更坚固的道路可以提高卡车的燃料效率

每当一辆大卡车呼啸而过，你就会听到低沉的隆隆声，感觉到你的房子在摇晃，这部分是因为重型车辆的重量会使它们下面的路面略有偏斜。这足以改变卡车的整体燃油效率。

现在，麻省理工学院的研究人员进行的一项理论研究表明，在道路铺装实践上的微小改变可以减少效率损失，潜在地减少交通部门温室气体排放总量的0.5%，几乎不需要成本。

麻省理工学院博士后Hessam Azarijafari、研究科学家Jeremy Gregory和材料研究实验室的首席研究科学家Randolph Kirchain在《运输研究记录》杂志上发表了一篇论文，详细阐述了这些发现。这项研究检查了各州关于气候条件、道路长度、材料特性和道路使用情况的数据，并模拟了不同的路面重新铺装方案。

他们发现提高里程效率的一个关键是使路面更加坚硬，Kirchain解释道。这就减少了偏转的量，从而减少了路面上的磨损，同时也减少了车辆为了摆脱路面上的凹陷而不断做出的轻微上坡运动。

“当我们作为个体走在人行道上时，它们看起来就像是完全僵硬的东西。他们没有回应我们，”他说。但对于卡车来说，情况并非如此。在那个表面有足够的偏转，这就需要消耗一定的能量来克服你开车时产生的小凹陷。”他把这比作在坚硬的表面上行走和在沙地上行走的区别，前者需要更多的努力，因为你每走一步就会陷进去。

展望未来，科斯特说，虽然预测显示在未来几十年乘用车旅行略有下降，但卡车运输货物的旅行有所增加——这种路面变形可能是影响整体效率的一个因素。

研究人员说，有几种方法可以使道路更加坚硬。一种方法是在铺沥青时，在混合物中加入少量的合成纤维或碳纳米管。他们说，只要使用十分之一的这种便宜的材料就可以极大地提高它的硬度。另一种增加硬度的方法是简单地调整混合料中使用的不同大小的骨料的等级，以使混合料更加密集，增加岩石数量，减少粘合剂数量。

Azarijafari说:“如果当地有高质量的材料”用于沥青或混凝土混合料，“我们就可以用它们来提高硬度，或者我们可以调整这些路面所使用的集料的等级。”与混合物的总成本相比，添加不同的纤维非常便宜，但它可以显著改变混合物的刚度特性。

另一种方法是从沥青路面改为混凝土路面，后者的初始成本较高，但更耐用，从而导致相同或更低的总生命周期成本。美国北部许多州的路面已经使用混凝土，但是沥青在南部更为普遍。在那里，它产生了更大的不同，因为沥青在炎热的天气里特别容易变形，而混凝土表面相对来说不受热量的影响。研究表明，仅仅是升级德克萨斯州的路面，就可以产生重大影响，因为该州有着巨大的沥青公路网络和高温。

Kirchain是麻省理工学院混凝土可持续发展中心的副主任，他说，在进行这项研究时，该团队“试图了解混凝土使用的改变，特别是在路面系统中，对环境和经济的系统性影响。”

尽管路面偏转的影响似乎很小,他说,“当你考虑到这一事实人行道上是,成千上万的汽车驾驶在每一天,数十年来,所以小影响每一个这些车辆加起来大量的排放。”为了进行这项研究，他们观察了未来50年的总排放量，并考虑了通过每年改善2%到10%的路面所能达到的减排效果。

他们计算出，如果提高10%的改善率，50年内将减少4.4亿吨二氧化碳当量排放，约占这一时期交通相关排放总量的0.5%。

这项提议可能会面临一些挑战，因为改变沥青材料的混合可能会影响沥青在现场的工作性，可能需要对使用的设备进行调整。“现场处理的变化也会带来一些成本，”科斯特说。

但总的来说，在很多情况下，实现这些改变可能就像改变州或地方高速公路管理部门所要求的规范一样简单。“这些类型的影响可以被认为是努力管理的表现的一部分，”Kirchain说。“这在很大程度上是州政府的选择，燃料使用或气候影响将被纳入管理，而不仅仅是系统的表面性能。”