低碳经济视角下的新型公交系统选型研究

李玮玮

摘要：论文中首先对新型公交系统的分类进行分析，并对有轨电车、BRT以及新型无轨电车的技术特性进行对比，提出综合成本的构成要素，并建立基于低碳经济视角的新型公交系统综合成本测算模型，分析了不同客流条件下新型公交系统的选择条件和规律，最后通过实例验证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.

关键词：低碳经济;新型公交系统;系统选型

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

中图分类号：F572;F205                                 文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）34-0258-03

0  引言

新型公交系统（New Public Transit System）是近年来新出现的地面独立路权、舒适环保等特征的中低运量公共交通系统总称，包括有轨电车、无轨电车、BRT、行人辅助系统等多种交通系统。随着“健康生活、绿色出行”理念逐渐深入人心，以节能、环保、高效、美观为特征的新型交通工具越来越受到人们欢迎，面对不同的发展环境和建设条件，选择何种类型的新型公交系统也成为亟需解决的问题。

国内外学者对此进行了一定的探讨，Kühn F（2002）[1]讨论了BRT与轻轨的选型问题，提出对于中等城市可首选BRT方式，当客流持续增大到一定程度或财力充足时，可选择建设轻轨。Hass-Klau，C.（2003）[2]从财政、运营、需求等方面对公交和轻轨进行了全面的比较分析;Luke， Stephen等（2006）[3]对各种不同的公共交通方式进行了对比，并介绍了其在世界各主要国家的应用情况。Scherer， Milena（2010）[4]分析了轻轨比公交更具吸引力的原因。国内学者李媛媛等（2005）[5]通过多属性决策方法，对常见公共交通模式的技术经济特性进行了分析。

综上所述，国内外学者从经济、运营等角度对新型公交系统选型进行了研究，但未从低碳视角对系统选型进行深入剖析，也未考虑碳税等对成本的影响，论文拟从低碳经济视角，对新型公交系统进行分析，力争构建基于低碳理念的新型公交系统选择方法。

1  新型公交系统类型分析

1.1 系统定义

新型公交系统目前在国际上尚缺乏严格、统一的定义，狭义上是指AGT自动导向新交通系统或APM自动旅客捷运系统。广义上的新型公交系统是为弥补现有交通方式在运行环境和服务上的缺失，或是由于现有交通方式难以适应出行需求而出现的新型公共交通方式的总称。新型公交系统是介于传统大运量地铁和公共汽电车系统之间的公共交通方式，通常包括行人连续运输系统、中低运量轨道交通系统、无轨电车系统等。新型公交系统具体发展形式多样，论文主要对应用最广泛的几种系统，如有轨电车、无轨电车、快速公交BRT、導向巴士等进行深入分析。

1.2 系统特征比较分析

现代有轨电车、快速公交BRT以及无轨电车系统均能适应单向客流需求在3000到10000人次/小时的客流走廊;但快速公交BRT系统可以通过超车道、多车站设置以及灵活的线路运营组织满足更高量级的客流需求。

1.2.1 钢轮钢轨与胶轮导轨有轨电车

根据走行系统的差异，现代有轨电车可分为钢轮钢轨有轨电车和胶轮导轨电车两类，其基本技术性能如表1。

从技术性能上看，胶轮导轨电车具有爬坡能力强、转弯半径小的优势，而钢轮钢轨电车则具有运能大、供电方式多样的优势。

从经济性能上分析，采用国产70%低地板钢轮钢轨电车，单位公里建设成本为3000～4000万元;若采用国外进口100%低地板钢轮钢轨有轨电车，车辆购置费用增加较高，单车购置费用约为2000～3000万元，胶轮导轨电车更是高于钢轮钢轨有轨电车。（表2）

可见，胶轮导轨电车供应厂家少、国产化率低，车辆及相关设施配件多依赖进口，订购时间长、成本高;国内70%低地板钢轮钢轨有轨电车生产已较为普及，多个厂家已引进100%低地板有轨电车生产，从经济性角度看，钢轮钢轨有轨电车更占优势。

1.2.2 有轨电车、BRT与新型无轨电车

从低碳出行角度分析，快速公交BRT采用化石燃料能源，会对城市环境带来一定的污染，而有轨电车和无轨电车一般采用电力牵引，可采用水力、风力及核能等发点，对环境影响相对较小。随着人类生存环境的不断恶化，较多国家和地区开始研究出台碳税征收制度，如法国确定碳税标准为每排放1吨二氧化碳征收17欧元，国内财政部等相关部门也对碳税征收开展了前期研究，提出以征收碳税替代能源税的初步方案。因此，在分析交通工具的选型方式时，需考虑碳税对系统建设成本的影响。

从经济性能角度，有轨电车、无轨电车及BRT的投资成本及运营年限有所差异。经济性能比较要考虑综合成本效益分析，对比各系统的建设、运营以及维护、能源消耗等综合费用，具体计算方法将在后续进行详细分析。

2  综合成本模型构建

从前面分析可知，有轨电车、无轨电车及BRT系统的成本主要包括基础设施建设成本、车辆购置成本、基础设施维护成本、车辆维护成本、运营能耗及碳税等费用。

2.1 发车频率

记某条线路高峰期单向最大断面客流为V，BRT、无轨电车及有轨电车的标准载客量为Ci i=1，2，3，其中1代表快速公交BRT，2代表无轨电车，3代表有轨电车。发车频率可通过如下公式计算：

2.6 能耗费用

随着对低碳出行理念的重视，尾气排放对新型公交系统的选择影响越来越大。（图2）

此处采用碳税统计的方法，将尾气排放对环境及成本的影响纳入比较体系。记BRT年均消耗柴油pi升，每升产生二氧化碳qi千克，每千克二氧化碳征收碳税wi元，则碳税费用Hi为：

2.7 综合成本

新型公交系统的综合成本Si可通过下公式进行计算：

3  系统选型案例分析

某条线路走廊长20km，单向最大断面客流为1万人次/h，备选快速公交BRT的载客量为150人/列，无轨电车为180人/列，有轨电车为250人/列;车辆单价分别为200万元、400万元及2000万元;根据同类城市的建设经验，预计的基础建设总投资分别为2亿元、5亿元及13亿元;年均每公里基础设施维护费用分别为1.65万元/公里、3.35万元/公里及11万元/公里;BRT、无轨电车和有轨电车单位车公里的维护费用分别为0.58、0.43和0.64英镑[6]，单位车公里的能耗费用分别为2.16、0.54、0.9元;每升柴油排放2.7kg二氧化碳，每吨二氧化碳征收碳税17欧元，快速公交BRT每车公里消耗柴油0.56升。试计算客流走廊选择不同新型公交系统的年均综合成本。

3.1 案例分析

通过前述建立的模型，代入相应的公式进行计算。

公共交通BRT平均每年的综合成本Si为：

同理可获得，S2=0.94亿元，S3=1.49亿元。

故在单向最大断面客流为1万人次/h的情况下，考虑年均综合成本，无轨电车电车费用最小，钢轮钢轨有轨电车费用次之，快速公交BRT年均综合成本最高。

3.2 规律挖掘

根据上述分析发现，不同新型公交系统的年均综合成本随着客流变化而发生变化，在其它参数确定的情况下，绘制不同单向最大断面客流对应的综合成本变化曲线。（图3）

从图3中可以发现如下规律：

规律1：无轨电车的年均综合成本在三种新型公交系统中总体最低，由于系统运营采用电力，且基础设施建设成本低，从综合成本角度看，无轨电车系统经济性能最佳。

规律2：当高峰时段单向最大断面客流低于8000人次/h时，快速公交BRT的年均综合成本低于有轨电车，此时可考虑采用在快速公交走廊内运行无轨电车车辆，则更加经济环保。

规律3：当高峰时段单向最大断面客流高于8000人次/h时，客流总量明显，快速公交BRT的年均综合成本高于有轨电车，此时采用有轨电车系统更加经济环保。

4  研究展望

新型公交系统选型研究除了综合成本因素外，还需考虑城市街道地形，如转弯半径、线路坡度、供电方式、城市财政能力、城市所处气候环境（如冬天是否易结冰）等条件，在未来的研究中可考虑将多种因素综合纳入选型的评价体系，进一步构建新型公交系统科学选型理论体系。

参考文献：

[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，王元庆.城市公共交通发展模式的确定方法[J].交通运输系统工程与信息，2005，5（3）：41-45.

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