長三角地區(qū)城市居民交通出行能源效率最優(yōu)化探究

徐 棟 劉添祺 胡秋宏，張曉琳

(1.山東大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 山東濟(jì)南 250100 2.中國藥科大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 江蘇南京 210009 3.常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院基礎(chǔ)部 江蘇常州 213164)

長三角地區(qū)城市居民交通出行能源效率最優(yōu)化探究

徐 棟1劉添祺2胡秋宏3，張曉琳1

(1.山東大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 山東濟(jì)南 250100 2.中國藥科大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 江蘇南京 210009 3.常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院基礎(chǔ)部 江蘇常州 213164)

針對長三角地區(qū)城市發(fā)展和居民出行情況，使用專家調(diào)查和SP調(diào)查法，在分析各種出行方式特點的基礎(chǔ)上，建立了居民出行方式評價體系。利用數(shù)學(xué)計算，對現(xiàn)有的出行方式進(jìn)行了綜合評價，探究了長三角城市居民交通出行能源效率最優(yōu)化方式，對長三角城市居民日常出行選擇有一定的指導(dǎo)意義。

長三角地區(qū);能源效率;最優(yōu)化;出行方式選擇

0 引言

自從汽車問世以來，石油在全球的開采量隨之上升，而石油的儲量卻是有限的。據(jù)預(yù)測，以當(dāng)前的開采速度，世界石油的儲量僅為77年，而汽車燃料的燃燒所帶來的環(huán)境污染更是災(zāi)難性的。據(jù)我國環(huán)保部門統(tǒng)計，城市中的大氣污染有60%均來自交通車輛排放的廢氣。

我國城市交通問題歷來就受到黨和政府的重視。隨著社會主義建設(shè)的蓬勃發(fā)展，在北京、上海、廣州等大城市相繼建造了地鐵、輕軌、高架線等，以緩解交通緊張狀況，并減少城市空氣的污染源。但燃油客車仍是我國城市公共交通的主力軍，而且隨著城市建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，燃油客車的數(shù)量成直線上升之勢。為了緩解燃油汽車的污染，我國有關(guān)部門頒布了各種法規(guī)，對汽車的排放指標(biāo)作出硬性規(guī)定，如發(fā)動機(jī)排放未達(dá)到歐洲Ⅱ號標(biāo)準(zhǔn)的轎車不能在北京、上海等大城市行駛;未達(dá)歐I標(biāo)準(zhǔn)的大中輕型客車不能上牌照等。盡管如此，這些措施也只能在一定程度上減少污染。

目前我國城市燃油公交車的保有量約為50萬輛，它們以約75 dB的噪音穿行于城市中，并對空氣造成污染。因此，推動城市公共交通系統(tǒng)的改革刻不容緩，而選擇能效最優(yōu)化的合理出行方式、開發(fā)新能源交通工具更是成為解決城市交通能源問題的一大重任。

1 長三角城市居民主要采取的交通出行方式

長三角地區(qū)城市發(fā)展迅速，近年來城市交通也有了長足的發(fā)展。繼上海的軌道交通運行后，南京也建成了地鐵1號線和2號線。而另一個公交優(yōu)先城市——常州，也建成了若干條快速公交線路(BRT)。市民的交通出行方式有了多樣的選擇，這其中除政府的政策因素外，也有社會個人等其他因素。在當(dāng)今的長三角地區(qū)，市民出行的方式豐富多樣:私家車、公交車、地鐵、自行車、出租車、電動車、步行等，出行方式的多樣化給城市帶來了發(fā)展，也給市民出行帶來了選擇的矛盾。

每種出行方式都有各自的優(yōu)缺點，而且不同的市民有著不同的傾向。本文旨在對城市居民的出行方式作出綜合的評定，在評定中更著重于能源效率，即能源最優(yōu)化，不僅環(huán)境優(yōu)化，經(jīng)濟(jì)也要優(yōu)化，同時兼顧其他各個方面，力求建立一套科學(xué)合理而又簡明易行的能源效率最優(yōu)化評估體系。

2 出行方式選擇評估體系的建立

居民交通出行考慮的不僅局限于綠色環(huán)保和經(jīng)濟(jì)，在方便性、快捷性、安全性等方面也要兼顧。本次前期調(diào)查采用兩階段遞進(jìn)式的SP調(diào)查分析法。第一階段采用無約束條件的意愿調(diào)查，從總體上了解選擇方式的差異性，從而獲取長三角地區(qū)的居民出行方式選擇特征。經(jīng)統(tǒng)計，第一次調(diào)查后筆者將影響居民交通出行方式選擇的因素歸結(jié)為6個指標(biāo):環(huán)保性U1、經(jīng)濟(jì)性U2、快捷性U3、舒適性U4、方便性U5、安全性U6，故居民出行方式選擇的模糊評判因素集合U應(yīng)為U={U1，U2，U3，U4，U5，U6}。根據(jù)上文市民的7種出行方式即私家車M1、公交車M2、地鐵M3、自行車M4、出租車M5、電動車M6、M7，故居民出行方式的集合M應(yīng)為M={M1，M2，M3，M4，M5，M6，M7}。［1-2］

集合中的各個指標(biāo)有各自的權(quán)重，利用專家調(diào)查法和SP調(diào)查法來對各個指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行有效的計算分析。國內(nèi)外的相關(guān)研究表明，通過調(diào)查人們對假定條件下多個方案所表現(xiàn)出來的主觀偏好，以隨機(jī)效用函數(shù)理論為基礎(chǔ)建立離散選擇模型，是研究不同環(huán)境下交通選擇行為的有效方法。利用以上方法，可以得出較為科學(xué)的指標(biāo)權(quán)重，因為兩種調(diào)查方法的結(jié)合能夠?qū)⑵胀ㄊ忻窈蛯＜业囊庖娋C合起來，從而既保證了調(diào)查量，又保證了科學(xué)性。［3］如圖1所示。

圖1 研究方法流程圖

2.1 具體研究步驟

首先，筆者結(jié)合專家調(diào)查法和SP調(diào)查法，針對6項指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重評定，以能源效率最優(yōu)化為重點，得出環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性、快捷性、舒適性、方便性、安全性各自在市民交通出行中所占的權(quán)重。分別在上海、南京、無錫、蘇州、常州5地的繁華地段進(jìn)行了市民調(diào)查，共收回問卷1 042份，其中有效問卷為993份，分別為上海197份，南京200份，無錫188份，蘇州176份，常州232份。在調(diào)查的同時，還就市民心中各指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行詢問與收集。

接著，針對各個指標(biāo)，利用SP調(diào)查法獲得在日常交通出行過程中每個指標(biāo)下各種出行方式的評定，獲得在某個指標(biāo)下各種出行方式的先后排名次序和得分比例。

最后，將6個指標(biāo)和7種出行方式進(jìn)行交叉評定，根據(jù)第一步和第二步的結(jié)論，將各種出行方式在每種指標(biāo)下的評定相加，得出該種出行方式最終綜合評定。［4］

2.1.1 環(huán)保性評價

本文旨在探究能源效率最優(yōu)化的出行方式，將較大的比重放在了環(huán)保性指標(biāo)的權(quán)重評價上，利用專家調(diào)查法和SP調(diào)查法進(jìn)行綜合評定。在市民調(diào)查問卷中，有143名市民表明日常交通出行中交通方式的環(huán)保性最為重要，占總體的14.40%。

同時，通過走訪江蘇省交通控股公司、常州市公交集團(tuán)總公司、南京市公交總公司、常州市車管所等部門，針對市民交通出行所帶來的環(huán)保性問題進(jìn)行了專家調(diào)查。行業(yè)人士認(rèn)為，環(huán)保問題的確是現(xiàn)在市民出行需要考慮的問題，它不僅對當(dāng)代人有著影響，更對子孫后代有著影響。

以常州舉例，常州市今年將公交事業(yè)放在優(yōu)先地位，在2005年底就已完成308輛車的“油改氣”改造，建設(shè)了2座天然氣加氣站。2005年常州公交百公里油耗25.19升，千車公里成本3 825元，人車比為2.38:1，人均運營里程22 079公里，主要經(jīng)營指標(biāo)名列省內(nèi)同行業(yè)前茅。至2009年7月底常州公交目前擁有運營車輛2 467輛，其中柴油車1 760輛(歐Ⅲ排放為 1 012輛)占 71.26%;天然氣(CNG)車488輛，占全部車輛比例為19.78%;汽油車219輛，占全部車輛比例為8.87%;空調(diào)車數(shù)量為1 507輛，占全部車輛比例為61.08%。

現(xiàn)有1 760輛柴油車中，有1 012輛達(dá)到歐Ⅲ排放的車輛，均為2007年以后購入的新車，該車的排放標(biāo)準(zhǔn)高于現(xiàn)在的天然氣車(因已改裝的天然氣車和新購的65輛排放為歐Ⅱ標(biāo)準(zhǔn));加上已有的488輛CNG車，共有1 500輛低排放車輛，占全部車輛的比例達(dá)到60.80%。這個結(jié)構(gòu)在行業(yè)內(nèi)相當(dāng)先進(jìn)，環(huán)保價值高于經(jīng)濟(jì)價值，得到了省、市政府部門的肯定，被中國城市交通協(xié)會評為中國城市公共交通節(jié)能減排優(yōu)秀企業(yè)。［5］同時其他城市也在對交通出行造成的環(huán)境污染問題進(jìn)行了不同方式的處理，例如上海市在世博期間大力提倡綠色出行，南京市大力發(fā)展地鐵建設(shè)等。

專家認(rèn)為在6項評定指標(biāo)中，環(huán)境保護(hù)性的權(quán)重應(yīng)該在20%左右，將專家意見和市民意見綜合起來確定環(huán)保性的權(quán)重為17.20%。在根據(jù)SP調(diào)查法對各種出行方式對于環(huán)保性的評定中私家車為118票，占11.88%;公交車為134票，占13.49%;地鐵為206票，占20.75%;自行車為139票，占14.00%;出租車為93票，占9.37%;電動車為117票，占11.78%;步行為186票，占18.73%。見圖2。

2.1.2 經(jīng)濟(jì)性評價

經(jīng)濟(jì)預(yù)算是市民出行考慮的重要因素，在此次SP調(diào)查中，有204位市民將經(jīng)濟(jì)性考慮放在了交通出行的第一位，占比例為20.54%。無論是私家車的購車費、油費、養(yǎng)路費等費用，還是公交地鐵的票價或是出租車的費用都是市民出行考慮的重點。

圖2 各種出行方式環(huán)保性評價

經(jīng)調(diào)查，在公交車方面，按照百公里成本常州、蘇州、無錫、南京分別為382.5元、378.0元、432.6元、421.0元。而各市的公交車票價分別是:常州所有公交為1元，部分快速公交轉(zhuǎn)乘無需再次投幣;蘇州、無錫、南京空調(diào)車為2元，非空調(diào)車為1元，非空調(diào)車數(shù)量已大大減少。地鐵以南京和上海為例，南京地鐵為2元、3元、4元票價制，上海則是6公里以內(nèi)3元，6～16公里4元，16公里以上每10公里加收1元，上不封頂。私家車按照油耗來算，平均百公里為8 L汽油，約合56元(93號汽油約7元)。出租車方面，都由起步價、超過起步距離每公里價格和附加燃油費組成。起步價為5至8元不等，距離為3公里，附加燃油費為1元。

在市民調(diào)查中，自行車和步行的經(jīng)濟(jì)性評價最高，分別為17.93%和17.42%，兩者只是由于出行成本較低顯示出經(jīng)濟(jì)性良好，但是這兩者均受其他方面限制過大;公交和地鐵隨后，為15.91%和16.62%，部分公交優(yōu)先城市比例更高;電動車為12.69%;私家車排在最后為9.97%，由于油費等一系列費用導(dǎo)致私家車在經(jīng)濟(jì)性上有較大的劣勢。［6］如圖3所示。

圖3 各種出行方式經(jīng)濟(jì)性評價

2.1.3 快捷性評價

交通出行的快捷性在調(diào)查中所占比例最小，為146票，占14.70%。因為調(diào)查的是市民上下班(上下學(xué))的交通出行過程，所以對特定的市民來說具有相對固定的出行方式。其中快捷性已較為固定，市民上班或上學(xué)之前都會根據(jù)往常的出行計劃預(yù)留足夠的時間。快捷性主要體現(xiàn)在發(fā)生突發(fā)事件時某種交通出行方式所具有的較快完成出行過程且到達(dá)目的地的能力。

調(diào)查中各種交通方式的快捷性評價中私家車為23.97%、公交車為14.40%、地鐵為15.81%、自行車為7.96%、出租車為22.66%、電動車為10.88%、步行為4.33%。

從調(diào)查結(jié)果中可以看出，私家車和出租車評價最高，因為兩者有較大的自由度，可以快速地到達(dá)目的地，而不必受到公交車固定路線的影響。地鐵和公交車緊隨其后，也表明了政府部門提倡公交優(yōu)先的政策后，公共交通服務(wù)有了較大的改善，站點、路線的增多使得其快捷性上升。而自行車、電動車和步行的出行方式由于城市規(guī)模的增大，出行距離的加長，快捷性方面很難再給以較高評價。

2.1.4 舒適性評價

當(dāng)今人們生活水平提高，對出行過程中的舒適度也有了要求，在調(diào)查中有165位市民將舒適性放在了第一位，占到總體的16.62%。

在各項出行方式的比較中，私家車位居第一為25.38%，出租車、地鐵、公交車緊隨其后分別為18.03%、16.82%、15.01%，而自行車、電動車、步行分別為8.26%、8.76%、7.75%。

私家車的舒適性無可非議地占據(jù)了最高的比例，這也是大多數(shù)購車市民考慮的重點，私家車出行的確能夠大幅提高舒適程度。在公共交通方面，越來越多的大型空調(diào)車加入到運營行列中，舒適度也較以往有了大幅的提高，目前常州市市區(qū)的所有公交車均為空調(diào)車。地鐵舒適度也受到市民的較高評價，穩(wěn)定的運行和適宜的溫度也讓市民更多選擇地鐵，只是交通高峰時期擁擠的公共交通會使舒適度大大下降，這也是各市發(fā)展公共交通需要面對的問題。

2.1.5 方便性評價

城市公共交通的發(fā)展主要就是為了方便市民的出行，減少環(huán)境污染和城市道路交通壓力，市民對交通出行的方便性也有一定的要求。私家車在路程設(shè)計和需要步行距離上有較大的優(yōu)勢，而地鐵和公交車因為有固定線路和站點的約束，方便性受到了一定影響，完整性也降低，即部分路段需要步行。在調(diào)查中有157位市民認(rèn)為方便性應(yīng)首要考慮，占到了15.81%。

各種出行方式中，方便性最高的是私家車21.65%，接著為出租車20.75%，公交和地鐵分別為17.42%和16.82%，自行車、電動車、步行分別為7.55%、8.96%和6.85%。

為了進(jìn)一步了解市民對城市公交的舒適度、方便性等情況，筆者以各城市公交系統(tǒng)的專家調(diào)查為基礎(chǔ)，以各城市公交的客運量、滿載率、車輛人員比等指標(biāo)為調(diào)查對象，進(jìn)行了對比分析，從中也橫向反映了各市公交系統(tǒng)在舒適度、方便性等方面的差異。如表1所示。

表1 各城市公交數(shù)據(jù)比較

2.1.6 安全性評價

出門在外，安全性也是市民考慮的重要因素。作為城市交通，每天大小不斷的事故都會發(fā)生，市民總希望自己的出行能夠在平安中度過，有178票選擇了安全性作為出行的首要考慮對象，占到17.93%。

各種出行方式在安全性上的評價為:私家車16.62%、公交車20.24%、地鐵24.57%、自行車8.46%、出租車14.90%、電動車5.84%、步行9. 37%。

2.2 數(shù)據(jù)匯總和計算

將所有的數(shù)據(jù)匯總成一個表格，即表2，表2顯示了6項指標(biāo)和7項出行方式的評價匯總。

由于環(huán)保性指標(biāo)所占的權(quán)重為專家調(diào)查法和SP調(diào)查法所得的平均值，所以將環(huán)保性指標(biāo)權(quán)重處理后，按照各個指標(biāo)之間的比例重新?lián)Q算各項權(quán)重百分比，使得6項總和為100%。同時將各個指標(biāo)中最高評價的交通出行方式定位100分，其他各出行方式按照比例進(jìn)行百分換算，得出相應(yīng)的評價分?jǐn)?shù)。最后將每個交通出行方式的各項得分乘以該項的權(quán)重，并累加得到該出行方式的最終評分。如表2所示，7種出行方式最終評定分?jǐn)?shù)由高到低為:地鐵84.79分、私家車78.34分、公交車73.51分、出租車68.42分、步行53.56分、自行車52.65分、電動車46.23分。

表2 6項指標(biāo)和7項出行方式的評價數(shù)據(jù)匯總

由表2可以看出，在對各種交通出行方式的評價中，以地鐵最高，電動車最低。地鐵在環(huán)保性和安全性上都排在最前，且在其他各個方面也有較高評價，成為市民交通出行能源效率最優(yōu)化的首選交通方式。私家車在快捷性、舒適性和方便性上有著較大的優(yōu)勢，但是在經(jīng)濟(jì)性上有著不小的缺憾，購車和日常的養(yǎng)車開銷也成為私家車經(jīng)濟(jì)性上的軟肋，而且近年來由于私家車數(shù)量的不斷增多，城市道路交通擁堵現(xiàn)象也越來越明顯，停車場的緊缺，導(dǎo)致私家車的快捷性和方便性也逐漸降低。相反，公共交通也成了市民出行的良好選擇。電動車、自行車和步行等方式由于受出行距離的限制較大，不能較好地符合大多數(shù)市民的出行要求，從而逐漸退為市民們外出游玩休閑和健身娛樂的選擇。

3 討論和展望

本文利用了專家調(diào)查法和SP調(diào)查法對7種出行方式的6項指標(biāo)進(jìn)行了數(shù)字化的評價，并且得出了一些具體的評價參數(shù)，從而對市民交通出行能源最優(yōu)化的選擇有了一定的了解和結(jié)論。地鐵獲得最高的評價也表明了公共交通是將來交通出行能源效率最優(yōu)化的方向，優(yōu)良的公共交通能夠更加合理地利用資源并且減少環(huán)境污染，減少城市交通壓力，方便市民出行。

希望本文能給大力發(fā)展公共交通，合理規(guī)劃城市交通方案帶來一定的借鑒意義，使私家車和公共交通能夠更和諧地發(fā)展，從而使得居民交通出行更加環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、快捷、方便、舒適和安全。同時能夠使現(xiàn)有的出行方法的優(yōu)劣特點在本次評價中被挖掘出來，以此為經(jīng)驗或警示，對現(xiàn)有的出行方式做出更為合理和優(yōu)化的改進(jìn)，從而提高資源的利用率，減少對環(huán)境的污染，讓人們真正做到出行能源效率和環(huán)境保護(hù)的最優(yōu)化。

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Research on the Optimized Energy-saving Transportation of Urban Dwellers＇in Yangtze Delta Region

XU Dong1LIU Tian-qi2HU Qiu-hong3， ZHANG Xiao-lin1
(1.School of Environmental Science and Engineering，Shandong University，Jinan 250100 2.School of Biology and Technology，China Pharmaceutical University，Nanjing 210009 3.Department of Basic Courses，Changzhou College of Information Technology，Changzhou 213164，China)

Aiming at the development of the cities in Yangtze Delta region and the urban dwellers＇transportation，applying expert investigation and stated preference survey，the paper presents the dwellers’transportation evaluation system based on the analysis of features of transportation.By calculation，the paper makes a comprehensive evaluation of the transportation，discusses the optimized energy-saving transportation of urban dwellers in Yangtze Delta region，which is significant to the choice of transportation of dwellers there.

Yangtze Delta region;energy efficiency;optimization;choice of transportation

F 502

B

1672-2434(2011)03-0088-05

2011-04-12

徐 棟(1989-)，男，從事研究方向:環(huán)境工程