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摘要：城市经济发展使得城市交通迅速发展，同时也造成了能源消耗过多、环境污染加剧。通过对城市综合交通进行结构分解和城市交通能耗影响因素进行因果分析，构建数学模型对城市交通不同交通方式单位运输能耗和总能耗分析计算，并以西安市为例进行实证分析。
关键词：综合交通；能耗测算；结构分解
Abstract: urban economic development makes the city traffic rapid development, but also caused a energy consume too much, worsening environmental pollution. Through to the comprehensive urban transportation structure decomposition and urban transportation energy consumption influence factors of the causal analysis, constructing mathematical model of urban traffic different modes of transportation energy consumption and the total energy consumption unit transportation calculation and analysis, and in xian city as an example of empirical analysis.
Keywords: integrated traffic; Measure energy consumption; Structure decomposition
低碳是世界各国城市发展的客观选择，以最小能源消耗最大限度满足城市交通需求是低碳城市的基本目标。因此，科学测算城市综合交通能耗成为了当前学术研究的难点。前人对城市交通能耗研究大部分局限在一个大的城市交通系统或者没有进行细分数量化研究[1-3]，本文对城市不同交通子系统能耗进行更深入分析，测算各交通子系统单位运输能耗和总能耗，对不同交通方式能耗进行影响因素分析，为城市交通结构优化提供数据理论基础。
1.城市交通能耗测算方法分析
1.1 城市交通单位能耗测算
城市交通单位运输能耗也是指单位人公里能耗，是衡量城市交通能耗水平的重要单位，其主要反映在单位人或货物在单位运输距离上的能源消耗，根据现有车辆百公里能耗和承载率数据可得，其计算公式为：
Aij=
式中，Aij指不同类型的城市交通工具单位人公里能耗；Kij指不同交通工具百公里能耗；Pij指每种交通方式平均乘客数。
1.2 城市交通总能耗测算
城市交通能耗已成为城市总能耗大户，测算城市交通总能耗和不同交通子系统能源消耗，可为城市交通发展方式提供一些基础理论数据。城市交通总能耗主要以城市私人交通和公共交通为计算对象，计算模型如下：
E==*P***=*P***
式中，Eij指不同交通类型在测算周期内能耗；P指城市年客运量；Si=Pi/P指城市交通运输结构；Mij=Pij/Pi指某一运输方式中不同运输类型分担率。
2.实证分析—西安市城市交通能耗计量
目前，西安市主要交通方式類型为私人汽车、公交车、出租车、摩托车和货运车，燃料消耗主要以汽油、柴油、天然气为主，文中取西安市各交通方式选取有代表性的车辆进行测算，并且每种交通方式的平均乘客数根据《2008年西安市居民出行调查报告》和《中国交通：不同交通交通方的能源消耗与排放》报告估算得出。
2.1 私人小汽车单位运输能耗测算
当前西安经济处于起步发展阶段，私人汽车以小排量为主，取西安市私人汽车百公里油耗为8.06升，车辆每增加100千克油耗增加0.008L，则估算承载率为50%和100%时百公里油耗换算系数a分别取1和1.15。由于私人交通不是营运车辆，其座位容量一般为5人以下，当乘客数为1人时定义为空载，乘客数达到座位容量时定义为满载，目前西安市私人小汽车平均载客率为1.5人/车次，故西安市私人小汽车平均单位运输能耗为5.37升/百人公里。
2.2出租车单位运输能耗测算
到2010年底西安城区有各种类型出租车10762辆，取西安市出租车百公里油耗7.00升，承载率分别为50%和100%时百公里能耗转换系数取1和1.15。由于出租车为城市营运车辆，将只有司机的情况下定义为空载，城市出租车座位容量为4人，西安市出租车平均乘客为1.7人/车次，得出西安市城市出租车单位运输能耗为4.12升/百人公里。
2.3城市公交单位运输能耗测算
城市公交单位运输能耗测算以公交标台为测算对象，标台额定容量为45人，将车辆乘客数达到座位容量定义为车辆常在率100%，即45人，西安市每标台公交实际承载人数为58人，承载率为130%，由于公交车车辆载重量对其能源消耗影响较大，城市公交百公里能耗为24升，由于公交车容量较大，在50%、100%和130%承载条件下的车辆百公里能耗转换系数取1.1、1.35和1.45，得出西安市城市公交车单位运输能耗为0.60升/百人公里。
2.4 摩托车运输单位能耗
目前，摩托车已成为城乡居民重要的代步工具。2008年前西安市摩托车数量拥有量增长较快，2009年有了小幅度减少，但摩托车燃油消耗在城市交通中也占不小的比例。摩托车最大排量一般为250ml，取西安市摩托车百公里能耗为2.4升，平均载客数1.1人次，则摩托车单位能耗百人公里2.18升。
2.5城市货物运输单位能耗
城市货物运输是城市交通必不可少的，测算能耗主要考虑城市零担货运，以轻型货车为测算对象，取西安市轻型货运车平均满载重量为4吨，百公里油耗为12升。为方便研究，规定轻型货车营运时为满载，货物周转量和旅客周转量折算系数λ值采用中科院张雷研究员提供的0.125为参考值，即客运周转量的8人公里=货运周转量的1吨公里。折算成旅客运输百人公里能耗为0.375升。
3.计量结果分析
3.1 城市交通单位能耗分析
在实际城市交通行驶过程中，交通能耗也会因城市交通拥堵、信号灯设置、道路条件和运行速度等影响因素有不同差异，上面测算结果均以经济运行速度和理想条件下测算数据。另外，每种交通工具载客率不同，文中私人小汽车平均载客数取1.5人/车次，出租车平均载客数取1.7人/车次，城市公交平均载客数取58人/车次，摩托车平均载客数取1.1人/车次，货运车折算成旅客平均载客数取32人/车次。能源消耗如下表所示：
可看出目前西安市城市交通系统中，私人小汽车和出租车单位运输油耗相差很小，也是单位运输能耗最高的，高于城市公交单位运输能耗近10倍，城市公交和货运车由于其空间利用率和载货率较高，单位运输能耗最低。
3.2 城市交通总能耗分析
根据上面计算结果得出西安市不同交通方式能耗具体比例如下图：
图3-1西安市不同城市交通方式能源消耗比例
由图可见，城市货运能耗占城市交通能耗比例最大，这与西安市目前处于快速发展阶段和城市功能布局有很大关系；其次是私人小汽车，2010年能耗占城市交通能耗41%，而城市公交和出租车能耗分别占城市交通能耗12%和11%，总能耗约占私人小汽车能耗的56%；摩托车能耗占3%，对城市交通能耗增长影响较小。
4结论
1.承载率是影响车辆单位能耗最主要因素，随着承载率上升，各种交通方式单位能耗量不断减小，公共交通单位运输量能耗总是小于私人汽车和出租车，且公共交通单位运输能耗对承载率变化的灵敏度较低。承载率低导致小汽车单位运输能耗高也是小汽车能耗占城市交通能耗高的重要原因。因此，提高车辆承载率就需要国家提出支持鼓励性政策，在安全的前提下引到城市居民提高出行车辆承载率。
2.从计算方式可看出，车辆百公里能耗和年出行距离是主要影响不同交通类型能耗的因素，车辆百公里能耗降低主要靠新技术和新能源使用，就西安市而言，如果每种交通方式年运营距离减少1%，将减少能耗1.89万吨标准煤。这就需要城市土地利用和交通发展需要进行集成一个系统，建立紧凑化城市空间、城市合理的产业结构组织、合理的基础设施，对城市各功能区合理区分，高密度开发城市土地。
3.目前影响西安市城市交通总能耗主要是货运车辆和私人小汽车，且能耗以较快速度增长。货运车能耗增长是西安市社会经济发展过程中不可避免的趋势，也是城市发展过程各种物质需求增长体现，但如果能合理规划运输线路，提高运输效率，避免空驶运输，减少使用能耗高、安全性能差的运输车辆，在城市外围建立大的物流园区，减少货物流动次数，其总能耗能得到较好控制。私人交通方面，西安市私人交通以占城市交通总能耗41%完成较低城市交通出行量，城市交通发展要考虑出行者具体运输需求动机和行为，而不是单纯的限制私人交通出行，另外鼓励自行车和步行等环保出行方式。
参考文献
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)
黄成,陈长虹等.城市交通出行方式对能源与环境的影响[J].公路交通科技,2005（11）
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)
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：综合交通；能耗测算；结构分解
Abstract: urban economic development makes the city traffic rapid development, but also caused a energy consume too much, worsening environmental pollution. Through to the comprehensive urban transportation structure decomposition and urban transportation energy consumption influence factors of the causal analysis, constructing mathematical model of urban traffic different modes of transportation energy consumption and the total energy consumption unit transportation calculation and analysis, and in xian city as an example of empirical analysis.
Keywords: integrated traffic; Measure energy consumption; Structure decomposition
低碳是世界各国城市发展的客观选择，以最小能源消耗最大限度满足城市交通需求是低碳城市的基本目标。因此，科学测算城市综合交通能耗成为了当前学术研究的难点。前人对城市交通能耗研究大部分局限在一个大的城市交通系统或者没有进行细分数量化研究[1-3]，本文对城市不同交通子系统能耗进行更深入分析，测算各交通子系统单位运输能耗和总能耗，对不同交通方式能耗进行影响因素分析，为城市交通结构优化提供数据理论基础。
1.城市交通能耗测算方法分析
1.1 城市交通单位能耗测算
城市交通单位运输能耗也是指单位人公里能耗，是衡量城市交通能耗水平的重要单位，其主要反映在单位人或货物在单位运输距离上的能源消耗，根据现有车辆百公里能耗和承载率数据可得，其计算公式为：
Aij=
式中，Aij指不同类型的城市交通工具单位人公里能耗；Kij指不同交通工具百公里能耗；Pij指每种交通方式平均乘客数。
1.2 城市交通总能耗测算
城市交通能耗已成为城市总能耗大户，测算城市交通总能耗和不同交通子系统能源消耗，可为城市交通发展方式提供一些基础理论数据。城市交通总能耗主要以城市私人交通和公共交通为计算对象，计算模型如下：
E==*P***=*P***
式中，Eij指不同交通类型在测算周期内能耗；P指城市年客运量；Si=Pi/P指城市交通运输结构；Mij=Pij/Pi指某一运输方式中不同运输类型分担率。
2.实证分析—西安市城市交通能耗计量
目前，西安市主要交通方式類型为私人汽车、公交车、出租车、摩托车和货运车，燃料消耗主要以汽油、柴油、天然气为主，文中取西安市各交通方式选取有代表性的车辆进行测算，并且每种交通方式的平均乘客数根据《2008年西安市居民出行调查报告》和《中国交通：不同交通交通方的能源消耗与排放》报告估算得出。
2.1 私人小汽车单位运输能耗测算
当前西安经济处于起步发展阶段，私人汽车以小排量为主，取西安市私人汽车百公里油耗为8.06升，车辆每增加100千克油耗增加0.008L，则估算承载率为50%和100%时百公里油耗换算系数a分别取1和1.15。由于私人交通不是营运车辆，其座位容量一般为5人以下，当乘客数为1人时定义为空载，乘客数达到座位容量时定义为满载，目前西安市私人小汽车平均载客率为1.5人/车次，故西安市私人小汽车平均单位运输能耗为5.37升/百人公里。
2.2出租车单位运输能耗测算
到2010年底西安城区有各种类型出租车10762辆，取西安市出租车百公里油耗7.00升，承载率分别为50%和100%时百公里能耗转换系数取1和1.15。由于出租车为城市营运车辆，将只有司机的情况下定义为空载，城市出租车座位容量为4人，西安市出租车平均乘客为1.7人/车次，得出西安市城市出租车单位运输能耗为4.12升/百人公里。
2.3城市公交单位运输能耗测算
城市公交单位运输能耗测算以公交标台为测算对象，标台额定容量为45人，将车辆乘客数达到座位容量定义为车辆常在率100%，即45人，西安市每标台公交实际承载人数为58人，承载率为130%，由于公交车车辆载重量对其能源消耗影响较大，城市公交百公里能耗为24升，由于公交车容量较大，在50%、100%和130%承载条件下的车辆百公里能耗转换系数取1.1、1.35和1.45，得出西安市城市公交车单位运输能耗为0.60升/百人公里。
2.4 摩托车运输单位能耗
目前，摩托车已成为城乡居民重要的代步工具。2008年前西安市摩托车数量拥有量增长较快，2009年有了小幅度减少，但摩托车燃油消耗在城市交通中也占不小的比例。摩托车最大排量一般为250ml，取西安市摩托车百公里能耗为2.4升，平均载客数1.1人次，则摩托车单位能耗百人公里2.18升。
2.5城市货物运输单位能耗
城市货物运输是城市交通必不可少的，测算能耗主要考虑城市零担货运，以轻型货车为测算对象，取西安市轻型货运车平均满载重量为4吨，百公里油耗为12升。为方便研究，规定轻型货车营运时为满载，货物周转量和旅客周转量折算系数λ值采用中科院张雷研究员提供的0.125为参考值，即客运周转量的8人公里=货运周转量的1吨公里。折算成旅客运输百人公里能耗为0.375升。
3.计量结果分析
3.1 城市交通单位能耗分析
在实际城市交通行驶过程中，交通能耗也会因城市交通拥堵、信号灯设置、道路条件和运行速度等影响因素有不同差异，上面测算结果均以经济运行速度和理想条件下测算数据。另外，每种交通工具载客率不同，文中私人小汽车平均载客数取1.5人/车次，出租车平均载客数取1.7人/车次，城市公交平均载客数取58人/车次，摩托车平均载客数取1.1人/车次，货运车折算成旅客平均载客数取32人/车次。能源消耗如下表所示：
可看出目前西安市城市交通系统中，私人小汽车和出租车单位运输油耗相差很小，也是单位运输能耗最高的，高于城市公交单位运输能耗近10倍，城市公交和货运车由于其空间利用率和载货率较高，单位运输能耗最低。
3.2 城市交通总能耗分析
根据上面计算结果得出西安市不同交通方式能耗具体比例如下图：
图3-1西安市不同城市交通方式能源消耗比例
由图可见，城市货运能耗占城市交通能耗比例最大，这与西安市目前处于快速发展阶段和城市功能布局有很大关系；其次是私人小汽车，2010年能耗占城市交通能耗41%，而城市公交和出租车能耗分别占城市交通能耗12%和11%，总能耗约占私人小汽车能耗的56%；摩托车能耗占3%，对城市交通能耗增长影响较小。
4结论
1.承载率是影响车辆单位能耗最主要因素，随着承载率上升，各种交通方式单位能耗量不断减小，公共交通单位运输量能耗总是小于私人汽车和出租车，且公共交通单位运输能耗对承载率变化的灵敏度较低。承载率低导致小汽车单位运输能耗高也是小汽车能耗占城市交通能耗高的重要原因。因此，提高车辆承载率就需要国家提出支持鼓励性政策，在安全的前提下引到城市居民提高出行车辆承载率。
2.从计算方式可看出，车辆百公里能耗和年出行距离是主要影响不同交通类型能耗的因素，车辆百公里能耗降低主要靠新技术和新能源使用，就西安市而言，如果每种交通方式年运营距离减少1%，将减少能耗1.89万吨标准煤。这就需要城市土地利用和交通发展需要进行集成一个系统，建立紧凑化城市空间、城市合理的产业结构组织、合理的基础设施，对城市各功能区合理区分，高密度开发城市土地。
3.目前影响西安市城市交通总能耗主要是货运车辆和私人小汽车，且能耗以较快速度增长。货运车能耗增长是西安市社会经济发展过程中不可避免的趋势，也是城市发展过程各种物质需求增长体现，但如果能合理规划运输线路，提高运输效率，避免空驶运输，减少使用能耗高、安全性能差的运输车辆，在城市外围建立大的物流园区，减少货物流动次数，其总能耗能得到较好控制。私人交通方面，西安市私人交通以占城市交通总能耗41%完成较低城市交通出行量，城市交通发展要考虑出行者具体运输需求动机和行为，而不是单纯的限制私人交通出行，另外鼓励自行车和步行等环保出行方式。
参考文献
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)
黄成,陈长虹等.城市交通出行方式对能源与环境的影响[J].公路交通科技,2005（11）
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)
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。