沥青路面就地热再生环境影响评价
刘 强
（东南大学交通学院，江苏南京２１００９６）
摘要：基于离散事件仿真，在ＥＺＳｔｒｏｂｅ软件上实现
沥青路面就地热再生施工工艺的仿真。在此基础
上，计算就地热再生过程中气体排放与能耗，并量
化不同施工过程、施工机械的排放与能耗情况。
关键词：就地热再生；环境影响；离散事件仿真
中图分类号：Ｕ４１６．２６ 文献标识码Ａ
Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｉｍｐａｃｔｓ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｏｔ
—－ｉｎ ｐｌａｃｅ ｒｅｃｙｃｆｉｎｇ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｐａｖｅｍｅｎｔ
Ｌ／Ｕ Ｑｉａｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｊｉａｎｇｓｕ Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６ Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｚｓｔｒｏｂｅ ｉｓ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｅｖｅｎｔ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅ ｔｈｅ ｃｏｎ—
ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｈｏｔ——ｉｎ ｐｌａｃｅ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ．Ｔｈｅ ｐｏｌ——
ｌｕｔａｎｔｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ａｎｄ ｆｕｅｌ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｗｉｌｌ ｂｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ
ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｉｓ ｍｏｄｅ１．Ｔｈｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ａｎｄ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｉｎ
ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｗｉｌｌ ａｌｓｏ ｂｅ ｑｕａｎｔｉｆｉｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｏｔ—ｉｎ ｐｌａｃｅ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ；ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｉｍ—
ｐａｃｔｓ；ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｅｖｅｎｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
引言
当沥青路面就地热再生加热回收混合料时，路表
温度可达１２０￣Ｃ，会产生大量ＣＯ：与各种污染性气体
（ＳＯ 、ＣＯ、ＮＯｘ、ＨＣ和ＰＭ）的排放，并消耗大量能源。
随着我国公路进入大规模养护阶段，沥青路面就地热
再生路段里程不断增加，大规模路面再生过程中所导
致的排放与能耗也随之增加，因此对沥青路面就地热
基金项目：江苏省普通高校研究生科研创新计划项目资 助，项目编号：ＳＪＬＸ１６＿Ｏ０７１。
收稿日期：２Ｏ１７—１２—１６ 作者简介：刘强（１９９２一），男，山东临沂人，硕士研究生，
研究方向为道路环境评价。 再生过程中环境影响进行评价就显得尤为重要。
１ 能耗排放计算模型及施工设备参数
ＮＯＮＲＯＡＤ非道路移动源计算模型，可以通过输
入污染物排放参数，对施工机械设备在一定时间的污
染物排放量进行计算，由美国环保署推荐使用 。
ＮＯＮＲＯＡＤ非道路移动源计算模型已广泛应于各种
类型施工过程能耗与排放计算 ，且取得了较好的效
果，能耗与排放计算：
Ｆ＝ＢＳＦＣ×Ｐｏｗｅｒ×Ｌｏａｄ Ｆａｃｔｏｒ×Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｈｏｕｒｓ
…………………………………………………（１）
Ｅ＝Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｒａｔｅ×Ｐｏｗｅｒ×Ｌｏａｄ Ｆａｃｔｏｒ×
Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｈｏｕｒｓ …………………………………（２）
式中： 一柴油能耗， ；Ｅ一污染排放，ｇ； 一
制动比油耗，相当于在满载下每小时每功率消耗的燃
油数，此时功率为制动比油耗额定功率，Ｌ／ｈｐ：ｉｔ ｈ，由
美国ＥＰＡ（Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ａｇｅｎｃｙ，环境保护
署ｈｐ ｈ）转换而来，可以在ＮＯＮＲＯＡＤ数据库查到 具体数值；Ｌｏａｄ ｏｒ一负荷因子，为实际功率与额定
功率之比；Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ舶Ｍ 一工作时间，ｈ；Ｅｍｉｓｓｉｏｎ
。 一排放率，ｇ／ｈｐ ｈ；Ｐｏ ｅｒ一设备功率，单位ｈｐ。
沥青路面就地热再生施工设备机械参数见表１。
通过其排放标准，可在ＮＯＮＲＯＡＤ数据库中查询
其排放参数，结果见表２。
表１施工设备机械参数
注ｌ：排放标准与发动机生产年份相关，发动机生产日期在 ２００３－－２００６年。排放标准为ＵＳ Ｔｉｅｒ２；发动机生产日期在２００７年 以后，排放标准为ＵＳ Ｔｉｅｒ３。
一
３９— 刘强：沥青路面就地热再生环境影响评价
表２施工设备排放参数（Ｉ／ｈｐ ｈ）
摊铺设备ＢＳＦＣ ＨＣ ＣＯ２ ＣＯ ＮＯｘ ＰＭ ＳＯ２
自卸卡车０．３７１ ０．３３５ ５３５．７６２ １．２５９ ３．８３４ ０．２５０ ０．８２１
钢轮压路机０．３７１ ０．３６７ ５３５．６６０ １．４６０ ３．９３０ ０．３０５ ０．８２１
轮胎压路机０．３７１ ０．３６７ ５３５．６６０ １．４６０ ３．９３０ ０．３０５ ０．８２１
加热机０．３７１ ０．１９８ ５３６．１９９ １．５２６ ２．６２１ ０．４５５ ０．８２２
摊铺机０．３７１ ０．１８３ ５３６．２４７ １．４８４ ２．６２１ ０．３０４ ０．８２２
２离散事件建模方法
２．１施工案例
采用沥青路面就地热再生施工工艺复拌再生法。
复拌再生法是在回收旧沥青混合料时，按照设计要
求，加入新的集料、沥青和再生剂，充分加热拌和后，
再摊铺、压实路面 。以此为基础构建离散事件施工
仿真模型，其施工参数假定为拌合楼距摊铺地点平均
运距为１５ ｋｍ，新混合料质量为２４０ ｔ；运料车满载状
态速度为３０ ｋｍ／ｈ，空载为６０ ｋｍ／ｈ，再生机组整体施
工速度为２．５ ｍ／ｍｉｎ；一次性摊铺距离分别为１００ ｍ；
初压时压路机应紧随再生机组工作，一趟压实距离分
别为１００ ｍ，为保证压实能够在规定的温度下进行，在
摊铺机运行５—６ ｍ后立即开始压实，初压、复压和终
压的速度分别为１．５ ｋｍ／ｈ、４．５ ｋｍ／ｈ和３．０ ｋｍ／ｈ，压
实次数分别为２次、４次和２次。
表３各施工步骤持续时间及负荷因子
注１：自卸货车等待、摊铺机等待时间需在仿真软件中模拟 得到。
．－－－——４０．－－－—— 各施工工序时间参数及负荷因子见表３。表３
中，ｒｉｆｔ和Ｐｅｒｔ代表概率分布函数，分别表示三角形
（Ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ）和Ｂｅｔａ—ＰＥＲＴ概率分布 ，以“Ｌｏａｄ”为
例，Ｐｅｒｔ（２．５，３．０，３．５）即代表装料耗时在２．５～
３．５ ｍｉｎ之间，其具体取值按照Ｂｅｔａ—ＰＥＲＴ概率函数
在该区间内分布；以“Ｒｅｔｕｒｎ”为例，Ｔｒｉ（１４，１５，１６）表
示自卸卡车空载返回时间在ｌ４—１６ ｍｉｎ之间，取值按
照三角形概率函数在此区间分布。
２．２就地热再生施工离散事件仿真模型
ＥＺＳｔｒｏｂｅ是基于事件流程图的离散事件模拟软
件，该软件通过Ｖｉｓｉｏ流程图与其内置编译模块
Ｓｔｒｏｂｏｓｃｏｐｅ相结合的方法，实现了离散事件的可视化
仿真过程 。该软件可以对各步骤要素进行定义，包
括步骤名称、执行条件，随机事件耗时概率函数类型， 事件执行结果，并可以通过流程图的方式直观显示各
个事件进行的方向，从而达到各施工步骤的有序模
拟。结合就地热再生施工方案以及ＥＺＳｔｒｏｂｅ各基本
事件要素，即可构建就地热再生施工的离散事件模
型，见图１。
图１ 沥青路面就地热再生施工离散事件模型
从装料（Ｌｏａｄ）开始，依次按条件进行运输
（Ｔｒａｖｅ１）、卸料（Ｄｕｍｐ）、加热１（Ｈｅａｔｉｎｇ１）、加热２
（Ｈｅａｔｉｎｇ２）、摊铺１（Ｐａｖｅ１）、摊铺２（Ｐａｖｅ２）、压实等待
（Ｗａｉｔ Ｃｏｍｐａｃｔ）、三次压实（Ｃｏｍｐａｃｔ）以及返回
（Ｒｅｔｕｒｎ）。以对象“Ｌｏａｄ”为例，代表运料车在拌合楼
装料事件，“Ｐｅｒｔ［２．５，３．０，３．５］”为上文确定的运料
车装料所耗时间，左侧连接箭头连接“ＡｓｐｈＴｏＰａｖｅ”为
拌合楼所生产的混合料数量。“＞０，２０”代表每次
“Ｌｏａｄ”事件进行会从拌合楼混合料运输２０ ｔ沥青混
合料。在该模型中，其他变量的定义与“Ｌｏａｄ”事件类
似，分别对于表３中的各事件名称。需要注意的是，
此处摊铺过程被分为两组事件，分别为“Ｐａｖｅｌ”和
“Ｐａｖｅ２”。“Ｐａｖｅｌ”代表运料车卸料时挂空挡，由摊铺
机带动运料车前行。“Ｐａｖｅ２”代表摊铺机摊铺剩余沥 山东交通科技 ２０１８年第１期
青混合料。卸料“Ｄｕｍｐ”表征全部混合料卸掉所用时
间。压实等待“Ｗａｉｔ Ｃｏｍｐａｃｔ”表示为保证压实温度，
压实机应在摊铺机摊铺５～６ ｍ时立即开始压实
作业。
除各执行事件外，该模型中还包含“ＷｔＤｕｍｐ”，
“ＴｒｕｃｋＷｔ”，“ＭａｎｅｕｖＳｐｃ”，“Ｄｕｍｐｓｐｃ”，“Ａｓｐｈ ｉｎ
ｐａｖｅ”，“ＷｔＲｅｔｕｒｎ”等排队事件。“ＷｔＤｕｍｐ”用于模拟
运料车到达摊铺现场等候卸料的过程。“ＭａｎｅｕｖＳｐｃ”
用于模拟向摊铺机卸料时等候情况，当“ＭａｎｅｕｖＳｐｃ”
值为１时代表摊铺机处于空闲状态，可以向摊铺机卸
料，否则需等待当前运料车卸料完成。摊铺机将混合
料摊铺完毕后，可进行下一次卸料（“Ｐａｖｅ２”过程完成
后，“ＭａｎｅｕｖＳｐｃ”值加１）。“Ｄｕｍｐｓｐｃ”值为２时
（“Ｐａｖｅ２”过程完成２次后），下一辆运料车方能开始
卸料；“Ａｓｐｈ ｉｎ ｐａｖｅ”表示自卸卡车每次可运输混合
料２０ ｔ，但是每次卸料１０ ｔ，卸料完成后自卸卡车在超
车道等候下一次卸料；“ＷｔＲｅｔｕｒｎ”表示自卸卡车只有
完成２次卸料活动才能返回。
３环境影响量化分析
３．１气体排放分析
图２是所有气体排放模拟结果，可以发现ＣＯ：排 放量远远大于其他气体，ＮＯ 、ＣＯ、ＳＯ２、ＰＭ和ＨＣ排
放量依次递减。基于上述研究，可计算摊铺单位质量
新混合料（１ ｔ）排放情况，其结果见表４。
表４摊铺１ ｔ新料排放结果（ｇ）
图２排放模拟结果
３．２施工过程能耗与排放分析
柴油消耗总量为１ ６７８ Ｌ；从施工过程来看，
“Ｐａｖｅｌ…‘Ｔｒａｖｅｌ”和“Ｈｅａｔｉｎｇ”过程耗能较多，耗能分
别为５０８ Ｌ（３０．３％）、１９８ Ｌ（１１．８％）和１９６ Ｌ （１１．７％），其他过程能耗占比都不足７％。施工过程
能耗模拟结果见图３。
ＴｏＴＡＬ Ｐｉｄｅｌ ＣｏｍｐａＰｔ３ Ｃｏｍｐａｅｔ２ Ｃｏｍｐａｅｔｌ Ｐａｒｅ２ Ｐａｖｅｌ Ｈｅ．ａｔｉａｇ２ Ｈｅａｔｉ￣ｌ Ｄｕｍｐ Ｒｅｔｕｒｎ ｒｅ！ Ｌｏａｄ Ｔｉｄｅｌ ０ ２００ ４０Ｏ ６ＯＯ ８００ １０００ １２Ｃ０ ｌ４Ｏ０ １６００ ｌ８Ｏ０ 能耗（Ｌ）
图３施工过程能耗模拟结果
各施工过程中ＣＯ 气体排放量最大，其他气体排
放排序与总体排放排序相符。“Ｐａｖｅｌ”过程排放的气
体量远高于其他过程，其中ＣＯ 排放量为７３４．７ ｋｇ，
约占总排放量的３０．２％左右。“Ｔｒａｖｅｌ”过程气体排放
次之，其ＣＯ 排放占比约为１１．８％；“Ｈｅａｔｉｎｇｌ”
“Ｈｅａｔｉｎｇ２”过程排放量并无太大差距，ＣＯ 排放占比
约为１１．６％。其他过程排放，如“Ｒｅｔｕｒｎ”“Ｐａｖｅ２”等
过程，其各气体排放量占比都在６％以下。各施工过
程气体排放模拟结果见图４。
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图４施工过程排放模拟结果
３．３施工机械排放分析
其中摊铺机、加热机及自卸卡车为排放主要来
源。“ＲＸ４５００”摊铺机各气体排放总量最多，各气体
排放量占比在３２％以上，其中ＣＯ 、ＮＯ 排放量分别
为１．０１ ｔ和５．０８ ｋｇ。ＨＭ４５００加热机与自卸卡车气
体排放差异主要存在于ＣＯ气体排放。“ＳＴＲ１２０—
５Ｈ”钢轮压路机的排放量要高于“ＸＰ２６１”胶轮压路
机，虽然胶轮压路机负荷因子较大，但是胶轮压路机
在压实过程在速度较快，其压实时间约为钢轮压路时
间的４３％左右，故其各气体排放量小于钢轮压路机。
各施工机械的排放情况见图５。
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