トラックの隊列走行により、統合車両の温室効果ガス排出量が変化する

Nature Communications volume 14、記事番号: 4495 (2023) この記事を引用

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温室効果ガスの排出削減は、気候変動緩和の柱となっています。 トラックの隊列走行は、道路上の車両からの排出ガスを削減する戦略として提案されています。 しかし、この技術が道路インフラの排出量に及ぼす相互作用の可能性は依然として不明である。 ここでは、北米全土の 1,457 の道路区間にわたる大規模な道路ネットワーク レベルで、車両と道路の統合システムに対するトラックの隊列走行の脱炭素化効果を評価します。 我々は、トラックの隊列走行はトラックの運行によって引き起こされる排出ガスを削減するが、道路インフラの耐久性をより早く劣化させ、より頻繁なメンテナンス作業により道路排出量が27.9%増加することを示した。 全体として、トラックの隊列走行により、車両と道路の統合システムの排出量が 5.1% 削減されます。 排出削減の利点とは対照的に、トラックの隊列走行は自動車ユーザーと交通機関に追加の経済的負担をもたらすため、排出量とコストの間、および機関とユーザーの間のトレードオフを考慮する必要があります。 私たちの研究は、気候変動を緩和するためのトラックの隊列走行の潜在的な応用についての洞察を提供します。

人為起源の温室効果ガス (GHG) 排出量は、すべての主要産業部門で増加しています1。 GHG 排出量の増加は、地球温暖化、異常気象、土地劣化、海流変動などの気候変動を引き起こします2、3、4。 GHG 排出量の削減は、地球規模の気候変動と戦うために必要なステップとなっています。 運輸部門は世界のエネルギー関連排出量の 23% (CO2 換算 8.7 トン) を占めていると推定されており 1、主な排出源は車両による化石燃料消費です 5,6。 たとえば、米国 EPA (環境保護庁) は、道路車両からの排出が米国の総温室効果ガス排出量の 22% を占めると報告しています7。 したがって、道路交通部門における効果的な脱炭素化戦略と技術の開発には、GHG 削減の大きな可能性が秘められています。

車両関連の GHG 排出量を削減するために最近提案された戦略の 1 つは、トラックの隊列走行です 8,9。 トラックの隊列走行は列車の運転モードに似ており、後続のトラックが先頭のトラックにぴったりと従うことで空気抵抗を減らし、燃料消費量を減らします。 最新の空力シミュレーションと現場観察により、トラックの隊列走行によりトラックの燃費が向上し、車両から発生する GHG 排出量が削減されることが明らかになりました 10、11、12、13。 ただし、車両は交通システムの道路インフラと密接に相互作用します。 特に、トラックの隊列走行では、通常のトラックの運行と比較して、2 台の連続するトラックの荷物の積み込み間隔が短くなり、道路舗装層の自己修復が妨げられ、道路の耐久性が損なわれる可能性があります14、15、16、17、18。 その結果、トラックの隊列走行により、初期建設後の道路維持作業（亀裂のふさぎ、補修、フライス加工、オーバーレイなど）の要求が増大し、舗装の耐用年数が短くなる可能性があります。 初期建設後の道路維持作業では、作業自体を通じてだけでなく、車両の運行効率の低下（例：交通渋滞）によっても GHG 排出が発生します19、20、21、22。 道路維持による追加の排出は、交通システムの二酸化炭素排出量を再形成し、トラックの隊列走行による最終的な脱炭素化のメリットが不確実になります。 さらに、トラックの隊列走行の利点に関する既存の研究は、少数の交通および環境シナリオのみを対象としたプロジェクト レベルの調査に限定されています。 この技術が大規模な道路網に導入された場合、トラックの隊列走行の有効性にはかなりの不確実性が残る。

この研究では、車両と道路の統合インフラストラクチャ システムの GHG 排出量 (つまり、CO2 換算) に対するトラックの隊列走行の影響をネットワーク レベルで調査しました。 北米全土の合計 1,457 の道路セクションが評価に使用されました。その理由は 2 つあります。 まず、北米における一人当たりの自動車保有台数、道路走行距離、道路移動に関連した GHG 排出量は世界トップクラスです。 したがって、この地域における脱炭素化の潜在的な利点は、世界の GHG 削減に無視できない影響を与える可能性があります。 第 2 に、長期舗装パフォーマンス (LTPP) プログラムによって、この地域向けに広範な道路情報データベースが開発されました23。 LTPP データベースは、道路の位置、構造と材料の特性、交通量、気候帯、道路の性能、保守作業など、排出量分析に不可欠なデータを提供します (補足方法 1、補足データ 1 ～ 5 を参照)。 これらのデータを使用して、開発されたフレームワークを介して、トラックの隊列走行（想定）と非隊列走行（ベースライン）の代替手段によって生成される二酸化炭素排出量の変動を計算および評価しました（補足図1を参照）。 この結果は、トラックの隊列走行が車両と道路のインフラシステムの温室効果ガス排出にどのような影響を与えるかを明らかにしました。