【摘 要】
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全球变暖和能源安全问题成为中国高质量发展需要面对的重要问题,道路交通系统的温室气体排放、污染物排放和能源消耗等问题突出,是我国节能减排的重点领域。道路全生命周期涉及道路材料获取、施工建设、维护和拆除阶段,车辆全生命周期涉及车辆材料获取、制造、运行使用和报废回收阶段,目前综合考虑道路和车辆的城市道路交通全生命周期环境影响尚不清晰,基于城市道路交通全生命周期环境影响评价量化结果的城市交通绿色评价体系不
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全球变暖和能源安全问题成为中国高质量发展需要面对的重要问题,道路交通系统的温室气体排放、污染物排放和能源消耗等问题突出,是我国节能减排的重点领域。道路全生命周期涉及道路材料获取、施工建设、维护和拆除阶段,车辆全生命周期涉及车辆材料获取、制造、运行使用和报废回收阶段,目前综合考虑道路和车辆的城市道路交通全生命周期环境影响尚不清晰,基于城市道路交通全生命周期环境影响评价量化结果的城市交通绿色评价体系不完善。同时,不同技术路线下的车辆新技术不断涌现,不同技术参数下的城市道路交通全生命周期环境影响预测评价尚不清楚。因此,开展综合道路和车辆的城市道路交通全生命周期评价理论模型研究,构建城市道路交通绿色评价指标体系,量化预测城市道路交通生命周期环境影响,对深度挖掘城市道路交通绿色发展的影响因素和发展路径规划具有重要的理论和现实意义。基于此,论文开展的主要研究工作如下:(1)提出了基于全生命周期的城市道路交通绿色评价体系和城市道路交通全生命周期环境影响评价理论模型。将城市道路交通全生命周期划分为原材料获取、施工制造、运行维护和拆除报废阶段,构建了城市道路交通全生命周期材料耗竭、能源消耗、环境排放和环境影响评价模型,量化并分析了全生命周期的环境影响和资源消耗。从环境影响、资源消耗、社会经济和交通功能四个方面构建了城市道路交通绿色评价指标体系,城市道路交通全生命周期环境影响和资源消耗分析结果为城市道路交通绿色评价指标体系提供重要研究支撑。(2)开展了城市道路交通全生命周期环境影响评价和城市道路交通绿色评价实证研究。基于西安航天新城道路交通实际数据,分别分析了沥青、水泥和石料等道路材料数据,道路施工、维护和拆除过程所需工程机械的能源消耗数据,道路运行车辆材料、制造、运行和报废回收数据。采用城市道路交通全生命周期环境影响评价模型,分析得到西安航天新城道路交通全生命周期材料资源耗竭量、化石能源消耗量、全球变暖潜值、酸化潜值、水体富营养化潜值、臭氧层损耗潜值和光化学烟雾潜值,发现车辆全生命周期环境影响结果高于道路全生命周期环境影响结果。利用基于全生命周期的城市道路交通绿色评价指标体系对西安航天新城进行了绿色评价。(3)研究并提出了不同车辆类型、不同智能网联级别和不同动力电池匹配等场景模拟下的城市道路交通全生命周期的绿色评价方法。不同车辆类型涵盖了传统燃油汽车、混合动力汽车、插电式混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车,不同智能网联级别涵盖从应急辅助到完全自动驾驶,不同动力电池涵盖磷酸铁锂电池、三元锂电池、锰酸锂电池和钛酸锂电池。研究结果表明,匹配磷酸铁锂电池的纯电动汽车对城市交通绿色发展贡献最大,燃料电池汽车当前技术水平不利于交通绿色发展。智能网联汽车的智能化程度越高对城市交通绿色发展贡献越大,随着智能网联级别从驾驶辅助提高到完全自动驾驶,城市道路全生命周期绿色水平提高了2.4%。(4)以全生命周期评价和多场景模拟为基础,提出了城市道路交通绿色水平预测与发展路径。基于当前的政策和关键技术发展趋势研判我国电力结构、车辆轻量化、车辆每百公里能源消耗量和不同车辆类型占比变化,利用城市道路交通全生命周期环境影响评价模型和城市道路交通绿色评价指标体系,量化预测城市道路交通全生命周期绿色评价结果。结果表明,相比于2020年,2035年的城市道路交通全生命周期绿色水平将提高5.3%。研究从完善材料回收体系、着力推广纯电动汽车和大力发展智能网联汽车、优化城市电力结构和推进能源转型、优化城市道路交通空间布局和加快绿色基础设施建设、确定碳排放计算方法和核算标准体系等方面提出了城市道路交通的绿色发展路径。本文提出的基于全生命周期的城市道路交通绿色评价指标体系和理论计算模型以及通过实证分析得出的研究结论,对类似城市道路交通的绿色建设具有重要的借鉴价值,并且对道路交通建设深入实施绿色发展战略具有重要的指导意义。
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