引言交通运输行业作为重点用能行业，每年的耗能量占全国耗能总量的10%左右，具有较大的节能减排价值潜力。城市公共交通是落实城市节能减排战略的重要领域，易于推广、成效显著。建立健全城市公共交通能耗监测及评估体系，支撑行业能源消费总量和强度的监测、分析与管理，是实现行业提质增效、可持续发展的内在要求。本研究以城市公交行业的能耗水平为研究对象，以公交行业能耗统计监测管理手段、公交行业发展相关政策、公交企业能耗统计档案、企业能耗监测管理措施为基础数据为来源，以基于VMT的能耗测算方法为核心，根据天津市公交行业能源消耗影响因素特点，设计能耗测算模型。1VMT能耗核算方法公交车能耗核算可以采用道路车辆能耗的核算方法。基于VMT的核算方法属于中微观能源消耗核算分析的方法，与宏观核算方法的区别在于，基于VMT的核算方法从车辆角度入手开展核算能耗。基于VMT的核算方法，从微观单一车辆能源消耗水平汇总得到行业运输车辆总能耗。由于获取路网内各车辆的行驶总里程数据比较困难，所以出现了很多模型计算VMT。常用的方法是通过建立采样交通量与路段特征估算模型，明确路段特征指标，并引入指数回归模型，再结合采样特征估测流量和行驶里程。本研究中的公交车辆与常规道路车辆相比，具有突出的聚类特征，如行车线路固定、车型分布集中等，因此采用分层抽样的方式获取样本层行驶里程，同时还可以取得各层单耗的抽样指标，进而计算单耗、各层车辆保有量、各层平均行驶里程的乘积作为整体的能耗总量。采用分层抽样的方式可以降低数据采集的难度，还能提高估算精度。2能耗核算监测设计2.1总体设计思路按照上述建设原则，模型建立的总体思路是通过建立并定期更新公交车辆档案库，再逐月采集重点企业的车辆行驶里程数据，然后根据不同影响因素下公交车辆平均每行驶100 km的单耗水平，测算全地区公交能耗总量。测算公式如下：H=∑jNj×hj×l¯j (1)式中：H——全地区公交能耗总量，千克标准煤；Nj——第j层的总车辆数，辆；hj——第j层平均每行驶100 km的能耗，千克标准煤；l¯j——第j层的车辆平均行驶里程，km。核算模型建设主要步骤包括：（1）建立行业车辆信息库；（2）分析确定模型分层方式；（3）进行模型分层设计；（4）测算各层能耗因子参数。2.2公交行业车辆库设计车辆库的设计原则要求能够满足获得车辆基本信息，同时便于管理与及时更新。通过对公交企业的调研，将城市车辆以车辆基本信息表的形式表现。车辆基本信息表主要包含车牌号、车辆所属企业名称、企业所在地行政区划代码、车辆燃料类型、车身长度、出厂年份等相关信息。为计算方便，其中企业相关信息由企业统一填写，不纳入基本信息表内。2.3确定模型分层方式影响公交车能源消耗量的因素主要可以分为内部因素、外部因素以及管理与驾驶员技术，具体如图1所示，能耗模型确定因素如图2所示。分析公交车辆结构特征和能耗的主要影响因素，从中筛选出可量化的影响因素作为分层标准。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.12.004.F001图1公交能耗影响因素10.3969/j.issn.1004-7948.2021.12.004.F002图2能耗模型确定因素天津市公交车辆总数的计算公式如下：N=∑0jNj (2)式中：N——天津市公交车辆总数，辆。本研究通过对不同影响因素逐一分析，再根据各项因素的重要程度、获取难易程度和可评价性，最终筛选出能够用于分层的主要影响因素，即燃料类型、车长、车龄、季节。其中燃料类型为最重要分层标准；车长代表车辆载客量；车龄代表车况；季节代表温度、湿度、风阻等环境条件。2.4模型分层设计以天津市公交行业能耗为例，根据分层原则，通过车型样本与季节变化的特点，按照燃料类型、季节、车龄和车长4个指标进行交叉分层。（1）该市公交车辆燃料类型划分为4层（柴油、纯电动、混合动力、液化气）。（2）季节划分为4层（春季：3~5月、夏季：6~8月、秋季：9~11月、冬季：12月~次年2月）。（3）车龄划分为2层（0~4 a、5 a及以上）。（4）柴油与纯电动车的车长均为3层（8 m以下、8~10 m和10 m以上（含双层））、混合动力车长为2层（11 m以下、11 m及以上（含双层））。液化汽车由于政策原因全部取消，最终共划分68层。由于总模型较大，以柴油公交车为示例，具体分层情况如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.12.004.T001表1某市柴油公交车辆分层情况季节车龄/a车长/m春季0~488~1010（含双层）≥588~1010（含双层）夏季0~488~1010（含双层）≥588~1010（含双层）秋季0~488~1010（含双层）≥588~1010（含双层）冬季0~488~1010（含双层）≥588~1010（含双层）2.5能耗影响因子测算根据表2的分层结果，各层平均每行驶100 km的能耗因子参数计算方法如下：hj=Ejlj=∑ijei,j∑ijli,j (3)式中：j——第j层样本车辆，辆；Ej——第j层所有车辆的能耗总量，千克标准煤；ei,j——第j层样本中第i辆车能耗值，千克标准煤；lj——第j层所有车辆行驶里程总和，km；li,j——第j层样本中第i辆车行驶总里程，km。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.12.004.T002表2分层能耗因子参数值燃料类别车龄/a车长/m季节能耗/（千克标准煤/100 km）春季夏季秋季冬季柴油车0~41042.7049.0644.3243.188~1044.2949.4444.3445.32829.2132.3530.0230.07≥5 a1049.0055.9349.3749.878~1048.7355.3449.8549.18828.7531.9229.4828.93纯电动车0~41011.7613.1511.8715.878~1012.0912.8211.4415.07811.259.309.6711.26≥51014.8716.0918.2117.618~1012.0911.9411.2813.58混合动力车0~4≥1138.4047.0239.8340.421136.9145.6837.6438.64≥5≥1141.0050.2143.1943.921136.9846.2539.5940.31液化气车0~4—42.6747.9744.3744.23≥5—50.6555.2146.1751.53为方便计算，需要统一将不同燃料类型的车辆能耗计量单位折算为标准煤。前期项目组采集10.8万个样本数据，通过对数据进行分析及清理工作，最终得到有效数据约8.8万个。通过分层统计得出各层能耗因子参数值，如表2所示。3公交行业能耗监测算法3.1能耗总量估算若未采集到各层总行驶里程，则需要根据样本车辆行驶里程推算各层平均行驶里程。第j层样本车辆的平均行驶里程计算公式为：l¯j=∑0ili,jnj (4)式中：li,j——第j层第i辆样本车辆的行驶里程，km；nj——第j层的样本车辆总数，辆。3.2车辆行驶的能耗估算全市公交车辆总行驶里程为：L=∑jNj×l¯j (5)全市公交车辆每行驶100 km的能耗为：A=E÷L×100 (6)式中：A——全市车辆每行驶100 km的单耗，千克标准煤。3.3万人次单耗估算全市公交车辆万人次单耗为：Q=E÷P (7)式中：Q——万人次单耗，千克标准煤；P——全市所有公交车辆完成的总客运量，万人。4结语基于VMT的能耗测算方法为核心，根据公交行业能源消耗影响因素的特点，设计能耗监测模型，同时通过科学分层，极大地减少数据采集需求和采集难度。能耗监测模型具有突出优势，使用少量样本数据即可实现全行业的能耗测算。本研究中的模型能很好地体现各因素对能耗结果的影响，使用该模型预测内外部环境的改变对现状的影响，对后续公交行业节能环保主管部门开展能耗监测与政策出台提供指导帮助。