会计职称论文

城市公共交通的结构性变化过程

时间:2021-6-17 14:22:04  作者:  来源:  查看:0  评论:0
内容摘要:    本节中,对城市公共交通的结构性变化过程进行说明,首先对北京和深圳两个典型 案例进行分析,然后结合其他几个城市的客运量变化趋势,简要说明城市公共交通结构 性变化的阶段性。然后阐述城市公共交通结构性变化中的环境问题,说明能源结构的差 异性及其对城...

    本节中,对城市公共交通的结构性变化过程进行说明,首先对北京和深圳两个典型 案例进行分析,然后结合其他几个城市的客运量变化趋势,简要说明城市公共交通结构 性变化的阶段性。然后阐述城市公共交通结构性变化中的环境问题,说明能源结构的差 异性及其对城市公共交通的影响。这样可以帮助认知“结构性变化”的现实与逻辑,进 一步理解为何要在探讨社会福利时关注环境影响,为理论分析及理论建模提供现实支 撑。 选取北京和深圳两城市重点分析,主要有以下两方面原因:第一,在由常规地面公 交垄断(为主)向常规地面公交与城市轨道交通竞合的结构性变化,存在一定规律性, 且在大城市或中心城市更加突出。由于大城市或中心城市的人口更加密集,因此城市轨 道交通网络的建设速度会比较快,其规模经济特征更容易显现,因而能够更清晰地观察 到城市公共交通结构性变化的阶段性。北京和深圳在 2000 年之后都经历了一个城市轨 道交通快速发展的时期,城市轨道交通迅速成网,与常规地面公交共同构成了城市公共 交通的核心产品,这同样是许多计划或已经开通城市轨道交通的地区面临或正在经历的 结构性变化过程。第二,北京和深圳分别坐落中国南北两地,其能源结构具有差异性, 且在城市公共交通的结构性变化过程中都进行了对常规地面公交的车辆能源结构调整。 北京和深圳在结构性变化过程中都开始引进新能源(电力)公交车,深圳在 2017 年就 完成了常规地面公交的完全电力驱动,因而可以更具体地说明考虑城市公共交通相对环 境影响这一因素的重要性。

1.  城市公共交通结构性变化的阶段性

     在探讨城市公共交通结构性变化的阶段性时,首先需要说明的是,城市轨道交通进 入城市公共交通市场,是与人们的出行需求和经济发展相挂钩的。在许多人口密集的城 市中,由于城市道路空间资源有限,存在非常严峻的拥堵问题,浪费了大量的出行时间。 早在 1863 年,伦敦就开通了世界上首条地下铁路系统——伦敦大都会铁路(Metropolitan Railway),这严重冲击了 1829 年就诞生的伦敦巴士(公共马车),相比公共马车,地 铁的快速、时间短的特点吸引了大批客流。直到 1902 年伦敦巴士开始使用机械动力, 其客运量才开始回升。这一历史事实,就在一定程度上说明了城市公共交通结构性变化 的阶段性问题,城市轨道交通因其速度快的特点,往往一进入市场就会冲击原有的交通 结构,这为常规地面公交带来了亦是竞争亦是合作的机会。以下,主要通过北京、深圳 及其他六个城市的公共交通的变化,简要说明城市公共交通结构性变化的阶段性。

 (1)北京与深圳的城市公共交通客运量变化

    北京市最早的常规地面公交始于 1935 年,到 1947 年底成立北平市公共汽车股份有 限公司后开始发展,而城市轨道交通(不计早期的有轨电车)是在 1971 年试运营的地 铁 1 号线、2 号线,直到 2000 年地铁 1 号线才全线贯通运营。2000 年至 2008 年,北京又陆续开通了 13 号线、5 号线,这期间进行了由公交票到 IC 卡的替代。到 2009 年,地 铁 4 号线开通后,连接了菜市口、宣武门、西单、新街口、西直门等众多商圈,城市轨 道交通进入快速发展的阶段,客运量大幅上升。同时,《北京市“十二五”时期交通发 展建设规划》指出,要大力发展城市轨道交通,优化完善地面公交系统。城市轨道交通 线路长度从 2010 年的 336 公里,增加到 2019 年的 699 公里,客运量从 2010 年的 18.46 亿人次,增加到 2019 年的 39.6 亿人次,客运量增长了 114.5%。但同期常规地面公交客 运量从 2010 年的 50.51 亿人次,降低到 2019 年的 31.7 亿人次,客运量下降了 37.2%。 在 2017 年,城市轨道交通客运量就超过了常规地面公交客运量。 北京城市公共交通经历了一个快速的结构性变化,并且这一阶 段仍在持续。在初期,城市轨道交通建设以铺设骨架为主,将网络延伸到原来常规地面 公交覆盖的地区,但网络不连贯收益较小,常规地面公交与城市轨道交通形成了良好的 竞合关系,在支付方式上形成了由票到卡的升级。直到城市轨道交通完成地铁 4 号线的 网络贯通,规模收益才开始显现,带动了客运量的迅速上升,这使部分客流发生了从常 规地面公交向城市轨道交通的模式转换。直到发生了客运量的顺序替换,常规地面公交 的下降才有微弱的减缓趋势。

    深圳的第一条常规地面公交线路始于 1975 年,到 1983 年客运量达到了 1399 万人 次,而城市轨道交通始于 2004 年底开通的地铁 1 号线和地铁 4 号线。在 2005 至 2010年期间,深圳没有新的城市轨道交通开通,常规地面公交推行三层次公交体系,票价整 体降价 25%,常规地面公交的灵活性凸显,客运量也持续上升。2010 年到 2015 年间, 深圳城市轨道交通开通了地铁 2 号线、地铁 3 号线、地铁 5 号线,城市轨道交通客运量 从 2010 年的 1.63 亿人次,增加到了 2015 年的 11.22 亿人次,而常规地面公交则一直在 20.68 亿人次到 22.83 亿人次间波动。在 2016 年开通了地铁 7 号线、9 号线和 16 号线之 后,城市轨道交通客运量进一步上升,于 2017 年超越了常规地面公交。 从图 3-2 中可以看出,深圳城市公共交通同样经历了一个快速的结构性变化,并且 这一阶段仍在持续。在初期,常规地面公交与城市轨道交通形成了良好的竞合关系,在 进行票价票制改革后迎来了客运量的快速上升。深圳在城市轨 道交通形成网络后,常规地面公交客运量也发生了迅速下降,直到完成二者的顺序替换, 常规地面公交客运量下降趋势才减缓。 除了北京与深圳外,还有若干城市出现了明显的结构性变化趋势。 在所示期间,上海、广州与南京都经历了常规地面公交的客运量下降、城市轨道交通客 运量上升的阶段,并且城市轨道交通客运量已超过常规地面公交客运量;成都与武汉常 规地面公交客运量呈现了小幅的波动,常规地面公交客运量未被超越;天津常规地面公 交客运量已呈现明显的下降趋势,但常规地面公交客运量未被城市轨道交通超越。

    通过北京、深圳及其他各城市公共交通结构性变化,可以观察出某种规律。随着经济的发展与节约时间的需求,城市轨道交通从无到有,逐渐覆盖城市。城市公共交通经历了以下三个阶段:第一阶段为常规地面 公交垄断阶段。该阶段中,常规地面公交逐渐覆盖城市,客运量逐渐上升,但由于存在 拥堵和运行速度慢等原因,客运量出现了减缓或波动状态。第二阶段为常规地面公交与 城市轨道交通竞合阶段(I)。该阶段中,城市轨道交通进入市场,与常规地面公交形 成一定的竞争合作关系,在竞合初期由于城市轨道交通未能成网发挥网络规模收益,此 时常规地面公交和城市轨道交通客运量均会上升,但常规地面公交客运量上升速度会减 缓;在中期城市轨道交通的网络规模特征显现,大量客流从常规地面公交转向城市轨道 交通,城市轨道交通客运量快速上升,常规地面公交客运量快速下降。第三阶段为常规 地面公交与城市轨道交通竞合阶段(II)。该阶段中,常规地面公交与城市轨道交通客 运量实现了顺序替换,常规地面公交客运量日益下降但速度减缓,城市轨道交通客运量 日益上升但速度下降;直到城市轨道交通网络基本覆盖所有通勤人口,常规地面公交才 又开始发挥其灵活性优势,调整线路实现客运量的再次上升。

    北京自 2000 年,深圳自 2005 年,实现了从常规地面公交垄断阶段到常规地面公交 与城市轨道交通竞合阶段(I)的过渡,天津、成都和武汉也都处于竞合阶段(I)中; 北京和深圳都是从 2017 年,实现了从常规地面公交与城市轨道交通竞合阶段(I)到竞 合阶段(II)的过渡,上海、广州、南京也都处于竞合阶段(II)中。目前世界上一些 城市,如东京、纽约、伦敦,已进入了竞合阶段(II)的后期。而更多引入城市轨道交 通的城市,或者在规划建设城市轨道交通,同以上城市一样,处于从垄断到竞合的结构 性变化阶段。这正是本文研究的主要现实情景。

2. 城市公共交通结构性变化过程中的环境问题 

    城市公共交通结构性变化过程中,非常需要关注的一点就是环境问题。Mulley et al. (2017)指出,由于城市能源结构的差异,使城市轨道交通进入后是否能真正改善环境 存在疑问。这一问题实际上应从两方面看:其一,由于经济的发展与技术的进步,人们 愈加关注环境的可持续性(Sustianibility),而不断改善能源能源结构,使其向低环境 影响转化;第二,城市公共交通企业也会由于政府补贴、提高服务质量、节约成本等原 因,不断对如服务频次、运行速度、车型等进行改造。这实际上意味着城市轨道交通较 常规地面公交的“绿色”环保程度,是在不断变化的,并进一步影响了相对环境成本的高低。

 (1)城市的能源结构

     交通运输活动是重要的能源消耗者,目的是为乘客和货物提供流动性与发展水平密 切相关。在发达国家中,运输现在占总能源消耗的 20%至 25%。到目前为止,由更多 的移动性带来的好处,尤其是在更好的比较优势和获取资源方面,已经弥补了支持这种 扩展空间所消耗的能源增长。在 21 世纪初,过渡期达到了石油等化石燃料占主导地位 的阶段,据统计,世界发电中约有 87%来自化石燃料(Rodrigue, 2020)。 就中国而言,交通运输业能源消费量不断增加,长期以来,柴油、汽油和煤油都是 交通运输消费的主要能源。如图 3-10 所示,从 2001 年到 2017 年,交通运输业的柴油 消费量、汽油消费量和煤油消费量分别增加,7832.69 万吨、4134.16 万吨和 2612.62 万 吨。但也要注意,电力消费也在不断增加,这主要是轨道交通的发展所带来的,从 2001 年到 2017 年,交通运输业的电力消费量增加 1108.98 亿千瓦时。 

    但电力相与柴油、石油等化石燃料相比是否更加环保,还需要关注发电结构。国家 统计局数据显示,2019 年全国规模以上电厂发电量 71422.1 亿千瓦时,较 2005 年的 27974.41 亿千瓦时增长 186.0%。其中,水电 11534.4 亿千瓦时,较 2005 年的 3970.17 亿千瓦时增长 190.5%;火电 51654.3 亿千瓦时,较 2005 年的 20473.36 增长 190.5%;核 电 3483.5 亿千瓦时,较 2005 年的 530.88 亿千万时增长 18.3%;风电 3577.4 亿千瓦时,太阳能发电 1172.2 亿千瓦时,实现了从无到有的过程。 ①在具体构成上,2005 年全国发 电中火电、水电、核电分别占比 82%、16%和 2%;2009 年全国发电中火电、水电、核 电、风电、太阳能发电分别占比 72%、16%、5%、5%、2%。从 2005 年到 2009 年,火 电比例下降 10%,水电比例基本不变,核电、风电、太阳能比例增加 3%、5%和 2%, 在一定程度上改善了原有的电力结构。

    2005 年到 2017 年间,山西和广东发电量均有不同程度的提升,但 电力结构方面呈现了显著的差异性。其中北京的西电东送主要源自山西,深圳的供电主 要源自广东。山西富有煤炭资源,因此在长期中火力发电占据总发电量的 95%以上,而 广东则拥有丰富的水力资源,因此除了火力发电外水力发电也占有一定份额。近几年, 广东大力发展核能发电,2018 年核能发电约 890 亿千瓦时,达到了总发电量的 20%。 这在一定程度上说明了北京与深圳地区电力来源的差异性,北京的火电比例更高,因而 依赖电力的城市轨道交通环境影响可能要高于深圳。 上述数据说明,在不同城市和地区,由于发电结构的差异,电力相对于其他能源(如 柴油、天然气)是否更加“绿色”环保,存在程度的差异性。因此在判断其环境影响及 环境成本时,不能忽视这方面因素。在比较以电力为主的城市轨道交通和以柴油为主的 常规地面公交的环境影响时,需要对城市轨道交通是否足够环保和环境成本的高低进行 区分。 

(2)城市公共交通结构性变化过程的节能减排 

    在城市公共交通结构性变化过程中,无论常规地面公交还是城市轨道交通,都在试 图节能减排,降低环境影响,一方面是为了履行某种公益性责任,一方面是为了节约能 源成本。第一个常规地面公交案例是北京市。2013 年,北京****了《北京市 2013-2017 年清 洁空气行动计划》,对北京地面公交车能源结构进行根本性转变,使近八成的燃油车压缩至三成,其余车辆将由天然气和电车替代,电动、天然气和燃油公交车比例将调整至 2∶5∶3,北京整个公交行业的油耗也将减少四成,污染物排放减少 50%。如图 3-13 所 示,在 2016-2018 年间,北京公交集团进行了大量的车辆结构调整,柴油车减少了 4362 辆,柴油消耗量减少 11506 万升,新能源车增加了 4348 辆,同时电消耗量增加 30877 万度。可以明显看出,北京常规地面公交的能源结构由以柴油为主向电力为主的转型。

    2018 年,北京公交集团完成了柴油和 CNG 共 3910 辆老旧公交车的退出运营。北 京公交作为全球环境基金/联合国开发计划署(GEF/UNDP)促进中国燃料电池汽车商业 化发展项目的试运行单位,于 2018 年 10 月 15 日在 384 路投运 5 辆氢燃料公交车。氢 燃料公交车不但具备加氢快、容量大、零排放、无污染的特点,还在长距离、重载等方 面具备超过电动汽车的优越性。同时,氢燃料公交车以可靠的安全性能、较高的续驶里 程、舒适的乘坐感受,获得司乘人员和乘客广泛好评。截至 2018 年底,氢燃料公交车 累计运营 3.3 万公里,百公里平均氢燃料消耗 10 公斤。这都说明了北京常规地面公交在 结构性变化过程中重点关注其能源结构类型,这实际上已经改变了城市轨道交通相对于 常规地面公交的“绿色”程度。 另一个典型的常规地面公交案例是深圳市。近年来,深圳陆续****了《深圳新能源 产业振兴发展规划(2009-2015 年)》、《深圳新能源产业振兴发展政策》等一系列政 策措施,提出了以公共交通为突破口,带动新能源汽车推广应用的发展战略。自 2009 年入选全国首批 13 个节能与新能源汽车示范推广试点城市之后,深圳全力开展纯电动 公交及出租车示范推广工作。2011 年,深圳在大运会期间示范推广投放新能源公交 2011 辆。至 2017 年底,深圳市的三家常规地面公交专营企业已经实现了公交车 100%纯电动 化(少数应急运力除外),成为中国乃至全球第一个实现公共交通全面电动化的城市。 在 2020 年,预计开通氢燃料电池公交线路,进一步节约电能、减少排放。同时,深圳 市在结构性变化过程中为常规地面公交提供了政策保障,并大力建设新能源基础设施。 2016 年 5 月,深圳市政府颁布了《深圳市新能源公交车示范推广期运营补贴办法》,每 辆新能源公交车补贴最高可达 45 元/年。截至 2019 年 9 月,深圳市共有充电桩 4620 个, 其中巴士集团 1255 个,东部公交 2270 个,西部公汽 1095 个。 ① 在随后的几年中,公交车电气化为深圳带来了明显的好处。与以前的柴油公交车相 比,深圳的电动公交车大大减少了对化石燃料的依赖,并减少了环境污染。城市公共交通的燃油消耗减少了 95%以上。根据 2016 年深圳的行驶里程,电动公交车的能耗比柴 油公交车低 72.9%,日均运营里程为 174.4 公里,能耗为 106.3 千瓦时/ 100 公里。据深 圳市交通运输委员会,由此产生的节能量每年节省了 36.6 万吨煤炭,取而代之的是 34.5 万吨替代燃料。同时,CO2排放量也大大减少。电动公交平均每年每百公里排放 67.02 kg CO2,而柴油车辆则排放 129.91 kg,相当于减少了约 48%。据深圳市交通委员会统计, 2017 年数据显示 CO2排放总量减少了 13.53 百万吨。此外,氮氧化物,非甲烷碳氢化合 物和颗粒物等污染物的年排放量减少了 431.6 吨。 ①这也能够说明在结构性变化过程中, 常规地面公交的环境影响在发生变化。

    城市轨道交通在结构性变化中,也在试图减少能源消耗,以减少成本和改善环境, 其中一个典型的例子是马德里地铁。马德里地铁作为世界第七大地铁系统,平均每天有 230 万通勤者使用。为了帮助乘客在车站内保持凉爽,特别是在炎热的夏季,马德里地 铁公司运营 891 台通风风扇,每年耗能 80 吉瓦时。为了节约能源和降低成本,马德里 大都会(Metro de Madrid)试图寻找以最有效的方式使地铁温度保持舒适的方法。因此, 马德里地铁通风专家与埃森哲应用智能公司(Accenture Applied Intelligence)合作开发 了一个系统,该系统受蜂群的协调觅食行为,部署了一个优化算法,该算法利用大量数 据来探索全天气温、车站结构、服务频次、乘客满载率和电价的每种可能组合。 该算法同时使用历史数据和模拟数据,并考虑了之后 72 小时内的室外和地下温度。由于该算法使用机器学习,因此该系统可以更好地预测网络上每个站点随时间的最佳平 衡。基于人工智能的系统使马德里大都会将其通风能源成本降低了 25%,并将二氧化碳 排放量每年减少了 1800 吨。






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