高速公路节能减排保障体系研究

周曼宇， 朱菊芬， 李自强

(1.重庆交通大学，重庆 400074； 2.西南交通大学， 四川成都 600010)

高速公路节能减排保障体系研究

周曼宇1， 朱菊芬1， 李自强2

(1.重庆交通大学，重庆 400074； 2.西南交通大学， 四川成都 600010)

文章介绍了目前最新的公路交通节能减排设计理论和技术方法，将高速公路节能减排保障体系分为政策保障体系与技术保障体系两部分分别展开阐述，在保障政策体系方面制订一系列规范标准并建立了合理的管理框架结构；在技术保障体系方面介绍了处于科技前沿的技术在高速公路节能减排中的应用。

高速公路； 节能减排； 政策保障体系； 技术保障体系

公路交通作为国民经济发展的基础和支柱产业，属于资源消耗较为突出的行业[1]。在为我国社会经济的快速发展做出巨大贡献的同时，其能源消耗和污染排放问题必将随之而来，由此引发的能源、土地、资源、资金紧张等一系列问题也日益突出，已成为制约我国公路运输行业快速发展的障碍和瓶颈之一。为了更好地切合国家倡导节约型交通运输的发展思路，必须大力开展公路交通节能减排领域的各项工作和研究。通过高速公路节能减排政策保障体系与节能减排技术保障体系的研究、建立和实施，促使公路节能减排工作不断取得成效和发展。

1 高速公路节能减排政策保障体系

我国公路交通发展正处于加快建设的黄金时期，政府已经宣布，到2020年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划[2]。为了保障公路交通节能减排工作的顺利实施，政府部门需制定相应一系列政策措施保障体系。

1.1 制定相应的节能法律法规和规范标准

公路交通行业需针对长期公路运输节能工作制定相应的节能法律法规和规范标准：

(1)法律法规包括公路交通节能减排的相关经济调控政策、行政管理政策、新型节能技术研究和应用导向政策；

(2)规范标准包括公路运输节能管理标准、车辆技术节能标准、汽车使用性能改进标准、公路交通行业节能管理实施条理、公路交通行业节能技术政策大纲及交通行业实施节约能源法细则等法律规章制度。

1.2 节能减排规划和指导意见

提出建设节约型公路交通运输体系的指导意见和节能减排措施规划方案，把节能减排的理念落实到公路交通的规划设计、建设、运营的各个环节[2]。

1.3 明确能源管理岗位和人员配置

为了使公路节能减排管理工作经常化、科学化，必须建立职责分明、功能完善、工作高效的节能减排管理机构。从节能减排工作政策的制定、方案的具体实施到节能减排各个工作环节的管理，都必须有明确的能源管理岗位和人员配置。

1.3.1 公路节能减排管理的组织机构设置形式

公路节能减排管理机构设置是节能减排管理中的重要部分，为避免管理体制上的冲突，可参照当地管理体制进行设置，宜将管理机构设置成由公司领导组成的公路节能领导小组(能源委员会)、公路能源管理小组和节能减排工作人员组成的三级能源管理体系(图1)。

图1 公路节能减排管理组织结构

1.3.2 公路节能减排管理组织机构的人员配备

公路节能减排管理领导小组应当由高速公路运营公司的主要领导组成。并设置专门的能源管理办公室负责日常的节能减排管理工作，但配置的人员不宜过多，建议设置2-4人；公路能源管理小组可由高速公路养护部(队)的相关主管人员兼任，并设置专门的能源审核员和管理员；负责现场作业的节能减排工作人员可以由电工或养护人员，通过培训后担任。

1.3.3 公路节能减排管理的框架结构

根据目前我国相关管理机构设置情况的综合分析，本项目构建了公路节能减排管理的框架结构(图2)。

图2 公路节能减排管理的框架结构

由图2可知，整个公路节能减排管理是建立在国家制定的相关节能政策及法规和行业标准、规划与节能目标的基础上，再由公路管理部门根据自身的特点，制定所辖高速公路的节能总体目标；进而构成以节能目标为动力，并以节能目标作为考核指标的能源管理闭环体系，闭环体系中两个循环代表两个持续改进的过程。小循环中的三个环节的工作构成一个相对独立的公路节能减排项目，是整个高速公路节能减排管理中不可或缺的组成部分。其他环节的节能减排工作均属于日常管理或是企业管理的范畴，更多地依靠整个组织的力量来完成。

2 高速公路节能减排技术保障体系

2.1 公路规划设计节能减排技术

2.1.1 应选择合理的路线走向进行节能设计

在新建公路设计中，在保证路线走向前提下，应尽量利用旧路、荒路，少占或不占林地、耕地，特别是高产农田，尽量减少公路建设占地面积；优化横纵断面设计，避免大开挖，路线尽量与自然地形起伏一致，减少对自然地貌的破坏。

2.1.2 应充分利用沿线自然环境进行节能设计

建立“景观、安全、节能、环保”相结合的设计理念，有效利用自然资源，避免了高速公路周边景观的再设计和再建设，大量减少建设成本，达到节能减排的目的；通过采用风光互补的供电方式充分利用公路沿线太阳能和风能，这种供电方式的主要特点就是它的能源全部来自太阳能和风能，无需传统繁杂的布线，并且系统无污染、维护简单、使用寿命长、能源丰富[2]。

2.1.3 应引入节能减排标准，进行节能设计

公路线性设计(平曲线、纵曲线)、公路隧道段和桥梁段设计(包括隧道通风照明设施、机电实施、土建基础设施)、交通工程及沿线设施设计(包括交通安全设施、交通标志标线)应提前引入节能减排设计理念，通过制定相应的节能减排设计标准，从“源头”上降低公路规划设计阶段的能源损耗。

2.2 公路隧道供电、隧道通风、隧道照明节能设计

(1)隧道供电节能设计：隧道供电方案、通风与照明综合布线、变电站合理布局、适应交通量增长的供配电系统分部实施方案、节能型供电线缆、设备对比、电力自动化监控等方面都直接影响隧道能耗，公路隧道设计中必须从以上诸方面进行节能强化设计；

(2)隧道通风节能设计：随着交通量的增长，隧道通风是公路隧道营运管理中的主要能耗，设计智能隧道通风控制模型，最大程度的与隧道通风需求一致，避免无谓通风，浪费能源；

(3)隧道照明节能设计：隧道建成初期，隧道照明是隧道营运管理中的主要能耗，进行节能设计时，应加强智能化照明控制系统的设计及应用，通过综合考虑和分析与公路隧道照明密切相关的时间、天气、路段、环境照度和交通流量等因素，合理地对照明系统进行动态智能化管理，控制照明灯在不同情况下实现多样化的照明场景，从而在提高照明质量的同时获得最佳的节能效果[3]。

2.3 公路建设施工保障技术

2.3.1 促进公路建设过程中的机械节能

使用节能施工机械：工地应该综合评价目前使用的工程设计，对其的机械整体状况、耗油量、耗油的燃烧率进行检测，把那些机械状况差、耗油量严重超标、燃油燃烧率低及美元修理加之的机械进行报废处理，更换一些目前比较先进的设备，可做到施工机械的节能减排；

加强设备管理与维护：发动机出厂时随着运行时间的延长和里程的增加，设备的动力、传动、液压、制动、电路等工作部分逐步老化，各系统性能下降及配合失调，导致动力下降、能耗增加和污染排放超标，无法长期稳定地维持标准要求的能耗和排放。要制定一套行之有效的管理模式、科学维护是保证机械正常运转、实现机械节能减排的关键。

2.3.2 加强公路施工建设过程中的土地利用节约

公路建设过程中制造的弃土、弃渣应进行再生合理利用，合理的利用弃渣用地，不仅可节约材料，同时又解决了建设高速公路在土地紧缺方面的难题，节约了不可再生的土资源。

2.4 公路规划设计中新工艺、新材料和新设备的应用

2.4.1 应用于隧道群通风系统的土壤净化系统

土壤净化法是一种生态型空气污染处理新技术，其实质是按照仿生学的原理对于自然界恢复能力和自进化能力的强化，是人与自然和谐相处的一种治污思路，是近年来环境保护领域的热门课题之一。土壤净化系统主要关注了对氮氧化合物(NOx)的净化，采用了臭氧灭菌与氧化、土壤自然净化、植物吸收，主要包括以下原理：①臭氧杀灭与氧化，通过臭氧将污染空气中含有的有害菌类杀灭,同时将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-等可作为土壤微生物和植物的营养组分被吸收；③土壤微生物代谢(吸收与分解)，土壤中的硝化菌、反硝化菌的代谢转换 作用可将土壤中的NO3-、NO2-转化生成土壤有机物，以及生物还原转化，分解脱氮，使得最后排除的是无害N2。

土壤净化系统构成：土壤净化系统由PC管、风机、空气混合室、土壤柱、变频器、仪器、电脑构成(图3)。

图3 土壤净化系统构成

土壤净化系统布设：土壤净化系统一般布设于隧道群中相邻两个隧道的进、出口之间，防止两个隧道的废弃串流，具体设置位置一般由模拟试验确定。

2.4.2 应用于公路建设中的新节能材料和新工艺

推广散装水泥：发展散装水泥是国家一贯明确的重要产业政策，是构建资源节约型和环境友好型社会的重大举措；

发展温拌沥青技术：温拌沥青技术较传统沥青混合材料技术有显著的节能减排功效，拌合1 t混合料节省柴油约2 kg，温室气体及有害气体减少排放50 %，其中沥青烟减少排放90 %；

推广路面沥青再生技术：采用专用的现场热再生设备，对沥青路面加热、铣刨，现场掺入一定数量的新沥青、新沥青混合料、再生剂等，经热态拌和、摊铺、碾压等工序，修复旧沥

青路面[4]。施工中不产生废料，对环境零污染，施工成本比传统施工方法节约20 %～30 %；

发展煤矸石路基材料：煤矸石粒径变化范围较大，颗粒不均匀，小颗粒含量大，级配情况与碎石土较为相似，是一种良好的路基材料。因此，将煤矸石作为路基材料，不仅有利于减少环境污染，又解决了建设高速公路在土地紧缺方面的难题，节约了不可再生的土资源。

3 结束语

本文先通过法律法规政策的制定并配合交通部有关管理规章的实施，构建节约型公路交通运输体系的相关保障制度和节能减排管理机构促进了公路交通节能减排工作逐步走上了科学化、法制化、规范化的轨道，为进一步有效遏制公路运输能源消耗上升的势头提供政策保障。然后分别研究公路规划设计阶段、公路建设施工阶段的节能减排技术和方法，以及新工艺、新材料、新能源的开发和应用，为高速公路节能减排提供了技术保障。本文通过合理应用最新科技前沿的高新技术、低成本材料及新型能源，达到节能减排效益，具有良好的经济效益和社会效益。

[1] 习江鹏. 道路运输节能减排问题研究[D]. 长安大学, 2008.

[2] 刘荣. 我国高速公路管理体制存在的问题及对策研究[J].产业与科技论坛,2010(1).

[3] 方利国. 节能技术应用与评价[M]. 广州: 化学工业出版社, 2008.

[4] 韩直. 公路隧道节能技术[M].北京: 人民交通出版社，2010.

[5] 吴敏刚.高等级公路沥青路面养护维修技术读本[M]．北京：人民交通出版社，2011.

周曼宇(1994～),男，本科，主要从事给排水方面的工作。

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[定稿日期]2015-03-25