摘要：本文介紹了高質(zhì)量壓縮空氣對(duì)公交車運(yùn)營綜合效率的影響，以及高濕度空氣對(duì)運(yùn)營安全的危害，以及使用吸附式干燥器對(duì)公交車運(yùn)營碳排放的影響。通過對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和使用等方面進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，應(yīng)用包括大功率冷凝器、智能化監(jiān)測(cè)與維護(hù)等方面的技術(shù)，避免或盡可能少的使用吸附式干燥器，以減少公交車運(yùn)營的碳排放量，來實(shí)現(xiàn)公交車壓縮空氣系統(tǒng)的創(chuàng)新與發(fā)展。
1、問題的提出
城市道路交通的復(fù)雜性，導(dǎo)致大型公交車制動(dòng)系統(tǒng)頻繁工作，需要耗費(fèi)大量的壓縮空氣來為制動(dòng)系統(tǒng)的工作提供動(dòng)力，然而壓縮空氣的高濕度將直接影響制動(dòng)系統(tǒng)零部件的工作效率和使用壽命：
1.1 影響行車安全
高濕度空氣中含有的水分和其他雜質(zhì)也可能對(duì)制動(dòng)性能產(chǎn)生直接影響。例如，水分過多可能會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)銹蝕,影響制動(dòng)效能。
1.2 縮短公交車維修周期
高濕度的壓縮空氣會(huì)在氣體通道、閥門和管道中。會(huì)使壓縮空氣通路變窄,增加空氣流動(dòng)的阻力,從而影響制動(dòng)反應(yīng)的速度和準(zhǔn)確性。為了不影響車輛制動(dòng)系統(tǒng)的正常工作，必須縮短車輛的維修周期（增加維修頻率）來為車輛的安全行駛提供保障。
1.3 壽命周期費(fèi)用和碳排放
壓縮空氣中的濕度在降低系統(tǒng)工作效率、增加能源消耗的同時(shí)，因維修頻率的增加在整個(gè)車輛的壽命周期內(nèi)：
i.營收減少
將減少車輛上線運(yùn)營的時(shí)間，直接降低單車的運(yùn)營收入；
ii.成本上升
將增加包含車輛維修材料與人工費(fèi)在內(nèi)的輔助生產(chǎn)費(fèi)用，直接的反映的是將提高車隊(duì)的運(yùn)營成本；
iii.全壽命周期費(fèi)用增加
按照車輛壽命周期費(fèi)用計(jì)算原址，將直接降低公交車全壽命周期；
iv.碳排放增加
根據(jù)城市公交運(yùn)營的碳足跡追溯原則，公交車維修作業(yè)是會(huì)產(chǎn)生碳排放的，由于增加了維修作業(yè)，將間接的增加車輛在整個(gè)壽命周期內(nèi)的碳排放量
。
1.4 吸附劑的污染
既然壓縮空氣濕度是影響制動(dòng)性能和制動(dòng)系統(tǒng)配件壽命的重要指標(biāo)。因此，在設(shè)計(jì)和使用制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，需要充分考慮空氣濕度的影響，采取相應(yīng)的措施來降低濕度對(duì)制動(dòng)性能的不良影響。常規(guī)的做法是根據(jù)物理吸附原理，利用吸附劑（如硅膠、分子篩等）去除壓縮空氣中的水分，這就是常規(guī)干燥器的工作原理。但是吸附劑在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生污染：
i.原料開采
吸附劑生產(chǎn)所需的材料通常包括由天然礦物、活性炭、合成樹脂等構(gòu)成活性炭、硅膠、氧化鋁等，這些生產(chǎn)原料的開采會(huì)破壞地表結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致水土流失。還可能在運(yùn)輸過程中可能產(chǎn)生揚(yáng)塵，空氣污染和交通噪音等環(huán)境問題。
ii.環(huán)境污染物
生產(chǎn)過程中還會(huì)產(chǎn)生一些固體廢棄物，會(huì)產(chǎn)生廢水、廢氣、固體廢棄物、噪聲等環(huán)境污染物。生產(chǎn)時(shí)會(huì)用到的化學(xué)添加劑，可能具有毒性，長期排放含有化學(xué)添加劑的廢水或廢氣可能導(dǎo)致水體和土壤污染，影響生態(tài)環(huán)境和人體健康，生態(tài)系統(tǒng)中生物體內(nèi)毒素累積將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。
iii.能源消耗與碳排放
吸附劑生產(chǎn)主要包括原材料準(zhǔn)備、混合與成型、熱處理、粉碎與篩分、包裝等步驟。從原材料的準(zhǔn)備到熱處理開始、以及化學(xué)添加劑的使用、破碎與篩分直包裝這些生產(chǎn)環(huán)節(jié)中通常需要消耗大量能源如電力和燃料，并將產(chǎn)生廢氣、廢水和固體廢棄物等污染物，導(dǎo)致大量的二氧化碳和其他溫室氣體的排放，從而對(duì)氣候產(chǎn)生影響。由于常規(guī)干燥器在高濕度和大流量的環(huán)境下，其吸附能力會(huì)相應(yīng)減弱，并且需要定期更換吸附劑。吸附式干燥器對(duì)公交運(yùn)營成本和碳排放的影響是不能忽視的。
2、壓縮空氣處理技術(shù)的創(chuàng)新
基于城市公交車運(yùn)營狀態(tài)下對(duì)高質(zhì)量壓縮空氣的需求和公交行業(yè)實(shí)施“雙碳”目標(biāo)的戰(zhàn)略，
在全行業(yè)的背景下，盡可能的公交車運(yùn)營中的碳排放，必須盡可能的避開使用吸附劑來處理壓縮空氣濕度的弊端。因此，大功率冷凝器的應(yīng)用，是汽車制動(dòng)用壓縮空氣技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)之一。
2.1 大功率冷凝器的應(yīng)用
i.工作原理
大功率冷凝器的工作原理是，通過降低壓縮空氣的溫度，使其中的水蒸氣凝結(jié)成液態(tài)水，從而去除壓縮空氣中的水分。這種過程基于冷卻效應(yīng)，通常需要使用外部冷源，如冷卻水或制冷劑。大功率冷凝器則主要通過降低壓縮空氣的溫度來使其中的水分凝結(jié)并排出。這類冷凝器具有更高的效率，還可以減少因使用吸附劑增加的碳排放。
ii.適用性
大功率冷凝器通常具有較高的熱交換效率和較大的熱容量,可以適應(yīng)各種環(huán)境條件和使用場(chǎng)景。無論是在高溫還是低溫環(huán)境下，它都能保持穩(wěn)定的性能。比較適用于高濕度或高溫環(huán)境下的車輛氣制動(dòng)系統(tǒng)，尤其適用于重型卡車、大型客車等需要高功率制動(dòng)系統(tǒng)的車輛。另外，對(duì)于城市公交車這種制動(dòng)過程中，壓縮空氣的用量較大的車輛，對(duì)量和處理速度要求較高，為了增加的可靠性，也可以在大功率冷凝器之后加裝常規(guī)干燥器。
iii.與可持續(xù)性
大功率冷凝器的應(yīng)用避開了使用吸附劑型干燥器的種種弊端，雖然某些高濕度地區(qū)可能仍需使用吸附劑來提高效率，但其用量會(huì)大幅度減少，并可以提供更為穩(wěn)定和的效果，而且降低了車輛維修頻率也會(huì)相應(yīng)降低公交車的運(yùn)營成本和運(yùn)營安全性。在減少高濕度對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)部件磨損降低車輛壽命周期費(fèi)用的同時(shí)，還會(huì)在公交車整個(gè)運(yùn)營過程中的碳足跡中，減少因處理壓縮空氣產(chǎn)生的碳排放量。因此，在現(xiàn)代汽車的制動(dòng)系統(tǒng)中,大功率冷凝器已經(jīng)成為了一個(gè)不可或缺的重要組件。
2.2 監(jiān)測(cè)與維護(hù)
由于制動(dòng)用壓縮空氣系統(tǒng)直接關(guān)系到公交車的安全運(yùn)營，有必要建立一個(gè)完善的監(jiān)測(cè)和維護(hù)系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓縮空氣處理系統(tǒng)的狀態(tài)，預(yù)測(cè)并預(yù)防潛在的故障，還可以延長其使用壽命
2.3 智能化控制
在汽車智能化技術(shù)日漸普及的背景下，通過傳感器采集壓縮空氣系統(tǒng)的壓力、溫度和流量等數(shù)據(jù)，用電子控制單元（ECU）對(duì)其工作過程進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)，并將ECU數(shù)據(jù)導(dǎo)入整車CAN儀表，不僅可以確保系統(tǒng)在各種條件下都能提供的制動(dòng)效果和制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性，還可以很容易的實(shí)現(xiàn)采用對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)的智能監(jiān)控和故障診斷技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，還可以顯示故障定位報(bào)警及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題。
2.4 系統(tǒng)優(yōu)化與集成
傳統(tǒng)的壓縮空氣系統(tǒng)是在干燥器總成后方的若干個(gè)儲(chǔ)氣筒底部各安裝一個(gè)由ECU控制的排水閥進(jìn)行定時(shí)排水，讓高溫、高壓、高濕的制動(dòng)空氣直接通過干燥器（干燥器不堪重負(fù)很快失效）進(jìn)入各個(gè)儲(chǔ)氣筒使用。此時(shí)干燥器的調(diào)節(jié)壓力和卸載、排水功能相當(dāng)有限，不能根據(jù)環(huán)境空氣濕度進(jìn)行調(diào)整，將會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)系統(tǒng)積水過多進(jìn)而形成安全隱患。目前已經(jīng)有產(chǎn)品通過系統(tǒng)優(yōu)化與集成的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，車機(jī)一體的智能集成方案，對(duì)不同的終端功能濕罐智能排水閥、智能大排量冷凝器、儲(chǔ)氣筒排水閥，采用分別不同的分離物控制排泄策略進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后的壓縮空氣處理系統(tǒng)具有智能化自動(dòng)處理的功能，具有多重疊加的調(diào)壓和排水模式，具有較高的能力，以及和實(shí)時(shí)的駕駛員監(jiān)控并人工干預(yù)的功能。
3、結(jié)語
創(chuàng)新是“新質(zhì)生產(chǎn)力”的核心，作為公交車安全運(yùn)營重要環(huán)節(jié)，制動(dòng)用壓縮空氣處理技術(shù)的創(chuàng)新，意味著公交車運(yùn)營安率的提升和運(yùn)營成本的下降，該技術(shù)的普及推廣將成為公交行業(yè)形成“新質(zhì)生產(chǎn)力”不可或缺的重要組成部分。在各行各業(yè)實(shí)施“雙碳”目標(biāo)的背景下，以提高系統(tǒng)可靠性、綠色、智能化和集成化等措施，來實(shí)現(xiàn)車輛制動(dòng)系統(tǒng)壓縮空氣技術(shù)的創(chuàng)新，將推動(dòng)整個(gè)公共交通運(yùn)營領(lǐng)域的減碳降耗。未來，公交車制動(dòng)用壓縮空氣處理技術(shù)的創(chuàng)新，將通過建立標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行融合與推廣，為公共交通服務(wù)的綠色可持續(xù)發(fā)展提供更有力的支持。
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