霍尼韋爾：低成本治理交通領域的污染

上海2015年11月18日電 /美通社/ -- 當前中國城市PM2.5顆粒的三大主要來源分別是：交通運輸、建筑和工業(yè)設施、以及燃煤，約占總量的50-70%?？刂平煌I域的排放對中國來說是一大挑戰(zhàn)。圍繞這一問題，霍尼韋爾航空航天集團交通系統(tǒng)中國區(qū)副總裁兼總經理金晨海和霍尼韋爾航空航天集團亞太區(qū)業(yè)務發(fā)展總監(jiān)那保羅(Paul Nef)日前為《科技日報》旗下的中國科技網共同撰文指出：最合理的解決方案還是應該是從源頭控制和減少排放，大力采用技術手段來提升能效、降低排放、減少污染，推進低成本的治理。一個現(xiàn)代的交通環(huán)保理念應當是用更為清潔、便捷和成本節(jié)約的方式讓人們在享受出行便利的同時還能享受清山綠水，這也是產業(yè)界競逐的綠色戰(zhàn)場。

此文為霍尼韋爾“暢享深呼吸”洞察系列之一，文章全文如下：

截止2014年底，中國民用機動車保有量已達2.64億輛，其中汽車1.54億輛，汽車數(shù)量僅次于美國，居世界第二位。以目前的油耗和汽車銷售增長速度，到2020年，中國汽車不僅碳排放將達30億噸以上，成為全球變暖的推手，灰霾、光化學煙霧污染也將威脅國人的健康。

與汽車尾氣污染同等嚴重的還有飛機等航空器的污染。據著名灰霾專家、廣東省氣象局首席專家吳兌在媒體采訪中表述的觀點，一架大型飛機一次起降大約消耗4噸油，相當于600輛雙班出租車的排放量。按一個機場一天起降近千架航班計算，排放量相當于數(shù)十萬輛汽車。由于國內航空業(yè)迅速發(fā)展，飛機起降以及巡航帶來的排放和污染也在逐年增加，不容忽視。

治理交通領域的污染并不意味著人們再次回到茹毛飲血的年代。一個現(xiàn)代的交通環(huán)保理念應當是用更為清潔、便捷和成本節(jié)約的方式讓人們在享受出行便利的同時還能享受清山綠水，而這也是產業(yè)界競逐的綠色戰(zhàn)場。

清潔動力的道路選擇

2014年12月22日工業(yè)和信息化部正式頒布GB19578-2014《乘用車燃料消耗量限值》和GB27999-2014《乘用車燃料消耗量評價方法及指標》，對乘用車燃料消耗量限值由2015年目標6.9L/百公里提升至2020年的5.0L/百公里，對應CO₂排量約為120g/km。此項規(guī)定將于2016年1月1日起實施。

這是一道懸在中國車企頭上的達摩克利斯之劍，盡管這一標準看上去如此嚴苛，但是與發(fā)達國家相比，這個目標仍不失為“仁慈”。

當前，汽車用汽柴油消費占全國汽柴油消費的比例已經達到55%左右，每年新增石油消費量的70%以上被新增汽車所消耗。在汽車保有量持續(xù)增長的情況下，能源緊張問題將更加突出。工信部統(tǒng)計的乘用車平均重量從2009年的1252公斤增加到2013年的1355公斤。因此通過升級或者改變動力系統(tǒng)來提升燃油效率成為大勢所趨。

渦輪增壓，從傳統(tǒng)技術中掘金

近幾年，改善燃油車動力與燃效的渦輪增壓技術成為車業(yè)動力技術發(fā)展的熱點，甚至推崇混合動力技術的車企也愿意涉足這一領域。

渦輪增壓本身并不是新技術。瑞士工程師Alfred Büchi發(fā)明了世界上第一個由廢氣驅動的渦輪增壓器，并于1905年取得專利。一戰(zhàn)時，渦輪增壓技術應用到戰(zhàn)機上，用于解決戰(zhàn)機高空含氧量下降所導致的發(fā)動機動力下降的問題。

渦輪增壓技術的優(yōu)勢是，在不增加發(fā)動機排量的基礎上，輸出的較大功率與自然吸氣的相比可增加約30%-60%。二戰(zhàn)后，眾多軍用技術漸漸進入商用和民用領域，渦輪增壓技術強烈地吸引著汽車公司的目光。上世紀60年代，霍尼韋爾第一個把增壓技術引入汽車業(yè)，一些汽車公司開始嘗試性地安裝渦輪增壓器，直到1977年問世的Saab薩博99汽車才標志著這一技術開始真正走向成熟。

隨著傳統(tǒng)技術的不斷升級換代，發(fā)動機小型化、微型化成為汽車工業(yè)的創(chuàng)新趨勢，借助于渦輪增壓技術，一臺1.4升T渦輪增壓汽車的功率可以達到2.0升自然吸氣發(fā)動機的效果，與同等功率的自然吸氣發(fā)動機相比，不僅可大幅提高發(fā)動機的功率和扭矩，提升車輛響應速度，而且還能“變廢為寶”，通過有效利用發(fā)動機尾氣，促進內燃機燃燒更清潔，減少二氧化碳和氮氧化合物的排放。同時發(fā)動機輸出功率不變的情況下，汽油發(fā)動機可提升20% 的燃油效率；如果將發(fā)動機改為柴油直噴技術再用渦輪增壓器，可以使燃油經濟性改善40%，改寫了“排量大小決定功率”的傳統(tǒng)概念。

渦輪增壓技術的應用前景

渦輪增壓廣泛的適應性已經在各種柴油車、汽油車、混合動力車中得到體現(xiàn)，從1.4升的小排量到3.3升的大排量車均可適用，重型卡車、工程車，甚至對車身重量有著嚴格要求的方程式賽車上也都搭載了渦輪增壓器。

在商業(yè)可行性上，由于渦輪增壓器適合不同排量的發(fā)動機，汽車生產體系所為此付出的導入成本很低，因此具有極大的推廣便利。未來有望推出小型或者微型的增壓器，甚至是突破性的增壓技術。

由于燃油經濟性、清潔性以及效率是汽車尾氣染污治理中的重要指標，未來，全球渦輪增壓的前景非?？捎^，它不僅保持了駕乘樂趣，還提高汽油、柴油的燃油經濟性，減少尾氣排放。當前歐洲乘用車中已有超過60%采用了渦輪增壓技術，美國采用這一技術的乘用車比例也在逐年增加。隨著購買汽車人群的成熟，中國的發(fā)展趨勢亦是類似。

所以綜觀這些林林總總的技術競爭，可以說新技術有眼球，老技術有市場，對每一種技術的發(fā)展都要持開放的心態(tài)。很多傳統(tǒng)技術在一代代的升級過程中，表現(xiàn)出的穩(wěn)定性、成本效益以及與當前生產基礎架構的兼容性都是值得統(tǒng)籌考量的。

打破航空業(yè)的效率和污染困局

飛機等航空飛行器的污染這幾年開始進入人們的視野。飛機排放污染物主要從兩個方面進行評估，一是巡航狀態(tài)下的污染氣體排放；二是機場地面級別的污染氣體排放。飛機起降屬于后者。飛機近地面的活動可以由LTO(Landing and take-off operation)循環(huán)描述。

在研究中人們發(fā)現(xiàn)，滑行過程污染物的排放占據了大部分LTO循環(huán)的排放，其次是爬升階段。在一個完整的LTO循環(huán)過程中，只有滑行的時間可以調整，如果滑行時間減少2分鐘，LTO循環(huán)排放大約減少6%。

但是當前，汽車尾氣的污染引起了高度重視，而航空器的排放標準以及日常監(jiān)管、前期建設的環(huán)境評價卻仍然缺失。一架單通道雙引擎噴氣式客機每減少四分鐘飛行時間，就能節(jié)省約82kg燃油，并減少104kg碳排放量。遇到天氣不好或是在交通高峰時期，大批飛機或低空盤旋等待降落，或在滑行過程中長時間等待，將消耗大量的燃油。遇到這些問題時，交通部門往往選擇增建跑道，拓寬滑行道，新建機場，但硬件建設終歸有限。

SmartPath®智能路徑如何助力機場提高效率

SmartPath®智能路徑陸基增強系統(tǒng)(GBAS)是全球唯一獲得美國、澳大利亞、德國、西班牙和瑞士監(jiān)管機構認證的精準著陸系統(tǒng)。它克服了傳統(tǒng)的儀表著陸系統(tǒng)（ILS）在精準著陸方面的技術局限，幫助機場以低成本的方式解決了空域不足、交通高峰時段的擁堵以及后續(xù)維護成本的問題。

2013年，澳大利亞航空管理局在悉尼國際機場進行SmartPath智能路徑系統(tǒng)的測試。悉尼機場2012年客流量達到創(chuàng)紀錄的3690萬人次，是澳大利亞及亞洲地區(qū)的一個重要國際性航空樞紐，急需迅速提升機場的管理能力。測試結果顯示出SmartPath智能路徑的幾大優(yōu)勢：

優(yōu)勢一：減少飛機等待時間。消除了 ILS 系統(tǒng)的關鍵等待區(qū)，減少了飛機滑行中的“跑道線外等待”，有效緩解停機坪擁堵和機場跑道擁堵情況，提高機場的周轉率。

優(yōu)勢二：一個GBAS同時支持多達26個不同的精準進近程序，機場無需再為每條跑道頭分別配備儀表著陸系統(tǒng)。

優(yōu)勢三：支持垂直引導，可使前后兩架飛機飛出不同的著陸航線，避免前機引起的渦流對后機的影響。這樣，機場就可以縮短兩架飛機的降落時間間隔，從而提高機場容量。

優(yōu)勢四：提升惡劣天氣條件下的起降能力。飛機可在無決斷高度，最小跑道視距僅150英尺的氣象條件下（三類盲降著陸標準）安全著陸，從而減少在惡劣天氣條件下的航班延誤和備降。

優(yōu)勢五：系統(tǒng)安裝靈活。SmartPath比傳統(tǒng)的ILS安裝更為靈活，維護成本低，效率高，每年可為機場節(jié)省數(shù)十萬美元的維護和校準成本。

優(yōu)勢六：智能路徑系統(tǒng)配有多余的接收機，雙通道處理機以及雙無限播報系統(tǒng)。這樣，在任何一個部件不能正常工作的情況下，整個系統(tǒng)還是保持正常運轉。在任何部件維護或修理時，系統(tǒng)也能照常繼續(xù)工作，保持全面性的功能和作用。

SmartPath在中國的實踐

根據國際航空運輸協(xié)會的預測，到2016年，中國年度國內航空旅客運輸量將達到4.15億人次，僅次于美國。有限的機場建設能力，飆升的客流量與繁忙的空域和航空污染之間構成了重重矛盾，如何以最為經濟快捷的方式提升機場的運營能力成為擺在中國航空業(yè)面前的難題。

借鑒國外機場的成功運營經驗，經民航局批準，上海浦東國際機場與霍尼韋爾航空航天集團合作，進行SmartPath 智能路徑系統(tǒng)的首次演示。這次演示利用曲線路徑、非正常的下滑度下降等先進的技術，實現(xiàn)精確導航。

中國民航局和空中交通管理局在基于全球定位系統(tǒng)（GPS）的下一代精準著陸的飛行演示中，證明了SmartPath智能路徑系統(tǒng)幫助提升飛機運行安全及效率的能力，特別是解決了在天氣狀況不佳的情形下的進近和精準著陸。

從減少航班延誤到降低燃油成本，從提升飛機耐久性到優(yōu)化空中交通管理，SmartPath的優(yōu)越性得到充分體現(xiàn)，它大幅減少航班的延誤和機場的碳排放量，也避免了ILS技術自身所帶來的信號干擾問題，對于因地形、障礙物或空域管制等因素限制ILS安裝和應用的機場也能得心應手。它的應用代表著從陸基空中導航系統(tǒng)向基于衛(wèi)星導航系統(tǒng)的升級。目前，全球已有25個以上機場采用了SmartPath系統(tǒng)，其中包括休斯頓、紐瓦克、悉尼、馬拉加、不來梅和里約熱內盧等機場。

在中國產業(yè)轉型與環(huán)保的矛盾中，無論是汽車動力系統(tǒng)的選擇，還是航空業(yè)推出的SmartPath智能路徑系統(tǒng)解決方案，這些巧思妙想無疑將節(jié)能減排、環(huán)境治理和產業(yè)的轉型升級加以有效地融合，很好地解決了產業(yè)發(fā)展的瓶頸，也助力中國產業(yè)借助后發(fā)優(yōu)勢與全球領先技術共舞。

注： 本文為霍尼韋爾“暢想深呼吸”系列洞察文章之一, 原文刊登于2015年11月16日中國科技網，本文內容略有刪節(jié)。如需閱讀原文，請訪問 : http://www.wokeji.com/lvse/lvsky/201511/t20151116_1916283.shtml

霍尼韋爾“暢享深呼吸”系列洞察：
沈達理：源頭治霾 科技蓄勢待發(fā) （新華社）
盛偉立：不必談“霾”色變，更不應習以為常 （經濟日報）
李寧: 智能樓宇, 讓能耗之王變身節(jié)能之王 （中國經濟導報）
楊捷：被忽視的“第五大能源” --- 負瓦特（能源）  
金晨海、那保羅：低成本治理交通領域的污染 ( 中國科技網)
劉軍: 氟利昂的終結者——HFO (中國經濟網)