城市軌道交通低碳經濟評價研究

蔣惠園，白 帆

(武漢理工大學 交通學院，湖北 武漢 430063)

隨著市氣低候碳問經題濟的已備成受為關全注球，性發共展識城。交通工具是城市溫室氣體排放的主要源頭，發展城市低碳經濟首先需要發展低碳交通。在大中城市發展軌道交通不僅能改善和緩解城市人口出行的交通壓力，還能減少城市資源浪費、保護環境。因此，在紛紛致力于發展低碳經濟的背景下，對城市軌道交通的低碳經濟效益進行評價研究，有助于引導我國城市軌道交通健康快速發展，對我國城市低碳經濟的發展具有重要指導意義。

1 城市低碳經濟的內涵

“低碳經濟”主要包括兩方面內容：①“低碳”是要將當前較高的碳排放強度降低到自然資源和環境能耗有效配置和利用的目標；②“經濟”是以更低的溫室氣體排放強度支撐并加速社會經濟的發展，保障和提升社會就業水平，實現經濟、社會與環境的協調發展[1]。低碳經濟是通過更少的自然資源消耗和更少的環境污染，獲得更多的經濟產出；是創造更高生活標準和更好生活質量的途徑和機會，為發展、應用和輸出先進技術創造機會[2]。隨著國際社會對氣候變化影響關注日益加強，世界各國不斷加強發展低碳經濟以應對全球變暖、CO2減排任務，低碳經濟正逐漸成為城市研究的熱點。

“城市低碳經濟”是在城市發展低碳，包括低碳生產和低碳消費，建立可持續的良性能源生態體系。它強調以低碳理念為指導，在一定的規劃、政策和制度建設推動下推廣低碳理念，以低碳技術和低碳產品為基礎，以低碳能源生產和應用為主要對象，由公眾廣泛參與，通過發展當地經濟和提高人們生活質量，為全球碳排放減少做出貢獻[3]。

2 城市軌道交通低碳經濟分析

城市軌道交通包括地鐵、輕軌、獨軌、自動導軌、磁懸浮等幾種類型的現代化城市快速交通方式。與常規城市交通工具相比，軌道交通具有運量大、效率高、污染小、能耗低、噪音低、占地少、乘坐舒適方便等特點，在城市節能減排、環境質量影響、生態影響等方面體現了明顯的低碳經濟特征。

2.1 軌道交通能源消耗和排放量比較

（1）能源消耗。與城市其他交通方式相比，軌道交通在能源消耗方面是最低的。軌道交通每公里人均能耗只占小汽車的 8.4%，占公交車的 31.3%。主要城市交通工具的單位能耗見表1[4]。

表1 主要城市交通工具的單位能耗表

（2）排放量。為實現城市經濟的低碳發展和可持續發展，降低城市排放強度是一種重要的方式和手段。而城市軌道交通使用的無碳能源電能，其排放量比小汽車、公交車等其他城市交通方式都要少。在大城市中，如果軌道交通客運量達到50%左右，則CO2和NOx的排放量可分別降低92%和86%[5]。主要交通方式CO2排放強度見表2[6]。

表2 主要交通方式CO2排放強度比較

2.2 軌道交通對城市環境質量和生態的影響

與小汽車、公交車等其他城市交通方式相比，在環境質量方面，軌道交通能夠有效減少城市交通發展造成的機動車尾氣污染；控制區域環境噪聲污染，降低軌道沿線兩側的交通噪聲；有效控制震動影響的程度和范圍以及電磁輻射強度。專家研究表明：為軌道交通提供電力的發電站排放的大氣污染物比完成同等運量的公共汽車低 76%；由于軌道交通的特點 (市中心區在地下運行速度適中、車流密度低、晝間運行、夜間停運等)，該系統的運行噪聲比公路交通干道噪聲低 5～10 dB[7]。在城市生態方面，軌道交通能減少城市交通對自然資源和生態環境可能造成的破壞，尤其是減少對自然保護區、水源保護區，以及其他具有特殊價值的區域 (如文化古跡等) 的各種干擾破壞及負面影響。

3 城市軌道交通低碳經濟效益實證研究

以武漢市軌道交通 2 號線為例，定量分析在節能、減排方面的貢獻，以及在城市環境質量和城市生態方面的影響。

3.1 建立評價指標體系

評價指標體系的建立以影響因子為基礎，通過定性分析城市軌道交通低碳經濟效益，結合武漢市交通規劃目標及環境背景調查，確定武漢市軌道交通 2 號線的低碳經濟效益評價指標，主要包括能源消耗、排放強度、環境質量和城市生態4個方面，具體評價指標見表3。

表3 城市軌道交通低碳經濟效益評價指標

3.2 節能測算

根據武漢市城市快速軌道交通建設規劃預測，2013 年，武漢市軌道交通 2 號線一期工程的客運周轉量約為V總=13.2×108(人.km) (公交車和小汽車的客運公里分配比例約為3:1[8])，則公交車和小汽車分擔的客運周轉量分別為：

根據主要城市交通工具的單位能耗表，Q公=670 kJ/(人.km)，Q小=2 479 kJ/(人.km)，其節約能源消耗為：

3.3 減排測算

根據交通工具的燃料特性估算，公交車的碳排放強度約為每乘客公里產生120 g 碳排放，即 D公=120 g/(人.km)；出租車的碳排放強度約為每乘客公里將產生 105 g 碳排放，即 D小=105 g/(人.km)[9]。結合節能測算的數據，可以估算出武漢市軌道交通 2號線一期工程建成后，減少的碳排放量為：Q減=D公×V公+D小×V小=1.54×108kg。

3.4 城市環境質量和生態環境評價

3.4.1 層次分析法評價方法步驟

（1）建立判斷矩陣R

（2）運用特征根法計算指標權重

設判斷矩陣 R 的最大特征根為 λmax，相應的特征向量為 W，計算公式如下：

（3）一致性檢驗

一致性指標 CI和一致性比例 CR 的計算公式如下：

當 CR﹤0.1 時，認為判斷矩陣具有良好的一致性，否則應調整判斷矩陣的取值。隨機一致性指標RI的取值見表4。

表4 隨機一致性指標 RI 的取值

（4）測算綜合評價結果

根據上述步驟，確定決策方案總的優先順序及相對權重，測算權重向量 ω 和最終的判斷矩陣 R' ，采用模糊變換進行綜合評判。

模糊綜合評判的數學模型為：B =ω.R' 。對 B進行歸一化處理得 B' ，將 B' 與模糊評判向量 F 相乘即得出綜合評價結果 X。

3.4.2 測算指標權重

根據層次分析法的步驟，通過構造判斷矩陣、進行一致性檢驗，確定各評價指標的權重。測算結果見表5—表8。層次總排序的一致性檢驗如下：

表 5 武漢市軌道交通 2 號線環境質量及生態環境評價指標權重判斷矩陣

表6 環境質量評價指標權重判斷矩陣

表7 生態環境評價指標權重判斷矩陣

表8 層次總排序列表

CR = CI/RI= 0.008<0.10，滿足檢驗。

3.4.3 運用模糊綜合評價確定分值

根據具體情況和相關資料，結合各種指標，對應于評判集 P ={很好，好，一般，差，很差}進行判斷，評判向量 F = (1 2 3 4 5)T。由于武漢市軌道交通 2 號線建設尚未竣工，在數據采集方面，采用專家評分與乘客問卷調查評分相結合的方法。綜合評價結果見表9、表10。

表9 城市環境質量評價結果

表10 城市生態環境評價結果

對應層的判斷矩陣為：

3.4.4 確定評價等級

根據測算結果，可得權重向量ω = (0.140 0.582)

根據模糊綜合評判模型，B =ω·R'=(0.270 0.250 0.190 0.046 0.002)

綜合評價值為：X =B·F =1.534

根據評語加權系數矩陣 F =(1 2 3 4 5)T，綜合評價值為：{很好，好，一般，差，很差}。綜合評價值 X =1.534，處于“很好”與“好”之間，說明 2 號線的建成對武漢市環境質量和生態環境有著積極的影響。

4 相關政策建議

城市軌道交通具有顯著的低碳經濟特征將解決城市交通問題、優化城市布局，以及促進城市低碳經濟發展等方面有機結合起來，實現城市軌道交通發展與城市低碳經濟發展的協調和良性互動。

（1）政府應在軌道交通項目的審批、投融資、用地、稅收、政府貼息和擔保等方面出臺一系列長期有效的扶持政策，加速形成以城市軌道交通為骨干的低碳交通體系，促進我國城市軌道交通飛速發展。

（2）設立城市軌道交通建設專項資金，為其提供相對穩定的資金來源。

（3）政府應建立對城市軌道交通低碳經濟效益的激勵機制。通過出臺相應的獎勵措施，完善相關激勵性制度，促進城市軌道交通的低碳經濟效益不斷提高，加快我國城市軌道交通及城市低碳經濟的發展步伐。

5 結束語

我國作為能源消耗和碳排放大國，在全球減少溫室氣體排放的行動中扮演著日益重要的角色。城市軌道交通在城市交通節能減排，以及降低城市空氣污染等方面優勢明顯，在大中城市大力發展軌道交通將有效滿足發展低碳經濟對城市交通的要求。構建以軌道交通為骨干的城市綜合交通體系，將是我國城市發展低碳交通的方向，是我國城市低碳經濟發展的必由之路。

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