城市交通低碳發展的智能化選擇

劉 露

(天津師范大學，天津 300387)

城市交通低碳發展是我國實現低碳目標和建設低碳社會的必要步驟和重要內容［1］。城市要實現交通領域既滿足居民的交通需求，又能有效降低碳排放和能源消耗，需要大力發展智能化交通建設［2］。智能交通系統是21世紀現代化地面交通運輸體系低碳化發展的模式和方向，是交通運輸進入信息時代的重要標志［3］。

1 低碳城市與智能交通內涵

低碳城市的概念最早由英國提出，是指隨著經濟快速增長，城市中CO2排放及能源消耗都保持較低的增長水平［4］。低碳城市要以提高能源效率和優化能源結構為手段，促進城市以較少的資源環境消耗和碳排放量，取得較大的社會經濟效益的經濟發展方式［5］。低碳城市交通是以低碳經濟為發展模式、以低碳生活為市民行為特征、以低碳社會為政府建設標準的城市交通［6］。低碳交通體現了交通領域中發展模式和發展理念的探索和創新［7］。低碳交通是動態追求社會經濟發展與交通能耗和排放低碳化協調發展的過程［8］。低碳交通的特征在于高能效、低能耗、低污染、低排放，要求在滿足經濟社會發展所產生的交通需求的前提下，體現在交通領域的人與自然和諧發展［9］。智能交通系統 (Intelligent Transportation Systems，ITS)正是實現低碳城市交通中人、車、路和環境之間和諧發展的最有效方式。

智能交通系統是將先進信息技術、數據通信傳輸技術、自動控制技術以及計算機處理技術等有效地集成，對各種交通情況進行實時、準確、高效協調和處理的綜合運輸和管理系統［10］。智能交通系統的內涵包括:①運用現代科技管理城市交通;②科學合理引導和控制城市交通流;③提高現有道路網絡運行效率;④保障城市交通運輸安全;⑤節約城市土地資源;⑥降低城市能耗，減少污染［11］。因此，本文提出城市交通低碳發展要積極推動智能交通系統的研究與建設:整合各種資源，建立統一的智能交通發展平臺，方便各地智能交通設施溝通和融合;引導人們出行的智能化選擇;推動智能交通相關技術的產業化，加快市場推廣［12］。

2 國內外城市交通智能化研究現狀

隨著世界城市化進程加快，交通擁堵、事故頻發、環境惡化等問題變得日趨嚴重。由于城市交通系統的復雜性，單獨從擴大路網規模很難從根本上解決問題。在智能交通的研究領域，國外有許多可以借鑒的經驗。各國對ITS的理解和應用各有差異，但實質卻是一致的。

2.1 國外城市交通智能化研究現狀

歐洲、美國和日本等發達國家和地區積極開發智能交通系統，運用高新技術提高現有道路運輸效率，大幅度提高路網通行能力。

日本以政府為主導，推廣使用VICS、ETC等智能交通技術，以提高車輛行駛速度，進而提高燃油效率。據統計，一般汽車平均時速20km時其二氧化碳排放量比時速40km高30%，比時速60km高60%以上［13］。日本交通部門還制定了新的交通管理系統，如高智能的綜合交通控制系統、安全駕駛輔助系統和交通信息服務系統以及公交優先系統等。這些系統使日本城市交通狀況得到優化，交通事故及溫室氣體的排放都有了明顯減少，大大提高了平均車速，節約了大量燃油，減少了人們的出行時間。

美國對ITS的研究取得了令人矚目的成就，不僅源于其先進的信息技術以及強大的資金支持，其完善的運輸政策在推進智能交通發展中也起到了十分重要的作用［14］。美國智能交通普及率已高達80%以上，并且ITS發展重點由ITS研究開發轉移為ITS基礎設施實施和集成，有效地綜合應用于地面交通管理體系，大范圍、全方位地發揮實時、準確、高效作用。

德國擁有智能化與現代化的公共交通系統，其公共交通極為發達，市內交通主要是地鐵、輕軌和公共汽車，出行十分快捷方便。交通信號體系將先進的智能交通技術、自動控制理論、運籌學等有效地綜合運用于整個交通服務、管理與控制，從而基本解決了道路交通擁擠問題［15］。

除了上述發達國家和地區以外，新興的工業國家和發展中國家也開始了ITS的全面開發和研究，如新加坡已經在全國推行電子不停車收費系統 (ETC)，實行區域通行系統，在劃定區域內對高峰時段通行車輛進行收費，使城市平均車速和公交出行比例都有大幅提高［16］。

2.2 國內城市交通智能化研究現狀

我國ITS發展涉及的領域可分為:交通管理、電子收費、交通信息服務、智能公路與安全輔助駕駛、交通運輸安全、運營管理、綜合運輸、交通基礎設施管理、ITS數據管理等［17］。北京已建成60多個智能交通應用系統;廣州建設了智能交通公共服務平臺和公交車智能調度管理服務系統;上海城市道路交通信息智能化系統及平臺軟件不斷發展，數據精度持續提高，監控范圍逐步擴大［18］。

3 城市交通發展問題及原因分析

近年來，隨著城鎮化進程加快，城市交通機動化需求以每年15%的速度不斷增加，而城市道路交通建設的年增長率僅為4% ～5%。［19］由此帶來的城市交通擁堵、二氧化碳排放量增加、環境污染加劇等問題嚴重影響和制約著城市居民的生產和生活，究其原因主要涉及以下幾個方面:

3.1 出行者缺乏低碳理念

城市交通低碳發展，要依靠出行者具有低碳出行的價值理念和選擇低碳交通工具的意識。長期以來，居民自覺的低碳意識缺乏，在文化符號、成功、財富、先進等價值的沖擊下，交通工具的選擇往往與先進、享受、文明聯系起來，完全忽略了對于低碳價值的考慮。城市交通機動化是碳排放的主體根源，而小汽車的普及加快了能源消耗和碳排放水平，同時也引起了交通擁堵和交通事故的多發。

3.2 公交優先體系尚未形成

在城市公共交通系統中，最適合低碳交通發展要求的主要包括地鐵、輕軌、市郊鐵路、有軌電車及懸浮列車等城市軌道交通系統。我國城市公共交通體系不斷完善，但是由于公交線路布局不合理和車輛總量供應不足，造成公共交通之間不能順暢銜接，而使大多數出行者放棄乘坐公交，選擇小汽車出行。因此，多種交通方式在交通樞紐的整合既是目前公共交通規劃設計的薄弱環節，也是提高交通運輸效率的關鍵舉措。

3.3 交通路網結構不合理

城市路網結構和路網密度的不合理是造成交通擁堵的主要原因［20］。城市路網分布沒有按照不同的交通出行主體合理分配，迎合了小汽車的加速發展，而忽略了公共交通、自行車和步行通行的利益。加之路網密度低，機動車爭路擁堵的狀況不斷加劇，而擁擠狀況下的燃油消耗將比正常行駛狀況下高出10%左右，擁堵造成的碳排放數量巨大。

3.4 新能源發展有待提高

交通能源的高消耗、低效率和石油對外依存度增加，已經對我國交通運輸業可持續發展構成威脅。節能減排和低碳經濟已成為交通運輸業持續發展的唯一出路。我國節能技術應用和節能產品開發在交通運輸領域都相對滯后，新能源和新產品的價格和可信度不佳［21］。新能源發展方面仍存在產業競爭無序、市場推廣度不高、自主創新的動力和能力缺乏、節能環保技術研發投入不足等問題。新能源汽車在減少碳排放方面作用顯著。以電動汽車為例，假定其每百公里耗電15度，每年行駛1萬公里，則每輛電動汽車全年二氧化碳排放僅1噸左右，而傳統燃油汽車每輛年均排放二氧化碳達23噸左右，碳減排效果達50%，但目前我國城市電動汽車發展緩慢［22］。

4 城市交通低碳發展的智能化選擇

中國需要發展低碳交通，2009年，國務院明確要求加快建設以低碳排放為特征的交通運輸體系［23］。實現城市交通的低碳發展離不開科學合理的規劃和系統全面的實踐，特別是要借助ITS技術來提高城市交通管理水平，有效調控城市交通方式銜接，充分利用現有城市道路基礎設施，保障城市居民安全出行，改善城市人居環境，以實現城市經濟社會環境的可持續發展［24］。

4.1 制定統一智能交通標準

堅持標準先行，2011年全國智能運輸系統標準化技術委員會 (TCITS)和中國通信標準化協會(CCSA)相互合作，進一步發揮各自優勢，加快交通運輸和現代通信技術的發展融合，合力推動智能交通通信標準發展［25］。智能交通建設要以科技服務城市交通需求，制定智能交通系統統一標準，可避免造成不必要的資源重置和浪費，響應低碳環保的要求，達到促進城市交通一體化建設的目標。

4.2 構筑公共交通智能化信息平臺

智能交通是跨學科、跨行業、涵蓋多元技術范疇的新興領域，多技術融合和交通系統一體化趨勢已日趨明顯。城市交通多元化發展對于信息技術更加系統化和一體化要求也更高。加快建立一體化城市交通信息系統，整合不同部門和不同交通系統的交通信息，加強交通信息采集基礎設施建設，逐步建立和完善交通信息發布與誘導系統，形成多層次、多模式、運行高效的信息平臺，為公眾開放服務，實現居民出行的“零距離換乘”和交通運輸的“無縫銜接”［26］。各個城市的交通智能化信息中心都要從過去的簡單視頻監控和接警中心升級到一個城市交通管理中樞所在，融合多個交通管理子系統。城市智能公交信息系統平臺可為居民提供出行交通方式選擇、路徑導航、換乘、實時路況等交通信息服務;引導城市交通網絡需求、運力供給均衡發展;提高交通服務效率，減少無效碳排放。出租車智能調度信息平臺可通過出租車統一?？奎c實行差別化運營，以電信預約方式為主、巡弋出租和專用候車點出租為輔的出行系統，以提高實載率，減少碳排放。

4.3 準確快速提取交通信息

交通管理是交通信息收集、提煉和傳遞的過程，智能交通系統已成為交通管理部門獲取精確可靠數據和提煉準確有效決策支持信息能力的重要手段;成為出行者獲得實時路網狀態信息，進行出行選擇的現實需求。車聯網即綜合了現有電子信息技術，將每輛汽車都作為一個動態交通信息源，通過無線通信技術接入到網絡中，建立以車為網絡節點的信息系統，實現車—車、車—路信息的互相交換，以實現對交通流的主動和被動調配［27］。交通管理者和出行者充分獲取道路交通動態、靜態信息并實時地分析和有效地利用，可以大大提高交通安全性和效率。同時，通過信息共享提升信息利用效益，以實現信息價值的最大化，達到區域交通協調管理。

4.4 加快發展ETC系統

電子不停車收費系統 (Electronic Toll Collection，ETC)是一種用于高速公路、大橋和隧道的電子自動收費系統［28］。ETC系統可以顯著提高車輛的行駛效率，減少能源浪費和環境污染，是緩解收費站交通堵塞的有效手段，降低了收費站的管理成本。未來ETC系統也可用于城市核心區域擁堵收費，通過在不同時段執行不同收費標準，抑制高峰時段過度交通需求，引導居民選擇公交出行，有效減少能源消耗和環境污染，以緩解城市核心區域的交通擁堵問題。

4.5 推廣智能交通工具使用

智能汽車是具有環境感知、決策預判、多等級輔助駕駛等功能的高新技術綜合體，是智能交通系統的重要發展方向，也是世界汽車工業研發的新動力［29］。智能汽車可顯著提高通行能力，減少交通擁堵，降低汽車油耗，大幅度提高交通安全性，降低事故發生率。

5 小結

城市交通低碳發展是實現城市可持續發展的基礎，隨著我國城市化進程的加快，需要樹立科學系統的發展觀，利用智能交通系統來滿足日益增長的交通需求，達到城市交通的管理者、參與者、交通環境系統的和諧統一。

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