邢臺霧霾環(huán)境對公交車輛技術分析研究

摘 要：研究表明：機動車、工業(yè)生產、燃煤、揚塵等是當前我國大部分城市環(huán)境空氣中顆粒物的主要污染來源，約占85%-90%。文章通過對邢臺霧霾環(huán)境的現(xiàn)狀分析，結合國內外公交車輛技術的應用情況和發(fā)展趨勢，對邢臺市的公交車輛技術發(fā)展提出了幾點建議，即從選擇私家車出行向公交車輛轉化、提高公交車輛配置水平和大力發(fā)展生物燃料等清潔燃料車輛和電動公交車輛。

文獻標識碼：B

文章編號：1671-7988(2015)08-118-03

作者簡介：馮丙寅，就職于邢臺職業(yè)技術學院，研究方向：車輛系統(tǒng)動力學。

Analysis of Impact on Buses’ Technology in Xingtai Haze Environment

Feng Bingyin, Zhang Hua, Zhang Ziyin

（Xingtai Vocational and Technical College, Hebei Xingtai 054000）

Abstract: The study shows that motor vehicles, industrial production, coal, dust etc is the main source of pollution , about 85% -90%，presently in most urban ambient air particulate matter. Through status analysis of Xingtai haze environmental, combined with the application of domestic and international trends and buses’ technology, some suggestions are provided to the development of public transport vehicle technology in Xingtai，that select private car travel from the conversion of buses to improve public transport vehicle configuration level、to develop bio-fuels and other clean-fuel vehicles and electric buses. Keywords: haze environment; buses; analysis of impact; technology trends

CLC NO.: U469.6 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2015)08-118-03

引言

2013年下半年以來，邢臺市是環(huán)保部監(jiān)測的74個城市中大氣污染最嚴重的城市之一 [1]，甚至一度在排名中墊底，邢臺市的霧霾天氣污染指數(shù)持續(xù)處于“爆表”狀態(tài)。人們開始越來越關注生活的環(huán)境質量，霧霾天氣不僅嚴重影響人的身體健康，還會制約經(jīng)濟社會的發(fā)展。

目前我國已初步構建了環(huán)境空氣顆粒物來源解析監(jiān)測技術方法體系。2015年4月1日，環(huán)保部副部長吳曉青在全國環(huán)境監(jiān)測現(xiàn)場會上表示第一階段9個城市全部完成源解析工作。研究表明，機動車、工業(yè)生產、燃煤、揚塵等是當前我國大部分城市環(huán)境空氣中顆粒物的主要污染來源，約占85%-90%。清華大學環(huán)境學院教授賀克斌表示在現(xiàn)階段的中國，霧霾都來自多污染源，即使是燃煤排放重的城市，機動車污染等其他污染源的排放都超過了現(xiàn)在環(huán)境容量，因此，應該多頭治理，協(xié)同控制 [2]。

公交車輛的尾氣排放問題突出，這是與邢臺市的經(jīng)濟發(fā)展水平有關，但更重要的也與當?shù)販p排治理的進程，產業(yè)機構、能源結構調整等方面有關。目前，邢臺市公共交通總公司運營986部車輛，82條線路，里程達6000余萬公里，年客運量1.3億人次，平均日運送乘客35萬人次，是邢臺市公共交通客運的主導力量。面對嚴重的霧霾天氣形勢，邢臺市公共交通總公司始終把節(jié)能減排作為工作的重中之重。2012年以來，克服困難，積極籌集資金6500余萬元，購進166 部CNG公交車輛，同時在2014年，完成400部柴油車更新為CNG空調車工作，積極為實現(xiàn)“環(huán)保公交，綠色出行”的目標奮斗。

1、國內外公交車輛技術現(xiàn)狀與趨勢

1.1 國外公交車輛技術現(xiàn)狀

按動力來源的不同，可以將城市公交車分為：汽油公交車、柴油公交車、生物柴油公交車、甲醇公交車、乙醇公交車、壓縮燃氣公交車（CNG）、液化氣公交車（LPG）、混合動力公交車、燃料電池公交車和電動公共汽車等。

公交車輛一般是大中型的客車。歐洲的客車技術水平和科研能力一直居世界首位，也是其他各國引進技術和爭相學習的榜樣。其聚集了全球最著名的客車及底盤生產商，比如德國享譽世界的曼、凱斯鮑爾、尼奧普蘭和奔馳等；法國著名的雷諾，以及瑞典的斯堪尼亞，意大利的依維柯和日本的五十鈴、日產柴和日野等等生產商。客車行業(yè)呈品種多、產量低等特點，因此，其自動化水平較低。其中，德國的大中型客車技術處于國際領先的地位。歐洲大中型客車主要的技術特征是：發(fā)動機向大功率發(fā)展、轉矩向大轉矩發(fā)展，發(fā)動機轉速則有下降的趨勢，比如，現(xiàn)在歐洲的大客車用柴油機的最大轉矩轉速平均為1190r/min。因此，歐洲的大中型客車的動力性表現(xiàn)優(yōu)異，經(jīng)濟性和環(huán)保性較好。

在先進技術方面，充分利用電子控制技術、共軌系統(tǒng)等高新技術改進或更新汽/柴油發(fā)動機及其燃燒系統(tǒng)。在車輛自重方面，廣泛采用鋁、鎂合金等材料和塑料，利用CAD和CAE技術或合理采用粘接等新工藝、新技術降低客車自身質量。在汽車外形方面，合理設計客車的流線型車身和前部形狀，盡可能降低客車的空氣阻力。經(jīng)測試，風阻系數(shù)C D=0.2 與C D=0.4的新車相比較，車速V=120km/h時，燃油經(jīng)濟性可改善25%，燃油經(jīng)濟性明顯提高。客車的空氣阻力系數(shù)C D=0.5～0.8 [3]，而發(fā)達國家設計的客車外形的風阻系數(shù)在0.4左右，有的已達到0.3，接近一般轎車的水平，而且還有進一步降低的趨勢 [4]。

在新車型方面，開發(fā)新能源的客車。歐洲和日本的汽車企業(yè)已成功開發(fā)天然氣、甲醇、乙醇等汽車；正在試驗的新能源汽車有丙烷、沼氣、植物油、電能、太陽能等。此外，德國、意大利、日本和瑞典等研制的壓縮天然氣公共汽車均已上市。

1.2 我國城市公交車輛技術

經(jīng)過近30年的發(fā)展，我國城市公交車輛技術水平不斷發(fā)展。發(fā)動機方面，其動力性向大功率發(fā)展；經(jīng)濟性逐步在改善；燃料由汽油和柴油等傳統(tǒng)燃料向甲醇和乙醇等清潔燃料發(fā)展；其排放也由最初的沒有標準而逐漸向國Ⅳ發(fā)展。車輛配置方面，低地板多級踏步向一級踏步發(fā)展；車廂內的座椅布置更加合理；空調在逐漸成為標配等。但是就公交車輛技術水平而言，國內的城市公交車輛性能還距歐美日等國家有較大差距。

目前我國城市公交車輛技術水平雖然有了較大的進步，但整體上看，仍然存在突出的問題：公交車輛更新不及時，車輛老齡化嚴重，致使公交車輛油耗高，排放不達標，嚴重污染環(huán)境；動力不足，行駛速度偏低；噪聲污染嚴重；座椅數(shù)量少且座椅舒適度不夠；存在安全隱患，安全性措施不足；容量不能滿足人們出行需求等。

鑒于全國交通擁堵問題和環(huán)境污染的嚴峻形勢，國家提出優(yōu)先發(fā)展城市公共交通的政策，這對公交車輛的技術提出更高要求。如快速公交系統(tǒng)（BRT）要求公交車輛發(fā)動機大功率、燃油消耗低、安全措施到位、排氣污染低、大型化及空調化等。西安在2012年8月試運營第一輛電動公交車K9，采用低地板一級踏步技術，行駛平穩(wěn)、基本無噪聲、無廢氣排放。其特點是，共有19（16+2+1）個座位（其中2指的是殘疾人專用折疊座椅）。通過跟車調查，在早晚高峰期，該電動公交車內乘坐的最多為98人，減去座位數(shù)后站立人數(shù)為80人，按7平方米的站立面積計算，每平米站立人數(shù)高達11.4人，遠高于國家8人/平方米的標準 [5]。

2、霧霾天氣對公交車輛的影響及車輛技術優(yōu)化

霧霾天氣的重要源頭是汽車尾氣的排放，因此，邢臺市公交車輛的發(fā)展要與環(huán)境保護相適應。常規(guī)公交仍是大多數(shù)居民出行的主要選擇方式。要根據(jù)邢臺市公共交通系統(tǒng)運力分配和居民收入水平的實際情況，明確常規(guī)公交在出行選擇中的重要角色，并及時對公交車輛配置進行優(yōu)化調整，以使城市交通系統(tǒng)更加協(xié)調、高效地運行，為市民的出行提供更大的方便。

2.1 選擇私家車出行向公交車輛轉化

從容量角度看，私家車出行向公共交通方式轉變是減少汽車尾氣排放的有效形式。提高大型公交車的比例并提高其服務水平，爭取吸引更多的乘客。主要的方法有：可以采取辦卡優(yōu)惠的方法；增大空調車比例；合理降低票價或嘗試多種方式增大優(yōu)惠幅度；此外，嘗試在公交車輛上覆蓋Wifi網(wǎng)絡等。這些技術在公交車輛上的應用將大大提高選擇公交出行的積極性，也將有效降低汽車的尾氣排放。

2.2 提高公交車輛配置水平

調查顯示，在未來很長時間內，公交出行仍然是居民出行的重要方式。提高公交車輛形象和管理制度是適應居民出行需求的必然。其中要合理提高公交車輛配置水平是提高公交車輛形象的重要方面。城市公交車輛是城市形象的一面旗幟，代表了城市的經(jīng)濟發(fā)展水平。國內外各大公交車生產商都集中資源研制最新車型。學習國內外公交車輛車型的優(yōu)缺點，再結合邢臺市的環(huán)境保護的實際情況，設計出適合我市發(fā)展水平的城市公交車輛。

2.2.1 公交車空調化

邢臺市部分線路的公交車已經(jīng)全部配置了空調系統(tǒng)，不過總體的比例較低。據(jù)調查，由此可見，邢臺市空調公交車輛的比例為，可適當增加空調配置水平，同時對空調公交車輛的票價做適當調整，增加公交車輛的吸引力。

此外，根據(jù)空調公交車的實際使用空調的程度來調整空調票價?？照{公交車票價調整方案：邢臺市空調公交車的票價一年四季都是2元。邢臺市每年的春秋兩季，氣溫適宜，空調公交車一般都不開空調，但是仍然是按照空調公交車的票價收取的。為了更合理的收取票價，可將空調車的票價制定為隨季節(jié)而變動，比如春秋季時可為1元，冬夏季可為2元。

2.2.2 公交車大容量化

邢臺市內個別線路公交車等車困難，如4路，一是這條線路人比較多，二是其配置車輛也不少，但是其容量不足，這是其不方便的原因之一。因此，考慮使用大容量公交車來解決乘車難和不方便的問題。必要時，可以參考6路車，采用大容量雙層樓梯前置公交車。

2.2.3 提高舒適性

舒適性是乘車時要考慮的一個關鍵因素。從公交車輛舒適性的角度考慮，公交車輛需要考慮人機工程學的相關理論，充分研究人、車和環(huán)境的相互影響，著重從駕駛室、乘客區(qū)、座椅設計、扶手橫桿設計等方面考慮做優(yōu)化。

2.3 大力發(fā)展新能源公交車輛

鑒于邢臺市的嚴重霧霾天氣，借鑒國外的新能源公交車輛技術，大力發(fā)展新能源公交車輛技術，選擇與環(huán)保相適應的車型是必由之路。CNG公交車在邢臺市已經(jīng)得到大力推廣應用。據(jù)調查，邢臺市的CNG公交車的比重達到達57.40%，種類和比例偏低。

西安市試運營第一輛純電動公交車的結構和傳統(tǒng)公交車不同，其乘客區(qū)內設置了4塊電池組，并采用了低地板。其行駛時對外界基本沒有噪聲，運行十分平穩(wěn)，無尾氣排放，符合綠色環(huán)保，低碳出行的節(jié)能減排號召。純電動公交車輛具有清潔、維修費用低、污染小、運行成本低等顯著優(yōu)點，是城市公交車輛技術發(fā)展的趨勢。

3、結論

通過對霧霾天氣對邢臺市公交車輛技術的影響分析，總結國內外公交車輛技術的發(fā)展和先進技術，本文對邢臺市公交車輛技術的趨勢和發(fā)展做出以下結論。通過這些努力必將有效地降低汽車的尾氣排放，為邢臺市的環(huán)境保護做出貢獻。

1.提出私家車出行向公交車出行轉變，以減少不必要的汽車尾氣排放。

2.從公交車輛空調化、大容量化和舒適性的角度提高公交車輛配置。

3.大力發(fā)展甲醇、乙醇、天然氣、生物燃料等清潔燃料車輛和電動公交車輛。