大连市燃气加气站空间布局和交通节能减排

摘要：随着社会经济的日益发展，资源紧张、环境恶化等问题日益凸显，“节能减排”成为社会的重大研究课题之一。通过对大连市现有液化石油气加气站的调查与分析，提出了优化方案：利用“服务半径覆盖法”计算可节约的行程时间和废弃排放，优化加气站数量和布局，从而减少出租车绕行和加气等待时间，进而推动天然气在大连市的推广，达到节能减排的目的。

关键字：节能减排 液化石油气 天然气 出租车 加气站 优化方案

中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：

1引言

我国的汽车保有量正处于持续增长阶段，机动车尾气排放在城市大气污染中的分担率达到了79%，节能减排迫在眉睫。为解决能源缺少和大气污染问题，部分城市的营运车辆开始使用液化石油气。

2009年，清华大学郝瀚与王贺武等人关于天然气基车用替代燃料的节能减排研究分析，充分阐述了压缩天然气作为汽油的替代燃料，在机动车领域所具有的优势。但近年来全国大多城市都存在由于加气站数量少、配套设施不完善、布局规划不合理等因素，导致各类车辆（尤其是出租车）加气等待时间长、绕行距离远、交通拥堵、资源浪费、废气排放等一系列问题。2011年吴芳等提出了城市CNG加气站布点优化的混合粒子群算法仿真，使城市CNG加气站的数量、类型及位置都得到了合理的确定，从而使资源得到了合理配置与充分利用。

然而，这些研究只针对于解决单一问题或理论上的分析，尚未有研究者通过实际调研分析而提出解决方法，因此，应该开展一次广泛的社会调查。

本研究提出了大连市燃气出租车节能减排与加气站空间布局的关联性问题。其中，

1）问卷调查时间：2012年3-4月，在8处加气站共开展10次大规模问卷调查，各加气站收集到35-45份有效问卷，共获得313份有效问卷。

2）问卷的调查对象：目前大连市所有的使用液化石油气的出租车司机。

3）问卷内容主要包括:出租车司机基本信息，日常加气时间空间选择行为和习惯，以及新能源车和能源供应站选择意愿等三部分。

数据处理与分析的过程中，以“兼顾空间覆盖和需求分配”为布局原则，采用了“基于服务半径”的加气站布局优化方法。本次调查以大连市为例，以期得出这一问题的解决方式，为其它存在同样问题的城市提供解决问题的方法和建议。

2大连市液化石油气加气站现状调查

2.1大连市现有加气站空间布局和服务能力

大连市目前共有出租车约12000辆，其中燃气车约8000辆，加气站8个，如下表，其中，去西南路汽车液化气加气站的出租车司机比例最多，占18.3%。

大连市内现有加气站的数量略显不足。目前市内的8个加气站，总体最多可容纳44辆车同时加气,且每辆车每次加气时间为3-5分钟，这无法满足具有交接班时间相对集性的大多数出租车的加气需求，导致出租车经常排队等待加气，等待过程中频繁的重复启动和长时间的缓慢行驶,也造成了极大的能源消耗和废气排放。另外，个别加气站交通组织不尽合理，加剧了出租车的加气难问题。如，香周路加气站交通单行问题，致使加气站只便于单方向行驶的出租车加气。

2.2加气站点选择行为分析

由于出租车营运的特殊性,每天会有两个加气高峰期，分别为14:30 -16:00（等待时间普遍大于25分钟）、3：00-4：00（等待时间约为45分钟），即时间分布极端不均匀,出现极端高峰的现象，导致盈利空间减少,为了避免这一问题，需要加大产业和财政政策支持力度，推进天然气民用车辆的市场普及，以便提高加气站的利用效率。313份有效问卷当中，司机通常都会预留1小时以上的时间准备加气，这造成不必要的能源浪费以及废气排放。由于加气站数量不足导致的加气站排队现象相似，67%的司机不会通过更改加气地点来节省时间。

同时，由于大多数司机选择距交班地点最近的加气站加气，而非最后一个乘客下车地点最近的加气站加气，而该段路程的平均行程时间在10分钟以上，且每天约有49%的司机加气绕行时间大于20分钟，个别加气站甚至达到63%，因此加气站空间分布的不均匀性导致部分车辆产生较长的空驶里程，同时引发了大量的能源消耗和废气排放。如果在适当位置增设加气站，可提高能源利用率，并为以后天然气的普及打下基础。

3大连市出租车节能减排潜力分析

3.1基于服务半径的加气站布局优化方法

加气站的服务半径是指加气站的功能覆盖范围，本研究中指加气站到交班地点的距离。参考以往的研究成果，近似认为加气站的最佳服务半径为2公里，即以8个加气站为圆心、2公里为半径分别作圆得到大连市总体加气站服务范围，其中未覆盖的范围与统计得到的出租车司机对加气站增设的意愿一致。

本研究提出兼顾空间覆盖和需求分配的布局原则，在不同区域采用不同的方法提高燃气的供应能力。选择一：若某区域加气站密度已达到饱和，但燃气出租车仍存在加气难，等待时间长等问题。从经济和安全的角度考虑，该区域不适合增加新的加气站，而应该在附近原有加油站的基础上适当配备加气口，以达到分担燃气出租车加气压力的目的，例如沙河口区，预计可为该区域司机节约20分钟时间。选择二：若某区域加气站密度较小，且加气需求量较大，则应考虑在此区域增加新的加气站。调查得出在中山区、马栏子、周水子机场、华南广场、高新园区5个地域范围适合增设加气站。

3.2空间布局优化及节能减排潜力评价

3.2.1“服务半径覆盖法”选择最优增设地点

计算平均绕行距离R：R=V*T

其中，T为某加气站的平均绕行时间，V为市内车辆行程速度，取40km/h。

以现有加气站为圆心O，R为半径作圆，圆面积为司机因加气而空驶的里程范围，作线段连接圆心与拟定新增设加气站位置。假设此范围内司机集中在直线与圆交点处，面临两种出行选择，选择一：前往原有加气站，行驶距离R；选择二：前往拟增设加气站，行驶距离r。加气的行驶里程L=min{R，r}，L≤R，即为司机节省了绕行距离。

3.2.2定量分析

利用上述方法进行定量分析，若把加气站建在高新园区附近，则分担原来前往西南路加气站的客流，司机预计在此加气将节省50%的等待时间。为前往西南路加气站的司机节省8.9km；同理，若把加气站建在马栏子附近，分担中长街、鞍山路以及西南路加气站的客流，将节省50%的等待时间。为前往西南路加气站的司机节省8.9km；若把加气站建在马栏子附近，将节省25%的等待时间。为前往西南路加气站、中长街加气站和鞍山路加气站的司机分别节省6.7km、7.2km、10km；若把加气站建在周水子机场附近，分担松江建材、山东路、香周路以及刘家桥共四个加气站的客流，将节省20%的等待时间，为前往松江建材加气站、山东路加气站、刘家桥加气站和香周路加气站的司机分别节省5.9km、8km、8.4km、10.3km；若把加气站建在华南广场附近，分担松江建材以及山东路加气站的客流，预计为在此加气的出租车司机节省33%的等待时间。为前往松江建材以及山东路加气站的司机分别节省绕行9.8km、7.5km；若把加气站建在中山区附近，分担中南路、鞍山路、西南路加气站的客流，预计为在此加气的出租车司机节省25%的等待时间。为前往中南路、鞍山路、西南路加气站的司机分别节省绕行7km、10km、2.4km。

综合司机意愿和节省路程的因素，若在周水子机场附近增加加气站可为所有燃气出租车平均节省绕行4.0公里；若在马栏子附近增加加气站可节省3.2公里。总体可减少绕行的能源消耗和废气排放的46.8%，因此以上两处为新建加气站的首选。

4结束语

结合调查中了解到的新增设站点位置意愿，采取“服务半径覆盖法”估算了个新增站点建成后可节省的时间和减少的绕行距离。从全市节能减排角度考虑，若新增设2处加气站的，则设在周水子机场附近和马栏子附近。随着天然气技术的逐步成熟，部分以“天然气”为主要能源的产业进入大连市已势不可挡。辽宁省计划在交通领域推广使用液化天然气，出台了《关于全省液化天然气(LNG)推广使用工作方案》，提前对加气站进行合理布局及分配将起到未雨绸缪的效果。

参考文献：

[1]饶映明,罗贤成,胡正新.天然气汽车加气站的发展趋势，2012

[2]熊茂涛,赵普俊,张宗平,尹保来,杨修杰,雷励. 中国ＬＮＧ加气机的市场、技术现状与发展方向,2011