Appraisement of factors affecting vehicular emissions in high-flow bus corridors.

Esta dissertação investiga a influência de diversos fatores intervenientes nas emissões veiculares em corredores de ônibus de alta capacidade, conhecidos como BRT Bus Rapid Transit. Esses sistemas têm sido adotados em cidades de todo o mundo devido a possibilidade de atender demandas elevadas a custos relativamente baixos quando comparados com alternativas sobre trilhos, com nível de serviço adequado e possibilitando a redução de emissões. Três categorias de variáveis foram consideradas: (i) variáveis que são função do projeto do corredor de ônibus (infraestrutura, especificações tecnológicas e operacionais); (ii) variáveis que são afetadas pela implantação do corredor (impactos na velocidade média dos outros veículos, utilização de rotas alternativas e transferência modal); (iii) variáveis que dependem de políticas públicas (como mudanças do tipo de combustível ou programas de inspeção veicular). As emissões foram estimadas através de dois procedimentos. Preferencialmente utilizou-se o modelo IVE International Vehicle Emissions, que se baseia no ciclo de condução dos veículos (perfil de variação da velocidade segundo a segundo). Em alguns casos, as estimativas utilizaram resultados de medidas de emissões realizadas pelo IPT Instituto de Pesquisas Tecnológicas, para diferentes tecnologias de ônibus e ciclos de operação padronizados. Os dados necessários para a aplicação do modelo IVE haviam sido coletados anteriormente em São Paulo. Os dados operacionais dos corredores foram obtidos junto a SPTrans e a CET. As análises foram desenvolvidas em três etapas, incluindo progressivamente novas variáveis. Inicialmente foi considerado o efeito de diferentes ciclos de condução sobre as emissões dos ônibus em corredores existentes. Na segunda etapa foi feita uma análise das situações antes e depois da implantação de um corredor (Pirituba-Lapa-Centro), focalizando os impactos sobre as emissões dos ônibus e dos demais veículos, particularmente os autos, e a importância de considerar as emissões dos veículos que passam a percorrer rotas alternativas após a implantação do corredor. Finalmente, foram analisados diferentes cenários para um corredor hipotético, variando tecnologias de ônibus e avaliando os impactos de mudanças na divisão modal, condições de tráfego e outras políticas gerais. Os resultados indicaram a possibilidade de reduções significativas de emissões de poluentes quando utilizados ônibus padrão EURO 3 ou padrão EEV movidos a GNV, bem como evidenciaram a importância de infraestrutura e condições operacionais adequadas para permitir a melhoria dos ciclos de condução dos ônibus. Entretanto, ganhos adicionais são fortemente dependentes de possíveis mudanças que afetem as condições de tráfego dos autos e demais veículos, e de medidas para reduzir emissões, tais como programas de inspeção veicular e de renovação de frota.The dissertation investigates the influence of several factors affecting vehicular emissions in high-flow bus corridors, also named BRT Bus Rapid Transit. BRT systems are being increasingly adopted in cities around the world due to the possibility to serve high demand levels at relatively low costs when compared to rail options, offering good quality of service and presenting a potential to reduce emissions. Three categories of factors are considered: (i) those directly related to the bus corridor (infrastructure design, technological and operational choices); (ii) those indirectly affected by the implementation of the corridor (such as impacts on average speed of other vehicles, particularly autos, rerouting and the potential for modal change); and (iii) factors related to general policies (such as changes in fuel type or the adoption of vehicle inspection programs). Emissions were estimated using two alternative procedures. The preferred alternative was to use the IVE International Vehicle Emission model, which bases emission estimates on the vehicle driving cycle (the time profile of speed, measured second by second). In other cases, estimates used the results of a series of emissions measurements conducted by IPT Institute of Technological Research of São Paulo for different bus technologies, operating on standard driving cycles. The developers of IVE have collected data about the technological characteristics and driving cycles of the fleet in São Paulo. Data about operations in bus corridors in São Paulo were obtained from SPTrans and CET, the local agencies responsible for bus and traffic operations. The analysis was performed in three stages, progressively extending the variables and factors included. First, the effect on bus emissions of possible changes in driving cycles in four important existing bus corridors in São Paulo was considered. A before and after analysis of a selected bus corridor (Pirituba Lapa Centro) was conducted in the second stage, looking at the impacts on emissions when other vehicles are considered, particularly autos, and highlighting the importance of taking into account vehicles that change to alternative routes after the implementation of the corridor. Finally, different scenarios were analyzed for a hypothetical corridor, varying bus technologies and considering possible impacts of changes in modal choice, traffic conditions, and other general policies. The results indicate the potential for significantly reducing pollutant emissions when Euro 3 bus technologies or enhanced GNV buses are used, as well as the important effect of appropriate infrastructure, operational and traffic engineering measures that allow improved driving cycles for buses. However, overall gains are heavily dependent on possible changes affecting autos and other vehicles, including the impact on traffic conditions and measures to reduce emissions, such as maintenance inspection or fleet renewal programs