城市轨道交通低碳经济评价研究

蒋惠园，白 帆

(武汉理工大学 交通学院，湖北 武汉 430063)

随着市气低候碳问经题济的已备成受为关全注球，性发共展识城。交通工具是城市温室气体排放的主要源头，发展城市低碳经济首先需要发展低碳交通。在大中城市发展轨道交通不仅能改善和缓解城市人口出行的交通压力，还能减少城市资源浪费、保护环境。因此，在纷纷致力于发展低碳经济的背景下，对城市轨道交通的低碳经济效益进行评价研究，有助于引导我国城市轨道交通健康快速发展，对我国城市低碳经济的发展具有重要指导意义。

1 城市低碳经济的内涵

“低碳经济”主要包括两方面内容：①“低碳”是要将当前较高的碳排放强度降低到自然资源和环境能耗有效配置和利用的目标；②“经济”是以更低的温室气体排放强度支撑并加速社会经济的发展，保障和提升社会就业水平，实现经济、社会与环境的协调发展[1]。低碳经济是通过更少的自然资源消耗和更少的环境污染，获得更多的经济产出；是创造更高生活标准和更好生活质量的途径和机会，为发展、应用和输出先进技术创造机会[2]。随着国际社会对气候变化影响关注日益加强，世界各国不断加强发展低碳经济以应对全球变暖、CO2减排任务，低碳经济正逐渐成为城市研究的热点。

“城市低碳经济”是在城市发展低碳，包括低碳生产和低碳消费，建立可持续的良性能源生态体系。它强调以低碳理念为指导，在一定的规划、政策和制度建设推动下推广低碳理念，以低碳技术和低碳产品为基础，以低碳能源生产和应用为主要对象，由公众广泛参与，通过发展当地经济和提高人们生活质量，为全球碳排放减少做出贡献[3]。

2 城市轨道交通低碳经济分析

城市轨道交通包括地铁、轻轨、独轨、自动导轨、磁悬浮等几种类型的现代化城市快速交通方式。与常规城市交通工具相比，轨道交通具有运量大、效率高、污染小、能耗低、噪音低、占地少、乘坐舒适方便等特点，在城市节能减排、环境质量影响、生态影响等方面体现了明显的低碳经济特征。

2.1 轨道交通能源消耗和排放量比较

（1）能源消耗。与城市其他交通方式相比，轨道交通在能源消耗方面是最低的。轨道交通每公里人均能耗只占小汽车的 8.4%，占公交车的 31.3%。主要城市交通工具的单位能耗见表1[4]。

表1 主要城市交通工具的单位能耗表

（2）排放量。为实现城市经济的低碳发展和可持续发展，降低城市排放强度是一种重要的方式和手段。而城市轨道交通使用的无碳能源电能，其排放量比小汽车、公交车等其他城市交通方式都要少。在大城市中，如果轨道交通客运量达到50%左右，则CO2和NOx的排放量可分别降低92%和86%[5]。主要交通方式CO2排放强度见表2[6]。

表2 主要交通方式CO2排放强度比较

2.2 轨道交通对城市环境质量和生态的影响

与小汽车、公交车等其他城市交通方式相比，在环境质量方面，轨道交通能够有效减少城市交通发展造成的机动车尾气污染；控制区域环境噪声污染，降低轨道沿线两侧的交通噪声；有效控制震动影响的程度和范围以及电磁辐射强度。专家研究表明：为轨道交通提供电力的发电站排放的大气污染物比完成同等运量的公共汽车低 76%；由于轨道交通的特点 (市中心区在地下运行速度适中、车流密度低、昼间运行、夜间停运等)，该系统的运行噪声比公路交通干道噪声低 5～10 dB[7]。在城市生态方面，轨道交通能减少城市交通对自然资源和生态环境可能造成的破坏，尤其是减少对自然保护区、水源保护区，以及其他具有特殊价值的区域 (如文化古迹等) 的各种干扰破坏及负面影响。

3 城市轨道交通低碳经济效益实证研究

以武汉市轨道交通 2 号线为例，定量分析在节能、减排方面的贡献，以及在城市环境质量和城市生态方面的影响。

3.1 建立评价指标体系

评价指标体系的建立以影响因子为基础，通过定性分析城市轨道交通低碳经济效益，结合武汉市交通规划目标及环境背景调查，确定武汉市轨道交通 2 号线的低碳经济效益评价指标，主要包括能源消耗、排放强度、环境质量和城市生态4个方面，具体评价指标见表3。

表3 城市轨道交通低碳经济效益评价指标

3.2 节能测算

根据武汉市城市快速轨道交通建设规划预测，2013 年，武汉市轨道交通 2 号线一期工程的客运周转量约为V总=13.2×108(人.km) (公交车和小汽车的客运公里分配比例约为3:1[8])，则公交车和小汽车分担的客运周转量分别为：

根据主要城市交通工具的单位能耗表，Q公=670 kJ/(人.km)，Q小=2 479 kJ/(人.km)，其节约能源消耗为：

3.3 减排测算

根据交通工具的燃料特性估算，公交车的碳排放强度约为每乘客公里产生120 g 碳排放，即 D公=120 g/(人.km)；出租车的碳排放强度约为每乘客公里将产生 105 g 碳排放，即 D小=105 g/(人.km)[9]。结合节能测算的数据，可以估算出武汉市轨道交通 2号线一期工程建成后，减少的碳排放量为：Q减=D公×V公+D小×V小=1.54×108kg。

3.4 城市环境质量和生态环境评价

3.4.1 层次分析法评价方法步骤

（1）建立判断矩阵R

（2）运用特征根法计算指标权重

设判断矩阵 R 的最大特征根为 λmax，相应的特征向量为 W，计算公式如下：

（3）一致性检验

一致性指标 CI和一致性比例 CR 的计算公式如下：

当 CR﹤0.1 时，认为判断矩阵具有良好的一致性，否则应调整判断矩阵的取值。随机一致性指标RI的取值见表4。

表4 随机一致性指标 RI 的取值

（4）测算综合评价结果

根据上述步骤，确定决策方案总的优先顺序及相对权重，测算权重向量 ω 和最终的判断矩阵 R' ，采用模糊变换进行综合评判。

模糊综合评判的数学模型为：B =ω.R' 。对 B进行归一化处理得 B' ，将 B' 与模糊评判向量 F 相乘即得出综合评价结果 X。

3.4.2 测算指标权重

根据层次分析法的步骤，通过构造判断矩阵、进行一致性检验，确定各评价指标的权重。测算结果见表5—表8。层次总排序的一致性检验如下：

表 5 武汉市轨道交通 2 号线环境质量及生态环境评价指标权重判断矩阵

表6 环境质量评价指标权重判断矩阵

表7 生态环境评价指标权重判断矩阵

表8 层次总排序列表

CR = CI/RI= 0.008<0.10，满足检验。

3.4.3 运用模糊综合评价确定分值

根据具体情况和相关资料，结合各种指标，对应于评判集 P ={很好，好，一般，差，很差}进行判断，评判向量 F = (1 2 3 4 5)T。由于武汉市轨道交通 2 号线建设尚未竣工，在数据采集方面，采用专家评分与乘客问卷调查评分相结合的方法。综合评价结果见表9、表10。

表9 城市环境质量评价结果

表10 城市生态环境评价结果

对应层的判断矩阵为：

3.4.4 确定评价等级

根据测算结果，可得权重向量ω = (0.140 0.582)

根据模糊综合评判模型，B =ω·R'=(0.270 0.250 0.190 0.046 0.002)

综合评价值为：X =B·F =1.534

根据评语加权系数矩阵 F =(1 2 3 4 5)T，综合评价值为：{很好，好，一般，差，很差}。综合评价值 X =1.534，处于“很好”与“好”之间，说明 2 号线的建成对武汉市环境质量和生态环境有着积极的影响。

4 相关政策建议

城市轨道交通具有显著的低碳经济特征将解决城市交通问题、优化城市布局，以及促进城市低碳经济发展等方面有机结合起来，实现城市轨道交通发展与城市低碳经济发展的协调和良性互动。

（1）政府应在轨道交通项目的审批、投融资、用地、税收、政府贴息和担保等方面出台一系列长期有效的扶持政策，加速形成以城市轨道交通为骨干的低碳交通体系，促进我国城市轨道交通飞速发展。

（2）设立城市轨道交通建设专项资金，为其提供相对稳定的资金来源。

（3）政府应建立对城市轨道交通低碳经济效益的激励机制。通过出台相应的奖励措施，完善相关激励性制度，促进城市轨道交通的低碳经济效益不断提高，加快我国城市轨道交通及城市低碳经济的发展步伐。

5 结束语

我国作为能源消耗和碳排放大国，在全球减少温室气体排放的行动中扮演着日益重要的角色。城市轨道交通在城市交通节能减排，以及降低城市空气污染等方面优势明显，在大中城市大力发展轨道交通将有效满足发展低碳经济对城市交通的要求。构建以轨道交通为骨干的城市综合交通体系，将是我国城市发展低碳交通的方向，是我国城市低碳经济发展的必由之路。

[1] Ding D, Dai D, Zhao M. Development of a low-carbon economy in China [J]. The International Journal of Sustainable Development and World Ecology, 2008, 15(4)：11-14.

[2] 付 允，汪云林，李 丁. 低碳城市的发展路径研究[J].科学对社会的影响，2008(2)：5-10.

[3] 刘志林，戴亦欣，董长贵，等. 低碳城市理念与国际经验[J]. 城市发展研究，2009， 16(6)：1-7.

[4] 冈田宏. 东京城市轨道交通系统的规划、建设和管理[J].城市轨道交通研究，2003(3)：1-7.

[5] 陈 佐. 城市公路交通对生态环境影响[J]. 铁道劳动安全与环保，2001(2)：4-7.

[6] 国家环保局. 持续发展的战略构想[M]. 北京：中国环境科学出版社，1991.

[7] 陈爱侠，刘 珊，关卫省. 西安市城市轨道交通建设产生的环境效益分析[J]. 长安大学学报：社会科学版，2007，9(1)：24-27.

[8] 周 磊. 武汉地铁2号线沿线公交系统调整研究[D]. 武汉：武汉理工大学，2007.

[9] 叶祖达. 碳排放量评估方法在低碳城市规划之应用[J]. 现代城市研究，2009(11)：20-26.