hr的限值，而包含停车在内的城市驾驶路段平均车速处于允许范围15-40 km/hr之内。整个行程的累计正向海拔升高低于每100 km 1,200 m的限值。行程起点与终点之间的海拔差为 <100 米。相对正加速度和 95^th 速度与正加速度乘积的百分位数在限定范围内（参见 图4）。为便于比较，还展示了使用同一车辆进行更具侵略性驾驶的实验数据，以及其他文献报道的测试结果^17,18.

图4：用于检测驱动动力学过量或缺失的指标. (a) 95^th 城市、乡村和高速公路驾驶期间瞬时速度与正加速度乘积的百分位数。b) 城市、乡村和高速公路驾驶期间的相对正加速度。空心方块为实验结果，空心三角形为同一车辆激进驾驶的结果，星号为德国城市中激进驾驶的行程结果。实线表示允许限值，同时标出了通过或失败区域。 请点击此处以查看此图的放大版本。

条件	单位	限值	行程	城市	乡村	高速公路	备注
速度	[km/hr]			≤60	60	v>90
载荷	[%]	90	75				正常
环境温度	[°C]	-7…+35	19				正常（适中）
最大海拔	[m]	≤1,300	302				正常（适中）
起止点海拔差	[m]	<100	40				正常
累计正向爬升高度	[m/100 km]	<1,200	636				正常
相对正向加速度	[m/sec2]	图4		0.215	0.134	0.100	正常
速度 × 正向加速度	[m2/sec3]	图4		15.5	22.7	21.4	正常
行程持续时间	[秒]	90-120	96				正常
行驶距离	[km]	>16		29	27	23	正常
占比	[%]	23(29)-43		36.7	34.2	29.1	正常
停车时间（占城市路段时长）	[%]	6-30		28.8			正常
v>100 km/hr	[分钟]	≥5				9.7	正常
v>145 km/hr（占高速公路行驶时间）	[%]	<3				0	正常
平均速度（城市路段）	[km/hr]	15-40		28	75	114	正常

表5：行程评估汇总。 分别列出了城市、乡村和高速公路路段的边界条件、测试要求，以及行程前和/或行程期间获得的结果。

使用MAW评估方法对驾驶正常性进行了评估，排除了冷启动和怠速工况，并根据MAW方法对NO_x排放进行了加权处理，其中CO₂排放偏差超过型式核准循环25%的情况被纳入考量（见附录5）⁸。使用了免费的EMROAD软件。

计算实际驾驶排放（RDE）：结果分析同样使用EMROAD软件进行，结果如图5所示。城市工况下的NO_x排放水平与相应WLTC阶段的排放（0.02 g/km）相当或更低；乡村和高速公路工况下的排放则比相应WLTC阶段高出>0.05 g/km。平均而言，实际道路排放为0.056 g/km，低于NTE限值（本例中为0.06 mg/km × 2.1符合性系数）。因此，该特定车辆将通过RDE测试（尽管RDE测试程序不适用于欧5车辆）。更多示例可参见其他文献^17-18。

图5：MAW NO_x 公路旅行排放量与MAW速度的函数关系 蓝色方块表示平均 NO_x 每个移动平均窗口的排放量与相应窗口平均车速的关系。实心菱形表示实际道路NO的平均值_x 代表城市、乡村和高速公路驾驶的所有车窗的排放。白色圆圈表示实验室中的NO_x WLTP四个阶段的排放 请点击此处查看此图的放大版本。

讨论

本文描述了旋转圆盘电极（RDE）实验步骤。其中若干要点需要特别注意，下文将对此进行详细讨论。

出于型式核准的目的，必须使用诸如不与车辆ECU连接的排放流量计（EFM）等设备来测定排气流量。关于车辆准备，EFM与排气管之间的连接至关重要。所用材料应耐高温并耐受排气成分。尽管这对NO_x而言并非特别关键，但在颗粒物数量采样中将非常重要，因为沉积物质的解吸可能导致测得的排放值人为偏高。此外，应避免可能积聚冷凝物的部位。加速过程中形成的冷凝物可能进入测量系统，造成损坏或堵塞。分析仪的采样点应连接在EFM下游，以确保全部气流均通过EFM。若无法实现而必须将采样点连接在EFM上游，则需对所提取的气流进行修正。分析仪应连接在EFM下游，且不得改变采样管路的长度。若无法满足此要求，则软件中必须考虑额外管路中的滞留时间，以确保排放量计算的准确性。只要满足安全要求，分析仪可安装在车内或车外。此外，分析仪的校准需特别注意，必须在车辆预期排放范围内进行校准。否则，可能无法满足排放测试有效部分中99%的测量值有90%落在校准范围内的要求。

行程验证及排放量计算通常由PEMS软件完成。对于正常驾驶，所有条件通常都容易满足¹⁷。例如，根据我们的测量结果，一次正常驾驶的行程完全处于动态边界限值范围内（图4）。然而，激进驾驶也可能处于合格区域内，尤其是在城市或高速公路路段。另一方面，荷兰城市的数据显示，正常驾驶有时也可能超出这些限值¹⁸。未来，随着时间积累的经验、更接近边界条件的测试，以及能够显示差异超过>50%的评估方法，将共同用于评估该方法的适用性^11,19。

不确定性的来源之一是测定CO排放时道路负荷的确定₂ 使用WLTC进行排放测试；这些测量数据用于结合RDE数据评估驾驶条件的正常性。理想情况下，所选择的道路负荷应与在道路上使用PEMS测试的无负载车辆的负荷相似。WLTP中允许的灵活性（例如， 基于保守的通用参数或基于同系列中测试质量最大的车辆来确定道路负载，可能导致CO的显著偏差₂ 由WLTC确定并在实际道路上测量的排放。因此，这些方法可能对实际驾驶严酷程度产生有偏见的评估。为满足RDE目的，WLTP中关于道路负荷设定的规定可能需要进一步明确。

需要注意的是，与欧洲重型车辆在用符合性法规相比，存在一些差异（例如， 允许进行漂移校正，由于重型车辆（发动机）的型式核准程序不同，必须连接OBD以计算g/kWhr单位的排放量⁶这些差异超出了本文的范围。根据美国现行符合性法规，评估方法上存在更多差异。

全球范围内，实际驾驶排放（RDE）标志着轻型车辆首次实施监管性的道路测试。根据法规2016/427所定义的RDE规定，是欧洲轻型车辆型式批准的首个相关实例，其中RDE补充了在实验室受控条件下进行的标准车辆测试。RDE测试程序能够在多种运行条件下对车辆污染物排放进行测试和控制，相较于当前采用预设驾驶循环的实验室测试，其方法更为稳健和全面。

然而，RDE 也存在一些局限性。首先，长时间在道路上进行模态排放测量存在分析仪漂移的风险（例如， 由于环境温度变化的影响，实际道路排放测量存在更大的不确定性（在NO排放限值范围内，估计最大不确定性为20-30%）_x)²¹ 相较于实验室排放测量，即使便携式排放测量系统（PEMS）分析仪在准确性和精密度方面满足与实验室分析仪类似的要求，其测量结果仍存在差异。其次，PEMS设备的操作需要专门培训；目前道路排放测试尚无法实现即插即用，必须由专业人员执行。由于基于PEMS的道路测试仍属较新的技术，汽车制造商和技术服务机构亟需相关培训，以获取并共享最佳实践方法。本文旨在传播有关PEMS操作及道路车辆排放测试的知识。目前仍缺乏通过实验室间比对试验或与现有国际法规进行基准比对所获得的大规模实际应用经验。由于实际驾驶排放（RDE）是全球首个针对轻型车辆的道路上测试程序，欧盟委员会计划每年审查一致性因子，并在中期对整个RDE程序进行更全面的评估。

未来应用主要有两个重要领域。第一，真实驾驶排放（RDE）测试可能被其他国家采纳。中国、印度、日本和韩国均有意将其或其部分内容用于监管目的。因此，本文所述程序可能成为全球轻型车辆道路排放监管测试的范本。第二，RDE为研究机构和技术服务机构开展的任何独立排放测试提供了良好的实践指南。相关规范有助于确保道路排放测量的准确性与可靠性。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
便携式排放测量系统（PEMS）分析仪	Sensors Inc.	SEMTECH ECOSTAR
便携式排放测量系统（PEMS）分析仪	AVL	MOVE	图 2
便携式排放测量系统（PEMS）分析仪	Horiba	OBS	图 2
便携式排放测量系统（PEMS）分析仪	MAHA	PEMS-GAS	图 2
排气流量计	Sensors Inc.	SEMTECH EFM-HS	表 4中的EFM-HS技术参数
全球定位系统（GPS）	Garmin	Drive 50
气象站	Waisala	AWS310
零气	Air Liquide	AL089	Alphagaz 1 (N2)
标定气体	Air Liquide	SM190022710IT	1,800 ppm NO，平衡气为N2
标定气体	Air Liquide	SM190022710IT	13% CO2，平衡气为N2
电池	Discover	EV12A-A
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