周曼宇， 朱菊芬， 李自強(qiáng)

(1.重慶交通大學(xué)，重慶 400074； 2.西南交通大學(xué)， 四川成都 600010)

高速公路節(jié)能減排保障體系研究

周曼宇1， 朱菊芬1， 李自強(qiáng)2

(1.重慶交通大學(xué)，重慶 400074； 2.西南交通大學(xué)， 四川成都 600010)

文章介紹了目前最新的公路交通節(jié)能減排設(shè)計理論和技術(shù)方法，將高速公路節(jié)能減排保障體系分為政策保障體系與技術(shù)保障體系兩部分分別展開闡述，在保障政策體系方面制訂一系列規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)并建立了合理的管理框架結(jié)構(gòu)；在技術(shù)保障體系方面介紹了處于科技前沿的技術(shù)在高速公路節(jié)能減排中的應(yīng)用。

高速公路； 節(jié)能減排； 政策保障體系； 技術(shù)保障體系

公路交通作為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)和支柱產(chǎn)業(yè)，屬于資源消耗較為突出的行業(yè)[1]。在為我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)的同時，其能源消耗和污染排放問題必將隨之而來，由此引發(fā)的能源、土地、資源、資金緊張等一系列問題也日益突出，已成為制約我國公路運輸行業(yè)快速發(fā)展的障礙和瓶頸之一。為了更好地切合國家倡導(dǎo)節(jié)約型交通運輸?shù)陌l(fā)展思路，必須大力開展公路交通節(jié)能減排領(lǐng)域的各項工作和研究。通過高速公路節(jié)能減排政策保障體系與節(jié)能減排技術(shù)保障體系的研究、建立和實施，促使公路節(jié)能減排工作不斷取得成效和發(fā)展。

1 高速公路節(jié)能減排政策保障體系

我國公路交通發(fā)展正處于加快建設(shè)的黃金時期，政府已經(jīng)宣布，到2020年我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%作為約束性指標(biāo)納入國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中長期規(guī)劃[2]。為了保障公路交通節(jié)能減排工作的順利實施，政府部門需制定相應(yīng)一系列政策措施保障體系。

1.1 制定相應(yīng)的節(jié)能法律法規(guī)和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)

公路交通行業(yè)需針對長期公路運輸節(jié)能工作制定相應(yīng)的節(jié)能法律法規(guī)和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)：

(1)法律法規(guī)包括公路交通節(jié)能減排的相關(guān)經(jīng)濟(jì)調(diào)控政策、行政管理政策、新型節(jié)能技術(shù)研究和應(yīng)用導(dǎo)向政策；

(2)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)包括公路運輸節(jié)能管理標(biāo)準(zhǔn)、車輛技術(shù)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)、汽車使用性能改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)、公路交通行業(yè)節(jié)能管理實施條理、公路交通行業(yè)節(jié)能技術(shù)政策大綱及交通行業(yè)實施節(jié)約能源法細(xì)則等法律規(guī)章制度。

1.2 節(jié)能減排規(guī)劃和指導(dǎo)意見

提出建設(shè)節(jié)約型公路交通運輸體系的指導(dǎo)意見和節(jié)能減排措施規(guī)劃方案，把節(jié)能減排的理念落實到公路交通的規(guī)劃設(shè)計、建設(shè)、運營的各個環(huán)節(jié)[2]。

1.3 明確能源管理崗位和人員配置

為了使公路節(jié)能減排管理工作經(jīng)?；?、科學(xué)化，必須建立職責(zé)分明、功能完善、工作高效的節(jié)能減排管理機(jī)構(gòu)。從節(jié)能減排工作政策的制定、方案的具體實施到節(jié)能減排各個工作環(huán)節(jié)的管理，都必須有明確的能源管理崗位和人員配置。

1.3.1 公路節(jié)能減排管理的組織機(jī)構(gòu)設(shè)置形式

公路節(jié)能減排管理機(jī)構(gòu)設(shè)置是節(jié)能減排管理中的重要部分，為避免管理體制上的沖突，可參照當(dāng)?shù)毓芾眢w制進(jìn)行設(shè)置，宜將管理機(jī)構(gòu)設(shè)置成由公司領(lǐng)導(dǎo)組成的公路節(jié)能領(lǐng)導(dǎo)小組(能源委員會)、公路能源管理小組和節(jié)能減排工作人員組成的三級能源管理體系(圖1)。

圖1 公路節(jié)能減排管理組織結(jié)構(gòu)

1.3.2 公路節(jié)能減排管理組織機(jī)構(gòu)的人員配備

公路節(jié)能減排管理領(lǐng)導(dǎo)小組應(yīng)當(dāng)由高速公路運營公司的主要領(lǐng)導(dǎo)組成。并設(shè)置專門的能源管理辦公室負(fù)責(zé)日常的節(jié)能減排管理工作，但配置的人員不宜過多，建議設(shè)置2-4人；公路能源管理小組可由高速公路養(yǎng)護(hù)部(隊)的相關(guān)主管人員兼任，并設(shè)置專門的能源審核員和管理員；負(fù)責(zé)現(xiàn)場作業(yè)的節(jié)能減排工作人員可以由電工或養(yǎng)護(hù)人員，通過培訓(xùn)后擔(dān)任。

1.3.3 公路節(jié)能減排管理的框架結(jié)構(gòu)

根據(jù)目前我國相關(guān)管理機(jī)構(gòu)設(shè)置情況的綜合分析，本項目構(gòu)建了公路節(jié)能減排管理的框架結(jié)構(gòu)(圖2)。

圖2 公路節(jié)能減排管理的框架結(jié)構(gòu)

由圖2可知，整個公路節(jié)能減排管理是建立在國家制定的相關(guān)節(jié)能政策及法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)劃與節(jié)能目標(biāo)的基礎(chǔ)上，再由公路管理部門根據(jù)自身的特點，制定所轄高速公路的節(jié)能總體目標(biāo)；進(jìn)而構(gòu)成以節(jié)能目標(biāo)為動力，并以節(jié)能目標(biāo)作為考核指標(biāo)的能源管理閉環(huán)體系，閉環(huán)體系中兩個循環(huán)代表兩個持續(xù)改進(jìn)的過程。小循環(huán)中的三個環(huán)節(jié)的工作構(gòu)成一個相對獨立的公路節(jié)能減排項目，是整個高速公路節(jié)能減排管理中不可或缺的組成部分。其他環(huán)節(jié)的節(jié)能減排工作均屬于日常管理或是企業(yè)管理的范疇，更多地依靠整個組織的力量來完成。

2 高速公路節(jié)能減排技術(shù)保障體系

2.1 公路規(guī)劃設(shè)計節(jié)能減排技術(shù)

2.1.1 應(yīng)選擇合理的路線走向進(jìn)行節(jié)能設(shè)計

在新建公路設(shè)計中，在保證路線走向前提下，應(yīng)盡量利用舊路、荒路，少占或不占林地、耕地，特別是高產(chǎn)農(nóng)田，盡量減少公路建設(shè)占地面積；優(yōu)化橫縱斷面設(shè)計，避免大開挖，路線盡量與自然地形起伏一致，減少對自然地貌的破壞。

2.1.2 應(yīng)充分利用沿線自然環(huán)境進(jìn)行節(jié)能設(shè)計

建立“景觀、安全、節(jié)能、環(huán)保”相結(jié)合的設(shè)計理念，有效利用自然資源，避免了高速公路周邊景觀的再設(shè)計和再建設(shè)，大量減少建設(shè)成本，達(dá)到節(jié)能減排的目的；通過采用風(fēng)光互補(bǔ)的供電方式充分利用公路沿線太陽能和風(fēng)能，這種供電方式的主要特點就是它的能源全部來自太陽能和風(fēng)能，無需傳統(tǒng)繁雜的布線，并且系統(tǒng)無污染、維護(hù)簡單、使用壽命長、能源豐富[2]。

2.1.3 應(yīng)引入節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行節(jié)能設(shè)計

公路線性設(shè)計(平曲線、縱曲線)、公路隧道段和橋梁段設(shè)計(包括隧道通風(fēng)照明設(shè)施、機(jī)電實施、土建基礎(chǔ)設(shè)施)、交通工程及沿線設(shè)施設(shè)計(包括交通安全設(shè)施、交通標(biāo)志標(biāo)線)應(yīng)提前引入節(jié)能減排設(shè)計理念，通過制定相應(yīng)的節(jié)能減排設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，從“源頭”上降低公路規(guī)劃設(shè)計階段的能源損耗。

2.2 公路隧道供電、隧道通風(fēng)、隧道照明節(jié)能設(shè)計

(1)隧道供電節(jié)能設(shè)計：隧道供電方案、通風(fēng)與照明綜合布線、變電站合理布局、適應(yīng)交通量增長的供配電系統(tǒng)分部實施方案、節(jié)能型供電線纜、設(shè)備對比、電力自動化監(jiān)控等方面都直接影響隧道能耗，公路隧道設(shè)計中必須從以上諸方面進(jìn)行節(jié)能強(qiáng)化設(shè)計；

(2)隧道通風(fēng)節(jié)能設(shè)計：隨著交通量的增長，隧道通風(fēng)是公路隧道營運管理中的主要能耗，設(shè)計智能隧道通風(fēng)控制模型，最大程度的與隧道通風(fēng)需求一致，避免無謂通風(fēng)，浪費能源；

(3)隧道照明節(jié)能設(shè)計：隧道建成初期，隧道照明是隧道營運管理中的主要能耗，進(jìn)行節(jié)能設(shè)計時，應(yīng)加強(qiáng)智能化照明控制系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用，通過綜合考慮和分析與公路隧道照明密切相關(guān)的時間、天氣、路段、環(huán)境照度和交通流量等因素，合理地對照明系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)智能化管理，控制照明燈在不同情況下實現(xiàn)多樣化的照明場景，從而在提高照明質(zhì)量的同時獲得最佳的節(jié)能效果[3]。

2.3 公路建設(shè)施工保障技術(shù)

2.3.1 促進(jìn)公路建設(shè)過程中的機(jī)械節(jié)能

使用節(jié)能施工機(jī)械：工地應(yīng)該綜合評價目前使用的工程設(shè)計，對其的機(jī)械整體狀況、耗油量、耗油的燃燒率進(jìn)行檢測，把那些機(jī)械狀況差、耗油量嚴(yán)重超標(biāo)、燃油燃燒率低及美元修理加之的機(jī)械進(jìn)行報廢處理，更換一些目前比較先進(jìn)的設(shè)備，可做到施工機(jī)械的節(jié)能減排；

加強(qiáng)設(shè)備管理與維護(hù)：發(fā)動機(jī)出廠時隨著運行時間的延長和里程的增加，設(shè)備的動力、傳動、液壓、制動、電路等工作部分逐步老化，各系統(tǒng)性能下降及配合失調(diào)，導(dǎo)致動力下降、能耗增加和污染排放超標(biāo)，無法長期穩(wěn)定地維持標(biāo)準(zhǔn)要求的能耗和排放。要制定一套行之有效的管理模式、科學(xué)維護(hù)是保證機(jī)械正常運轉(zhuǎn)、實現(xiàn)機(jī)械節(jié)能減排的關(guān)鍵。

2.3.2 加強(qiáng)公路施工建設(shè)過程中的土地利用節(jié)約

公路建設(shè)過程中制造的棄土、棄渣應(yīng)進(jìn)行再生合理利用，合理的利用棄渣用地，不僅可節(jié)約材料，同時又解決了建設(shè)高速公路在土地緊缺方面的難題，節(jié)約了不可再生的土資源。

2.4 公路規(guī)劃設(shè)計中新工藝、新材料和新設(shè)備的應(yīng)用

2.4.1 應(yīng)用于隧道群通風(fēng)系統(tǒng)的土壤凈化系統(tǒng)

土壤凈化法是一種生態(tài)型空氣污染處理新技術(shù)，其實質(zhì)是按照仿生學(xué)的原理對于自然界恢復(fù)能力和自進(jìn)化能力的強(qiáng)化，是人與自然和諧相處的一種治污思路，是近年來環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的熱門課題之一。土壤凈化系統(tǒng)主要關(guān)注了對氮氧化合物(NOx)的凈化，采用了臭氧滅菌與氧化、土壤自然凈化、植物吸收，主要包括以下原理：①臭氧殺滅與氧化，通過臭氧將污染空氣中含有的有害菌類殺滅,同時將NOx氧化成NO2；②土壤吸附和植物吸附，NO2等能被捕捉在土壤粒子表面，溶解于土壤水分中生成NO3-、NO2-，NO3-等可作為土壤微生物和植物的營養(yǎng)組分被吸收；③土壤微生物代謝(吸收與分解)，土壤中的硝化菌、反硝化菌的代謝轉(zhuǎn)換 作用可將土壤中的NO3-、NO2-轉(zhuǎn)化生成土壤有機(jī)物，以及生物還原轉(zhuǎn)化，分解脫氮，使得最后排除的是無害N2。

土壤凈化系統(tǒng)構(gòu)成：土壤凈化系統(tǒng)由PC管、風(fēng)機(jī)、空氣混合室、土壤柱、變頻器、儀器、電腦構(gòu)成(圖3)。

圖3 土壤凈化系統(tǒng)構(gòu)成

土壤凈化系統(tǒng)布設(shè)：土壤凈化系統(tǒng)一般布設(shè)于隧道群中相鄰兩個隧道的進(jìn)、出口之間，防止兩個隧道的廢棄串流，具體設(shè)置位置一般由模擬試驗確定。

2.4.2 應(yīng)用于公路建設(shè)中的新節(jié)能材料和新工藝

推廣散裝水泥：發(fā)展散裝水泥是國家一貫明確的重要產(chǎn)業(yè)政策，是構(gòu)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的重大舉措；

發(fā)展溫拌瀝青技術(shù)：溫拌瀝青技術(shù)較傳統(tǒng)瀝青混合材料技術(shù)有顯著的節(jié)能減排功效，拌合1 t混合料節(jié)省柴油約2 kg，溫室氣體及有害氣體減少排放50 %，其中瀝青煙減少排放90 %；

推廣路面瀝青再生技術(shù)：采用專用的現(xiàn)場熱再生設(shè)備，對瀝青路面加熱、銑刨，現(xiàn)場摻入一定數(shù)量的新瀝青、新瀝青混合料、再生劑等，經(jīng)熱態(tài)拌和、攤鋪、碾壓等工序，修復(fù)舊瀝

青路面[4]。施工中不產(chǎn)生廢料，對環(huán)境零污染，施工成本比傳統(tǒng)施工方法節(jié)約20 %～30 %；

發(fā)展煤矸石路基材料：煤矸石粒徑變化范圍較大，顆粒不均勻，小顆粒含量大，級配情況與碎石土較為相似，是一種良好的路基材料。因此，將煤矸石作為路基材料，不僅有利于減少環(huán)境污染，又解決了建設(shè)高速公路在土地緊缺方面的難題，節(jié)約了不可再生的土資源。

3 結(jié)束語

本文先通過法律法規(guī)政策的制定并配合交通部有關(guān)管理規(guī)章的實施，構(gòu)建節(jié)約型公路交通運輸體系的相關(guān)保障制度和節(jié)能減排管理機(jī)構(gòu)促進(jìn)了公路交通節(jié)能減排工作逐步走上了科學(xué)化、法制化、規(guī)范化的軌道，為進(jìn)一步有效遏制公路運輸能源消耗上升的勢頭提供政策保障。然后分別研究公路規(guī)劃設(shè)計階段、公路建設(shè)施工階段的節(jié)能減排技術(shù)和方法，以及新工藝、新材料、新能源的開發(fā)和應(yīng)用，為高速公路節(jié)能減排提供了技術(shù)保障。本文通過合理應(yīng)用最新科技前沿的高新技術(shù)、低成本材料及新型能源，達(dá)到節(jié)能減排效益，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

[1] 習(xí)江鵬. 道路運輸節(jié)能減排問題研究[D]. 長安大學(xué), 2008.

[2] 劉榮. 我國高速公路管理體制存在的問題及對策研究[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇,2010(1).

[3] 方利國. 節(jié)能技術(shù)應(yīng)用與評價[M]. 廣州: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2008.

[4] 韓直. 公路隧道節(jié)能技術(shù)[M].北京: 人民交通出版社，2010.

[5] 吳敏剛.高等級公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)讀本[M]．北京：人民交通出版社，2011.

周曼宇(1994～),男，本科，主要從事給排水方面的工作。

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[定稿日期]2015-03-25