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        突變理論的高速公路隧道節(jié)能績(jī)效評(píng)價(jià)探討

        2014-10-21 20:04:24郭勇
        關(guān)鍵詞:節(jié)能績(jī)效評(píng)價(jià)

        郭勇

        摘要:隧道能耗作為高速公路運(yùn)營(yíng)期能耗的主要環(huán)節(jié),本文以隧道照明能耗、通風(fēng)能耗、節(jié)能技術(shù)和隧道運(yùn)營(yíng)管理四個(gè)方面建立了隧道節(jié)能績(jī)效評(píng)價(jià)體系,運(yùn)用突變級(jí)數(shù)法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行耦合運(yùn)算,形成了隧道節(jié)能績(jī)效評(píng)價(jià)模型,減少了運(yùn)用其他分析方法得分主觀性,使得評(píng)級(jí)模型更加科學(xué)。

        關(guān)鍵詞:突變理論;隧道;節(jié)能;績(jī)效評(píng)價(jià)

        引言:近年來(lái),我國(guó)高速公路建設(shè)突飛猛進(jìn),截至2012年底全國(guó)高速公路通車(chē)?yán)锍桃淹黄?.6萬(wàn)km,高速公路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中能源消耗也成為主要關(guān)注問(wèn)題,其中隧道運(yùn)營(yíng)能耗是其中主要能耗環(huán)節(jié),以終南山隧道為例,單洞長(zhǎng)18.02km,雙洞共長(zhǎng)36.04km,每個(gè)月的照明電費(fèi)就達(dá)100多萬(wàn)元,耗能巨大已成為隧道運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵問(wèn)題,隧道運(yùn)營(yíng)能耗主要體現(xiàn)在隧道照明和通風(fēng)過(guò)程耗電,然而針對(duì)高速公路隧道節(jié)能效果相關(guān)績(jī)效評(píng)價(jià)較少,因此,針對(duì)隧道耗能構(gòu)建一套科學(xué)、合理、適用的節(jié)能績(jī)效評(píng)價(jià)模型,對(duì)于隧道運(yùn)營(yíng)單位而言,可以幫助其發(fā)現(xiàn)自身節(jié)能管理中存在的不足,根據(jù)績(jī)效評(píng)價(jià)修正目標(biāo)并提出改進(jìn)措施,制定出科學(xué)的節(jié)能管理方案和管理[1]。

        1隧道節(jié)能績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

        隧道作為高速公路運(yùn)營(yíng)的主要環(huán)能單元,隧道如果要實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo),一方面要通過(guò)改造隧道內(nèi)照明和通風(fēng)設(shè)備節(jié)能效率,另一方面可通過(guò)系統(tǒng)管理降低隧道運(yùn)營(yíng)能耗[2]。

        1.1指標(biāo)選取原則

        (1)科學(xué)性和綜合性原則

        評(píng)價(jià)指標(biāo)要能反應(yīng)隧道耗能的特征,表述要準(zhǔn)確清楚,指標(biāo)應(yīng)科學(xué)規(guī)范,保證同一指標(biāo)在不同隧道反應(yīng)的是同一客觀事實(shí),并具有可驗(yàn)證性,隧道耗能的指標(biāo)繁多,在選擇時(shí)要避免重復(fù)選擇,在保證指標(biāo)體系全面性和系統(tǒng)性的前提下,應(yīng)盡量選取最少的指標(biāo)來(lái)最大程度地反映隧道節(jié)能效果,注重指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化。

        (2)可操作性與可比性原則

        可操作性包括指標(biāo)信息獲取的可操作和綜合指標(biāo)值計(jì)算的可操作,指標(biāo)可通過(guò)監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)獲得,也可通過(guò)相關(guān)計(jì)算獲?。辉趯?duì)各個(gè)子指標(biāo)進(jìn)行集成構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)模型時(shí),應(yīng)充分考慮方法的可操作性,在保證目標(biāo)的前提下,盡量選擇簡(jiǎn)單易用的方法??杀刃园ㄍ粚?duì)象不同時(shí)期的縱向可比性和不同對(duì)象同一時(shí)期的橫向可比性。橫向比較可以反映隧道在同一高速公路中的節(jié)能水平,找到節(jié)能效果的提升方向;縱向比較可以反映隧道節(jié)能是在改善或是在惡化,確定隧道管理部門(mén)在統(tǒng)計(jì)期內(nèi)投入的環(huán)保資金、出臺(tái)的環(huán)保制度、采取的環(huán)保措施等是否達(dá)到了應(yīng)有的效果。為了保證評(píng)價(jià)結(jié)果的橫向可比性,在構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí)要充分考慮到不同地區(qū)、不同規(guī)模隧道之間存在的諸多客觀差異,盡量選取相對(duì)定量指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。為了保證評(píng)價(jià)結(jié)果的縱向可比性,指標(biāo)選取要充分考慮其統(tǒng)計(jì)的連續(xù)性,盡量選擇長(zhǎng)遠(yuǎn)時(shí)間段內(nèi)一直存在的共性指標(biāo)[3]。

        (3)成本效益原則

        在指標(biāo)的收集和選取過(guò)程中要充分考慮成本和效益因素。如果選擇的指標(biāo)量過(guò)少,評(píng)價(jià)結(jié)果片面,達(dá)不到績(jī)效評(píng)價(jià)的目的;如果選擇的指標(biāo)過(guò)多,需要花費(fèi)大量的人力物力進(jìn)行信息收集和統(tǒng)計(jì),評(píng)價(jià)成本過(guò)高,會(huì)散失評(píng)價(jià)的積極性,并且,如果評(píng)價(jià)成本甚至高于企業(yè)從節(jié)能減排效果評(píng)價(jià)中獲得的效益,那么評(píng)價(jià)本身也就沒(méi)有了意義。

        1.2指標(biāo)體系的確定

        表1 隧道節(jié)能績(jī)效評(píng)價(jià)體系

        一級(jí)指標(biāo) 二級(jí)指標(biāo) 三級(jí)指標(biāo) 計(jì)算方法 指標(biāo)說(shuō)明

        隧道節(jié)能績(jī)效評(píng)價(jià) 隧道通風(fēng)能源消耗 通風(fēng)總耗能 以實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)為準(zhǔn) 逆向指標(biāo),指指標(biāo)值越低越好

        單位長(zhǎng)度通風(fēng)耗能 隧道通風(fēng)總耗能/隧道總長(zhǎng)度 逆向指標(biāo)

        通風(fēng)設(shè)備數(shù)量 以實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)為準(zhǔn) 適度指標(biāo)

        隧道照明能源消耗 照明總耗能 以實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)為準(zhǔn) 逆向指標(biāo)

        單位長(zhǎng)度照明耗能 隧道照明總耗能/隧道總長(zhǎng)度 逆向指標(biāo)

        單位長(zhǎng)度照明燈具數(shù)量 隧道照明燈具總數(shù)/隧道總長(zhǎng)度 適度指標(biāo)

        節(jié)能技術(shù) LED節(jié)能燈利用率 隧道照明LED燈數(shù)量/隧道總照明燈具數(shù) 正向指標(biāo)

        單位長(zhǎng)度LED節(jié)能燈數(shù)量 以實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)為準(zhǔn) 正向指標(biāo)

        節(jié)能通風(fēng)設(shè)備利用率 隧道節(jié)能通風(fēng)設(shè)備數(shù)/隧道總通風(fēng)設(shè)備數(shù) 正向指標(biāo)

        隧道墻面節(jié)能材料利用率 隧道墻面節(jié)能材料面積/隧道墻面總面積 正向指標(biāo)

        隧道運(yùn)營(yíng)節(jié)能管理 建立節(jié)能減排考核體系 按實(shí)際情況賦值,是,賦值1,否則賦值0 定性指標(biāo)

        節(jié)能減排知識(shí)宣傳培訓(xùn)

        提高隧道運(yùn)營(yíng)管理集約化

        建立獎(jiǎng)懲制度

        2隧道節(jié)能績(jī)效評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

        2.1突變級(jí)數(shù)法評(píng)價(jià)原理

        突變級(jí)數(shù)法是一種對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)進(jìn)行多層次矛盾分解,然后利用突變理論與模糊數(shù)學(xué)相結(jié)合產(chǎn)生突變模糊隸屬函數(shù),再由歸一公式進(jìn)行綜合量化運(yùn)算,最后歸一為一個(gè)參數(shù),即求出總的隸屬函數(shù),從而對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)進(jìn)行排序分析的一種綜合評(píng)價(jià)方法。該方法的主要特點(diǎn)是沒(méi)有對(duì)指標(biāo)采用權(quán)重,只考慮各評(píng)價(jià)指標(biāo)的相對(duì)重要性,從而減少了人為賦予指標(biāo)權(quán)重的主觀性對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果造成的影響,其計(jì)算簡(jiǎn)易準(zhǔn)確,目前已廣泛運(yùn)用于多個(gè)領(lǐng)域。運(yùn)用突變級(jí)數(shù)法進(jìn)行績(jī)效評(píng)價(jià),首先要根據(jù)評(píng)價(jià)目的對(duì)評(píng)價(jià)總指標(biāo)進(jìn)行多層次分解,并對(duì)各指標(biāo)按相對(duì)重要程度進(jìn)行排序,相對(duì)重要的排在前面,建立倒立樹(shù)狀目標(biāo)層次結(jié)構(gòu),然后按照下級(jí)指標(biāo)數(shù)目確定突變?cè)u(píng)價(jià)指標(biāo)體系的突變系統(tǒng)類(lèi)型,根據(jù)突變系統(tǒng)的分叉方程導(dǎo)出其歸一公式。最后,利用歸一化公式進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),各個(gè)子指標(biāo)值可按3種不同的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則進(jìn)行耦合:當(dāng)系統(tǒng)的各個(gè)控制變量之間其作用不能互相替代,按“大中取小”原則取值;當(dāng)系統(tǒng)的各個(gè)控制變量之間可以互相彌補(bǔ)其不足,按其均值取用;或是規(guī)定各個(gè)控制變量須達(dá)到某一閾值后互補(bǔ)。初等的突變理論共有7個(gè)基本模型,其中最常用的是:尖點(diǎn)突變系統(tǒng)、燕尾突變系統(tǒng)和蝴蝶突變系統(tǒng)。

        2.2隧道節(jié)能績(jī)效評(píng)價(jià)模型

        根據(jù)上文所構(gòu)建的隧道節(jié)能績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)體,隧道通風(fēng)能源消耗和隧道照明能源消耗下均有3個(gè)控制變量,按照突變理論,3個(gè)控制變量的集成為燕尾突變系統(tǒng)模型。同理,節(jié)能技術(shù)和隧道運(yùn)營(yíng)節(jié)能管理的評(píng)價(jià)均為蝴蝶突變系統(tǒng)模型,最后,4個(gè)二級(jí)指標(biāo)向評(píng)價(jià)目標(biāo)的集成為蝴蝶突變系統(tǒng)模型。各個(gè)指標(biāo)之間存在互補(bǔ)關(guān)系,根據(jù)突變級(jí)數(shù)法綜合評(píng)價(jià)法則,各指標(biāo)耦合時(shí)應(yīng)取其均值計(jì)算來(lái)綜合值[4-5]。

        以X表示隧道節(jié)能績(jī)效值,4個(gè)二級(jí)指標(biāo):隧道通風(fēng)能源消耗、隧道照明能源消耗、節(jié)能技術(shù)和隧道運(yùn)營(yíng)節(jié)能管理指標(biāo)分別表示為XA、XB、XC、XD,14個(gè)三級(jí)指標(biāo)按表1的順序,依次表示為:XA1、XA2、XA3,XB1、XB2、XB3,XC1、XC2、XC3、XC4,XD1、XD2、XD3、XD4。按照突變級(jí)數(shù)法綜合評(píng)價(jià)互補(bǔ)取均值的原則,最終,隧道節(jié)能績(jī)效評(píng)價(jià)突變模型如表2所示。

        表2 隧道節(jié)能績(jī)效評(píng)價(jià)突變模型

        評(píng)價(jià)指標(biāo) 突變系統(tǒng)模型

        隧道通風(fēng)能源消耗( )

        隧道照明能源消耗( )

        節(jié)能技術(shù)( )

        隧道運(yùn)營(yíng)管理( )

        X

        結(jié)論:隧道高速公路建設(shè)的發(fā)展,隧道耗能問(wèn)題已成為影響高速公路運(yùn)營(yíng)期節(jié)能的關(guān)鍵問(wèn)題,對(duì)于隧道節(jié)能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的研究已成為熱點(diǎn),本文以隧道通風(fēng)能源消耗、隧道照明能源消耗、節(jié)能技術(shù)和隧道運(yùn)營(yíng)管理四個(gè)方面選取了14個(gè)指標(biāo)構(gòu)建了高速公路隧道節(jié)能績(jī)效評(píng)價(jià)體系,定性與定量相結(jié)合,并運(yùn)用突變級(jí)數(shù)法對(duì)各層次指標(biāo)進(jìn)行耦合運(yùn)算,提高了隧道節(jié)能績(jī)效評(píng)價(jià)的科學(xué)性,本研究可為高速公路管理部門(mén)節(jié)能減排管理提供技術(shù)依據(jù)。

        參考文獻(xiàn)

        [1]王少飛. 論公路隧道運(yùn)營(yíng)管理[J]. 現(xiàn)代隧道技術(shù), 2010(S):45-50.

        [2]張生瑞,馬壯林. 高速公路隧道交通環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[J]. 長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2006(2):77-80.

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