高速公路管理设施节能减排效果评价研究

王建辉

（山西省交通科学研究院，山西 太原 030006）

近年来，我国高速公路建设迅速发展，截至2016年底全国高速公路运营里程已突破13万km，高速公路在促进经济发展的同时，其能源消耗和污染物排放问题也较为突出。以山西为例，截至2016年底，全省高速公路运营里程为5 199 km，高速公路运营期全年污水产生量112万t，废气排放总量78 697万Nm3，消耗9.8万t标准煤，能源消耗和污染排放主要来自于管理设施和服务设施。本文重点关注高速公路管理设施节能减排效果研究，从影响高速公路管理设施节能减排的内部因素着手，给出定性和定量的分析与评价。

1 高速公路管理设施节能减排影响因素分析

1.1 能源消耗影响因素

高速公路管理设施主要包括收费站、隧道管理站、养护工区、管理中心等。宏观来看，影响管理设施能耗的因素包含外部因素和内部因素。外部因素主要指社会环境、科技水平等对节能减排的外部推动作用。内部因素指营运管理设施自身营运模式、管理体系、制度等对节能减排的影响。本文着眼于内部因素分析，筛选出影响管理设施节能减排的因素和关键驱动因素。管理设施能耗影响因素机理分析见表1。

表1 管理设施能耗影响因素分析表

1.2 污染物减排影响因素

高速公路管理设施污染物排放主要来自供暖锅炉、污水设施、厨房油烟系统、生活垃圾收集设施等，其影响因素机理分析见表2。

表2 管理设施污染物减排影响因素分析表

2 高速公路管理设施节能减排效果评价

2.1 评价方法及其应用步骤

为避免定性评价中的主观性，有必要研究提出定量评价的方法对高速公路管理设施节能减排效果进行评价。鉴于突变级数法采用突变理论和模糊数学的基本原理，其可应用于复杂的抽象的目标评价，本文采用突变级数法对高速公路管理设施节能减排效果进行评价。

首先，对评估总指标进行多层次分解，排列成树状倒立目标层次结构，以建立评估指标体系；其次，确定评估指标体系的突变系统类型，并进行归一化处理；最后，进行综合评估[1]。常用的突变模型及归一化公式见表3。

表3 突变级数法模型及归一化公式

2.2 管理设施节能减排效果评价指标确定

按照科学性与综合性、可操作性与可比性以及成本效益原则选取评价指标，一级指标下的二级指标共有4个控制变量，按照突变理论，4个控制变量的集成为蝴蝶突变[2]。能源消耗有4个控制变量为蝴蝶突变，同理污染排放、节能减排技术和运营管理均为蝴蝶突变。管理设施节能减排效果评价指标及突变类型见表4。

表4 管理设施节能减排效果评价指标及突变类型表

2.3 管理设施节能减排效果评价分析

2.3.1 节能减排数据统计

管理设施节能减排效果评价分析选取位于山西省不同地区（晋北、晋中、晋南）、建设不同时期和不同规模收费站作为研究对象（均为2016年数据），评价分析选取的收费站情况见表5，节能减排评价体系原始数据见表6。

表5 评价分析选取收费站一览表

表6 管理设施节能减排效果评价原始数据表

2.3.2 数据的无量纲化

各指标在内容、量纲及取值优劣标准等方面有所不同，需先进行无量纲化处理。定量指标无量纲化以评分制中最大值、最小值和平均值为标准，将定量指标原值转换成指标评价值。定性指标无量纲化的方法是：将每项评价指标分解为具体内容，规定每个指标的边界，本文将定性指标划分为（0.9，0.65，0.35），分别对应好、中、差3个档次，并采用插入法取值[3]。通过上述方法，得出无量纲化后的管理设施节能减排数据见表7。

表7 管理设施节能减排效果评价无量纲化数据表

2.3.3 突变级数模型评价

管理设施节能减排效果按照突变级数法模型和归一公式进行评价分析。B1、B2、B3、B4构成蝴蝶突变；C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C12、C13、C14、C15构 成 蝴 蝶突变；C9、C10、C11构成燕尾突变。通过计算，得出管理设施节能减排效果评价目标层和准则层的隶属度数据，见表8。

表8 管理设施节能减排效果评价目标层和准则层隶属度一览表

对于突变级数法来说，最终的综合评价值的大小并没有绝对意义上的“优”、“劣”含义，因此需将突变评价法按归一公式计算出的综合评价值转化为绝对意义下的综合评价值。方法如下：在突变评价指标体系给定的前提下，设底层指标对应的隶属度值均取为x。当底层指标对应的隶属度值取为xi（i=1，2，……n）时，采用突变评价法计算可得到其综合评价值为yi（i=1，2，……n），当n足够多时，则可建立起x与y之间的对应关系表[4]。

为使结果具有可参照性，将管理设施节能减排效果划分成5级，如表9所示。通过x-y对应变换关系可以换算为突变级数隶属度，得到相对应的各隶属等级为[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 管理设施节能减排效果等级表

从表9中各收费站节能减排效果评价目标层隶属度来看，云冈收费站、旧关收费站节能减排效果为“中等”。

3 结论

本文从高速公路管理设施能源消耗和污染物排放特点入手，分析得出了高速公路管理设施节能减排影响因素。通过分析高速公路管理设施能源消耗和污染排放环节，确定了节能减排效果评价指标，采用突变级数法进行了效果评价，形成基于突变级数法的高速公路管理设施节能减排效果评价模型，便于管理部门分析研究高速公路管理设施节能减排效果，有针对性地提出节能减排对策措施。