Investigating the Effects of Traffic Calming on Near-Road Air Quality using Traffic, Emissions, and Air Dispersion Modelling

Note:This thesis focuses on the development of a microscopic traffic simulation, emission and dispersion modeling system which aims at quantifying the effects of different types of traffic calming measures on vehicle emissions both at a linkle':' el and at a network-level and on air quality at a corridor level using a scenario analysis. The study area is set in Montreal, Canada where a traffic simulation model for a dense urban neighborhood is extended with capabilities for microscopic emission estimation and dispersion modeling. The results indicate that on average, isolated calming measures increase carbon dioxide (C02), carbon monoxide (CO) and nitrogen oxide (NOx) emissions by 1.50%, 0.33% and 1.45%, respectively across the entire network. Area-wide schemes result in a percentage increase of 3.84% for C02, 1.22% for CO, and 2.18% for NOx. Along specific corridors where traffic calming measures were simulated, increases in C02 emissions of up to 83% are observed. These increases are mainly associated with a cha ge in vehicle drive-cycles through increased accelerations and decelerations. The results for air quality modeling suggest on average N02 levels increase between 0.1% and 9% with respect to the base case; however, increases of up to 40% are observed under specific meteorological conditions. A high positive correlation of 0.66 between segment emissions ofNOx and concentrations of N02 is observed. Also, the effects of wind speed and direction are investigated in this thesis. The results show that higher wind speeds decrease N02 concentrations on both sides of the roadway while winds orthogonal to the road increase the difference between concentrations on the leeward and windward sides with the leeward side experiencing higher levels. The effect of different measures on traffic volumes is also investigated and moderate decreases in areas that have undergone traffic calming are observed. Finally, the results show that speed bumps result in higher emission levels and poorer near-roadway air quality than speed humps.Cette these porte sur le developpement d'une simulation de trafic microscopique, des emissions de vehicules ainsi qu'une modelisation de la dispersion atmospherique qui vise a quantifier les effets de differents types de mesures d'apaisement de la circulation sur les emissions des vehicules et de la qualite de l'air. Cette analyse est conduite a la fois au niveau de liens specifiques et au niveau du reseau a travers plusieurs scenarios de modelisation. La zone d'etude sesitue dans Montreal, Canada, oil un modele de simulation de trafic pour un quartier urbain dense est etendu avec des capacites d'estimation des emissions de vehicules et modelisation de la dispersion des polluants de I' air. Les resultats indiquent que, en moyenne, les mesures d'apaisement isolees augmentent le dioxyde de carbone (C02), le monoxyde de carbone (CO) et les oxydes d'azote (NOx) de 1,50%, 0,33% et 1,45%, respectivement sur l'ensemble du reseau. Les mesures etendues sur plusieurs corridors augmentent de 3.84% les emissions de COz, 1.22% de CO, et 2.18% de NOx. Le long des corridors specifiques oil des mesures de moderation de la circulation ont ete simulees, des augmentations d'emissions de C02 allant jusqu'a 83% sont observees. Ces augmentations sont principalement associees a un changement des cycles d'acceleration et de deceleration. Les resultats de la modelisation de la qualite de I' air, suggerent en moyenne que les niveaux de N02 augmentent entre 0.1% et 9% par rapport au scenario de reference, mais des augmentations allant jusqu'a 40% sont observees sous des conditions meteorologiques specifiques. Une correlation positive de 0.66 entre les emissions de NOx et de concentrations de N02 est observee. En outre, les effets de la vitesse et direction du vent sont etudies dans cette these. Les resultats montrent que des vitesses du vent plus eleves reduisent les concentrations de NOz des deux cotes de la chaussee alors que des vents perpendiculaires a la route d'augmentent la difference entre les concentrations des deux cotes de la route avec des niveaux plus eleves pour le cote situe en amont du vent. L'effet de l'apaisement de la circulation est egalement etudie sur les volumes de trafic et des diminutions moderees dans les zones qui ont subi 1 'apaisement sont observees. Enfin, les resultats demontrent que differents types de mesures d'apaisement ont des effets differents sur les emissions et la qualite de l'air