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摘 要：通过分析重型柴油车节能减排各指标参数，确定了重型柴油车节能减排综合评价指标体系，应用层析分析法（AHP）确定各级指标的权重，使得权重确定更加合理准确；采用插值法、Min-max标准化及加权和方法建立一个较完善的针对重型柴油车的综合评价模型，并结合实例进行了应用分析，为重型柴油车的环保性能定量综合评价提供了可行方法。
关键词：重型柴油车；节能减排；层次分析法（AHP）；综合评价
中图分类号：U469.74 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2017）04-0061-05
Abstract： Through analyse the various parameters of energy saving and emission reduction of heavy-duty diesel vehicles， the comprehensive evaluation index system of energy saving and emission reduction for heavy-duty diesel vehicles was set up. The analytic hierarchy process （AHP） was applied to determine the weight of every index， makes the weights more reasonable and accurate. The comprehensive evaluation model for the heavy-duty diesel vehicles was perfectly established by using interpolation method， Min-max standard and the weighted sum method， and gives an example for the application analysis， the feasible method of environmental performance quantitative evaluation of the heavy-duty diesel engine was provided.
Key Words： heavy-duty diesel vehicle； energy saving and emission reduction； Analytic hierarchy process （AHP）； comprehensive evaluation
隨着排放法规日趋加严，节能减排越来越受到各发动机生产厂和汽车生产厂的重视。目前，国内在汽车节能减排方面的研究主要集中在内燃机节能技术、内燃机污染物排放控制及测试技术等方面。而在节能减排综合评价方面的研究则较少，大部分研究把各节能减排指标看成单一的个体，只通过排放值对各指标进行简单评价，而不能定量和定性评价整车的环保性能。
国外，很多发达国家早已开展了汽车节能环保评价方面的研究。英国的ERV （Environmental Rating System for Vehicles）评价模型从车辆的排放和“脚印”两个方面对车辆的环保性能进行研究[1]。比利时的Ecoscore模型基于汽车生命周期理论，可对汽车生命周期内的直接排放污染物和间接排放污染物进行研究[2]。美国、日本等国家也有相关的研究。
本文针对重型柴油车，对其进行节能减排综合评价研究，建立了一套重型柴油车节能减排综合评价模型和方法，为汽车节能环保综合评价提供了可行的方法。
1 重型柴油车节能减排综合评价方法及评价指标体系
1.1 AHP综合评价方法
层次分析法（Analytic Hierarchy Process， 简称AHP）是由美国运筹学教授 T.L.Saaty提出的一种简便、灵活而又实用的多准则决策方法[3]。AHP法能有效的处理难以用定量方法来分析的复杂问题，它具有良好的逻辑性、系统性、简洁性和实用性等优点。本文采用AHP法来确定以往很难定量描述的重型柴油车节能减排各指标的权重。
（1）构造判断矩阵
判断矩阵即是把各评价指标两两相互比较，通过采用相对尺度，以尽可能提高那些难以定量分析指标的精度。判断矩阵的标度方法见表1。指标两两相比标度的确定由行业内的专家一致讨论表决获得。
（2）计算判断矩阵
计算判断矩阵A的最大特征根λmax及其对应的特征向量w，此特征向量就是各评价指标的重要性排序。
（3）一致性检验
1.2 重型柴油车节能减排综合评价指标分析
综合考虑目前柴油车节能减排的研究方向，把重型柴油车节能减排评价指标分为：污染物排放指标、节能指标和噪声指标三个方面。
污染物指标即是柴油发动机的污染物排放指标，根据GB17691-2005[4]，污染物指标包括CO比排放量、HC比排放量、NOX比排放量、PM比排放量和烟度排放量。
节能指标主要包括燃油消耗量和机油消耗量两个方面，国内对燃油经济性的评价方法主要有两个，一是用发动机万有特性的油耗曲线进行评价，一是用车型综合工况燃料消耗量（百公里油耗）进行评价，前者因不好定量评价，本文采用车型综合工况百公里油耗来评价燃油消耗量。机油消耗量评价指标即是机油消耗率，机油消耗率即是机油消耗量与燃油消耗量的比率百分数。
汽车噪声评价指标主要有汽车加速行驶车外噪声、车内噪声和车辆定置噪声等。汽车加速行驶车外噪声因有法规限制，是重型柴油车的主要噪声评价指标，后两种噪声指标目前大部分用于评价乘用车，暂不在本文的研究范围内。 建立重型柴油车节能减排综合评价指标体系如图1所示。
2 重型柴油车节能减排综合评价模型
根据QC/T924-2011重型商用车燃料消耗量限值[5]，查出相应车型综合工况的燃油消耗量限值作为燃料消耗量评价的极大值。根据GB 11608-1989重型汽车柴油机技术条件[6]，重型汽车柴油发动机机油燃油消耗比不大于0.8%。则机油消耗量评价的极大值取为0.8%。根据GB 1495-2002汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法[7]，可查出不同功率段、最大设计总质量及相应车型的汽车加速行驶车外噪声限值，该限值为噪声评价的极大值。
本模型中燃油消耗量的极小值取为相同路况50km/h空载等速燃料消耗量的实测值。机油消耗性能好的车辆其机油消耗可以微乎其微，所以其极小值取零。经过对近千辆重型柴油车的车外加速行驶通过噪声进行测试统计，几乎没有重型柴油车辆的噪声水平低于70分贝，噪声评价的极小值分别取为70dB（A）。
为了提高评价的准确性，机油消耗量测量与燃油消耗量测量同时进行，均采用综合工况实测值。本评价模型的前提是所有指标均满足标准限值，对于实测值超出标准限值的情况，不在本文的评价范围之内。经评价模型中指标的评价公式，最终的评价值为100以内的数值。因燃油消耗量、机油消耗量及噪声评价的极大值选自标准中的限值，且该限值范围相当广泛，所以会导致该3个指标的最终评价值会相对较小。最终的重型柴油车节能减排综合评价结果根据评价值可以分为四个级别：总分≤30，节能减排性能需要改进；30<总分≤50，节能减排性能合格；50<总分≤70，节能减排性能良好；总分>70，节能减排性能优越。
3 模型的应用实例分析
利用上述评价指标体系和评价模型，对某排量为6.7L的国四车用柴油发动机，额定功率为210kW，其应用于最大设计总质量为35吨的N3类汽车时，对该整车进行节能减排综合评价。通过实验，测得该发动机及整车各个参数的试验数据如下表所示：
各污染物指标的标准限值详见GB17691-2005。为了使评价更准确，针对污染物指标分别进行了发动机ESC和ETC试验。前4种污染物指标先分别计算ESC试验及ETC试验的评价值再取平均值为每种污染物的评价值。每种排气污染物测量时的背景值都忽略不计。根据QC/T924-2011和GB 1495-2002，查出该车型的燃油消耗量限值为50L/100km，汽车加速行驶车外噪声限值为84dB（A）。
3.1 评价指标权重的计算
根据上述的层次分析法，构造一级指标和二级指标的两两判断矩阵分别如下：
上面构造矩阵的建立基本原则为：矩阵 和矩阵 综合考虑国家政策法规、厂家及客户的关注程度确定，矩阵 中节能指标的权重最大，其次为污染物指标，最后为噪声指标，矩阵 中综合工况燃油消耗量指标的权重明显大于机油消耗率指标。矩阵 根据重型柴油机的各污染物排放特点确定，因 和 是柴油机排气污染物的控制重点，其权重考虑为同等最大，烟度排放量指标的权重其次， 和 的权重考虑为同等最小。
3.2 节能减排综合评价计算
根据公式（5）可以算出各W1 j 的值，根据公式（6）可以算出W2 j 和 W3 j 的值，结合前面的W1 、 W2 和W3 计算公式（公式（2）、公式（3）和公式（4）），计算得出3个一级指标的评价值为：
则该重型柴油车的节能减排综合评价得分为59.7分，综合评价结果为其节能环保性能为良。
4 结论
本文建立了一种重型柴油车节能减排综合评价模型和计算方法，采用AHP方法来确定各指标的权重，使难以定量评价的指标能就每一层的相对重要性给出定量表示，使权重评价更接近评价指标的本质结果。该评价模型和方法可延伸适用于所有的汽油車、燃气机车和混合动力车等，因各车型的评价指标体系和指标权重各不同，只需重新建立评价指标体系和计算权重。论文提出的评价方法还可以用于比较两台或多台汽车的节能减排综合性能，为汽车的环保性评价和选择提供了一种有效可行的方法。
参考文献：
[1]J.Van Mierlo etc. Environmental Impact rating of vehicles. International Journal of Automotive Technology， 2003.
[2]Susan M.Schexnayder etc，Environmental Evaluation of New Generation Vehicles and Vehicle Components， Environmental Evaluation of 3XVs and Components， 2001.
[3]查先进.信息分析与预测.武汉：武汉大学出版社，2000.
[4]GB17691-2005车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段）.
[5]QC/T924-2011 重型商用车辆燃料消耗量取值（第一阶段） （S）.
[6]GB 11608-1989 重型汽车柴油机技术条件.
[7]GB 1495-2002 汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法.
关键词：重型柴油车；节能减排；层次分析法（AHP）；综合评价
中图分类号：U469.74 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2017）04-0061-05
Abstract： Through analyse the various parameters of energy saving and emission reduction of heavy-duty diesel vehicles， the comprehensive evaluation index system of energy saving and emission reduction for heavy-duty diesel vehicles was set up. The analytic hierarchy process （AHP） was applied to determine the weight of every index， makes the weights more reasonable and accurate. The comprehensive evaluation model for the heavy-duty diesel vehicles was perfectly established by using interpolation method， Min-max standard and the weighted sum method， and gives an example for the application analysis， the feasible method of environmental performance quantitative evaluation of the heavy-duty diesel engine was provided.
Key Words： heavy-duty diesel vehicle； energy saving and emission reduction； Analytic hierarchy process （AHP）； comprehensive evaluation
隨着排放法规日趋加严，节能减排越来越受到各发动机生产厂和汽车生产厂的重视。目前，国内在汽车节能减排方面的研究主要集中在内燃机节能技术、内燃机污染物排放控制及测试技术等方面。而在节能减排综合评价方面的研究则较少，大部分研究把各节能减排指标看成单一的个体，只通过排放值对各指标进行简单评价，而不能定量和定性评价整车的环保性能。
国外，很多发达国家早已开展了汽车节能环保评价方面的研究。英国的ERV （Environmental Rating System for Vehicles）评价模型从车辆的排放和“脚印”两个方面对车辆的环保性能进行研究[1]。比利时的Ecoscore模型基于汽车生命周期理论，可对汽车生命周期内的直接排放污染物和间接排放污染物进行研究[2]。美国、日本等国家也有相关的研究。
本文针对重型柴油车，对其进行节能减排综合评价研究，建立了一套重型柴油车节能减排综合评价模型和方法，为汽车节能环保综合评价提供了可行的方法。
1 重型柴油车节能减排综合评价方法及评价指标体系
1.1 AHP综合评价方法
层次分析法（Analytic Hierarchy Process， 简称AHP）是由美国运筹学教授 T.L.Saaty提出的一种简便、灵活而又实用的多准则决策方法[3]。AHP法能有效的处理难以用定量方法来分析的复杂问题，它具有良好的逻辑性、系统性、简洁性和实用性等优点。本文采用AHP法来确定以往很难定量描述的重型柴油车节能减排各指标的权重。
（1）构造判断矩阵
判断矩阵即是把各评价指标两两相互比较，通过采用相对尺度，以尽可能提高那些难以定量分析指标的精度。判断矩阵的标度方法见表1。指标两两相比标度的确定由行业内的专家一致讨论表决获得。
（2）计算判断矩阵
计算判断矩阵A的最大特征根λmax及其对应的特征向量w，此特征向量就是各评价指标的重要性排序。
（3）一致性检验
1.2 重型柴油车节能减排综合评价指标分析
综合考虑目前柴油车节能减排的研究方向，把重型柴油车节能减排评价指标分为：污染物排放指标、节能指标和噪声指标三个方面。
污染物指标即是柴油发动机的污染物排放指标，根据GB17691-2005[4]，污染物指标包括CO比排放量、HC比排放量、NOX比排放量、PM比排放量和烟度排放量。
节能指标主要包括燃油消耗量和机油消耗量两个方面，国内对燃油经济性的评价方法主要有两个，一是用发动机万有特性的油耗曲线进行评价，一是用车型综合工况燃料消耗量（百公里油耗）进行评价，前者因不好定量评价，本文采用车型综合工况百公里油耗来评价燃油消耗量。机油消耗量评价指标即是机油消耗率，机油消耗率即是机油消耗量与燃油消耗量的比率百分数。
汽车噪声评价指标主要有汽车加速行驶车外噪声、车内噪声和车辆定置噪声等。汽车加速行驶车外噪声因有法规限制，是重型柴油车的主要噪声评价指标，后两种噪声指标目前大部分用于评价乘用车，暂不在本文的研究范围内。 建立重型柴油车节能减排综合评价指标体系如图1所示。
2 重型柴油车节能减排综合评价模型
根据QC/T924-2011重型商用车燃料消耗量限值[5]，查出相应车型综合工况的燃油消耗量限值作为燃料消耗量评价的极大值。根据GB 11608-1989重型汽车柴油机技术条件[6]，重型汽车柴油发动机机油燃油消耗比不大于0.8%。则机油消耗量评价的极大值取为0.8%。根据GB 1495-2002汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法[7]，可查出不同功率段、最大设计总质量及相应车型的汽车加速行驶车外噪声限值，该限值为噪声评价的极大值。
本模型中燃油消耗量的极小值取为相同路况50km/h空载等速燃料消耗量的实测值。机油消耗性能好的车辆其机油消耗可以微乎其微，所以其极小值取零。经过对近千辆重型柴油车的车外加速行驶通过噪声进行测试统计，几乎没有重型柴油车辆的噪声水平低于70分贝，噪声评价的极小值分别取为70dB（A）。
为了提高评价的准确性，机油消耗量测量与燃油消耗量测量同时进行，均采用综合工况实测值。本评价模型的前提是所有指标均满足标准限值，对于实测值超出标准限值的情况，不在本文的评价范围之内。经评价模型中指标的评价公式，最终的评价值为100以内的数值。因燃油消耗量、机油消耗量及噪声评价的极大值选自标准中的限值，且该限值范围相当广泛，所以会导致该3个指标的最终评价值会相对较小。最终的重型柴油车节能减排综合评价结果根据评价值可以分为四个级别：总分≤30，节能减排性能需要改进；30<总分≤50，节能减排性能合格；50<总分≤70，节能减排性能良好；总分>70，节能减排性能优越。
3 模型的应用实例分析
利用上述评价指标体系和评价模型，对某排量为6.7L的国四车用柴油发动机，额定功率为210kW，其应用于最大设计总质量为35吨的N3类汽车时，对该整车进行节能减排综合评价。通过实验，测得该发动机及整车各个参数的试验数据如下表所示：
各污染物指标的标准限值详见GB17691-2005。为了使评价更准确，针对污染物指标分别进行了发动机ESC和ETC试验。前4种污染物指标先分别计算ESC试验及ETC试验的评价值再取平均值为每种污染物的评价值。每种排气污染物测量时的背景值都忽略不计。根据QC/T924-2011和GB 1495-2002，查出该车型的燃油消耗量限值为50L/100km，汽车加速行驶车外噪声限值为84dB（A）。
3.1 评价指标权重的计算
根据上述的层次分析法，构造一级指标和二级指标的两两判断矩阵分别如下：
上面构造矩阵的建立基本原则为：矩阵 和矩阵 综合考虑国家政策法规、厂家及客户的关注程度确定，矩阵 中节能指标的权重最大，其次为污染物指标，最后为噪声指标，矩阵 中综合工况燃油消耗量指标的权重明显大于机油消耗率指标。矩阵 根据重型柴油机的各污染物排放特点确定，因 和 是柴油机排气污染物的控制重点，其权重考虑为同等最大，烟度排放量指标的权重其次， 和 的权重考虑为同等最小。
3.2 节能减排综合评价计算
根据公式（5）可以算出各W1 j 的值，根据公式（6）可以算出W2 j 和 W3 j 的值，结合前面的W1 、 W2 和W3 计算公式（公式（2）、公式（3）和公式（4）），计算得出3个一级指标的评价值为：
则该重型柴油车的节能减排综合评价得分为59.7分，综合评价结果为其节能环保性能为良。
4 结论
本文建立了一种重型柴油车节能减排综合评价模型和计算方法，采用AHP方法来确定各指标的权重，使难以定量评价的指标能就每一层的相对重要性给出定量表示，使权重评价更接近评价指标的本质结果。该评价模型和方法可延伸适用于所有的汽油車、燃气机车和混合动力车等，因各车型的评价指标体系和指标权重各不同，只需重新建立评价指标体系和计算权重。论文提出的评价方法还可以用于比较两台或多台汽车的节能减排综合性能，为汽车的环保性评价和选择提供了一种有效可行的方法。
参考文献：
[1]J.Van Mierlo etc. Environmental Impact rating of vehicles. International Journal of Automotive Technology， 2003.
[2]Susan M.Schexnayder etc，Environmental Evaluation of New Generation Vehicles and Vehicle Components， Environmental Evaluation of 3XVs and Components， 2001.
[3]查先进.信息分析与预测.武汉：武汉大学出版社，2000.
[4]GB17691-2005车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段）.
[5]QC/T924-2011 重型商用车辆燃料消耗量取值（第一阶段） （S）.
[6]GB 11608-1989 重型汽车柴油机技术条件.
[7]GB 1495-2002 汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法.