道路運(yùn)輸車輛能源效率的研究

張莉

長治市交通運(yùn)輸綜合行政執(zhí)法隊(duì) 山西長治 046000

某省的道路運(yùn)輸部門是主要和快速增長的能源消費(fèi)部門之一，也是能源效率面臨的主要挑戰(zhàn)領(lǐng)域之一，運(yùn)輸部門占商業(yè)能源消費(fèi)的23%[1]。

能源效率是任何國家能源戰(zhàn)略的重要組成部分，自上世紀(jì)70年代初第一次石油危機(jī)以來，提高能源效率所帶來的好處已得到充分證明[2]。提高公路運(yùn)輸部門的能源效率僅僅意味著減少公路運(yùn)輸車輛每公里的能源消耗。2020年研究表明，整個(gè)交通部門占了40.91%的二氧化碳、82.80%的一氧化碳、97.74%的二氧化硫、21.97%的揮發(fā)性有機(jī)化合物、大氣中77.02%的氮氧化物和97.76%的顆粒物和鉛。通過從能源密集的運(yùn)輸方式轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉摧^少密集的公共運(yùn)輸系統(tǒng)和采用交通管理計(jì)劃，可以在道路分部門節(jié)省30%的能源，如果強(qiáng)調(diào)公共交通而不是私人汽車，對汽油和柴油的需求可以減少30%[3]。

本文了公共客運(yùn)常用的汽油發(fā)動機(jī)和柴油發(fā)動機(jī)樣本車輛的能源效率，為期4個(gè)月。它研究了影響這一分部門能源效率的因素，這些樣本車輛通常用于公共客運(yùn)道路運(yùn)輸，對造成能源效率低的原因進(jìn)行分析。

1 研究方法和數(shù)據(jù)分析

本研究的設(shè)計(jì)是這樣的，主要數(shù)據(jù)是通過為這項(xiàng)工作設(shè)計(jì)的問卷產(chǎn)生的。該調(diào)查問卷針對的是公共交通公司的33名司機(jī)，調(diào)查的目的是為了了解這個(gè)城市是否適合開展這項(xiàng)活動。在33輛車輛中，20輛為汽油發(fā)動機(jī)車輛，13輛為柴油發(fā)動機(jī)車輛。在四個(gè)月（7月至10月）期間，對20輛汽油發(fā)動機(jī)樣本車輛和13輛柴油發(fā)動機(jī)樣本車輛的能源效率進(jìn)行了測量，即每公里的能源消耗（EC）。每個(gè)樣本車輛的燃料（汽油或柴油）投入量和四個(gè)月的行駛里程是通過記錄四個(gè)月車輛的燃料投入總量和每天行駛里程來獲得的[4]。樣本車輛輸入的燃料（汽油或柴油）的平均數(shù)量，使用下列換算因子換算成消耗的能量單位（MJ）：（i）汽油34.2MJ/L，（ii）柴油38.6MJ/L。生成的數(shù)據(jù)使用在Microsoft Excel軟件包上繪制的線性圖進(jìn)行分析，能源效率模型使用在SPSS15.0版本上執(zhí)行的回歸統(tǒng)計(jì)技術(shù)開發(fā)。

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 汽油發(fā)動機(jī)驅(qū)動的樣本車輛的平均能源效率

公式（1）中使用了四個(gè)月測得的汽油量轉(zhuǎn)換為樣本車輛和乘客或座位公里所消耗的能量單位EC（MJ）的平均值，以確定20輛汽油發(fā)動機(jī)驅(qū)動的樣本車輛的平均能源效率（AEE）。

同時(shí)確定了樣本車輛的平均能源效率為每車輛行駛公里所消耗的能源6.20MJ/km，以汽油發(fā)動機(jī)為動力的車輛能源效率為6.16MJ/L，汽油發(fā)動機(jī)驅(qū)動的樣本車輛每升燃料的平均公里數(shù)為5.49km/L。

2.2 柴油發(fā)動機(jī)驅(qū)動的樣本車輛的平均能源效率

公式（3）中，將測量的柴油量轉(zhuǎn)化為樣本車輛和乘客或座位公里所消耗的能量單位EC（MJ）的4個(gè)月平均值，用于確定13輛柴油發(fā)動機(jī)樣本車輛的平均能源效率（AEE）。

還樣本車輛的平均能量效率的能源消耗每輛車公里旅行確定是14.24MJ/km，對于車輛公里的旅行（VKT）每升的燃料的平均公里數(shù)，柴油發(fā)動機(jī)每升的燃料的平均公里數(shù)是2.75km/L。

3 影響樣本車輛能源效率的因素

影響道路運(yùn)輸車輛能源效率的因素包括環(huán)境、行為/管理和工程參數(shù)。本節(jié)分析了公共客運(yùn)道路運(yùn)輸常用樣本車輛能源效率的影響因素。下面的圖1和圖2分別顯示了13輛柴油動力樣本車和20輛汽油動力樣本車的能源效率EE（MJ/km）在4個(gè)月期間的變化。圖中顯示，在四個(gè)月的時(shí)間里，一些樣本車輛的能源效率是波動的，一些看起來是一樣的，但有細(xì)微的變化，其他的要么下降，要么略有上升。本研究使用的數(shù)據(jù)樣本是在雨季（7-10月）期間獲得的，在此期間，大多數(shù)道路狀況通常非常糟糕[5]。因此，表明樣本車輛的能源效率（MJ/km）可能主要受糟糕的道路條件的影響。然而，本研究的數(shù)據(jù)質(zhì)量可以通過在至少一年的更長時(shí)間內(nèi)從更大的樣本車輛生成更多的數(shù)據(jù)，以納入車輛能源消耗的季節(jié)變化。

圖1 柴油車能源效率

圖2 汽油車能源效率

表1顯示了不同道路狀況下能源效率的影響，在雨季往往會惡化。研究發(fā)現(xiàn)，被選中的樣本車輛中，19%在相當(dāng)糟糕的道路上行駛，22%在糟糕的道路上行駛，24%在非常糟糕的道路上行駛，只有9%在良好的道路上行駛。

表1 道路鋪設(shè)和未鋪設(shè)情況對比

另一個(gè)因素是，由于街頭交易、缺乏街頭停車基礎(chǔ)設(shè)施和其他設(shè)施，城市路線經(jīng)常遇到極端的道路交通堵塞。交通擁堵通常在早上和晚上的高峰時(shí)段非常嚴(yán)重，每當(dāng)?shù)缆飞习l(fā)生事故時(shí)，情況往往會加劇。研究表明，在33輛樣本車輛中，21%經(jīng)常發(fā)生交通擁堵，41%每天發(fā)生，27%偶爾發(fā)生。

其他影響樣本能源效率的因素還包括低能效的駕駛習(xí)慣/技能、車輛狀況和維護(hù)實(shí)踐。從圖1和圖2中可以看出，即使生產(chǎn)年份相同、行駛道路相同，樣本車輛的能源效率也存在差異。本研究試圖捕捉可能導(dǎo)致樣本車輛能源效率差異的因素。研究發(fā)現(xiàn)，60%的樣本車輛在高速公路上以80km/h以上的速度行駛，28%的樣本車輛有時(shí)以80km/h以上的速度行駛。由于氣動阻力的影響，這些車輛在高速時(shí)的能量效率明顯降低。研究還發(fā)現(xiàn)，58%的樣本車輛通常會攜帶額外負(fù)載，而26%的樣本車輛有時(shí)會攜帶額外負(fù)載，16%的樣本車輛通常不會攜帶額外負(fù)載。通常承載額外負(fù)載的車輛能效下降。45%的樣本車輛的空氣過濾器在變臟后經(jīng)常更換，29%的樣本車輛在變臟后不經(jīng)常更換，26%的樣本車輛在變臟后有時(shí)更換。調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，50%的受訪者通常會在熄火前先啟動引擎，30%的受訪者有時(shí)會切斷引擎，而20%的人通常不會這樣做。該研究顯示，33名受訪者中有17%的人通常不會檢查自己車輛的車輪對準(zhǔn)，37%的受訪者只在輪胎有問題時(shí)檢查自己的車輪，19%的人一年只檢查一次[6]。由于國內(nèi)道路條件惡劣，這些車輛很容易遭受車輪錯(cuò)位，這將導(dǎo)致這些車輛的能源效率降低。在33名受訪者中，只有19%的人每周經(jīng)常檢查一次車輛的機(jī)油水平、顏色和質(zhì)地，而30%的人每兩周檢查一次。15%的受訪者每三周查看一次，36%的人每月查看一次。受訪者經(jīng)常檢查他們的車輛的機(jī)油級別顏色和紋理三個(gè)禮拜一次，一次在一個(gè)月內(nèi)不會通知前，當(dāng)油位下降時(shí)為了增加更多的石油和石油質(zhì)量惡化為了改變石油。在33名受訪者中，只有14%的人每三個(gè)月檢查一次車輛的燃料設(shè)置和火花塞/噴射時(shí)機(jī)，而36%的人每六個(gè)月才檢查一次。在33名受訪者中，21%的人每年檢查一次，29%的人只在車輛無法啟動時(shí)檢查。如果車輛的燃料設(shè)置和火花塞/噴射時(shí)機(jī)每六個(gè)月檢查一次，每年檢查一次，當(dāng)車輛無法啟動時(shí)，其能源效率的下降幅度將大于每三個(gè)月檢查一次的車輛。

4 結(jié)語

本文研究了20輛汽油發(fā)動機(jī)驅(qū)動的樣本車輛和13輛柴油發(fā)動機(jī)驅(qū)動的樣本車輛的能源效率，在4個(gè)月的時(shí)間里，這些樣本車輛通常用于公共客運(yùn)道路運(yùn)輸。以汽油發(fā)動機(jī)為動力的樣本車輛的平均能源效率為0.474MJ/km，以柴油發(fā)動機(jī)為動力的樣本車輛的平均能源效率為0.269MJ/km。這些樣本車輛的能源效率相當(dāng)?shù)停蚴寝r(nóng)村的道路狀況較差，城市的交通極度擁堵和低效的交通管理。因此，可以通過改善這些因素來提高，提高車輛能源效率將有助于減少道路運(yùn)輸車輛的污染。