王建輝
(山西省交通科學研究院,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標準煤,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。
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
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
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)學的基本原理,其可應用于復雜的抽象的目標評價,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,對評估總指標進行多層次分解,排列成樹狀倒立目標層次結(jié)構(gòu),以建立評估指標體系;其次,確定評估指標體系的突變系統(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
按照科學性與綜合性、可操作性與可比性以及成本效益原則選取評價指標,一級指標下的二級指標共有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及突變類型表
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
各指標在內(nèi)容、量綱及取值優(yōu)劣標準等方面有所不同,需先進行無量綱化處理。定量指標無量綱化以評分制中最大值、最小值和平均值為標準,將定量指標原值轉(zhuǎn)換成指標評價值。定性指標無量綱化的方法是:將每項評價指標分解為具體內(nèi)容,規(guī)定每個指標的邊界,本文將定性指標劃分為(0.9,0.65,0.35),分別對應好、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層和準則層的隸屬度數(shù)據(jù),見表8。
表8 管理設(shè)施節(jié)能減排效果評價目標層和準則層隸屬度一覽表
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:在突變評價指標體系給定的前提下,設(shè)底層指標對應的隸屬度值均取為x。當?shù)讓又笜藢碾`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n足夠多時,則可建立起x與y之間的對應關(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對應變換關(guān)系可以換算為突變級數(shù)隸屬度,得到相對應的各隸屬等級為[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”。
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,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。