路面寿命周期评估模型的可靠性评估

文摘

库存生命周期评估(LCA)模型高度的可靠性依赖于数据质量和通常表现出显著的不确定性。建立严格的统计方法来捕捉和量化固有的不确定性与LCA模型的结果。两个来源的不确定性,数据质量和模型,确定了。前被转换为确定性价值使用β分布概率密度函数根据数据质量的评价矩阵;后者是评估通过处方变化区间定义的不确定性因素。功能等效路面结构设计,和相应的能源消耗和有限公司₂LCA的排放计算模型。LCA的10%变化观察结果,在30年的分析,在95%置信水平,水泥路面和环境负担高于沥青路面,而两者之间的比较沥青路面是统计上不显著。因此,建立统计方法能够捕捉LCA模型和量化的不确定性的可靠性LCA的结果。

1。介绍

目前,节能减排在交通工程成为中国发展规划中最重要的目标。然而,这只是一个宏观的。因此,对公司数据库₂排放和能源消耗需要准确评估技术对节能减排的影响。此外,开发一个评估模板在沥青路面建设和环境保护的利益维护技术也是必要的1]。进行研究评价体系的节能和减排技术可以为评估提供理论基础和技术支持节能减排技术的影响。因此,它是非常必要的开展相关研究。

公路建设的快速发展带来了严重的环境问题,如能耗、有限公司₂发射,和土地占用2]。因此,量化和减少道路环境的影响在其有生之年变得逐渐重要,吸引了广泛的关注3,4]。作为一种工具来评估环境影响,生活评估(LCA)已广泛应用于道路工程和成为主要工具来分析公路对环境的影响(5- - - - - -7]。然而,在LCA的理论存在一些弱点,特别是数据质量和模型的uncertainness [8]。LCA的道路或其他对象的准确性取决于数据和模型参数与高质量。由于缺乏数据和他们的可靠性、数据利用LCA不一定是预期的。因此,即使可以获得最优数据或某些现有的数据可以合并,交易已被采纳。例如,作者收集了大量信息,发现水泥生产的消费强度是4.6 - -7.3 MJ /公斤,沥青生产0.7 - -6.0 MJ /公斤。大的区别是令人震惊和系统边界之间的差异,导致的制造技术,并在当地制造过程。除此之外,对沥青材料,环境影响取决于分布不同的化工产品,如汽油、柴油、和塑料。分布风格的差异导致显著不同的结果(9- - - - - -11]。LCA的过程中,所涉及的假设和简化,也影响环境影响评估结果的可靠性。

因此,基于实际情况,LCA模型开发和公路对环境的影响。LCA模型的评估结果的uncertainness捕获从数据质量和模型假设的角度建立一个严格的可靠性评估方法的LCA模型的结果。

2。LCA模型的建立

巷道是一个复杂的结构,容易受到一些外部因素,如气候、交通强度和材料的生产和运输。因此,作者利用现有的数据模型,建立了LCA模型包括以下模块:(1)物质生产模块:考虑材料生产的过程(2)运输模块:描述在材料运输对环境影响(3)建设维护模块:考虑的石油消费设施和它的环境影响(4)后处理模块:可以使用不同的后处理场景的设置根据系统边界和消费

的功能单位的LCA模型被设置在一个分析周期30年和服务性能适用于巷道单行道和长度1000米。

3所示。为可靠性评估方法

LCA的应用依赖于大量的数据输入模型的角色,如规范定义道路设计、物质能量的输入和输出流,环境的影响。LCA的结果高度依赖于输入参数的可靠性和一定程度的不可避免的不确定性。这次调查建立了相应的定量评估方法从数据的不确定性和模型不确定性。

3.1。数据不确定性

数据不确定性的因素分为经验评估,测量误差,和nonrepresentativeness包括数据协议得以接受从而抛弃和过度的技术差异,甚至数据丢失。理想情况下,数据的不确定性的解决方案是建立相应的概率密度函数通过收集的数据,并把它到雷伯氏先天性黑内障。然而,测量数据、样本和经验,我们需要通常是罕见的。在这种情况下,描述性的指数是用来评估的质量数据,形成数据质量评价矩阵如表所示1。

数据质量指数(DQI)可以通过建立数据质量系统矩阵。DQI可以转化为概率密度函数作为输入参数的不确定性分析,具体如下所示: 在哪里和分布的形状参数和吗一个和b区间端点。

为什么选择β函数如下所示:(1)的形状和概率分布建立了形状参数是未知的,和端点参数限制预制的范围(2)的分布形状β函数是各种形状和端点参数。

3.2。模型不确定性

固有的不确定性模型与决策相关的LCA的影响分析结果。模式指泛化的概念,范围广泛的扩展。它可以是一个特定的回归模型,例如,预测沥青混合能源消费,或输入参数的假设,如沥青的用量在分级设计和组织施工排。可变性的LCA模型输入值,如石油和石头和运输距离的比值,它可以通过定义“不确定性因素(UF)”描述的均匀分布和对数正态分布是常见的分布形式。

均匀分布,最大和最小值的输入参数定义使用以下方程: 在哪里 , ,和最小、最大、和方法。

对数正态分布,输入参数的波动范围米和定义在以下方程: 中定义的参数方程(2)。

4所示。案例分析

这种情况下分析了能源消耗和碳排放的高速公路水泥路面结构和沥青路面结构在其生命周期相同的交通量和天气条件下,证明了计算结果的可靠性。

4.1。水道沥青路面结构设计

对高速公路沥青路面结构,设计周期通常是15年。水泥公路结构,设计周期通常是30年。为了使环境影响分析一致,功能单元被设置为一次只能提供一个可接受的道路服务性能one-kilometer-long路面在30年的分析周期。路的设计索引结构往往和不超过设计公差值。沥青路面结构设计,有两种情况:(1)沥青路面结构的设计寿命30年将实现一定程度的长寿命沥青路面设计。(2)沥青路面设计周期是15年。假设,在15年,地下室结构的沥青路面没有损坏,只有沥青表面结构被铣重新浮出水面。

为了确保水泥和沥青路面结构的功能对等,路面结构需要精心设计,路面结构的控制指标接近其极限的设计生命周期,确保路面结构既没有“过度设计”和“设计”不足。在这个指导原则下,水泥和沥青路面结构的等效设计参数如表所示2。

虽然沥青路面设计30年来的生活不会受到结构性破坏,它仍然需要定期执行保护操作,以确保表面结构的功能。目前,中国还没有建立严格的路面养护决策系统。因此,保护手册在加州被称为保持路面结构的三种类型(13]。维护计划如下:(1)为沥青路面结构的设计寿命30年,2.5厘米厚覆盖在薄层铺设最后20年,和一个4厘米厚milling-resurfaced路面结构的最后24年(2)为沥青路面结构设计寿命为15年,6厘米厚milling-resurfaced路面结构的最后15年,4厘米厚覆盖在薄层铺设最后20年,和一个4厘米厚milling-resurfaced路面结构的最后25年(3)水泥路面结构,路面结构取代水泥董事会的最后15年和25年的年底,分别

4.2。计算基于LCA模型

对环境的影响对每个模块计算基于LCA模型构造。计算因素包括能源消耗和有限公司₂排放,使用标准单位质量煤(kgce)和公斤二氧化碳₂分别作为一个工作单元。

4.2.1。准备材料生产模块

道路材料环境影响单位生产率已经决定通过文献检索、理论计算和现场检查,结果显示在表中3。

根据路面结构设计参数和表维护3生产模块,环境对材料的影响。

4.2.2。交通和建筑模块

至于计算运输和施工环境影响的模块,我们选择JTG / T b06 - 02 - 2007和JTG / T b06 - 03 - 2007的基本文件。主要步骤如下:首先,确定per-unit-production机械的数量变化根据预算定额规定的施工工艺流程;第二,确定的总能量消耗的能源消耗参数指定的单位机械设备机械站成本限额;最后但不是最少,计算单位能源消耗。

4.2.3。后处理模块

沥青路面和水泥路面达到设计寿命结束后30年的生命周期。因此,沥青路面,路面层需要研磨和说唱需要运输混合建筑,水泥路面,路面层需要粉碎和RCM聚点需要运输,在运输距离是假定为25公里。

4.2.4。LCA模型的计算结果

计算环境的影响下的水泥沥青路面结构生命周期与LCA模型已经完成,结果如表所示4。

可以看出生产阶段路面材料消耗最能量和释放最有限公司₂在所有与任何路面结构。通过比较结构与沥青路面(15或30年设计)和水泥路面、水泥路面的结构消耗更少的能源和排放更少的公司₂水泥路面结构,这意味着有更大的概率在生命周期减少对环境的影响。

在本文中,两个生命周期沥青路面结构设计。沥青路面设计寿命为15年减少对环境的影响比设计寿命为30年,但差异并不显著。同时,这样的结论是密切依赖于参数假设LCA建模过程和需要进一步确认。

4.3。LCA模型的可靠性分析

仍有一些不确定性建模期间LAC模型由于数据质量缺陷和模型参数的假设,需要评估。

4.3.1。数据不确定性分析

数据质量评估方法建立的部分3.1,道路材料环境数据的质量评估。以沥青材料为例,基质沥青生产的能源消耗是170.34 kgce。

沥青的生产使用的计算能耗计算模型Eurobitume 2011和中国统计年鉴的数据作为参考。因此,根据表指标的评价分数1{3.0,5.0,4.0,4.0,3.0,5.0,3.0},因此其DQI是3.85。用表5作为参考,测试函数的参数可以定义。它的形状函数(3、3),区间端点(−20% + 20%)。的概率密度函数矩阵如图沥青材料的生产2。

根据建立的概率密度函数图2,能源消耗的价值和可靠性矩阵可以评价沥青材料。类似地,可以建立一个概率密度函数曲线的生产的碳排放矩阵沥青材料和其他道路材料、蒙特卡罗分析提供数据源。

4.3.2。模型的不确定性分析

在建模、参数如运输距离和沥青混合料混合能源消耗,以及这些参数对LCA的影响计算结果需要检查。这些参数及其波动范围中指定的表6- - - - - -7。

4.3.3。LAC模型不确定性分析的结果

蒙特卡罗分析基于参数输入部分4.3。1和4.3。2。经过50次的迭代,结果如图所示3。

在图3,左边的图3(一个)显示了平均能源消耗及其标准差不同的场景,和图3 (b)显示了每个场景的概率密度函数。从图3(一个)新闻申诉委员会的能源消耗计划通常小于协会计划。它可以发现新闻申诉委员会计划的变异系数,30年,15年设计协会计划的7.4%,9.0%,和9.1%,分别用作指标时的能量波动范围。PCC的波动性程序略低于协会计划。以来的最大波动所有程序大约是10%,这是相当有限的,不同项目的能耗指标有很好的稳定性。

定义R作为能源消耗的比例设计1设计的能源消耗2,然后P (R< 1)的概率R小于1。根据图3 (b)50000蒙特卡罗分析,结果如图所示4。

从图可以看出4的概率,水泥路面结构的能耗小于15年设计沥青路面结构为97%,的概率和水泥路面结构的能耗小于30年期设计沥青路面结构是99%。条件下设置在这项研究中,水泥路面结构消耗更少的能量在生命周期的95%置信水平。比较这两种沥青路面设计,30年的能源消费的概率设计沥青路面结构小于15年的设计沥青路面结构是47.5%。很难有足够的理由对细节的不同环境影响两者之间的结构设计。碳排放指标可以得出类似结论,不会重复。

5。结论

(1)一条路LCA模型已经建立完整的系统边界。这个模型不仅可以描述道路服务期间对环境的影响,还可以用于评估道路材料的环境影响可衡量的。(2)严格的评估方法构造LCA模型计算结果的可靠性,可用于评估的可靠性LCA模型和解结果在数据质量模型的假设。(3)建立了研究背景下,环境的影响小于水泥路面结构沥青路面结构在95%置信水平。平均能源消耗和碳排放的水泥路面21.6% - -28.2%低于沥青路面在生命周期。(4)可靠性分析的结果表明,LCA模型稳定,波动幅度约为10%。(5)根据研究背景设置,没有明显的环境差异15年设计寿命沥青路面和30年期设计沥青路面在95%置信水平。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

引用

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