道路运输车辆能源效率的研究

张莉

长治市交通运输综合行政执法队 山西长治 046000

某省的道路运输部门是主要和快速增长的能源消费部门之一，也是能源效率面临的主要挑战领域之一，运输部门占商业能源消费的23%[1]。

能源效率是任何国家能源战略的重要组成部分，自上世纪70年代初第一次石油危机以来，提高能源效率所带来的好处已得到充分证明[2]。提高公路运输部门的能源效率仅仅意味着减少公路运输车辆每公里的能源消耗。2020年研究表明，整个交通部门占了40.91%的二氧化碳、82.80%的一氧化碳、97.74%的二氧化硫、21.97%的挥发性有机化合物、大气中77.02%的氮氧化物和97.76%的颗粒物和铅。通过从能源密集的运输方式转变为能源较少密集的公共运输系统和采用交通管理计划，可以在道路分部门节省30%的能源，如果强调公共交通而不是私人汽车，对汽油和柴油的需求可以减少30%[3]。

本文了公共客运常用的汽油发动机和柴油发动机样本车辆的能源效率，为期4个月。它研究了影响这一分部门能源效率的因素，这些样本车辆通常用于公共客运道路运输，对造成能源效率低的原因进行分析。

1 研究方法和数据分析

本研究的设计是这样的，主要数据是通过为这项工作设计的问卷产生的。该调查问卷针对的是公共交通公司的33名司机，调查的目的是为了了解这个城市是否适合开展这项活动。在33辆车辆中，20辆为汽油发动机车辆，13辆为柴油发动机车辆。在四个月（7月至10月）期间，对20辆汽油发动机样本车辆和13辆柴油发动机样本车辆的能源效率进行了测量，即每公里的能源消耗（EC）。每个样本车辆的燃料（汽油或柴油）投入量和四个月的行驶里程是通过记录四个月车辆的燃料投入总量和每天行驶里程来获得的[4]。样本车辆输入的燃料（汽油或柴油）的平均数量，使用下列换算因子换算成消耗的能量单位（MJ）：（i）汽油34.2MJ/L，（ii）柴油38.6MJ/L。生成的数据使用在Microsoft Excel软件包上绘制的线性图进行分析，能源效率模型使用在SPSS15.0版本上执行的回归统计技术开发。

2 数据分析

2.1 汽油发动机驱动的样本车辆的平均能源效率

公式（1）中使用了四个月测得的汽油量转换为样本车辆和乘客或座位公里所消耗的能量单位EC（MJ）的平均值，以确定20辆汽油发动机驱动的样本车辆的平均能源效率（AEE）。

同时确定了样本车辆的平均能源效率为每车辆行驶公里所消耗的能源6.20MJ/km，以汽油发动机为动力的车辆能源效率为6.16MJ/L，汽油发动机驱动的样本车辆每升燃料的平均公里数为5.49km/L。

2.2 柴油发动机驱动的样本车辆的平均能源效率

公式（3）中，将测量的柴油量转化为样本车辆和乘客或座位公里所消耗的能量单位EC（MJ）的4个月平均值，用于确定13辆柴油发动机样本车辆的平均能源效率（AEE）。

还样本车辆的平均能量效率的能源消耗每辆车公里旅行确定是14.24MJ/km，对于车辆公里的旅行（VKT）每升的燃料的平均公里数，柴油发动机每升的燃料的平均公里数是2.75km/L。

3 影响样本车辆能源效率的因素

影响道路运输车辆能源效率的因素包括环境、行为/管理和工程参数。本节分析了公共客运道路运输常用样本车辆能源效率的影响因素。下面的图1和图2分别显示了13辆柴油动力样本车和20辆汽油动力样本车的能源效率EE（MJ/km）在4个月期间的变化。图中显示，在四个月的时间里，一些样本车辆的能源效率是波动的，一些看起来是一样的，但有细微的变化，其他的要么下降，要么略有上升。本研究使用的数据样本是在雨季（7-10月）期间获得的，在此期间，大多数道路状况通常非常糟糕[5]。因此，表明样本车辆的能源效率（MJ/km）可能主要受糟糕的道路条件的影响。然而，本研究的数据质量可以通过在至少一年的更长时间内从更大的样本车辆生成更多的数据，以纳入车辆能源消耗的季节变化。

图1 柴油车能源效率

图2 汽油车能源效率

表1显示了不同道路状况下能源效率的影响，在雨季往往会恶化。研究发现，被选中的样本车辆中，19%在相当糟糕的道路上行驶，22%在糟糕的道路上行驶，24%在非常糟糕的道路上行驶，只有9%在良好的道路上行驶。

表1 道路铺设和未铺设情况对比

另一个因素是，由于街头交易、缺乏街头停车基础设施和其他设施，城市路线经常遇到极端的道路交通堵塞。交通拥堵通常在早上和晚上的高峰时段非常严重，每当道路上发生事故时，情况往往会加剧。研究表明，在33辆样本车辆中，21%经常发生交通拥堵，41%每天发生，27%偶尔发生。

其他影响样本能源效率的因素还包括低能效的驾驶习惯/技能、车辆状况和维护实践。从图1和图2中可以看出，即使生产年份相同、行驶道路相同，样本车辆的能源效率也存在差异。本研究试图捕捉可能导致样本车辆能源效率差异的因素。研究发现，60%的样本车辆在高速公路上以80km/h以上的速度行驶，28%的样本车辆有时以80km/h以上的速度行驶。由于气动阻力的影响，这些车辆在高速时的能量效率明显降低。研究还发现，58%的样本车辆通常会携带额外负载，而26%的样本车辆有时会携带额外负载，16%的样本车辆通常不会携带额外负载。通常承载额外负载的车辆能效下降。45%的样本车辆的空气过滤器在变脏后经常更换，29%的样本车辆在变脏后不经常更换，26%的样本车辆在变脏后有时更换。调查还发现，50%的受访者通常会在熄火前先启动引擎，30%的受访者有时会切断引擎，而20%的人通常不会这样做。该研究显示，33名受访者中有17%的人通常不会检查自己车辆的车轮对准，37%的受访者只在轮胎有问题时检查自己的车轮，19%的人一年只检查一次[6]。由于国内道路条件恶劣，这些车辆很容易遭受车轮错位，这将导致这些车辆的能源效率降低。在33名受访者中，只有19%的人每周经常检查一次车辆的机油水平、颜色和质地，而30%的人每两周检查一次。15%的受访者每三周查看一次，36%的人每月查看一次。受访者经常检查他们的车辆的机油级别颜色和纹理三个礼拜一次，一次在一个月内不会通知前，当油位下降时为了增加更多的石油和石油质量恶化为了改变石油。在33名受访者中，只有14%的人每三个月检查一次车辆的燃料设置和火花塞/喷射时机，而36%的人每六个月才检查一次。在33名受访者中，21%的人每年检查一次，29%的人只在车辆无法启动时检查。如果车辆的燃料设置和火花塞/喷射时机每六个月检查一次，每年检查一次，当车辆无法启动时，其能源效率的下降幅度将大于每三个月检查一次的车辆。

4 结语

本文研究了20辆汽油发动机驱动的样本车辆和13辆柴油发动机驱动的样本车辆的能源效率，在4个月的时间里，这些样本车辆通常用于公共客运道路运输。以汽油发动机为动力的样本车辆的平均能源效率为0.474MJ/km，以柴油发动机为动力的样本车辆的平均能源效率为0.269MJ/km。这些样本车辆的能源效率相当低，原因是农村的道路状况较差，城市的交通极度拥堵和低效的交通管理。因此，可以通过改善这些因素来提高，提高车辆能源效率将有助于减少道路运输车辆的污染。