西安市地铁建设对低碳通勤出行的影响研究

李 治，吕 露

（西安建筑科技大学 公共管理学院，陕西 西安 710055）

一、引言

2016 年《巴黎气候变化协定》对2020 年后如何应对气候变化问题做出安排，我国承诺在2030 年前温室气体排放不再增长达到峰值，2060 年前实现碳中和。它将是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，国家的能源体系、重点行业、低碳技术、低碳政策和市场体系、低碳生活等都需要为此做出具体行动。城市是国家能源消耗和碳排放的主体，而家庭则是城市生产生活的基本单位，家庭碳排放量已占到了社会碳排放总量的30%～40%[1]。随着我国城市规模的日益扩大以及人口的不断增长，家庭出行碳排放则占到家庭总碳排放的30%，已成为家庭总碳排放的重要组成之一，因此降低家庭交通碳排放在减少城市碳排放中具有重要意义[2]。与此同时，城市居民的出行需求也在不断增长，截至2020 年末我国私家车保有量达到了2.87 亿辆，其中西安市私家车拥有量445.81 万辆，比2019 年末增长9.3%。汽车出行在为居民提供便利的同时也引发了交通拥堵等城市问题，比如西安市就业者单程平均通勤时间为34 分钟[3]，仍高于美国最拥堵城市纽约市（31 分钟）和欧洲通勤最长的伦敦市（22.5 分钟）[4]，因此西安市面临着严重的路面交通压力以及衍生的高碳排放问题。

当前我国对轨道交通进行大规模投资，地铁作为轨道交通覆盖城市的主要廊道，是城市公共交通的主干线，同时也具有低碳环保的社会效益[5-6]。截至2020 年末西安市开通运营8 条地铁线路，西安日均客运量为260 万人次，但和北京24 条、上海19 条及成都13 条地铁线路等仍有较大的差距。目前国内外对拥有成熟地铁系统的发达国家或地区的特大城市对低碳出行的影响进行了较多的研究[7-8]，发现地铁建设的确有利于放弃私家车等高碳出行方式。但一方面由于西安市与发达地区特大城市在公共服务空间布局、家庭收入水平、消费习惯及低碳环保意识等因素的差异，另一方面西安市尚未完全形成较为成熟地铁网络，因此是否也能够得到类似的结论还缺乏具体的经验证据。

以上下班为目的的家庭通勤出行是日常生活的刚性需求，占到了出行总量的40%[9]，本文将家庭通勤出行定义为家庭成员上下班等，我们通过对调研数据测算也发现私家车出行占通勤出行的近三分之一，因此本文将低碳通勤定义为居住地周边地铁可达性的提高是否降低私家车为主要出行方式以及降低家庭通勤碳排放，对该问题的关注不仅有利于当地政府制定有效的城市交通及节能减排规划，而且对于西部类似城市如何通过投入地铁建设来降低通勤碳排放具有重要的借鉴意义。

二、文献综述

目前关于城市家庭通勤碳排放的研究基本都是在考虑城市家庭社会经济特征、交通出行工具、城市空间结构与通勤碳排放关系的基础上进行分析的，相关研究方法也主要是采用投入产出模型、回归分析等观察城市空间结构特征等因素对家庭通勤碳排放的影响。

地铁建设对通勤出行及通勤碳排放的影响效应方面，Chen 和Whalley（2012）[10]采用断点回归方法研究台北市地铁建成通车对于空气污染的影响，对比地铁开通前后的空气污染程度并进行分析，发现在地铁通车之后当地机动车尾气排放量有明显降低。Gendroncarrier 等（2018）[11]研究发现全球171座城市中大部分开通地铁后空气污染指数都有所下降，而且对城市中心影响更大，该影响在地铁开通后5～6 年内都是稳定的。刘明然（2015）[12]研究发现城市地铁新线开通后私人小汽车、出租车及常规公交的出行比例与城市地铁新线开通前相比均有下降，分别下降了4.92%、4.39%和22.8%。张英杰等（2015）[13]发现北京市居民居住区位周边轨道交通可达性的提高确实能显著降低家庭私家车购买概率。李琬等（2017）[14]也发现上海市地铁可达性的提高能降低家庭的购车概率。冯国强和李菁（2019）[15]发现新建轨道交通对空气质量指数（AQI）影响不明显，但是却能分别降低PM2.5 和PM10 的20.03%和20.46%。肖挺（2021）[16]认为地铁建设对城市环境生产率产生了积极的正向作用。

家庭通勤碳排放影响因素主要集中在家庭收入、教育及职住分离等方面。卡恩（2008）[17]发现私家车拥有率的收入弹性为0.91，即人均收入每增长10%，私家车拥有率则相应增长9.1%。Brand 和Preston（2010）[18]发现英国通勤碳排放存在“60～20”规律，即20%的人产生的碳排放可能占据总量的60%。荣培君等（2018）[19]研究发现收入和受教育水平高是通勤显著高碳排放者和潜在高碳排放者的共同特征。刘明然（2015）[12]研究发现随着北京居民收入的增加，选用汽车出行的居民逐渐增加，年收入在5.1 万元～7万元区间的人群更倾向于选择轨道交通出行。朱燕妮等（2014）[20]发现显著的上海通勤高碳排放者主要是男性群体，而潜在的高碳排放者受接送孩子等家庭因素的影响更多且多为远郊区的居民。梁若冰和席鹏辉（2016）[21]的研究认为通过提高燃油价格来改善城市空间质量的政策并不可行，因为中国汽车消费者的油价需求弹性较小，其用车行为不会随油价调整而大幅调整。

城市空间结构对家庭通勤方式选择也产生重要影响。Glaeser 和Kahn（2010）[22]认为紧凑型的城市空间结构形式，往往伴随着居住地与就业地及公共服务设施之间较高的空间匹配程度，这有利于减少居民交通需求并会引导家庭使用能耗水平更低的汽车类型，以最终实现减少城市交通碳排放。Zhao（2013）[23]发现北京市人口密度的提高能够降低居民机动通勤的比重，同时提高道路网密度与工作地就业密度会促进居民选择机动车上下班。潘海啸等（2009）[24]发现与其他住区相比，拥有小尺度的道路网结构、混合的土地利用的传统街区的家庭出行距离较短、选择非机动车出行的比例更高。郑思齐和霍燚（2010）[25]基于北京市家庭调查数据也发现居住分布与城市公共品分布的空间匹配程度越高，家庭拥有私家车的概率越小，如果就业可达性越差碳排放则越高。马静等（2011）[26]研究发现职住分离的规划建设会增加居民的出行距离、机动出行概率进而增加出行碳排放。黄经南等（2014）[27]发现武汉居住小区的土地混合度越低，家庭碳排放量越高。路网密度越大，公共交通站点越密集，家庭出行碳排放量越小。王学渊等（2020）[28]认为对于特大型和超大型城市而言，推进公共交通枢纽周边的职住平衡，将污染性交通绿色化升级，激发居民绿色出行是治理交通污染的关键举措。

可以看到，以上结论大多发现通过地铁建设能有效缓解交通拥堵、减轻城市污染和降低碳排放，但以伦敦、北京、上海等国内外特大城市为案例的研究为主，暂时还缺乏针对西安市的相关实证研究。和这些城市相比，西安的城市规模相对较小且地铁建设还没有形成网状式全城运营从而也降低了其辐射范围，因此西安地铁是否能够也取得相应的环境效益，真正引导居民愿意选择低碳通勤出行还需要进一步检验。本文利用2020 年在西安市开展的西安市空间结构与低碳出行调查数据，从城市空间发展一般性规律和家庭社会经济特征出发，识别出地铁建设是否能够引导家庭从高碳到低碳出行的转化条件和路径，从而为提出政策干预、引导政策制定给出经验依据。

三、数据来源与测算方法

（一）数据来源

本研究基于西安建筑科技大学公共管理学院于2020 年4～6 月展开的“西安市空间结构与低碳出行”的调查数据。在西安市的碑林、雁塔、莲湖、新城、未央、灞桥以及长安共七个城区各选择1 个典型社区展开调研，社区类型主要集中于邻近地铁站并且私家车拥有率在50%以上，社区的私家车拥有率从社区物业获取。调研中以家庭为单位，通过入户访谈的形式获得家庭信息，最终发放问卷500份，收回有效问卷452 份，问卷有效率为90.4%。调查问卷设计从家庭通勤出行情况、地铁出行意愿、居住环境以及家庭基本情况四方面入手，家庭通勤出行情况包括通勤距离及单程时间、交通工具的选择、家庭汽车油耗消费及出租车消费情况等；地铁出行意愿包括是否会选择地铁出行、替代原出行方式的原因；居住环境包括住房选择情况、住房位置及到最近地铁站的距离；家庭基本情况包括家庭人口数量、年龄、受教育程度、收入等，其中家庭通勤包括上下班工作通勤、小孩上下学通勤等。

（二）样本家庭基本特征分析

从表1 中可以看出，调查样本中有车家庭和无车家庭各占一半，家庭年平均收入6 万元～8 万元居多，户主年龄在45 岁左右，户主受教育水平以大专及本科文化程度者较多。由于近似于单中心城市，因此在西安市中心附近区域会有更为集中的就业机会，而且由于历史原因各种公共服务也大多分布在内城及周边（比如医疗、教育、公共交通等），因此家庭到市中心的距离可以反映到这些公共服务的可达性。如果居住地离市中心的距离越长则说明就业可达性越差，则可能会增加家庭开车出行的概率。这里选择以西安市标志性建筑“钟楼”作为西安市中心的代表，则样本家庭中居住地距钟楼6～10公里居多，另外居住地到最近地铁站的距离大约在0.5～1.5 公里。

表1 变量定义及描述性统计

（三）通勤碳排放量计算

西安家庭通勤碳排放主要由私家车和公共交通组成，这里我们主要是计算家庭私家车通勤碳排放，私家车通勤碳排放的大小取决于所消费能源、频率等。首先每位出行者的私家车通勤碳排放可以计算为：

其中，TQhi为第h 家庭的成员i 的通勤碳排放量（吨/ 月），Hi为家庭成员i 采用私家车的单次通勤所消费能源（主要为汽油、电等），Yi为成员i 使用私家车所消费能源的碳排放系数，该系数来源于杨选梅等（2010）[29]、袁玉娟等（2021）[30]，Fi为家庭成员i 每月通勤频率（次/ 月），每月通勤天数按实际计算，每人每天通勤次数统一计算为1 天来回2 次。

h 家庭每月通勤碳排放为所有家庭成员碳排放之和：

其次，h 家庭每月私家车通勤碳排放量，再乘以12 个月得到h 家庭每年私家车通勤碳排放量：

最后，所有样本家庭的私家车通勤碳排放加总就得到了总碳排放量。

四、西安市家庭出行碳排放特征分析

（一）家庭出行选择特征分析

《大西安“十四五”综合交通运输发展规划》指出，要完善“地铁+常规公交+慢行”的一体化公共交通体系，西安市目前正在大力推进城市公共交通发展，并希望能够在2025 年前后，公共交通机动化出行分担率达61%。如图1 所示，尽管公共交通（包括公共汽车和地铁）是西安市家庭出行所选用的重要交通工具，但仅满足了32%家庭的通勤需求，与目标相去甚远。其中选择地铁出行仅为15%，西安未来规划共有23 条地铁线路，因此预期随着西安市地铁系统的不断完善，后续选择地铁通勤的家庭会增多。选择公共交通的家庭往往收入水平相对较低，其居住地距离市中心较远，从调查结果来看平均单程通勤时长分别达到44 分钟和51 分钟。随着收入水平的提高也会诱使更多的私家车进入家庭，目前有29%的家庭选择采用私家车完成日常通勤，其单程平均通勤时间为34 分钟。

图1 样本家庭采用不同通勤方式的比例

（二）选择或不选择地铁通勤原因分析

选择地铁通勤的原因（图2a）中，准时被选择的频率最高，其次是便宜，最后是干净。与私家车相比，准点到站、快捷、无堵车风险是其明显优于私家车的地方，还有21%的家庭选择了低碳选项，说明已有不少家庭具有环保出行意识但数量还是相对较少。对于日常通勤而言，较低的出行成本也是一个重要的原因，目前地铁出行的成本远远低于私家车出行，但又略高于公共汽车。在不选择地铁出行的原因（图2b）中，不方便被选择的频率最高（29%），其次是线路不完善（20%）以及舒适度差（17%）。此外，另有距离近、拥有私家车分别占到了18%和13%，也是他们不选择地铁的主要理由。

图2 家庭是否选择地铁出行的原因

（三）居住地到最近地铁站的距离与私家车拥有率

从直观的空间分布规律来看，一个明显特征是居住地距离周边地铁站越远，私家车拥有率越高（见图3）。具体而言，住址距离地铁站2000～4000 米的家庭为71%，而住址距离地铁站1000～2000 米的家庭，私家车拥有率下降到了58%，住址距离地铁站500～1000 米的家庭，私家车拥有率降低为43%，500米以内则已经降为36%。因此，住址到地铁站的距离对家庭私家车拥有率的确产生了显著的影响。

图3 家庭地址距离周边最近地铁站的距离与家庭私家车拥有率的关系

五、实证分析

该部分我们希望通过计量模型来弄清楚具有什么特征的家庭更愿意选择私家车为主要通勤方式，另外对于那些选择私家车通勤的家庭，通勤碳排放又受到了那些因素的影响，我们采用Heckman 两步估计的计量模型来回答该问题。首先第一步是建立probit 二元离散选择模型，因变量为家庭是否选择私家车为主要出行方式，在控制了家庭社会经济特征及其他城市空间结构变量（家庭居住地到市中心的距离），重点关注家庭居住地周边地铁可达性是否影响私家车拥有的概率，我们预期该系数显著为正，即随着地铁可达性不断降低购买私家车的概率则越大。在第一步基础上，第二步是把私家车碳排放量作为因变量，自变量中我们还加入了有车家庭的汽油花费是否可以报销的哑元变量，我们预期该结果为正，降低家庭通勤成本会鼓励更多使用私家车出行，从而带来更多碳排放。

表2 中第1 列说明家庭社会经济特征及城市空间结构特征等控制变量对家庭是否拥有私家车的概率具有非常显著的影响，所有的结果均在5%及以上的水平显著。在家庭特征方面，户主年龄、家庭年收入和户主受教育程度对私家车的购买具有显著的正向影响。首先，我们可以看到私家车拥有概率的收入弹性非常显著，收入提高后必然会想增加通勤出行的舒适度，这也使得购买能力和用车出行都有明显提升，这些很好解释了前面发现西安市私家车拥有量快速增加的现象。随着户主年龄增大，家庭购买私家车概率呈现先增大后减小的态势，在户主年龄为44 岁时，购买私家车概率达到了峰值。这主要是因为随着年龄的增加，家庭添加小孩后会导致出行需要大大增加，随后的减少则是因为当家庭年龄结构老龄化后则降低了出行需求，所以家庭周期变化对购车概率产生了直接影响。居住地距市中心（钟楼）的距离，发现该距离越远，家庭拥有私家车的概率也越大，具体而言，距离每增加10%，家庭拥有私家车的概率上升5%。这进一步证明市中心仍然集中了大量的就业机会及较为完善的公共设施，距离越远的家庭则会增大其购车意愿。

表2 家庭私家车通勤碳排放的Heckman 估计结果

在控制家庭社会经济特征及其他城市空间特征后，我们最关心的核心变量—居住地到周边最近地铁站的距离的系数和预期一致，即距离地铁站越远，拥有私家车的概率会增加，这表明地铁和私家车出行的替代性会随着距离增加而减弱。

Heckman 两步估计的第二步基于控制私家车拥有概率，考察有私家车的家庭碳排放量影响因素。表2 的第2 列可以看到当家庭购车后通勤出行的频率和距离相对稳定，因此收入、户主年龄对私家车碳排放的影响并不显著。私家车使用成本回归结果符号为正，这说明如果家庭私家车汽油花费可以报销则会增强私家车使用强度，结果显示汽油消费可报销的家庭比不能报销的家庭每年通勤碳排放高1.5吨左右，这说明一些单位的汽油补贴政策显著地鼓励了私家车的使用。

对于我们最关心的地铁可达性变量而言（Dis_Subway），我们发现尽管回归系数为正但已不再显著，这进一步说明地铁可达性对有车家庭私家车使用强度并没有显著的影响。

六、结论及建议

中国城市正日益面临着交通拥堵、环境污染及高碳排放等问题的困扰。作为一种低碳出行方式，大规模开展地铁投资和建设，促进家庭从高碳出行转为低碳出行方式，也就是通过降低家庭对私家车的使用率来缓解交通拥堵和高碳排放问题。不过在西安市是否地铁可达性的提高会真的促进城市家庭“低碳”通勤—降低私家车使用，目前还缺乏具体的经验证据。

针对以上问题，本文借助2020 年覆盖到452 个家庭的微观家庭调查数据进行了实证分析。研究结果发现，尽管目前仅有15%的家庭选择地铁出行，但预期随着西安市地铁系统的不断完善，后续选择地铁通勤的家庭会增多。家庭收入的提高、户主受教育水平的提高都会显著增加家庭拥有私家车的概率，户主年龄与拥有私家车概率为倒U 型关系，且户主在44 岁时购车概率最大。

居住地周边地铁可达性提高的确在家庭私家车通勤问题上发挥了重要的作用，也就说地铁可达性越高，则家庭私家车拥有率越低，进而可以达到辅助改善城市拥堵目的。另外，我们发现居住地离市中心越来越远会显著增加家庭购买私家车，因此如何降低职住分离会有利于降低家庭拥有私家车，另外单位对职工的汽油消费的补贴政策会鼓励家庭私家车的使用。

从更全面的角度来讲，只有完善的地铁交通网络才会真正实现对地面交通出行的替代。对于西安市地铁系统尚处于开发初中期，由于其网络外部性较弱，尽管地铁可达性使得人们减少私家车出行的结果较好，但仍有49%的样本家庭认为目前西安地铁不方便及线路不完善，这种规模效应对于1 300万人口的城市表现会更为突出。因此未来对于西安市地铁建设而言，目前地铁还远没有达到最优规模，其网络外部性仍处于规模收益递增阶段，因此地方政府仍需要进一步投入更多资源来加以完善。