摘要：提出城市交通能耗计算新方法，该模型的研究对象为居民个体机动化出行，相对于以运输车辆为研究对象的模型，能够更好地反应交通出行的本质，对于分析城市交通能耗来源及差异将更为合理。
关键词: 城市交通能耗；个体机动化出行；计算分析
1.引言
建立大城市可持续发展的交通运输系统，确立合理的城市交通结构，不但要考虑交通秩序、交通畅通与交通安全，还要使交通系统的资源消耗最小，因此，对于城市交通能耗来源以及差异化分析就越来越重要。但在我国的统计体系中一般仅对“交通运输仓储及邮电通信业”的能耗进行统计，将居民出行能耗并入“生活消费”或“其他”大类，并不能够清晰地反映城市交通能耗的实际情况。实际上，交通运输中的能源消耗与总能耗的比例是非常高的。在加拿大，交通运输系统消耗总燃油的66% , 其中绝大部分为汽车运输所消耗；在美国，交通运输系统消耗总燃油的 60% ，其中 73% 为汽车运输所消耗。我国目前的交通能耗与总能耗的比例还不是很高，燃油消耗中交通所占的比例一般在 30% 左右。尽管如此，随着道路交通的逐步机动车化，交通系统所占的能源消耗比重会逐年增加。以上海市为例，近10年来交通运输占全市能源消耗总量的份额平均每年增加2个以上的百分点 [1]。
2.传统的城市交通能耗分析计算模型
传统的城市交通能耗计算模型主要有如下几种：以不同燃料驱动的不同类型车辆的保有量、年均运营距离、能源强度及排放强度为主要参数的定量计算分析模型[2]；根据不同城市、不同交通方式车辆保有量、不同类型比例能源消耗测算分析模型[3]；从城市交通能耗比例出发，整个交通运输行业不同子系统总能耗模型 [4]；从城市居民不同出行方式选择运用情景模式研究城市交通能耗影响因素模型。
3.基于个体出行的能耗来源及差异分析模型
本文提出一种计算城市客运交通能耗的新方法，即居民个体机动化出行能耗模型。该方法通过采集大量的居民交通出行特征以及多种交通方式的载客特征等数据，通过大数据分析，以居民个体机动化出行为研究对象，相对于以运输车辆为研究对象，能够更好地反应交通出行的本质，而且对于分析城市交通能耗来源及差异将更为客观、方便。
城市交通通常由客运交通、货运交通组成。从城市交通的时空消耗特征角度划分，可以将客运交通划分为大载客量交通、小载客量交通和非机动交通。大载客量交通指轨道、地面公交以及政府机关、社会团体、企事业单位拥有的大客车。小载客量交通指私人轿车、摩托车、出租车。对于能耗计算已经较为成熟的货运交通以及自行车和步行交通等非机动交通，本文进行能耗分析计算时暂不考虑。
公式中，E指城市客运交通总能耗；i指城市不同类型的城市交通工具； Ri指不同交通工具每百公里人均能耗；Qi指不同交通工具的分担率；D指人均出行距离；N指总人口；m指人均出行次数。
但如果采用传统的交通调查方法对该模型相关参数进行计算标定，不确定性较大，但大数据采集分析技术的运用，包括各类交通卡、网上售票、购物物流、货运公司记录、出租车记录、路面监测、道路收费信息等，则较好地解决了这一问题。
值得特别指出的是近年来纯电动汽车的快速发展，对城市交通能耗来源及差异分析计算产生了较大的影响。实际上，电动汽车已经有130多年的历史，只是受限于蓄电池、经济性等因素发展较慢，近年来随着相关技术的突破发展，也相应进入了快速发展的轨道。相比传统汽车的内燃汽油发动机的动力系统，纯电动汽车不仅不需要发动机、油箱、变速器、排气等系统，而且具有更高的能量转换效率。通过大量车辆对比能耗的数据采集与分析，纯电动大巴平均每百公里能耗约为125千瓦时，按照我国《交通运输综合统计报表制度》标准，折算成标准煤为15.4公斤，而传统柴油大巴为48.3公斤，油电混合动力大巴为43.3公斤。对于纯电动小汽车，其节能作用也十分明显，平均每百公里能耗约为3.4公斤标准煤，而普通小汽车约为10.9公斤。
4.应用案例
由于深圳市是经济特区，也是我国改革开放的窗口城市，该市较为重视新能源交通工具的推广应用以及交通大数据的采集应用（至2017年底，深圳市将近2万台公共汽车全部更换为纯电动大巴），交通方式的类型也较为齐全，因此，笔者运用上述模型对深圳市的交通能耗进行典型案例分析计算。
4.1数据采集
深圳市基于大数据技术，运用交通能耗与排放模型，构建了交通能耗及排放监测系统，通过热力图、网格图等专题图动态反映燃油量、温室气体、污染物等指标的空间分布，使得高频、动态的量化监测得以实现，能更为准确地获取能耗与排放的特征数据。
通过交通调查以及车辆GPS、手机百度GPS、移动流量、地磁流量、公交刷卡等数据采集方式获取数据（每天近7亿条），通过融合与挖掘，构建覆盖全市域的道路交通运行指数系统、交通排放监测平台和城市交通仿真系统，可以获取相关交通运行参数等动态数据。
4.2取值计算
如果总人口按1500万计算，人均机动化出行次数取2次/日，人均出行距离取15公里，出行方式则按常规公交占32%，轨道交通占 14%，出租车占5%，小汽车占 42%，单位班车占7%。
通过不同交通工具的设备特征、客运性能、能耗指标等大量数据的采集、分析与整理，并运用居民个体机动化出行能耗模型得出不同交通方式的能耗数据。地铁乘坐人数按580人/车，能耗按122.0 MJ/车·KM；快速公交乘坐人数按330人/车，能耗按88.0 MJ/车·KM；公交大巴乘坐人数按75人/车，能耗按14.1 MJ/车·KM；小汽车乘坐人数按4人/车，能耗按3.64 MJ/车·KM。
将上述参数带入模型公式，则深圳市城市客运交通的能耗约为2.4X108MJ。
4.3分析与启示
进一步分析深圳市不同交通工具的能耗差异，可以看出，地铁、地面公交等大载客量交通方式占客运交通总能耗的19%，却承担了约53%的客运交通总量。公共交通出行方式比例的提高以及提高交通工具的承载率指标可以明显降低城市总体交通能耗水平。可见，优先发展以轨道交通为骨干的公共交通系统，是建设低碳、绿色、和谐城市交通的重要举措。
5.结语
新模型基于居民个体机动化出行，相对于以运输车辆为研究对象的模型，能够更好地反应交通出行的本质，对于分析城市交通能耗来源及差异将更为合理，计算分析也更为客观。通过对各种交通方式进行能耗比较,可以得出能源消耗量较小的出行方式，而人均能源消耗量最小的出行方式则更应大力提倡发展，例如公共交通出行。同时通过对普通能源消耗和新型能源消耗的对比分析，有利于制定具有低能耗、低排放的导向性交通政策。
参考文献:
[1]陆化普,王建伟,张鹏，基于能源消耗的城市交通结构优化 北京：清华大学土木工程系交通工程研究所
[2]朱松丽，北京、上海城市交通能耗和温室气体排放比较[J].城市交通，2010（3）
[3]张铁映，城市不同交通方式能源消耗比较研究[D].北京交通大学.2010
[4]陆锡明，祝毅然.上海交通能耗现状及发展前景[J].上海节能.2010（1）
论文作者:张桐源
论文发表刊物:《科技中国》2017年12期
论文发表时间:2018/5/2
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