《营运客车能源计量器具功能及数据采集规范》解读宣贯

北京市发展改革委、北京市质量技术监督局发布的《北京市能源计量能力建设实施方案(2012-2014)》,提出要在交通等领域推进“标准、计量、统计、监测、考核和监察等‘六位一体’”的节能基础能力建设、“实现油、新能源等各类能源利用数据的精确计量”的要求。《北京市2013-2017年清洁空气行动计划》中明确“2017年车用燃油总量较2012年下降5%,污染物排放下降25%”,并提出“建设北京市交通领域节能减排统计与监测平台”的任务考核工作。因此,北京市交通委员会启动“北京市交通领域节能减排统计与监测平台”建设,在公交、出租和旅游等行业的1.2万辆运营车辆安装车载能耗计量设备,实现运营车辆能耗数据的实时采集和动态监测,以进一步提升交通节能减排精细化管理水平。

图1   下载原图

在平台建设的实践过程中,北京交通发展研究院探索建设了满足“能耗、燃油、污染物排放、碳排放可分析可追溯、可分解可考核、可预测可预警”的交通领域节能减排统计监测体系(见图1),其中运营车辆的能源计量器具是重要基础。

传统的静态计量和统计的手段及器具都是针对水、电、气、热等固定源能源计量。城市交通移动源以机动车为主,传统的能源计量手段已不能满足交通行业需求。

随着城市管理要求的提升,单纯采集能耗数据的计量器具已不能满足使用要求。车载能耗计量器具已逐渐朝着融合能源消耗、污染物排放、车辆定位、车辆安全、故障维修等综合性的计量器具终端转变。目前,这方面综合性的技术还比较缺乏,且缺乏相应的检测认证手段,数据可靠性无法得到有效评估。

为此,需要研发针对运营车辆的能源计量器具,通过整合政府监管、企业管理和驾驶员服务等方面的需求,实现针对运营车辆能耗排放、减排装置、驾驶行为、车辆运行和时空定位等五维感知数据的计量采集,支撑政府决策和企业管理。

目前,针对运营车辆的能源计量方法包括体积计量法、质量计量法和OBD能耗计量法。以体积计量法和质量计量法为原理的车辆油耗仪、液位计等车载计量设备已有很长的制造和生产历史,且已经应用到车辆燃料消耗量限值测量中。但是这两种方法需要对车辆燃油系统进行改造,且设备标定程度复杂。同时,由于车联网和物联网等技术的逐渐兴起,以安吉星(On Star)、G-BOX等为代表的车辆智能化系统迅速发展,通过OBD能耗计量法逐渐受到关注。基于车辆实时、逐秒、微观的能耗排放计量和测算是国内外最新的发展趋势。

但是,目前市场上的营运客车能源计量器具缺乏标准,设备水平参差不齐。主要表现在:计量设备采集指标项不一致,设备之间不能通用,且导致平台的数据接入和分析的工作量大;计量设备能耗数据准确度缺乏检测和验证,不同设备的误差大;计量设备功能单一,已不能满足使用要求。

为了保证标准的可实施性,减少交通运输企业及设备厂商在推进和实施标准中的成本和负担,本标准的基本要求参照交通运输部《道路运输车辆卫星定位系统车载终端技术要求(JT/T794)》、《道路运输车辆卫星定位系统终端通讯协议及数据格式(JT/T808)》等两个行业标准的要求。

为了满足针对运营客车的能源消耗、污染物排放、车辆定位、车辆安全、故障维修等综合性的数据采集需求,本标准规定计量器具应具备定位、能源消耗、驾驶工况、排放状态等方面数据采集的功能。

计量器具的通信功能除应满足JT/T794,为了确保器具能够满足企业在节能减排管理、运营监控平台等多平台的综合数据采集需求,同时也为了满足企业在运营许可方面的工作需求,本标准规定器具具备多个平台的通信功能。

同时,为了保证数据的完整性,计量器具应支持断线重连功能,能在通信中断时以先进先出的方式存储不少于72000条信息,在恢复通信后将存储的相关信息补报上传。

由于计量器具的安装位置,一般都处于营运客车工作环境比较差的位置,温度高、颠簸严重,且容易受天气因素的影响,因此,本标准规定计量器具的可扩展性、卫星定位模块、无线通信模块、电气性能、环境适应性、电池性能、供电兼容性等应满足JT/T794的相关要求,气候环境适应性应满足GB/T19056的相关要求。

计量器具数据稳定性对于车辆能耗排放实时监测及分析具有重要的意义。为了确保数据完整性,本标准规定计量器具的平均无故障间隔时间(MTBF)最低为8000h。

数据采集间隔时间应能远程设置,最小间隔时间应能达1s。计量准确度要求如下:最大允许误差:±3%FS;最大允许误差绝对值的1/3;环境温度从18℃~22℃变化到-20℃~80℃范围内任一温度时,累积误差应不超过最大允许误差的1/3。

通信方式应符合JT/T794中的相关规定,通信协议采用TCP或UDP,监控中心作为服务器端,计量器具作为客户端。数据类型、传输规则、消息的组成、消息头的设置应满足JT/T808的相关要求。

本标准规定数据传输时间间隔应能远程设置,最大间隔应不大于30s。目的是在基本满足政府、企业对于车辆实时动态能耗排放情况在线监测需求的基础上,尽可能降低数据传输间隔,减少成本。同时为了提高器具的适用性,器具的数据传输时间应可以进行远程设置,可以减少人工成本。

能耗数据(见表1)。

驾驶工况数据(见表2)。

排放状态数据(见表3)。

本标准涵盖了公共汽电车、出租汽车、旅游客车、省际长途客运等营运客车上的能源计量器具。因此,不必要所有行业车辆计量器具完全满足所有数据指标要求。例如,排放状态数据中的尿素液位、SCR工作状态、氧化氮超限报警、NOx浓度值范围等数据项适用于大型柴油车,出租汽车的计量器具可不采集这部分指标。

表1 能耗数据表

表2 驾驶工况数据表

表3 排放状态数据表

在标准实施方面,政府管理部门出于对运输安全、运营管理等方面的要求,已经在运营客车强制安装了GPS终端,且本标准制定时就考虑了与交通部标准的衔接。因此,政府管理部门可在现有管理中添加此计量要求,可将GPS终端升级为计量器具。

为了确保计量器具能够满足标准要求,需建立运营客车能源计量器具检测技术和相应的检测方法,针对标准要求,从性能检测、功能检测、准确度检测和协议检测等方面开展检测。