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麻省理工学院-更坚固的道路可以提高卡车燃料效

更新时间:2020-07-05 23:21点击:

研究发现,简单改变路面重新铺装的做法可以提高重型车辆的油耗,减少温室气体排放。

每当一辆大卡车呼啸而过,你听到低沉的隆隆声,感觉到你的房子在摇晃,这部分是因为重型车辆的重量会使下面的路面略有偏斜。这已经足够对卡车造成影响了。整体燃料效率又是;

现在,麻省理工学院的研究人员进行的一项理论研究表明,在道路铺装实践上的微小改变可以减少效率损失,潜在地减少交通部门温室气体排放总量的0.5%,几乎不需要成本。

麻省理工学院博士后Hessam Azarijafari、研究科学家Jeremy Gregory和材料研究实验室的首席研究科学家Randolph Kirchain在《交通研究记录》杂志上发表了一篇论文,详细阐述了这些发现。这项研究检查了各州关于气候条件、道路长度、材料特性和道路使用情况的数据,并模拟了不同的路面重新铺装方案。

他们发现提高里程效率的一个关键是使路面更加坚硬,Kirchain解释道。这就减少了偏转的量,从而减少了路面上的磨损,同时也减少了车辆为了摆脱路面上的凹陷而不断做出的轻微上坡运动。

当我们作为个体走在人行道上时,它们似乎是完全僵硬的东西。他们没有回应我们,他说。但对于卡车来说,情况并非如此。在那个表面上有足够的偏转,这就需要消耗一定的能量来克服你开车时产生的微小凹陷。他把这比作在坚硬的表面上行走和在沙地上行走的区别,前者需要更多的努力,因为你每走一步就会陷进去。

展望未来,科斯特说,尽管预测显示未来几十年乘用车旅行略有下降,但货运卡车旅行将会增加。路面变形可能是影响整体效率的一个因素。

研究人员说,有几种方法可以使道路更加坚硬。一种方法是在铺沥青时,在混合物中加入少量的合成纤维或碳纳米管。他们说,只要使用十分之一的这种便宜的材料就可以极大地提高它的硬度。另一种增加硬度的方法是简单地调整混合料中使用的不同大小的骨料的等级,以使混合料更加密集,增加岩石数量,减少粘合剂数量。

如果当地有高质量的材料,要用在沥青或混凝土混合料中,我们可以用它们来提高硬度,或者我们可以调整这些路面所使用的骨料的级配,Azarijafari说。与混合料的总成本相比,添加不同纤维的成本非常低,但能显著改变混合料的刚度特性。

另一种方法是从沥青路面改为混凝土路面,后者的初始成本较高,但更耐用,从而导致相同或更低的总生命周期成本。美国北部许多州的路面已经使用混凝土,但是沥青在南部更为普遍。在那里,它产生了更大的不同,因为沥青在炎热的天气里特别容易变形,而混凝土表面相对来说不受热量的影响。研究表明,仅仅是升级德克萨斯州的路面,就可以产生重大影响,因为这个州有着巨大的沥青公路网络和高温。

Kirchain,主任MIT’混凝土可持续发展中心,说,在这项研究中,研究小组“,试图了解哪些系统性的环境和经济影响与改变相关的使用混凝土路面系统特别是.”

尽管路面偏转的影响似乎很小,他说,“没有,当你考虑路面的事实是,与成千上万的汽车驾驶它每一天,数十年来,所以小影响每一个这些车辆加起来大量的排放多年来.”为了进行这项研究,他们观察了未来50年的总排放量,并考虑了通过每年改善2%到10%的路面所能达到的减排效果。

他们计算出,如果提高10%的改善率,50年内将减少4.4亿吨二氧化碳当量排放,约占这一时期交通相关排放总量的0.5%。

这项提议可能会面临一些挑战,因为改变沥青材料的混合可能会影响沥青在现场的工作性,可能需要对使用的设备进行调整。字段处理的变化也会带来一些成本,Kirchain说。

但总的来说,在很多情况下,实现这些改变可能就像改变州或地方高速公路管理部门所要求的规范一样简单。这些影响可以看作是绩效的一部分,需要加以管理。Kirchain说。这在很大程度上是国家的选择,燃料使用或气候影响将被包括在管理中,而不仅仅是系统的表面性能。

参考文献:偏转引起的燃料消耗对美国温室气体排放的潜在贡献作者:Hessam AzariJafari, Jeremy Gregory和Randolph Kirchain, 2020年6月10日,交通研究记录。

2 f0361198120926169 DOI: 10.1177%

该研究得到了混凝土可持续中心的支持,该中心由波特兰水泥协会和预拌混凝土研究和教育基金会提供支持。