低碳經(jīng)濟(jì)視角下的新型公交系統(tǒng)選型研究

李瑋瑋

摘要：論文中首先對(duì)新型公交系統(tǒng)的分類進(jìn)行分析，并對(duì)有軌電車、BRT以及新型無(wú)軌電車的技術(shù)特性進(jìn)行對(duì)比，提出綜合成本的構(gòu)成要素，并建立基于低碳經(jīng)濟(jì)視角的新型公交系統(tǒng)綜合成本測(cè)算模型，分析了不同客流條件下新型公交系統(tǒng)的選擇條件和規(guī)律，最后通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了模型的有效性和可行性。

Abstract： The paper first analyzes the classification of new public transit systems， compares the technical characteristics of trams， BRTs and new trolleybuses， proposes the components of comprehensive cost， and establishes a new comprehensive cost estimation model for public transit system based on low-carbon economic perspective， and analyzes the selection conditions and laws of new public transit system under different passenger flow conditions. Finally， the validity and feasibility of the model are verified by an example.

關(guān)鍵詞：低碳經(jīng)濟(jì);新型公交系統(tǒng);系統(tǒng)選型

Key words： low-carbon economy;new public transit system;system selection

中圖分類號(hào)：F572;F205? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）34-0258-03

0? 引言

新型公交系統(tǒng)（New Public Transit System）是近年來(lái)新出現(xiàn)的地面獨(dú)立路權(quán)、舒適環(huán)保等特征的中低運(yùn)量公共交通系統(tǒng)總稱，包括有軌電車、無(wú)軌電車、BRT、行人輔助系統(tǒng)等多種交通系統(tǒng)。隨著“健康生活、綠色出行”理念逐漸深入人心，以節(jié)能、環(huán)保、高效、美觀為特征的新型交通工具越來(lái)越受到人們歡迎，面對(duì)不同的發(fā)展環(huán)境和建設(shè)條件，選擇何種類型的新型公交系統(tǒng)也成為亟需解決的問(wèn)題。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了一定的探討，Kühn F（2002）[1]討論了BRT與輕軌的選型問(wèn)題，提出對(duì)于中等城市可首選BRT方式，當(dāng)客流持續(xù)增大到一定程度或財(cái)力充足時(shí)，可選擇建設(shè)輕軌。Hass-Klau，C.（2003）[2]從財(cái)政、運(yùn)營(yíng)、需求等方面對(duì)公交和輕軌進(jìn)行了全面的比較分析;Luke， Stephen等（2006）[3]對(duì)各種不同的公共交通方式進(jìn)行了對(duì)比，并介紹了其在世界各主要國(guó)家的應(yīng)用情況。Scherer， Milena（2010）[4]分析了輕軌比公交更具吸引力的原因。國(guó)內(nèi)學(xué)者李媛媛等（2005）[5]通過(guò)多屬性決策方法，對(duì)常見(jiàn)公共交通模式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性進(jìn)行了分析。

綜上所述，國(guó)內(nèi)外學(xué)者從經(jīng)濟(jì)、運(yùn)營(yíng)等角度對(duì)新型公交系統(tǒng)選型進(jìn)行了研究，但未從低碳視角對(duì)系統(tǒng)選型進(jìn)行深入剖析，也未考慮碳稅等對(duì)成本的影響，論文擬從低碳經(jīng)濟(jì)視角，對(duì)新型公交系統(tǒng)進(jìn)行分析，力爭(zhēng)構(gòu)建基于低碳理念的新型公交系統(tǒng)選擇方法。

1? 新型公交系統(tǒng)類型分析

1.1 系統(tǒng)定義

新型公交系統(tǒng)目前在國(guó)際上尚缺乏嚴(yán)格、統(tǒng)一的定義，狹義上是指AGT自動(dòng)導(dǎo)向新交通系統(tǒng)或APM自動(dòng)旅客捷運(yùn)系統(tǒng)。廣義上的新型公交系統(tǒng)是為彌補(bǔ)現(xiàn)有交通方式在運(yùn)行環(huán)境和服務(wù)上的缺失，或是由于現(xiàn)有交通方式難以適應(yīng)出行需求而出現(xiàn)的新型公共交通方式的總稱。新型公交系統(tǒng)是介于傳統(tǒng)大運(yùn)量地鐵和公共汽電車系統(tǒng)之間的公共交通方式，通常包括行人連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)、中低運(yùn)量軌道交通系統(tǒng)、無(wú)軌電車系統(tǒng)等。新型公交系統(tǒng)具體發(fā)展形式多樣，論文主要對(duì)應(yīng)用最廣泛的幾種系統(tǒng)，如有軌電車、無(wú)軌電車、快速公交BRT、導(dǎo)向巴士等進(jìn)行深入分析。

1.2 系統(tǒng)特征比較分析

現(xiàn)代有軌電車、快速公交BRT以及無(wú)軌電車系統(tǒng)均能適應(yīng)單向客流需求在3000到10000人次/小時(shí)的客流走廊;但快速公交BRT系統(tǒng)可以通過(guò)超車道、多車站設(shè)置以及靈活的線路運(yùn)營(yíng)組織滿足更高量級(jí)的客流需求。

1.2.1 鋼輪鋼軌與膠輪導(dǎo)軌有軌電車

根據(jù)走行系統(tǒng)的差異，現(xiàn)代有軌電車可分為鋼輪鋼軌有軌電車和膠輪導(dǎo)軌電車兩類，其基本技術(shù)性能如表1。

從技術(shù)性能上看，膠輪導(dǎo)軌電車具有爬坡能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)彎半徑小的優(yōu)勢(shì)，而鋼輪鋼軌電車則具有運(yùn)能大、供電方式多樣的優(yōu)勢(shì)。

從經(jīng)濟(jì)性能上分析，采用國(guó)產(chǎn)70%低地板鋼輪鋼軌電車，單位公里建設(shè)成本為3000～4000萬(wàn)元;若采用國(guó)外進(jìn)口100%低地板鋼輪鋼軌有軌電車，車輛購(gòu)置費(fèi)用增加較高，單車購(gòu)置費(fèi)用約為2000～3000萬(wàn)元，膠輪導(dǎo)軌電車更是高于鋼輪鋼軌有軌電車。（表2）

可見(jiàn)，膠輪導(dǎo)軌電車供應(yīng)廠家少、國(guó)產(chǎn)化率低，車輛及相關(guān)設(shè)施配件多依賴進(jìn)口，訂購(gòu)時(shí)間長(zhǎng)、成本高;國(guó)內(nèi)70%低地板鋼輪鋼軌有軌電車生產(chǎn)已較為普及，多個(gè)廠家已引進(jìn)100%低地板有軌電車生產(chǎn)，從經(jīng)濟(jì)性角度看，鋼輪鋼軌有軌電車更占優(yōu)勢(shì)。

1.2.2 有軌電車、BRT與新型無(wú)軌電車

從低碳出行角度分析，快速公交BRT采用化石燃料能源，會(huì)對(duì)城市環(huán)境帶來(lái)一定的污染，而有軌電車和無(wú)軌電車一般采用電力牽引，可采用水力、風(fēng)力及核能等發(fā)點(diǎn)，對(duì)環(huán)境影響相對(duì)較小。隨著人類生存環(huán)境的不斷惡化，較多國(guó)家和地區(qū)開(kāi)始研究出臺(tái)碳稅征收制度，如法國(guó)確定碳稅標(biāo)準(zhǔn)為每排放1噸二氧化碳征收17歐元，國(guó)內(nèi)財(cái)政部等相關(guān)部門也對(duì)碳稅征收開(kāi)展了前期研究，提出以征收碳稅替代能源稅的初步方案。因此，在分析交通工具的選型方式時(shí)，需考慮碳稅對(duì)系統(tǒng)建設(shè)成本的影響。

從經(jīng)濟(jì)性能角度，有軌電車、無(wú)軌電車及BRT的投資成本及運(yùn)營(yíng)年限有所差異。經(jīng)濟(jì)性能比較要考慮綜合成本效益分析，對(duì)比各系統(tǒng)的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)以及維護(hù)、能源消耗等綜合費(fèi)用，具體計(jì)算方法將在后續(xù)進(jìn)行詳細(xì)分析。

2? 綜合成本模型構(gòu)建

從前面分析可知，有軌電車、無(wú)軌電車及BRT系統(tǒng)的成本主要包括基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本、車輛購(gòu)置成本、基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)成本、車輛維護(hù)成本、運(yùn)營(yíng)能耗及碳稅等費(fèi)用。

2.1 發(fā)車頻率

記某條線路高峰期單向最大斷面客流為V，BRT、無(wú)軌電車及有軌電車的標(biāo)準(zhǔn)載客量為Ci i=1，2，3，其中1代表快速公交BRT，2代表無(wú)軌電車，3代表有軌電車。發(fā)車頻率可通過(guò)如下公式計(jì)算：

2.6 能耗費(fèi)用

隨著對(duì)低碳出行理念的重視，尾氣排放對(duì)新型公交系統(tǒng)的選擇影響越來(lái)越大。（圖2）

此處采用碳稅統(tǒng)計(jì)的方法，將尾氣排放對(duì)環(huán)境及成本的影響納入比較體系。記BRT年均消耗柴油pi升，每升產(chǎn)生二氧化碳qi千克，每千克二氧化碳征收碳稅wi元，則碳稅費(fèi)用Hi為：

2.7 綜合成本

新型公交系統(tǒng)的綜合成本Si可通過(guò)下公式進(jìn)行計(jì)算：

3? 系統(tǒng)選型案例分析

某條線路走廊長(zhǎng)20km，單向最大斷面客流為1萬(wàn)人次/h，備選快速公交BRT的載客量為150人/列，無(wú)軌電車為180人/列，有軌電車為250人/列;車輛單價(jià)分別為200萬(wàn)元、400萬(wàn)元及2000萬(wàn)元;根據(jù)同類城市的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，預(yù)計(jì)的基礎(chǔ)建設(shè)總投資分別為2億元、5億元及13億元;年均每公里基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)費(fèi)用分別為1.65萬(wàn)元/公里、3.35萬(wàn)元/公里及11萬(wàn)元/公里;BRT、無(wú)軌電車和有軌電車單位車公里的維護(hù)費(fèi)用分別為0.58、0.43和0.64英鎊[6]，單位車公里的能耗費(fèi)用分別為2.16、0.54、0.9元;每升柴油排放2.7kg二氧化碳，每噸二氧化碳征收碳稅17歐元，快速公交BRT每車公里消耗柴油0.56升。試計(jì)算客流走廊選擇不同新型公交系統(tǒng)的年均綜合成本。

3.1 案例分析

通過(guò)前述建立的模型，代入相應(yīng)的公式進(jìn)行計(jì)算。

公共交通BRT平均每年的綜合成本Si為：

同理可獲得，S2=0.94億元，S3=1.49億元。

故在單向最大斷面客流為1萬(wàn)人次/h的情況下，考慮年均綜合成本，無(wú)軌電車電車費(fèi)用最小，鋼輪鋼軌有軌電車費(fèi)用次之，快速公交BRT年均綜合成本最高。

3.2 規(guī)律挖掘

根據(jù)上述分析發(fā)現(xiàn)，不同新型公交系統(tǒng)的年均綜合成本隨著客流變化而發(fā)生變化，在其它參數(shù)確定的情況下，繪制不同單向最大斷面客流對(duì)應(yīng)的綜合成本變化曲線。（圖3）

從圖3中可以發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律：

規(guī)律1：無(wú)軌電車的年均綜合成本在三種新型公交系統(tǒng)中總體最低，由于系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)采用電力，且基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本低，從綜合成本角度看，無(wú)軌電車系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性能最佳。

規(guī)律2：當(dāng)高峰時(shí)段單向最大斷面客流低于8000人次/h時(shí)，快速公交BRT的年均綜合成本低于有軌電車，此時(shí)可考慮采用在快速公交走廊內(nèi)運(yùn)行無(wú)軌電車車輛，則更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

規(guī)律3：當(dāng)高峰時(shí)段單向最大斷面客流高于8000人次/h時(shí)，客流總量明顯，快速公交BRT的年均綜合成本高于有軌電車，此時(shí)采用有軌電車系統(tǒng)更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

4? 研究展望

新型公交系統(tǒng)選型研究除了綜合成本因素外，還需考慮城市街道地形，如轉(zhuǎn)彎半徑、線路坡度、供電方式、城市財(cái)政能力、城市所處氣候環(huán)境（如冬天是否易結(jié)冰）等條件，在未來(lái)的研究中可考慮將多種因素綜合納入選型的評(píng)價(jià)體系，進(jìn)一步構(gòu)建新型公交系統(tǒng)科學(xué)選型理論體系。

參考文獻(xiàn)：

[1]Kühn F. Bus rapid or light rail transit for intermediate cities？[J]. Urban Mobility for All-La Mobilite Urbaine pour Tous CODATU X Goddard and Fatonzoun （eds） Swets & Zeilinger， Lisse The Netherlands， 2002.

[2]Hass-Klau C. Bus Or Light Rail： Making the Right Choice ： a Financial， Operational and Demand Comparison of Light Rail， Guided Buses， Busways and Bus Lanes[M]. Environmental and Transport Planning， 2003.

[3]Luke S， MacDonald M （2006）. Public transport mode selection： a review of international practice. Paper presented at： European Transport Conference 2006.

[4]Scherer M. Is Light Rail More Attractive to Users Than Bus Transit？[J]. Transportation Research Record： Journal of the Transportation Research Board， 2010， 2144（1）： 11-19.

[5]李媛媛，周偉，王元慶.城市公共交通發(fā)展模式的確定方法[J].交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息，2005，5（3）：41-45.

[6] Condon P M， Dow K. FOUNDATIONAL RESEARCH BULLETIN[J]. 2009.