高速公路管理設(shè)施節(jié)能減排效果評價研究

王建輝

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

近年來，我國高速公路建設(shè)迅速發(fā)展，截至2016年底全國高速公路運營里程已突破13萬km，高速公路在促進經(jīng)濟發(fā)展的同時，其能源消耗和污染物排放問題也較為突出。以山西為例，截至2016年底，全省高速公路運營里程為5 199 km，高速公路運營期全年污水產(chǎn)生量112萬t，廢氣排放總量78 697萬Nm3，消耗9.8萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，能源消耗和污染排放主要來自于管理設(shè)施和服務(wù)設(shè)施。本文重點關(guān)注高速公路管理設(shè)施節(jié)能減排效果研究，從影響高速公路管理設(shè)施節(jié)能減排的內(nèi)部因素著手，給出定性和定量的分析與評價。

1 高速公路管理設(shè)施節(jié)能減排影響因素分析

1.1 能源消耗影響因素

高速公路管理設(shè)施主要包括收費站、隧道管理站、養(yǎng)護工區(qū)、管理中心等。宏觀來看，影響管理設(shè)施能耗的因素包含外部因素和內(nèi)部因素。外部因素主要指社會環(huán)境、科技水平等對節(jié)能減排的外部推動作用。內(nèi)部因素指營運管理設(shè)施自身營運模式、管理體系、制度等對節(jié)能減排的影響。本文著眼于內(nèi)部因素分析，篩選出影響管理設(shè)施節(jié)能減排的因素和關(guān)鍵驅(qū)動因素。管理設(shè)施能耗影響因素機理分析見表1。

表1 管理設(shè)施能耗影響因素分析表

1.2 污染物減排影響因素

高速公路管理設(shè)施污染物排放主要來自供暖鍋爐、污水設(shè)施、廚房油煙系統(tǒng)、生活垃圾收集設(shè)施等，其影響因素機理分析見表2。

表2 管理設(shè)施污染物減排影響因素分析表

2 高速公路管理設(shè)施節(jié)能減排效果評價

2.1 評價方法及其應(yīng)用步驟

為避免定性評價中的主觀性，有必要研究提出定量評價的方法對高速公路管理設(shè)施節(jié)能減排效果進行評價。鑒于突變級數(shù)法采用突變理論和模糊數(shù)學(xué)的基本原理，其可應(yīng)用于復(fù)雜的抽象的目標(biāo)評價，本文采用突變級數(shù)法對高速公路管理設(shè)施節(jié)能減排效果進行評價。

首先，對評估總指標(biāo)進行多層次分解，排列成樹狀倒立目標(biāo)層次結(jié)構(gòu)，以建立評估指標(biāo)體系；其次，確定評估指標(biāo)體系的突變系統(tǒng)類型，并進行歸一化處理；最后，進行綜合評估[1]。常用的突變模型及歸一化公式見表3。

表3 突變級數(shù)法模型及歸一化公式

2.2 管理設(shè)施節(jié)能減排效果評價指標(biāo)確定

按照科學(xué)性與綜合性、可操作性與可比性以及成本效益原則選取評價指標(biāo)，一級指標(biāo)下的二級指標(biāo)共有4個控制變量，按照突變理論，4個控制變量的集成為蝴蝶突變[2]。能源消耗有4個控制變量為蝴蝶突變，同理污染排放、節(jié)能減排技術(shù)和運營管理均為蝴蝶突變。管理設(shè)施節(jié)能減排效果評價指標(biāo)及突變類型見表4。

表4 管理設(shè)施節(jié)能減排效果評價指標(biāo)及突變類型表

2.3 管理設(shè)施節(jié)能減排效果評價分析

2.3.1 節(jié)能減排數(shù)據(jù)統(tǒng)計

管理設(shè)施節(jié)能減排效果評價分析選取位于山西省不同地區(qū)（晉北、晉中、晉南）、建設(shè)不同時期和不同規(guī)模收費站作為研究對象（均為2016年數(shù)據(jù)），評價分析選取的收費站情況見表5，節(jié)能減排評價體系原始數(shù)據(jù)見表6。

表5 評價分析選取收費站一覽表

表6 管理設(shè)施節(jié)能減排效果評價原始數(shù)據(jù)表

2.3.2 數(shù)據(jù)的無量綱化

各指標(biāo)在內(nèi)容、量綱及取值優(yōu)劣標(biāo)準(zhǔn)等方面有所不同，需先進行無量綱化處理。定量指標(biāo)無量綱化以評分制中最大值、最小值和平均值為標(biāo)準(zhǔn)，將定量指標(biāo)原值轉(zhuǎn)換成指標(biāo)評價值。定性指標(biāo)無量綱化的方法是：將每項評價指標(biāo)分解為具體內(nèi)容，規(guī)定每個指標(biāo)的邊界，本文將定性指標(biāo)劃分為（0.9，0.65，0.35），分別對應(yīng)好、中、差3個檔次，并采用插入法取值[3]。通過上述方法，得出無量綱化后的管理設(shè)施節(jié)能減排數(shù)據(jù)見表7。

表7 管理設(shè)施節(jié)能減排效果評價無量綱化數(shù)據(jù)表

2.3.3 突變級數(shù)模型評價

管理設(shè)施節(jié)能減排效果按照突變級數(shù)法模型和歸一公式進行評價分析。B1、B2、B3、B4構(gòu)成蝴蝶突變；C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C12、C13、C14、C15構(gòu) 成 蝴 蝶突變；C9、C10、C11構(gòu)成燕尾突變。通過計算，得出管理設(shè)施節(jié)能減排效果評價目標(biāo)層和準(zhǔn)則層的隸屬度數(shù)據(jù)，見表8。

表8 管理設(shè)施節(jié)能減排效果評價目標(biāo)層和準(zhǔn)則層隸屬度一覽表

對于突變級數(shù)法來說，最終的綜合評價值的大小并沒有絕對意義上的“優(yōu)”、“劣”含義，因此需將突變評價法按歸一公式計算出的綜合評價值轉(zhuǎn)化為絕對意義下的綜合評價值。方法如下：在突變評價指標(biāo)體系給定的前提下，設(shè)底層指標(biāo)對應(yīng)的隸屬度值均取為x。當(dāng)?shù)讓又笜?biāo)對應(yīng)的隸屬度值取為xi（i=1，2，……n）時，采用突變評價法計算可得到其綜合評價值為yi（i=1，2，……n），當(dāng)n足夠多時，則可建立起x與y之間的對應(yīng)關(guān)系表[4]。

為使結(jié)果具有可參照性，將管理設(shè)施節(jié)能減排效果劃分成5級，如表9所示。通過x-y對應(yīng)變換關(guān)系可以換算為突變級數(shù)隸屬度，得到相對應(yīng)的各隸屬等級為[小于 0.849 4，0.849 4～0.909 9，0.909 9～0.948 2，0.948 2～0.976 9，大于 0.976 9]。

表9 管理設(shè)施節(jié)能減排效果等級表

從表9中各收費站節(jié)能減排效果評價目標(biāo)層隸屬度來看，云岡收費站、舊關(guān)收費站節(jié)能減排效果為“中等”。

3 結(jié)論

本文從高速公路管理設(shè)施能源消耗和污染物排放特點入手，分析得出了高速公路管理設(shè)施節(jié)能減排影響因素。通過分析高速公路管理設(shè)施能源消耗和污染排放環(huán)節(jié)，確定了節(jié)能減排效果評價指標(biāo)，采用突變級數(shù)法進行了效果評價，形成基于突變級數(shù)法的高速公路管理設(shè)施節(jié)能減排效果評價模型，便于管理部門分析研究高速公路管理設(shè)施節(jié)能減排效果，有針對性地提出節(jié)能減排對策措施。