影响城市客运交通工具能耗的因素

6.2　影响城市客运交通工具能耗的因素

6.2.1　技术和结构因素

在城市交通系统中，以燃油为动力的交通工具占主导地位。受技术等因素的制约，新型交通工具不可能在短时间内得到普及。按目前已探明的石油储备及对石油需求的增长速度，全球石油储备在未来50年内将会趋于枯竭。经济的发展使得轿车进入家庭的步伐在加快，其中多数是进入城市家庭，这会使城市交通系统面临更大的挑战。

燃油经济性的指标分析^［126］如下。

汽车的燃油经济性是指，在保证汽车动力性能、排放性能等条件下，汽车以最小的燃油消耗完成单位运输工作量的能力。我国和欧洲的汽车燃油经济性常用一定工况下汽车每行驶100km的燃油消耗量来衡量，单位为L/100km，其数值越大，汽车的燃油经济性就越差。在美国，汽车的燃油经济性常用一定工况下、一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量，单位为英里/加仑(mpg)，其数值越大汽车的燃油经济性越好。1L=0.2642(美)gal，1km=0.62137mile，则10L/100km相当于23.52 mile/gal^［127］。

由于一定组分的汽油和柴油的含碳量一定，而且在燃烧过程中，绝大部分碳都和氧发生反应生成二氧化碳，因此汽车的燃油经济性在一定程度上也可以用二氧化碳的排放量来表示。10L/100km的油耗约相当于二氧化碳的排放量为10·ρ·η_Ckg/100km。其中，ρ为燃油密度，汽油为0.72～0.75kg/L，柴油为0.83～0.86kg/L;η_C为燃油含碳量，汽油的含碳量为85%～87%，轻柴油的含碳量为86.2%～87%，二氧化碳的含碳量为。因此，10L/100km的汽油油耗相当于二氧化碳排放23.44kg/100km，即234.4g/km。

由于汽车实际运行情况十分复杂，有等速、加速、减速、怠速和停车等多种行驶工况，发动机、传统系统的工作状态都在不断变化，理论计算得到的动态过程燃油消耗量是一个近似值，通常用实验方法来测量。

研究汽车燃油经济性的各种影响因素，就必须列出在水平道路上行驶时，汽车燃油消耗方程式

当汽车稳定行驶时，汽车的加速度为零，此时燃油消耗方程为

从上式可以看出，很多因素都对汽车燃油经济性产生影响。

①发动机性能:发动机燃油消耗率g_e的高低直接影响整车燃油效率，g_e在汽车各工况下并非常量，所以发动机所有特性中的经济工作区域越大，越有利于节油，并且在汽车行驶过程中，发动机的运行工况(负荷率)也直接影响汽车的燃油经济性。

②汽车质量:较轻的汽车，可以降低各种行驶阻力，从而降低燃油消耗。汽车轻量化是当前汽车节油所采取的重要措施之一。

③汽车外形:因为克服汽车空气阻力而消耗的功率与车速的3次方成正比，随着汽车的发展车速不断提高，空气阻力对汽车燃油经济性的影响越来越大。大幅度减小汽车空气阻力系数C_D是另一个重要的节能措施。现代轿车的C_D值常为0.30～0.36，节油轿车的C_D值甚至可以降至0.2左右。

④传动匹配与效率:汽车发动机与传动系统进行良好的匹配，从而使常用汽车行驶工况下的发动机尽量在较低的油耗区域，可以大大提高整车的燃油经济性。CVT的研制成功，使这一点成为现实。千方百计降低传动系损耗、提高传动效率是降低油耗的重要途径。

⑤轮胎:轮胎结构对滚动阻力影响很大，改善轮胎结构、减少轮胎阻力可以改善汽车的燃油经济性。

6.2.2　经济和政策因素

围绕实现“十一五”GDP能耗降低20%左右的目标，作为城市客运交通业，就要以提高能源利用效率为核心，加快推进节能技术进步，实现既定的节能目标和任务。

①整车轻量化技术，电力电子传动系统，轿车和轻型汽车用柴油机，载重车用大功率节能柴油机，鼓励废油回收和再利用。

②清洁燃料汽车:开发生产燃气汽车及专用发动机;开发生产混合动力汽车的电池、发动机、电机、制动能量再生系统，改善电池能量密度、充电时间、循环寿命，先在城市公交车上应用，再逐步推广到轿车。

③城市公共交通:大力发展直线电机轨道交通和大运量快速公共汽车系统;采取有效措施推动智能交通系统的发展，并保留人行道、自行车道系统。

上述项目的落实，从微观角度分析就要从结构和技术方面采取措施，减少能量消耗，并设法提高能量的转换和传递效率，以提高汽车的燃油经济性。具体措施如图6-1所示。

图6-1　基于技术和结构的节能措施

国家发展和改革委员会2004年5月21日通过的《汽车产业发展政策》中指出:国家引导和鼓励发展节能环保型小排量汽车。汽车产业要结合国家能源结构调整战略和排放标准的要求，积极开展电动汽车、车用动力电池等新型动力的研究和产业化，重点发展混合动力汽车技术和轿车柴油发动机技术。国家在科技研究、技术改造、新技术产业化、政策环境等方面采取措施，促进混合动力汽车的生产和使用。国家支持研究开发醇燃料、天然气、混合燃料、氢燃料等新型车用燃料，鼓励汽车生产企业开发生产新型燃料汽车。汽车产业及相关产业要注重发展和应用新技术，提高汽车的燃油经济性。2010年前，乘用车新车平均油耗比2003年降低15%以上。要依据有关节能方面技术规范的强制性要求，建立汽车产品油耗公示制度。2006年7月25日国家发展与改革委员会联合科技部、财政部、建设部、国家质检总局、国家环保总局、国管局和中直管理局等部委颁布的《“十一五”十大重点节能工程》中指出:“汽车节油:推广高效节油汽油机和柴油机生产技术，车轻量化技术，电力电子传动系统，轿车和轻型汽车用柴油机，载重车用大功率节能柴油机，鼓励废油回收和再利用。”国家鼓励开发和推广应用交通运输工具使用的清洁燃料、石油替代燃料。