氫燃料電池汽車在大型體育賽事的車輛選型及籌措方法研究

楊 軍，管城熠, 王聘璽，薛 晴, 趙 旭*，張 琪

(1.北清智創(chuàng)(北京)新能源汽車科技有限公司，北京 100176;2.北京交研都市科技有限公司，北京 100081; 3.北京交通發(fā)展研究院，北京 100073)

1 車輛的選型與籌措對(duì)大型賽事的重要性

車輛的選型與籌措是舉辦大型體育賽事的重要交通保障. 然而，國內(nèi)外目前并沒有一套成型的理論體系來支撐大型體育賽事的車輛選型和車輛籌措方案的設(shè)計(jì)[1]. 傳統(tǒng)的大型賽事中，車輛籌措往往只靜態(tài)地評(píng)估用車需求，所考慮的因素過少[2]. 例如，在涉及車輛選型問題時(shí)，僅根據(jù)現(xiàn)實(shí)中賽事的1個(gè)或數(shù)個(gè)需求來匹配合適的車型與數(shù)量，忽略了所選車輛的技術(shù)水平以及客運(yùn)交通需求是否滿足不同參與者的規(guī)模、需求量和對(duì)應(yīng)保障的優(yōu)先等級(jí)，是否適用于該場(chǎng)地的運(yùn)用和能源保障能力等問題，這將導(dǎo)致無法合理分析客運(yùn)交通需求，無法確定各種不同參與者的規(guī)模. 因此，車輛的選型與籌措需要結(jié)合多種因素動(dòng)態(tài)評(píng)估. 在所有車型中，氫燃料電池汽車因其零排放的優(yōu)點(diǎn)被稱為終極環(huán)保汽車，是促成未來汽車轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵途徑. 為了加快轉(zhuǎn)型進(jìn)程，本文旨在以氫燃料電池汽車在重大賽事的高效運(yùn)行為目標(biāo)，以需求為導(dǎo)向，多角度地考慮氫燃料電池汽車運(yùn)行場(chǎng)景，統(tǒng)籌規(guī)劃氫燃料電池汽車及基礎(chǔ)設(shè)施在大型賽事推廣應(yīng)用. 為新形勢(shì)下大型體育賽事車輛選型和籌措工作方案設(shè)計(jì)提供參考.

大型體育賽事中具有時(shí)間集中且服務(wù)對(duì)象多、起訖點(diǎn)布局分散、出行需求的類型多樣、車輛的功能與性能特點(diǎn)多樣、車輛的能源供給補(bǔ)給站點(diǎn)及其分布特征多樣、賽事地點(diǎn)與環(huán)境特征多樣，以及其他不同因素等復(fù)雜性特征[3]. 在這個(gè)基礎(chǔ)之上，本文采取多因素優(yōu)化的研究方法，通過確定車輛選型原則、刻畫出行特征、分析車輛技術(shù)水平、以及評(píng)估車輛能源的保障能力，敲定車輛選型的可行方案.

傳統(tǒng)的大型賽事的交通保障方案，往往只考慮了上述的車輛選型問題，而沒有迭代優(yōu)化選型方案[4]. 車輛的選型還應(yīng)與實(shí)際相結(jié)合，通過研討大型體育賽事的具體特點(diǎn)，優(yōu)化迭代選型方案，并最終設(shè)計(jì)滿足各方要求的方案. 在論述如何確定車輛選型方案后，本文還會(huì)將上述因素進(jìn)行耦合、迭代，優(yōu)化車輛的選型方案，從而最終得出理想的車輛籌措方案.

傳統(tǒng)的大型體育賽事交通保障方案大都使用以不可再生能源為動(dòng)力的傳統(tǒng)汽車、往往忽視了交通所帶的負(fù)面影響. 我國正處于能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，交通能源轉(zhuǎn)型的發(fā)展進(jìn)程也再次提速[5]. 氫能源作為新興的清潔能源，在交通領(lǐng)域并未得到規(guī)?；膽?yīng)用，車用氫能補(bǔ)給的基礎(chǔ)設(shè)施配建情況也尚處于初步發(fā)展期[6]. 因此，未來大型體育賽事的車輛選型與籌措方案，勢(shì)必會(huì)引入氫能源電池車. 本文在明確車輛選型與籌措方案的過程中，會(huì)疊加大型賽事蘊(yùn)含的環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)和諧等要求，包含氫燃料車的選型與籌措.

綜上所述，本文描述大型賽事車輛選型的一般方法和籌措方案設(shè)計(jì)并總結(jié)交通保障的多因素動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法的理論和實(shí)踐貢獻(xiàn).

2 大型賽事車輛選型的一般方法

2.1 確定車輛選型的原則

確定車輛選型方案之前，組織者需要與各利益相關(guān)方明確選型的原則. 通常需結(jié)合實(shí)際運(yùn)輸場(chǎng)景需求，提出清潔能源車輛選型方案，而各種賽會(huì)也會(huì)將自身在車輛應(yīng)用方面的特殊訴求納入，比如確保交通運(yùn)輸服務(wù)的清潔化、交通服務(wù)體驗(yàn)升級(jí)等.

2.2 基于服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)刻畫出行特征和劃分出行場(chǎng)景

2.2.1 明確車輛服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)

交通服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)是車輛選型的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，能明確各車輛服務(wù)對(duì)象享受的車輛服務(wù)類型及范圍，對(duì)于車輛選型發(fā)揮至關(guān)重要的作用.

1)車輛服務(wù)對(duì)象：大型體育賽事的交通服務(wù)對(duì)象主要包括運(yùn)動(dòng)員及隨隊(duì)官員、國際和國家體育組織人員、國際組織和國家高層官員、媒體、一般工作人員和觀眾等[6]，針對(duì)不同服務(wù)對(duì)象提供差異化的車型保障. 比如大型體育賽事中運(yùn)動(dòng)員及隨隊(duì)官員比賽訓(xùn)練班車服務(wù)采用9～12 m的大型客車，國際體育組織高等級(jí)官員專用車服務(wù)采用7座及以下小型客車[11].

2)車輛服務(wù)類別：通常車輛服務(wù)類別按照服務(wù)模式等進(jìn)行分類，決定車輛類型、能源類型及車輛配置的選擇. 車輛服務(wù)模式包括專用車和非專用車服務(wù)，專用車服務(wù)一般賦予使用者更多的自主權(quán)，在車輛使用的時(shí)間和空間上更為靈活.

2.2.2 刻畫各群體的服務(wù)特征和劃分出行場(chǎng)景

刻畫各群體的服務(wù)特征關(guān)鍵在于分析群體對(duì)于出行需求的關(guān)鍵指標(biāo)，這些運(yùn)輸特征包括是否為固定線路、線路的長度、續(xù)航里程以及發(fā)車頻次. 同時(shí)也要考慮環(huán)境因素，例如溫度、天氣情況、地面坡度、路面的高度以及轉(zhuǎn)彎半徑等[12]. 針對(duì)不同類型的車，各群體的服務(wù)特征的清單如表1所示.

表1 車型分類與出行服務(wù)特征的清單

在刻畫出行特征后，需要系統(tǒng)地對(duì)出行場(chǎng)景進(jìn)行分類. 區(qū)分各個(gè)場(chǎng)景下如何選擇合適的車輛，主要在于理清車輛的運(yùn)輸特征和環(huán)境特征. 前者指的是，在重大賽事的背景下，針對(duì)不同的運(yùn)輸需求，基于何種主要因素，根據(jù)車輛運(yùn)輸?shù)木唧w特征，來選擇滿足相關(guān)條件的車輛；后者主要指的是車輛能否適用于特定的相關(guān)重大賽事的環(huán)境，例如低溫或雨雪天氣等.

1)車輛的運(yùn)輸特征結(jié)合相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，車輛的運(yùn)輸特征主要從2個(gè)方面考慮，分別是：根據(jù)特定人群以及根據(jù)車輛的能源類型[13]. 第1個(gè)方面聚焦的是車輛的容量和人群的具體特征與需求；第2個(gè)角度主要關(guān)注的是車的能源情況. 除了這2個(gè)角度，還有其他角度可衡量車輛的運(yùn)輸特征，例如考慮車輛的品牌，即選擇的車是否是贊助商提供的.

2)當(dāng)選擇了合適的車輛之后，還要充分考慮賽事所在地區(qū)的環(huán)境特征，來充分評(píng)估選擇的車輛能否適應(yīng)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境. 環(huán)境特征主要包括溫度、天氣情況(如雨雪)，地面的坡度、以及路面的高度和路面的彎道半徑等. 考慮這幾個(gè)因素，主要是因?yàn)闅淙剂想姵仄囋诘蜏?、雨雪等極端天氣，爬坡能力和轉(zhuǎn)彎能力等方面都有一定的進(jìn)步空間. 綜上所述，選擇車型需要考慮運(yùn)輸特征和環(huán)境特征，運(yùn)輸特征主要根據(jù)人群和能源類型來選擇車輛類型.

2.3 車輛技術(shù)水平符合性分析

車輛技術(shù)水平分析核心是評(píng)估現(xiàn)有車輛產(chǎn)業(yè)技術(shù)水準(zhǔn)能否滿足各場(chǎng)景的出行需求. 基于對(duì)大型賽會(huì)服務(wù)人群的場(chǎng)景特征刻畫，分析不同場(chǎng)景特征下，車輛技術(shù)水平和使用性能的滿足程度. 首先構(gòu)建不同場(chǎng)景特征下的車輛技術(shù)指標(biāo)體系[15]；再針對(duì)不同型號(hào)、不同能源類型的車輛，開展既有車輛技術(shù)水平的搜集整理和車型研發(fā)發(fā)展計(jì)劃的調(diào)研；根據(jù)車輛技術(shù)指標(biāo)體系，基于既有車輛水平和預(yù)期車輛規(guī)劃，開展不同場(chǎng)景特征下車輛使用性能滿足程度與技術(shù)水平匹配程度分析，綜合得出不同車型對(duì)于不同場(chǎng)景的滿足性評(píng)估結(jié)果.

2.3.1 車輛技術(shù)指標(biāo)體系構(gòu)建

大型賽會(huì)服務(wù)車輛在不同應(yīng)用場(chǎng)景下需滿足不同的特征要求[16]，場(chǎng)景特征與車輛技術(shù)性能指標(biāo)之間可建立匹配關(guān)系. 以線路長度、日均行駛距離等場(chǎng)景特征為例，在車輛技術(shù)性能指標(biāo)可歸總為車輛續(xù)航里程. 具體情況如表2所示.

2.3.2 車型供給現(xiàn)狀和規(guī)劃調(diào)研.

面向大型賽會(huì)服務(wù)車輛的選配車型與車輛能源類型，開展市場(chǎng)現(xiàn)有主流車型產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)符合性調(diào)研工作. 比如在不同賽會(huì)場(chǎng)館之間的串場(chǎng)線路，經(jīng)場(chǎng)景特征分析，是否可選用某一類或某幾類能源類型的中巴車，需進(jìn)一步調(diào)研該車型是否實(shí)現(xiàn)批量投運(yùn)或具備量產(chǎn)條件或已測(cè)試研發(fā).

2.3.3 車型技術(shù)指標(biāo)符合度評(píng)估

既有車型或預(yù)期車型是否具備量產(chǎn)、批量投運(yùn)條件，還需結(jié)合不同場(chǎng)景特征下的車輛技術(shù)指標(biāo)體系，逐個(gè)測(cè)試分析不同應(yīng)用場(chǎng)景下選定車型的滿足程度. 比如賽會(huì)交通樞紐與場(chǎng)館之間的緩坡上山線路，根據(jù)上述選型原則，具備使用純電動(dòng)中巴的條件，但在車輛實(shí)地測(cè)試時(shí)，純電動(dòng)中巴在動(dòng)力性和續(xù)航里程方面不能滿足使用需求，則需選擇其他能源類型車輛.

2.3.4 考慮其他需求

綜合考慮除運(yùn)輸、環(huán)境、服務(wù)外，其他特殊性質(zhì)需求. 因大型賽會(huì)服務(wù)的綜合性，可能會(huì)對(duì)服務(wù)保障車輛提出更高級(jí)別的特殊要求，如冬季賽事項(xiàng)目雪橇雪板在車內(nèi)存放的需求、車輛無線通信與智能監(jiān)測(cè)需求等，需要賽會(huì)組織者充分調(diào)研使用者需求進(jìn)行分析設(shè)置.

表2 大型賽事車輛選型技術(shù)指標(biāo)

2.4 車輛能源保障能力評(píng)估

目前我國為大型賽事籌備的新建舉辦場(chǎng)館多在城市周邊區(qū)域布局，而城市周邊區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)薄弱. 此外，目前新能源汽車保障大型賽會(huì)的應(yīng)用越來越多，配套的加氫站、充電站等能源補(bǔ)給基礎(chǔ)設(shè)施也有較大新增需求，所以針對(duì)車輛的能源保障評(píng)估十分重要.

2.4.1 能源高峰需求預(yù)測(cè)

大型賽事服務(wù)的能源保障應(yīng)分別針對(duì)準(zhǔn)備期、開閉幕式、轉(zhuǎn)換期和比賽日，基于不同能源類型車輛百公里能源消耗率開展基于出行規(guī)律、運(yùn)行強(qiáng)度和服務(wù)特征的車輛能源消耗預(yù)測(cè). 再對(duì)賽事期間每日的能源需求預(yù)測(cè)進(jìn)行匯總分析，選取不同能源類型車輛高峰日的需求消耗量[17]，作為能源供給基礎(chǔ)設(shè)施總量的設(shè)計(jì)最大值.

2.4.2 能源供給能力評(píng)估

在確定不同能源類型基礎(chǔ)設(shè)施所需站點(diǎn)數(shù)量的基礎(chǔ)上，考慮到車輛能源補(bǔ)給的時(shí)效性和便利性，首先在車輛屯車點(diǎn)、運(yùn)行線路起訖點(diǎn)5～10 km范圍內(nèi)，開展所有既有站點(diǎn)的可利用性評(píng)估工作，評(píng)價(jià)其當(dāng)前運(yùn)營狀態(tài)、周邊交通可達(dá)性、站點(diǎn)服務(wù)能力、高峰平峰服務(wù)時(shí)間段、高峰車輛排隊(duì)時(shí)長等. 綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)，評(píng)定所有既有站點(diǎn)的能源供給水平，比較得出能源供需缺口.

3 大型賽事車輛籌措的一般方法

車輛籌措的設(shè)計(jì)需要基于車輛選型標(biāo)準(zhǔn)和各場(chǎng)景的配置方案開展，在符合各利益相關(guān)方訴求的原則下，基于舉辦地區(qū)車隊(duì)現(xiàn)狀和發(fā)展規(guī)劃，明確車輛供給的規(guī)模水平能否滿足賽會(huì)要求，分析車輛籌措的策略方案，并從便捷性、經(jīng)濟(jì)性、可持續(xù)等方面評(píng)估不同情況，選出最優(yōu)的策略方案.

3.1 車輛籌措的原則

車輛籌措的原則應(yīng)在保障車輛穩(wěn)定高效運(yùn)行的前提下，滿足2方面需求：第1方面是重點(diǎn)考慮社會(huì)和經(jīng)濟(jì)影響的需求；第2方面是作為車輛籌集的主要外部利益相關(guān)方的主辦城市政府和賽會(huì)交通服務(wù)贊助商的需求. 具體來說，車輛籌措的主要因素如下：

1)車輛是否能最大限度保障穩(wěn)定高效運(yùn)行；

2)車輛運(yùn)行服務(wù)的資金預(yù)算與籌措方式是否匹配；

3)贊助商是否對(duì)于整車的品牌及其如核心動(dòng)力裝置、電子系統(tǒng)、輪胎等關(guān)鍵零部件由權(quán)益主張；

4)城市政府是否有賽會(huì)車輛應(yīng)用帶動(dòng)本地社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的期望；

5)城市政府對(duì)于本地交通領(lǐng)域的發(fā)展規(guī)劃.

3.2 主辦城市區(qū)域車輛供給能力、政府訴求和贊助商權(quán)益

在合理的車輛應(yīng)用需求基礎(chǔ)上，摸排主辦地區(qū)范圍內(nèi)交通領(lǐng)域運(yùn)營的既有車輛的行業(yè)類型、企業(yè)特征、車型結(jié)構(gòu)、車齡結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，同時(shí)要考慮交通行業(yè)車輛近期的發(fā)展特征及未來的發(fā)展趨勢(shì)，評(píng)估本地企業(yè)支撐大型賽會(huì)保障的意愿和需求.

作為我國的支柱產(chǎn)業(yè)，地方政府通常將大型賽事的車輛選用作為促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要機(jī)會(huì)和展示自主品牌的重要平臺(tái)，會(huì)充分重視車輛的選型策劃. 此外，通常大型賽會(huì)都有移動(dòng)出行領(lǐng)域的商業(yè)贊助商，他們也會(huì)對(duì)車輛及其關(guān)鍵零部件的選型應(yīng)用提出要求. 賽會(huì)交通組織者應(yīng)該合理評(píng)估城市政府、贊助商等訴求對(duì)于賽會(huì)交通保障的影響，在保障賽會(huì)交通服務(wù)安全、可靠、穩(wěn)定的前提下考慮外部的利益述求.

3.3 綜合經(jīng)濟(jì)性及其他因素評(píng)估車輛籌措方式

車輛籌措策略的比選需要基于科學(xué)系統(tǒng)的評(píng)估方式確定，在比選中需要考慮企業(yè)服務(wù)能力、綜合成本、賽后處置便利性等因素. 特別是成本等其他相關(guān)因素，需要開展專題論證研究，向領(lǐng)域?qū)＜液推髽I(yè)進(jìn)行細(xì)致的咨詢調(diào)研，明確車輛選購策略評(píng)價(jià)的關(guān)鍵因素并且明確各因素的重要性次序，以便做出權(quán)衡取舍，選取最適宜的主辦城市車輛保障方[18]. 常用的車輛籌措策略如下：

3.3.1 小型客車

1)通過公開招標(biāo)或表達(dá)意向獲得贊助商提供的等值產(chǎn)品；

2)通過車隊(duì)管理公司等中介機(jī)構(gòu)安排的等值商品或服務(wù)；

3)以商業(yè)租賃安排方式，由大型賽事組委會(huì)支付現(xiàn)金給供應(yīng)商或中介機(jī)構(gòu)；

4)通過招標(biāo)方式，利用現(xiàn)金采購的模式購置所有車輛，在賽會(huì)結(jié)束后出售車隊(duì)車輛以獲取資金，將其作為資產(chǎn)處理計(jì)劃的組成部分；

5)完全采用外部機(jī)構(gòu)采購方案，并同時(shí)外包租賃車隊(duì)運(yùn)營支持及管理服務(wù).

3.3.2 大中型客車

1)由當(dāng)?shù)亟煌ü?yīng)商或客運(yùn)巴士運(yùn)營商提供贊助；

2)由單一公交供應(yīng)聯(lián)盟負(fù)責(zé)賽時(shí)巴士的供應(yīng)及運(yùn)營；

3)由多個(gè)客運(yùn)巴士供應(yīng)商聯(lián)合承包供應(yīng)服務(wù)；

4)由主辦城市政府負(fù)責(zé)巴士供應(yīng)及運(yùn)營服務(wù)工作.

結(jié)合大型賽事車輛選型與籌措方案設(shè)計(jì)的一般方法，本研究如圖1所示，呈現(xiàn)了車輛選型與籌措的流程圖.

圖1 大型賽事車輛選型與籌措流程

4 結(jié)束語

大型賽事車輛籌措是1個(gè)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)賽事服務(wù)水平、城市交通車輛供給能力和各相關(guān)方訴求的動(dòng)態(tài)調(diào)整過程. 本文通過多因素的動(dòng)態(tài)規(guī)劃的方法，設(shè)計(jì)大型體育賽事的車輛選型與籌措方案，得出在開展工作之前要明確車輛選型和籌措方案的原則. 這是最基礎(chǔ)的要求，其作為項(xiàng)目開展的根本，為后續(xù)的工作提供明確的方向. 在車輛選型時(shí)，要根據(jù)當(dāng)?shù)貓?chǎng)景的特征進(jìn)行選擇. 例如，涉及氫燃料電池汽車時(shí)，就要統(tǒng)計(jì)周邊是否有足夠的加氫站來保證正常的運(yùn)輸，并為此提供相應(yīng)的解決辦法. 冬奧會(huì)的延慶賽區(qū)和張家口賽區(qū)多為山地，基于“平原用電、山地用氫”的重要指示，為滿足賽前賽后時(shí)段突發(fā)且集中的用車需要，服務(wù)兩地三賽區(qū)多山地、多樣化、綜合性的運(yùn)輸場(chǎng)景，應(yīng)用推廣氫燃料電池汽車勢(shì)在必行. 隨著冬奧會(huì)的推進(jìn)，氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)有望迎來1次爆發(fā)式發(fā)展.