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摘要：汽車油耗是公路交通節(jié)能減排的重要內(nèi)容之一，公路運(yùn)營(yíng)管理對(duì)燃油消耗量有著極其重要的影響，當(dāng)車輛相同時(shí)，道路條件與交通量的不同會(huì)導(dǎo)致汽車油耗有很大差異。文章通過(guò)在成都路段上進(jìn)行的汽車油耗試驗(yàn)，建立了不同道路條件和交通擁堵下的車輛運(yùn)行速度和燃油消耗關(guān)系模型，并對(duì)同一輛車在彎道、爬坡及交通擁堵下的運(yùn)行速度和燃油消耗量進(jìn)行了回歸分析，并分析了產(chǎn)生差異的原因。最后從公路交通運(yùn)營(yíng)管理的角度對(duì)油耗影響進(jìn)行了分析，并提出相應(yīng)的對(duì)策建議。

關(guān)鍵詞：汽車油耗試驗(yàn)；公路運(yùn)營(yíng)管理；燃油消耗關(guān)系模型；回歸分析經(jīng)過(guò)

近20多年的建設(shè)，我國(guó)高速公路所承載的交通運(yùn)輸已成為交通運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分。汽車油耗是公路交通節(jié)能減排的重要內(nèi)容之一，公路運(yùn)營(yíng)管理對(duì)燃油消耗量有著極其重要的影響。高速公路運(yùn)營(yíng)管理通過(guò)對(duì)車輛運(yùn)行工況的影響，進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷甚至車速的變化來(lái)影響燃油消耗量。燃油消耗量除與自身因素關(guān)系密切外，影響它最大的就是車輛行駛的道路條件和交通量，有效地踐行高速公路運(yùn)營(yíng)管理可以有效改變車輛行駛的道路條件，進(jìn)而改變其燃油消耗量，實(shí)現(xiàn)公路交通過(guò)程中的燃油經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。近些年來(lái)，我國(guó)也開始了對(duì)交通運(yùn)輸系統(tǒng)的燃油消耗規(guī)律進(jìn)行研究。但目前從高速公路運(yùn)營(yíng)管理的角度來(lái)研究分析汽車油耗的研究較少。為此，本文依據(jù)在成都路段上采集的油耗數(shù)據(jù)，對(duì)不同道路條件及交通擁堵狀況下的車輛運(yùn)行速度與油耗之間的關(guān)系進(jìn)行分析，進(jìn)而提出相應(yīng)的公路運(yùn)營(yíng)管理措施來(lái)，進(jìn)而減少高速公路汽車行駛過(guò)程的燃油消耗量，實(shí)現(xiàn)公路交通運(yùn)輸?shù)墓?jié)能減排。

1、汽車油耗試驗(yàn)與建模

1.1油耗試驗(yàn)方案

選用皇冠在成都路段上進(jìn)行道路試驗(yàn)，利用OBD2檢測(cè)儀檢測(cè)汽車行駛中的數(shù)據(jù)。試驗(yàn)需要記錄的數(shù)據(jù)為行駛速度、每升燃油行駛里程和試驗(yàn)路段類型。記錄這三項(xiàng)數(shù)據(jù)是因?yàn)椋河绊懫囉秃牡闹T多道路條件及交通狀況都是以車速大小反映出來(lái)；每升燃油能使汽車行駛的里程數(shù)可以反映汽車燃油經(jīng)濟(jì)性；記錄路段類型是為了更好地了解汽車行駛的道路交通狀況，以便更好地分析其與車速、油耗之間的關(guān)系。

1.2油耗模型建立與分析

通過(guò)對(duì)采集數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)行駛路段類型的統(tǒng)計(jì)分析，得到在彎道爬坡期間以及怠速起步期間的運(yùn)行車速與油耗分布圖，如圖1、圖2。為建立燃油消耗與運(yùn)行車速之間的關(guān)系，以在成都采集的試驗(yàn)數(shù)據(jù)及圖像分析為依據(jù)，利用SPSS對(duì)采集的大量油耗數(shù)據(jù)及車輛運(yùn)行車速數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，分別得到彎道路段運(yùn)行車速-油耗關(guān)系曲線、爬坡路段運(yùn)行車速-油耗關(guān)系曲線、怠速起步期間運(yùn)行車速-油耗關(guān)系曲線，如圖3、圖4、圖5所示。圖1彎道爬坡期間的運(yùn)行車速與油耗分布圖圖1對(duì)應(yīng)的行駛路段為水平勻速路段-彎道減速路段-爬坡加速路段-水平勻減速路段-水平勻加速路段。在水平路段且交通無(wú)阻時(shí)，車速在40km/h左右，變化趨勢(shì)不大，對(duì)應(yīng)油耗值在30km/L左右；向左轉(zhuǎn)彎時(shí)，逐漸降低到12km/h左右，對(duì)應(yīng)油耗值在10km/L左右；爬坡行駛時(shí)，車速逐漸增加到51km/h左右，對(duì)應(yīng)油耗值在5km/L左右；在水平路段勻減速行駛時(shí)，車速逐漸降低到40km/h，對(duì)應(yīng)油耗值在25km/L左右；車速在水平路段勻加速行駛時(shí)，車速逐漸增加到70km/h，油耗值在6km/L左右。圖1中的油耗數(shù)值越大，汽車行駛的里程數(shù)越多，燃油經(jīng)濟(jì)性就越好。經(jīng)上述分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎、爬坡及在水平路段勻加速行駛時(shí)燃油經(jīng)濟(jì)性較差。圖2怠速起步期間的運(yùn)行車速與油耗分布圖圖2對(duì)應(yīng)的行駛路段為水平交通擁擠路段，車輛經(jīng)歷了減速停車至怠速-起步加速-減速停車至怠速幾個(gè)階段。減速時(shí)，速度由55km/h變?yōu)?，油耗減小至0；起步時(shí)，車速由0增加到60km/h，油耗在8km/L左右；又開始減速時(shí)，速度由60km/h變?yōu)?，油耗值在8km/L波動(dòng)至0。經(jīng)上述分析，圖2油耗值偏小，車輛在交通擁堵階段不斷地怠速停車、起步加速，導(dǎo)致燃油經(jīng)濟(jì)性較差。圖3彎道路段的運(yùn)行車速-油耗關(guān)系曲線由圖3可知在彎道路段的車速與油耗呈正相關(guān)關(guān)系，在轉(zhuǎn)彎路段速度減小，油耗也減小，變化幅度較大。轉(zhuǎn)彎路段車速降低，燃油經(jīng)濟(jì)性較差。這是由于道路的曲度使汽車產(chǎn)生橫向離心力曲度阻力，隨著曲度的增加用于克服曲度阻力的輸出功率也增加。圖4爬坡路段的運(yùn)行車速-油耗關(guān)系曲線由圖4可知爬坡路段的運(yùn)行車速與油耗呈二次拋物線關(guān)系。為克服爬坡阻力，發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門變大，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加，對(duì)應(yīng)汽車油耗逐漸減小，由圖4可知，油耗雖然變化不大，由4.6km/L減小到3.3km/L左右，燃油經(jīng)濟(jì)性較差。這是由于在爬坡過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度變大，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加，同時(shí)汽車在爬坡過(guò)程中重力沿坡道產(chǎn)生了坡道阻力，克服坡道阻力消耗的功率也增加，由圖4可知，上坡過(guò)程中車速逐漸增加，意味車輛克服空氣阻力消耗的功率增加，而引起燃油消耗量的增加。交通擁堵階段車輛起步頻繁，由圖5可知在起步時(shí)車速與油耗呈二次拋物線關(guān)系，車速逐漸增大，對(duì)應(yīng)汽車油耗數(shù)先增大再減小，車速在50km/h左右時(shí)油耗最高，其值為4km/L左右，在整個(gè)起步過(guò)程中，燃油經(jīng)濟(jì)性整體很差。這是因?yàn)閾矶侣范尾粩嗟丶訙p速乃至于等待來(lái)保證汽車安全駕駛，從而使汽車燃油經(jīng)濟(jì)性變差。

2、車輛油耗影響因素分析

車輛油耗量是人、車、路、環(huán)境共同作用的結(jié)果，影響汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的因素很多，包括車輛行駛狀態(tài)、汽車自身因素、汽車維修保養(yǎng)、傳動(dòng)系效率等都是不可忽視的諸多外因。它們通過(guò)改變發(fā)動(dòng)機(jī)功率及轉(zhuǎn)速以至改變汽車行駛速度進(jìn)而影響汽車燃油消耗量。根據(jù)車輛行駛在不同路段狀況下采集的數(shù)據(jù)也可以得到不同行駛路段特征對(duì)應(yīng)的平均油耗和平均車速。由表1可知，在正常行駛水平路段的平均運(yùn)行車速最高，燃油經(jīng)濟(jì)性好。在彎道路段、爬坡路段導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)速增加，燃油經(jīng)濟(jì)性較差，交通擁堵路段車輛由于頻繁加速、減速、怠速、起步，導(dǎo)致車速變化大，駕駛行為的變化也引起了發(fā)動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)速的變化，其對(duì)應(yīng)的平均油耗最低，表明交通量對(duì)平均油耗的影響最大。根據(jù)對(duì)成都路段類型及其交通狀況的分析，發(fā)現(xiàn)影響成都路段汽車行駛油耗的因素可以分類為車輛行駛工況及車速、道路幾何特征中的坡度及曲度、交通條件與管理方式中的交通量及交通流密度。速度對(duì)油耗的影響在于當(dāng)速度增加后，汽車行駛阻力消耗功率，同時(shí)汽車動(dòng)能增大，加速的次數(shù)與幅度越大，導(dǎo)致油耗增大；當(dāng)速度減小后，車輛獲取的能量轉(zhuǎn)化為制動(dòng)的摩擦熱能散發(fā)掉了，導(dǎo)致油耗增大。因此，行駛過(guò)程中盡量保持車速不變，便可以有效降低汽車燃油消耗量。道路線形對(duì)車輛的影響最終通過(guò)改變發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷以及輸出功率來(lái)改變汽車的燃油消耗量[4]。道路曲度會(huì)使汽車產(chǎn)生橫向離心力曲度阻力，汽車克服曲度阻力做功導(dǎo)致燃油消耗量增加，另外，隨著曲度的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率也隨之增加，燃油消耗量變大。道路坡度對(duì)油耗的影響在于汽車上坡時(shí)汽車重力沿坡道產(chǎn)生了坡道阻力，發(fā)動(dòng)機(jī)克服坡道阻力做功導(dǎo)致燃油消耗量增加，另外，隨著坡度的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率會(huì)增加，同時(shí)，坡度增加可能會(huì)使汽車降低檔位，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速提高。交通條件與管理方式中的交通量及交通流密度對(duì)車輛油耗影響很大，這是因?yàn)楣方煌考敖煌髅芏扰c車輛運(yùn)行工況密切聯(lián)系。當(dāng)交通流密度較低時(shí)，駕駛員可以保持平穩(wěn)速度運(yùn)行，減少怠速停車的頻率，也就減少了起步次數(shù)，從而可以有效地降低汽車燃油消耗量，改善汽車燃油經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)交通流密度較高時(shí)，車輛運(yùn)行狀態(tài)越不穩(wěn)定，會(huì)出現(xiàn)頻繁剎車、超車現(xiàn)象，也會(huì)出現(xiàn)頻繁加減速及交通擁堵狀況，導(dǎo)致此時(shí)汽車燃油消耗量很大。

3、公路運(yùn)營(yíng)管理對(duì)油耗的影響因素分析

3.1公路運(yùn)營(yíng)管理的基本內(nèi)容

公路運(yùn)營(yíng)管理指的是在高速公路建成竣工之后的使用期間，使其最有效率地為社會(huì)提供服務(wù)所進(jìn)行的一系列管理活動(dòng)。主要包括以下6個(gè)方面：（1）路政管理。包括對(duì)違章侵占、污染，毀壞高速公路的行為進(jìn)行查處；對(duì)公民和其他組織利用公路及超限運(yùn)輸?shù)仁乱诉M(jìn)行審批與管理等。（2）養(yǎng)護(hù)管理。根據(jù)交通部制定的高速公路養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)規(guī)范，盡可能采用新技術(shù)、新工藝，對(duì)高速公路及其附屬設(shè)施進(jìn)行經(jīng)常性保養(yǎng)維護(hù)。（3）交通安全管理。為了維護(hù)高速公路交通秩序，對(duì)在高速公路上行駛的道路使用者的行為所進(jìn)行的約束和管理的活動(dòng)。（4）收費(fèi)管理。對(duì)高速公路使用者收取通行費(fèi)工作的管理，實(shí)現(xiàn)收取足額的通行費(fèi)，以保證高速公路建設(shè)資金的償還及管好運(yùn)營(yíng)時(shí)支出的各種費(fèi)用。（5）信息和監(jiān)控管理。通過(guò)現(xiàn)代化的電子設(shè)備對(duì)高速公路的運(yùn)行狀況隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)視與控制，完成信息的收集、傳輸、處理，以指導(dǎo)行駛車輛對(duì)高速公路的最佳使用。（6）服務(wù)管理。依托高速公路為使用者提供餐飲、休息、加油、維修、通信、停車、洗車及醫(yī)救助等服務(wù)活動(dòng)的管理。其目是向使用者提供熱情、舒適、方便、周到的各種服務(wù)。

3.2公路運(yùn)營(yíng)管理對(duì)車輛油耗影響分析及對(duì)策建議

高速公路運(yùn)營(yíng)管理各個(gè)部門之間的相互配合共同為車輛通行提供了良好的道路交通條件。同時(shí)，通過(guò)監(jiān)控管理、路政管理、交通安全管理保證道路服務(wù)水平，避免道路施工和交通事故對(duì)車輛通行帶來(lái)的影響。在保證安全的前提下，使車輛能夠以較高的速度平穩(wěn)行駛，從而減小車輛在交通運(yùn)輸過(guò)程中的油耗。（1）路政管理對(duì)車輛油耗影響分析及對(duì)策建議路政管理部門通過(guò)維護(hù)路產(chǎn)路權(quán)，有效地保證了高速公路完好暢通。同時(shí)，路政管理部門還負(fù)責(zé)維護(hù)事故現(xiàn)場(chǎng)、養(yǎng)護(hù)場(chǎng)地良好的工作秩序，減少了事故隱患。這些都有利于減小車輛油耗。（2）養(yǎng)護(hù)管理對(duì)車輛油耗影響分析及對(duì)策建議道路表面特性直接影響車輛運(yùn)行時(shí)的油耗、機(jī)械的磨損以及乘車的舒適性，進(jìn)而影響車輛的碳排放。但在公路進(jìn)行養(yǎng)護(hù)作業(yè)時(shí)，由于通行車道數(shù)的減少，會(huì)導(dǎo)致道路車流密度的增大引起車輛油耗的增加。（3）交通安全管理對(duì)油耗影響分析及對(duì)策建議交通安全管理除對(duì)公路用地范圍內(nèi)所有的安全因素進(jìn)行安全管理，提高公路系統(tǒng)安全性、預(yù)防事故的發(fā)生外，還包括高速公路事故響應(yīng)及處理。因此，增加高速公路行車安全性，對(duì)公路事故頻發(fā)段進(jìn)行改善，以及對(duì)突發(fā)事故快速響應(yīng)與處理均有利于減小車輛油耗。（4）收費(fèi)管理對(duì)車輛油耗影響分析及對(duì)策建議收費(fèi)系統(tǒng)的效率直接影響收費(fèi)站車輛運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)前我國(guó)大多數(shù)高速公路采用的是停車?yán)U費(fèi)的人工或半人工收費(fèi)體制，整個(gè)過(guò)程都會(huì)造成車輛油耗增加，同時(shí)怠速期間車輛的尾氣污染也是十分巨大的。因此，提高的收費(fèi)效率，減少車輛在收費(fèi)站排隊(duì)等待的時(shí)間，進(jìn)而也就減少了車輛的油耗。（5）信息監(jiān)控管理對(duì)油耗影響分析及對(duì)策建議信息和監(jiān)控管理是保證高速公路車輛正常運(yùn)行必不可少的，其監(jiān)控的范圍、信息的科學(xué)性、可靠性和的實(shí)時(shí)性不僅為使用者提供誘導(dǎo)，還與高速公路運(yùn)營(yíng)管理的其他方面有著直接或間接的聯(lián)系。同時(shí)，一個(gè)較好的信息系統(tǒng)會(huì)向駕駛員提供最科學(xué)、準(zhǔn)備的駕駛信息，在保證交通安全的同時(shí)，提高運(yùn)行效率，減少油耗。（6）服務(wù)區(qū)管理對(duì)車輛油耗影響分析及對(duì)策建議高速公路是一個(gè)封閉的行車環(huán)境，服務(wù)區(qū)的作用在于為駕駛員提供一個(gè)休息的場(chǎng)所，避免駕駛員因?yàn)槠隈{駛引發(fā)交通事故；同時(shí)，服務(wù)區(qū)也為車輛提供了一個(gè)維修、加油的場(chǎng)所，這些都有助于減少高速公路交通擁堵，減小了車輛的油耗。

4、結(jié)論

通過(guò)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析建立了不同道路條件和交通擁堵狀況下的車輛運(yùn)行速度和燃油消耗關(guān)系模型，對(duì)同一輛車在彎道、爬坡及交通擁堵下的運(yùn)行速度和燃油消耗量進(jìn)行了回歸分析，得出車輛在彎道處減速幅度較大且克服曲度阻力消耗功率，平均油耗為12.7km/L，燃油經(jīng)濟(jì)性較差；在爬坡路段加速幅度較大且克服坡道阻力消耗功率，平均油耗為3.3km/L。最后從公路交通運(yùn)營(yíng)管理的角度對(duì)油耗影響進(jìn)行了分析，提出通過(guò)對(duì)路政油耗為4km/L，在交通擁堵處頻繁加速、減速、怠速、起步導(dǎo)致燃油消耗量較大，平均管理、養(yǎng)護(hù)管理、交通安全管理、收費(fèi)管理、信息監(jiān)控管理、服務(wù)管理的改善來(lái)改善道路交通條件進(jìn)而改善汽車行駛過(guò)程中的油耗。

作者:袁偉 單位:陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

參考文獻(xiàn)

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