低碳經濟視角下的新型公交系統選型研究

李瑋瑋

摘要：論文中首先對新型公交系統的分類進行分析，并對有軌電車、BRT以及新型無軌電車的技術特性進行對比，提出綜合成本的構成要素，并建立基于低碳經濟視角的新型公交系統綜合成本測算模型，分析了不同客流條件下新型公交系統的選擇條件和規律，最后通過實例驗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.

關鍵詞：低碳經濟;新型公交系統;系統選型

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

中圖分類號：F572;F205? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）34-0258-03

0? 引言

新型公交系統（New Public Transit System）是近年來新出現的地面獨立路權、舒適環保等特征的中低運量公共交通系統總稱，包括有軌電車、無軌電車、BRT、行人輔助系統等多種交通系統。隨著“健康生活、綠色出行”理念逐漸深入人心，以節能、環保、高效、美觀為特征的新型交通工具越來越受到人們歡迎，面對不同的發展環境和建設條件，選擇何種類型的新型公交系統也成為亟需解決的問題。

國內外學者對此進行了一定的探討，Kühn F（2002）[1]討論了BRT與輕軌的選型問題，提出對于中等城市可首選BRT方式，當客流持續增大到一定程度或財力充足時，可選擇建設輕軌。Hass-Klau，C.（2003）[2]從財政、運營、需求等方面對公交和輕軌進行了全面的比較分析;Luke， Stephen等（2006）[3]對各種不同的公共交通方式進行了對比，并介紹了其在世界各主要國家的應用情況。Scherer， Milena（2010）[4]分析了輕軌比公交更具吸引力的原因。國內學者李媛媛等（2005）[5]通過多屬性決策方法，對常見公共交通模式的技術經濟特性進行了分析。

綜上所述，國內外學者從經濟、運營等角度對新型公交系統選型進行了研究，但未從低碳視角對系統選型進行深入剖析，也未考慮碳稅等對成本的影響，論文擬從低碳經濟視角，對新型公交系統進行分析，力爭構建基于低碳理念的新型公交系統選擇方法。

1? 新型公交系統類型分析

1.1 系統定義

新型公交系統目前在國際上尚缺乏嚴格、統一的定義，狹義上是指AGT自動導向新交通系統或APM自動旅客捷運系統。廣義上的新型公交系統是為彌補現有交通方式在運行環境和服務上的缺失，或是由于現有交通方式難以適應出行需求而出現的新型公共交通方式的總稱。新型公交系統是介于傳統大運量地鐵和公共汽電車系統之間的公共交通方式，通常包括行人連續運輸系統、中低運量軌道交通系統、無軌電車系統等。新型公交系統具體發展形式多樣，論文主要對應用最廣泛的幾種系統，如有軌電車、無軌電車、快速公交BRT、導向巴士等進行深入分析。

1.2 系統特征比較分析

現代有軌電車、快速公交BRT以及無軌電車系統均能適應單向客流需求在3000到10000人次/小時的客流走廊;但快速公交BRT系統可以通過超車道、多車站設置以及靈活的線路運營組織滿足更高量級的客流需求。

1.2.1 鋼輪鋼軌與膠輪導軌有軌電車

根據走行系統的差異，現代有軌電車可分為鋼輪鋼軌有軌電車和膠輪導軌電車兩類，其基本技術性能如表1。

從技術性能上看，膠輪導軌電車具有爬坡能力強、轉彎半徑小的優勢，而鋼輪鋼軌電車則具有運能大、供電方式多樣的優勢。

從經濟性能上分析，采用國產70%低地板鋼輪鋼軌電車，單位公里建設成本為3000～4000萬元;若采用國外進口100%低地板鋼輪鋼軌有軌電車，車輛購置費用增加較高，單車購置費用約為2000～3000萬元，膠輪導軌電車更是高于鋼輪鋼軌有軌電車。（表2）

可見，膠輪導軌電車供應廠家少、國產化率低，車輛及相關設施配件多依賴進口，訂購時間長、成本高;國內70%低地板鋼輪鋼軌有軌電車生產已較為普及，多個廠家已引進100%低地板有軌電車生產，從經濟性角度看，鋼輪鋼軌有軌電車更占優勢。

1.2.2 有軌電車、BRT與新型無軌電車

從低碳出行角度分析，快速公交BRT采用化石燃料能源，會對城市環境帶來一定的污染，而有軌電車和無軌電車一般采用電力牽引，可采用水力、風力及核能等發點，對環境影響相對較小。隨著人類生存環境的不斷惡化，較多國家和地區開始研究出臺碳稅征收制度，如法國確定碳稅標準為每排放1噸二氧化碳征收17歐元，國內財政部等相關部門也對碳稅征收開展了前期研究，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，需考慮碳稅對系統建設成本的影響。

從經濟性能角度，有軌電車、無軌電車及BRT的投資成本及運營年限有所差異。經濟性能比較要考慮綜合成本效益分析，對比各系統的建設、運營以及維護、能源消耗等綜合費用，具體計算方法將在后續進行詳細分析。

2? 綜合成本模型構建

從前面分析可知，有軌電車、無軌電車及BRT系統的成本主要包括基礎設施建設成本、車輛購置成本、基礎設施維護成本、車輛維護成本、運營能耗及碳稅等費用。

2.1 發車頻率

記某條線路高峰期單向最大斷面客流為V，BRT、無軌電車及有軌電車的標準載客量為Ci i=1，2，3，其中1代表快速公交BRT，2代表無軌電車，3代表有軌電車。發車頻率可通過如下公式計算：

2.6 能耗費用

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

此處采用碳稅統計的方法，將尾氣排放對環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，則碳稅費用Hi為：

2.7 綜合成本

新型公交系統的綜合成本Si可通過下公式進行計算：

3? 系統選型案例分析

某條線路走廊長20km，單向最大斷面客流為1萬人次/h，備選快速公交BRT的載客量為150人/列，無軌電車為180人/列，有軌電車為250人/列;車輛單價分別為200萬元、400萬元及2000萬元;根據同類城市的建設經驗，預計的基礎建設總投資分別為2億元、5億元及13億元;年均每公里基礎設施維護費用分別為1.65萬元/公里、3.35萬元/公里及11萬元/公里;BRT、無軌電車和有軌電車單位車公里的維護費用分別為0.58、0.43和0.64英鎊[6]，單位車公里的能耗費用分別為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。試計算客流走廊選擇不同新型公交系統的年均綜合成本。

3.1 案例分析

通過前述建立的模型，代入相應的公式進行計算。

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1萬人次/h的情況下，考慮年均綜合成本，無軌電車電車費用最小，鋼輪鋼軌有軌電車費用次之，快速公交BRT年均綜合成本最高。

3.2 規律挖掘

根據上述分析發現，不同新型公交系統的年均綜合成本隨著客流變化而發生變化，在其它參數確定的情況下，繪制不同單向最大斷面客流對應的綜合成本變化曲線。（圖3）

從圖3中可以發現如下規律：

規律1：無軌電車的年均綜合成本在三種新型公交系統中總體最低，由于系統運營采用電力，且基礎設施建設成本低，從綜合成本角度看，無軌電車系統經濟性能最佳。

規律2：當高峰時段單向最大斷面客流低于8000人次/h時，快速公交BRT的年均綜合成本低于有軌電車，此時可考慮采用在快速公交走廊內運行無軌電車車輛，則更加經濟環保。

規律3：當高峰時段單向最大斷面客流高于8000人次/h時，客流總量明顯，快速公交BRT的年均綜合成本高于有軌電車，此時采用有軌電車系統更加經濟環保。

4? 研究展望

新型公交系統選型研究除了綜合成本因素外，還需考慮城市街道地形，如轉彎半徑、線路坡度、供電方式、城市財政能力、城市所處氣候環境（如冬天是否易結冰）等條件，在未來的研究中可考慮將多種因素綜合納入選型的評價體系，進一步構建新型公交系統科學選型理論體系。

參考文獻：

[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.城市公共交通發展模式的確定方法[J].交通運輸系統工程與信息，2005，5（3）：41-45.

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