高速公路節能減排保障體系研究

周曼宇， 朱菊芬， 李自強

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

高速公路節能減排保障體系研究

周曼宇1， 朱菊芬1， 李自強2

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

文章介紹了目前最新的公路交通節能減排設計理論和技術方法，將高速公路節能減排保障體系分為政策保障體系與技術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范標準并建立了合理的管理框架結構；在技術保障體系方面介紹了處于科技前沿的技術在高速公路節能減排中的應用。

高速公路； 節能減排； 政策保障體系； 技術保障體系

公路交通作為國民經濟發展的基礎和支柱產業，屬于資源消耗較為突出的行業[1]。在為我國社會經濟的快速發展做出巨大貢獻的同時，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快速發展的障礙和瓶頸之一。為了更好地切合國家倡導節約型交通運輸的發展思路，必須大力開展公路交通節能減排領域的各項工作和研究。通過高速公路節能減排政策保障體系與節能減排技術保障體系的研究、建立和實施，促使公路節能減排工作不斷取得成效和發展。

1 高速公路節能減排政策保障體系

我國公路交通發展正處于加快建設的黃金時期，政府已經宣布，到2020年我國單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%作為約束性指標納入國民經濟和社會發展中長期規劃[2]。為了保障公路交通節能減排工作的順利實施，政府部門需制定相應一系列政策措施保障體系。

1.1 制定相應的節能法律法規和規范標準

公路交通行業需針對長期公路運輸節能工作制定相應的節能法律法規和規范標準：

(1)法律法規包括公路交通節能減排的相關經濟調控政策、行政管理政策、新型節能技術研究和應用導向政策；

(2)規范標準包括公路運輸節能管理標準、車輛技術節能標準、汽車使用性能改進標準、公路交通行業節能管理實施條理、公路交通行業節能技術政策大綱及交通行業實施節約能源法細則等法律規章制度。

1.2 節能減排規劃和指導意見

提出建設節約型公路交通運輸體系的指導意見和節能減排措施規劃方案，把節能減排的理念落實到公路交通的規劃設計、建設、運營的各個環節[2]。

1.3 明確能源管理崗位和人員配置

為了使公路節能減排管理工作經常化、科學化，必須建立職責分明、功能完善、工作高效的節能減排管理機構。從節能減排工作政策的制定、方案的具體實施到節能減排各個工作環節的管理，都必須有明確的能源管理崗位和人員配置。

1.3.1 公路節能減排管理的組織機構設置形式

公路節能減排管理機構設置是節能減排管理中的重要部分，為避免管理體制上的沖突，可參照當地管理體制進行設置，宜將管理機構設置成由公司領導組成的公路節能領導小組(能源委員會)、公路能源管理小組和節能減排工作人員組成的三級能源管理體系(圖1)。

圖1 公路節能減排管理組織結構

1.3.2 公路節能減排管理組織機構的人員配備

公路節能減排管理領導小組應當由高速公路運營公司的主要領導組成。并設置專門的能源管理辦公室負責日常的節能減排管理工作，但配置的人員不宜過多，建議設置2-4人；公路能源管理小組可由高速公路養護部(隊)的相關主管人員兼任，并設置專門的能源審核員和管理員；負責現場作業的節能減排工作人員可以由電工或養護人員，通過培訓后擔任。

1.3.3 公路節能減排管理的框架結構

根據目前我國相關管理機構設置情況的綜合分析，本項目構建了公路節能減排管理的框架結構(圖2)。

圖2 公路節能減排管理的框架結構

由圖2可知，整個公路節能減排管理是建立在國家制定的相關節能政策及法規和行業標準、規劃與節能目標的基礎上，再由公路管理部門根據自身的特點，制定所轄高速公路的節能總體目標；進而構成以節能目標為動力，并以節能目標作為考核指標的能源管理閉環體系，閉環體系中兩個循環代表兩個持續改進的過程。小循環中的三個環節的工作構成一個相對獨立的公路節能減排項目，是整個高速公路節能減排管理中不可或缺的組成部分。其他環節的節能減排工作均屬于日常管理或是企業管理的范疇，更多地依靠整個組織的力量來完成。

2 高速公路節能減排技術保障體系

2.1 公路規劃設計節能減排技術

2.1.1 應選擇合理的路線走向進行節能設計

在新建公路設計中，在保證路線走向前提下，應盡量利用舊路、荒路，少占或不占林地、耕地，特別是高產農田，盡量減少公路建設占地面積；優化橫縱斷面設計，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 應充分利用沿線自然環境進行節能設計

建立“景觀、安全、節能、環保”相結合的設計理念，有效利用自然資源，避免了高速公路周邊景觀的再設計和再建設，大量減少建設成本，達到節能減排的目的；通過采用風光互補的供電方式充分利用公路沿線太陽能和風能，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能，無需傳統繁雜的布線，并且系統無污染、維護簡單、使用壽命長、能源豐富[2]。

2.1.3 應引入節能減排標準，進行節能設計

公路線性設計(平曲線、縱曲線)、公路隧道段和橋梁段設計(包括隧道通風照明設施、機電實施、土建基礎設施)、交通工程及沿線設施設計(包括交通安全設施、交通標志標線)應提前引入節能減排設計理念，通過制定相應的節能減排設計標準，從“源頭”上降低公路規劃設計階段的能源損耗。

2.2 公路隧道供電、隧道通風、隧道照明節能設計

(1)隧道供電節能設計：隧道供電方案、通風與照明綜合布線、變電站合理布局、適應交通量增長的供配電系統分部實施方案、節能型供電線纜、設備對比、電力自動化監控等方面都直接影響隧道能耗，公路隧道設計中必須從以上諸方面進行節能強化設計；

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

(3)隧道照明節能設計：隧道建成初期，隧道照明是隧道營運管理中的主要能耗，進行節能設計時，應加強智能化照明控制系統的設計及應用，通過綜合考慮和分析與公路隧道照明密切相關的時間、天氣、路段、環境照度和交通流量等因素，合理地對照明系統進行動態智能化管理，控制照明燈在不同情況下實現多樣化的照明場景，從而在提高照明質量的同時獲得最佳的節能效果[3]。

2.3 公路建設施工保障技術

2.3.1 促進公路建設過程中的機械節能

使用節能施工機械：工地應該綜合評價目前使用的工程設計，對其的機械整體狀況、耗油量、耗油的燃燒率進行檢測，把那些機械狀況差、耗油量嚴重超標、燃油燃燒率低及美元修理加之的機械進行報廢處理，更換一些目前比較先進的設備，可做到施工機械的節能減排；

加強設備管理與維護：發動機出廠時隨著運行時間的延長和里程的增加，設備的動力、傳動、液壓、制動、電路等工作部分逐步老化，各系統性能下降及配合失調，導致動力下降、能耗增加和污染排放超標，無法長期穩定地維持標準要求的能耗和排放。要制定一套行之有效的管理模式、科學維護是保證機械正常運轉、實現機械節能減排的關鍵。

2.3.2 加強公路施工建設過程中的土地利用節約

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

2.4 公路規劃設計中新工藝、新材料和新設備的應用

2.4.1 應用于隧道群通風系統的土壤凈化系統

土壤凈化法是一種生態型空氣污染處理新技術，其實質是按照仿生學的原理對于自然界恢復能力和自進化能力的強化，是人與自然和諧相處的一種治污思路，是近年來環境保護領域的熱門課題之一。土壤凈化系統主要關注了對氮氧化合物(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、反硝化菌的代謝轉換 作用可將土壤中的NO3-、NO2-轉化生成土壤有機物，以及生物還原轉化，分解脫氮，使得最后排除的是無害N2。

土壤凈化系統構成：土壤凈化系統由PC管、風機、空氣混合室、土壤柱、變頻器、儀器、電腦構成(圖3)。

圖3 土壤凈化系統構成

土壤凈化系統布設：土壤凈化系統一般布設于隧道群中相鄰兩個隧道的進、出口之間，防止兩個隧道的廢棄串流，具體設置位置一般由模擬試驗確定。

2.4.2 應用于公路建設中的新節能材料和新工藝

推廣散裝水泥：發展散裝水泥是國家一貫明確的重要產業政策，是構建資源節約型和環境友好型社會的重大舉措；

發展溫拌瀝青技術：溫拌瀝青技術較傳統瀝青混合材料技術有顯著的節能減排功效，拌合1 t混合料節省柴油約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：采用專用的現場熱再生設備，對瀝青路面加熱、銑刨，現場摻入一定數量的新瀝青、新瀝青混合料、再生劑等，經熱態拌和、攤鋪、碾壓等工序，修復舊瀝

青路面[4]。施工中不產生廢料，對環境零污染，施工成本比傳統施工方法節約20 %～30 %；

發展煤矸石路基材料：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，不僅有利于減少環境污染，又解決了建設高速公路在土地緊缺方面的難題，節約了不可再生的土資源。

3 結束語

本文先通過法律法規政策的制定并配合交通部有關管理規章的實施，構建節約型公路交通運輸體系的相關保障制度和節能減排管理機構促進了公路交通節能減排工作逐步走上了科學化、法制化、規范化的軌道，為進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劃設計階段、公路建設施工階段的節能減排技術和方法，以及新工藝、新材料、新能源的開發和應用，為高速公路節能減排提供了技術保障。本文通過合理應用最新科技前沿的高新技術、低成本材料及新型能源，達到節能減排效益，具有良好的經濟效益和社會效益。

[1] 習江鵬. 道路運輸節能減排問題研究[D]. 長安大學, 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].產業與科技論壇,2010(1).

[3] 方利國. 節能技術應用與評價[M]. 廣州: 化學工業出版社, 2008.

[4] 韓直. 公路隧道節能技術[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護維修技術讀本[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。

U412

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[定稿日期]2015-03-25