道路運輸車輛能源效率的研究

張莉

長治市交通運輸綜合行政執法隊 山西長治 046000

某省的道路運輸部門是主要和快速增長的能源消費部門之一，也是能源效率面臨的主要挑戰領域之一，運輸部門占商業能源消費的23%[1]。

能源效率是任何國家能源戰略的重要組成部分，自上世紀70年代初第一次石油危機以來，提高能源效率所帶來的好處已得到充分證明[2]。提高公路運輸部門的能源效率僅僅意味著減少公路運輸車輛每公里的能源消耗。2020年研究表明，整個交通部門占了40.91%的二氧化碳、82.80%的一氧化碳、97.74%的二氧化硫、21.97%的揮發性有機化合物、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輸方式轉變為能源較少密集的公共運輸系統和采用交通管理計劃，可以在道路分部門節省30%的能源，如果強調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]。

本文了公共客運常用的汽油發動機和柴油發動機樣本車輛的能源效率，為期4個月。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道路運輸，對造成能源效率低的原因進行分析。

1 研究方法和數據分析

本研究的設計是這樣的，主要數據是通過為這項工作設計的問卷產生的。該調查問卷針對的是公共交通公司的33名司機，調查的目的是為了了解這個城市是否適合開展這項活動。在33輛車輛中，20輛為汽油發動機車輛，13輛為柴油發動機車輛。在四個月（7月至10月）期間，對20輛汽油發動機樣本車輛和13輛柴油發動機樣本車輛的能源效率進行了測量，即每公里的能源消耗（EC）。每個樣本車輛的燃料（汽油或柴油）投入量和四個月的行駛里程是通過記錄四個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。生成的數據使用在Microsoft Excel軟件包上繪制的線性圖進行分析，能源效率模型使用在SPSS15.0版本上執行的回歸統計技術開發。

2 數據分析

2.1 汽油發動機驅動的樣本車輛的平均能源效率

公式（1）中使用了四個月測得的汽油量轉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輛汽油發動機驅動的樣本車輛的平均能源效率（AEE）。

同時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，以汽油發動機為動力的車輛能源效率為6.16MJ/L，汽油發動機驅動的樣本車輛每升燃料的平均公里數為5.49km/L。

2.2 柴油發動機驅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個月平均值，用于確定13輛柴油發動機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，柴油發動機每升的燃料的平均公里數是2.75km/L。

3 影響樣本車輛能源效率的因素

影響道路運輸車輛能源效率的因素包括環境、行為/管理和工程參數。本節分析了公共客運道路運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個月期間的變化。圖中顯示，在四個月的時間里，一些樣本車輛的能源效率是波動的，一些看起來是一樣的，但有細微的變化，其他的要么下降，要么略有上升。本研究使用的數據樣本是在雨季（7-10月）期間獲得的，在此期間，大多數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，本研究的數據質量可以通過在至少一年的更長時間內從更大的樣本車輛生成更多的數據，以納入車輛能源消耗的季節變化。

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。研究發現，被選中的樣本車輛中，19%在相當糟糕的道路上行駛，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 道路鋪設和未鋪設情況對比

另一個因素是，由于街頭交易、缺乏街頭停車基礎設施和其他設施，城市路線經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段非常嚴重，每當道路上發生事故時，情況往往會加劇。研究表明，在33輛樣本車輛中，21%經常發生交通擁堵，41%每天發生，27%偶爾發生。

其他影響樣本能源效率的因素還包括低能效的駕駛習慣/技能、車輛狀況和維護實踐。從圖1和圖2中可以看出，即使生產年份相同、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致樣本車輛能源效率差異的因素。研究發現，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，這些車輛在高速時的能量效率明顯降低。研究還發現，58%的樣本車輛通常會攜帶額外負載，而26%的樣本車輛有時會攜帶額外負載，16%的樣本車輛通常不會攜帶額外負載。通常承載額外負載的車輛能效下降。45%的樣本車輛的空氣過濾器在變臟后經常更換，29%的樣本車輛在變臟后不經常更換，26%的樣本車輛在變臟后有時更換。調查還發現，50%的受訪者通常會在熄火前先啟動引擎，30%的受訪者有時會切斷引擎，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，37%的受訪者只在輪胎有問題時檢查自己的車輪，19%的人一年只檢查一次[6]。由于國內道路條件惡劣，這些車輛很容易遭受車輪錯位，這將導致這些車輛的能源效率降低。在33名受訪者中，只有19%的人每周經常檢查一次車輛的機油水平、顏色和質地，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。受訪者經常檢查他們的車輛的機油級別顏色和紋理三個禮拜一次，一次在一個月內不會通知前，當油位下降時為了增加更多的石油和石油質量惡化為了改變石油。在33名受訪者中，只有14%的人每三個月檢查一次車輛的燃料設置和火花塞/噴射時機，而36%的人每六個月才檢查一次。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檢查。如果車輛的燃料設置和火花塞/噴射時機每六個月檢查一次，每年檢查一次，當車輛無法啟動時，其能源效率的下降幅度將大于每三個月檢查一次的車輛。

4 結語

本文研究了20輛汽油發動機驅動的樣本車輛和13輛柴油發動機驅動的樣本車輛的能源效率，在4個月的時間里，這些樣本車輛通常用于公共客運道路運輸。以汽油發動機為動力的樣本車輛的平均能源效率為0.474MJ/km，以柴油發動機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低，原因是農村的道路狀況較差，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輸車輛的污染。