某高速公路改扩建工程节能经济评价分析

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　　摘 要：随着我国经济的快速发展，部分公路的等级已经不能适应经济的发展，对现有公路进行改扩建是解决这一问题很好途径。本文就改扩建工程节能评价进行了分析，并给出了结论。
　　关键词：改扩建；节能；经济
　　中图分类号：U455 文献标志码：A 文章编号：1671-7953(2009)02-0048-04
　　
　　 公路运输节能是指在完成相同运输生产任务的前提下，通过采取一定的措施，使能源的消耗量减少，其实质是提高能源利用效率。主要包括以下两个方面：
　　
　　1 建设期间的节能
　　
　　公路建设期间的能源消耗是一次性投入，主要是人力、物力的大量投入，虽然存在着对能源的直接消耗，但其比例相对较小，节能潜力也不大，故本次节能评价不考虑此部分。
　　
　　2 公路营运期间的节能
　　
　　公路营运期间的能源消耗是一种长期的连续投入，主要体现在运输过程中各种公路运输工具的燃耗［1］。随着公路交通的日益发展，汽车的燃油消耗愈来愈大，因此在建设大项目过程中进行运输燃油节约对国民经济具有一定意义。
　　本次节能评价采用“有项目”情况和“无项目”情况对比的方法，将无项目状况下的汽车燃油消耗量减去有项目状况下汽车燃油消耗量，即得出燃油节约量。
　　节能评价的评价期采用本项目运营期，即项目通车后20年。
　　
　　3 公路燃油消耗的影响因素
　　
　　3.1 影响因素分析
　　影响公路运输燃油消耗的因素很多，但主要有两类［2］：
　　1）车辆本身的燃油经济性，这是由车辆本身的构造和制造工艺决定的，即在出厂之前就已是定值；
　　2）车辆的行驶状态，这取决于车辆运行具体环境以及驾驶员的操作技能。可概括为如下几方面：道路条件，包括几何特征（纵坡、曲率和路面宽度等）和路面特性（平整度等）；车辆特性，包括物理特性和行驶特性（发动机功率、转速和车辆重量等）；交通状况，如流量、交通组成、行人流量和非机动车流量等；地区因素，如司机的驾驶行为和车速限制等。
　　车辆运行的燃油消耗量是与道路交通条件密切相关的。车辆的运行过程通常由起步、换档、加速、等速、滑行、制动等基本单元组成。当道路条件、交通条件变化时车辆运行油耗也随之改变，在良好的道路条件（路面平整度、路面宽度、平纵线形等）和良好的交通状况（快慢车分道行驶、无非机动车、横向干扰较小等）时，车辆运行状态稳定，其耗油量相对较小；而当道路、交通状况恶劣时，车辆行驶中加减速次数随之增加，车辆运行状态将变得不稳定，耗油量相对于稳定行驶时增加很多，当停车次数增加时尤其突出，因为起动加速所耗燃油将是稳定状态行驶时的几倍。 3.2 道路条件对燃油消耗的影响
　　道路几何条件对燃油消耗的影响直接由平曲线半径、纵坡、路面状况和道路横坡所决定，此外燃油消耗也通过车速而受道路几何条件的间接影响（车辆因几何条件变化而加速或减速）。
　　当车辆由直线驶入曲线时，车辆的燃油消耗就要增加，这主要是由以下三个因素造成的：
　　1）进入曲线前因换档减速而损失动能，当车辆受到离心力作用时滚动阻力增加（离心力与曲线半径成反比，而与车速的平方成正比）；
　　2）在曲线段车辆以较低排挡行驶，车辆内摩阻增大；
　　3）许多试验性研究表明当路线纵坡较小时（-3%～+3%），行车速度主要随平曲线形曲率的增加而降低，并当平曲线半径R 400m时车辆行驶速度才明显降低。
　　道路纵坡对燃油消耗影响很大，在上坡时燃油消耗随着坡度的增加而增加，但在下坡时相应的燃油节约比较有限。从美国的研究可看出，当道路纵坡从6%降至3%时，小客车可节油20%，货车可节油70%。
　　路面状况对车辆油耗也有直接的影响，其主要影响因素为路面平整度，如货车在高级及次高级路面上行驶要比在非高级路面上行驶节油30～40%，因为非高级路面要克服较大的滚动阻力。
　　3.3 交通状况对燃油消耗的影响
　　交通条件主要是指道路服务水平，包括混合交通情况、交通流大小及离散程度、行人及横向干扰程度、行车速度以及交通设施的完善程度等，这一方面高速公路的耗油节约明显优于其他等级公路，经验研究表明，燃油消耗量是车速的函数，而车辆的实际行驶车速在道路条件良好的情况下便是交通量、交通组成和驾驶技术等因素的集中体现。在高速公路上行驶的车辆，由于有良好的交通状况，其车辆油耗主要取决于道路行驶质量和驾驶技术等因素；在二级及以下等级公路上行驶，由于交通状况极其复杂，非机动车和行人及横向干扰很大，致使车辆频繁地加速、减速和停车，使其燃油消耗比高速公路大很多，据研究表明汽车每次停车起动的燃油消耗相当于汽车多跑180m左右。
　　日本的研究表明，通畅的道路比拥挤的道路可节油30 40%，这主要是由于汽车以低速行驶时，节气门开度小，曲轴转速高，发动机在非经济工况下工作。
　　
　　4 节能评价的原则与方法
　　
　　本项目节能评价目的是为建设方案的决策提供依据，其评价的主要原则与方法是［3］：
　　1）全面性──在评价过程中，不仅应考虑拟建项目的燃油节约，而且应考虑拟建项目所在路网中相关公路的燃耗变化；
　　2）采用“有无比较法”──通过“有项目情况”与“无项目情况”下燃油消耗的比较，计算燃油节约量；
　　3）采用实物燃油量分析法──分析过程中直接计算燃油节约的实物量；
　　4）车辆的单位燃耗按动态计算──单位燃耗是计算公路运输燃耗节能的关键参数，并考虑其在公路营运期间随交通流等条件变化而变化；
　　5）评价指标简单明了──考虑目前的实际情况，只考虑一个主要指标：燃油节约总量。
　　5 油耗模型的建立
　　我们参照世行提供的公路设计与养护软件HDMⅢ中《公路设计养护标准系列－发展中国家汽车运输成本》(The Highway Design and Maintenance Standards Series Vehicle Operating Costs Evidence from Developing Countries) 一书，建立了油耗模型。该模型是建立在发展中国家现有汽车状况、道路条件与交通情况的基础上，考虑了影响油耗的道路条件及交通情况各种因素，燃油消耗成本的各车种计算模型。各种车型的油耗公式及燃油与车速的F-V简化曲线见图4-1至图4-3。
　　变量说明：
　　F：燃油消耗量（l/103km）
　　V：行驶车速（km/hr）
　　
　　RS：上坡（m/km）
　　FL：下坡（m/km）
　　R：路面平整度（IRI，单位：mm/km）
　　根据以上计算公式，计算出各车种在各车速下的燃耗，详见表4-1。主要道路条件详见表4-2。
　　
　　
　　6 燃油总节约量
　　
　　项目建成后的油耗节约效益的计算将采用“有无比较法”，无此项目时的汽车燃油消耗与建设此项目后新老路汽油燃油消耗之差额即为油耗节约量。
　　本项目的燃油节约主要包括：
　　公路拓宽晋级所产生的油耗节约：
　　指公路建设项目的实施，使得车辆单位里程的燃油消耗减少而节约的燃油量。计算方法为：
　　B1=（Coo-CN）×LN×QN×365
　　式中：B1――公路拓宽晋级的燃油节约量（升）；
　　CN――新建项目上的平均燃油消耗（升/公里•车）；
　　Coo――无本项目时，老路上的平均燃油消耗（升/公里•车）；
　　QN――新建项目上的年均日交通量（辆/日）；
　　LN――新建项目的全程（公里）。
　　拓宽后道路减少拥挤所产生的消耗节约：
　　无本项目时，原有老路的交通量不断增加，平均行车技术速度相应降低，停车次数增加。有此项目后，减少了道路拥挤，原应提高的单位燃油量不再提高，从而形成了节约。其计算方法为：
　　B2=（Coo-C01）×Lo×Qoo×365
　　式中：B2――减少拥挤所产生的燃油节约（升）；
　　C01――建设项目后，道路上的燃油消耗（升/公里•车）；
　　Lo――道路的里程（公里）；
　　Qo――建设项目后，道路上的平均日交通量（辆/日）。
　　本项目燃油节约量计算结果见表5-1，20年评价期内本项目燃油节约总量约为10583.1万升。
　　
　　
　　7 结论
　　
　　通过节能经济评价分析，该公路的该扩建方案在节能上是可行的。
　　
　　参考文献
　　［1］ 孙久民，郝索先.公路工程施工技术［M］.河南：黄河水利出版社，1997（7）.
　　［2］ 陈胜营，汪亚干.公路设计指南［M］.北京：人民交通出版社，2000（8）.
　　［3］ 杨 敏.该扩建项目评估中经济效益评价的系统研究［J］.西安建筑科技大学，2005（7）.

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