1.3 国内外研究综述
1.3.1 国外研究综述
1.3.1.1 国外关于城市客运交通系统节能的研究
国外对汽车油耗的研究最早始于20世纪20年代，尽管对油耗的研究很多，但多数是针对发动机而言的。从70年代开始，受全球石油危机的影响，运输系统的燃油消耗问题受到了高度的重视，发达国家投入了大量的资金进行这方面的研究，许多发展中国家在国际开发机构的资助下进行了大规模的公路建设［15］。这些研究多限于提高运输系统工作效率、改进道路和交通设施等方面，人们对运输系统，尤其是城市交通系统内部燃油消耗规律，如燃油消耗与道路交通设施、交通流运行特征等之间的关系知之甚少。交通管理部门不能对各种改进方案对提高燃油利用率所产生的效率进行系统的评估。
发达国家对交通运输系统节能进行了大量的研究，这些研究项目主要体现在以下几个方面。
(1)道路交通设施建设
道路交通设施建设可提高燃油的利用率，不过道路交通设施建设的主要目的是改善运输系统功能，虽然燃油利用率能够得到提高，但这毕竟不是它的主要目的，而且还没有对道路交通设施的改善与提高燃油利用率的关系进行系统的研究，也就不能对改善道路设施的节能效果进行评估。
(2)交通运输节能策略研究
自20世纪90年代以来，一些国家开始对运输系统节能策略进行研究，以便制定出合理的能源政策，这一研究主要在调查各运输环节主要存在问题的基础之上，提出对不合理的环节进行改进的措施。虽然这一研究为运输系统节能提供了必要的理论基础，但这一成果并未在实际中得到应用。
1.3.1.2 国外城市客运交通系统节能空间研究
城市客运交通系统的节能空间主要体现在通过优化交通结构、提高单位时间内的出行周转量以及降低单位出行能耗上，为了达到这样一个目标，世界各国都采取了相应措施。
西方主要发达国家一般是通过增加公共交通的出行比例来实现这样一个节能空间的。
(1)巴黎
巴黎地铁是全世界最密集、最方便的城市轨道交通系统，有人曾经计算过，在巴黎市区内任找一点，以之为圆心，方圆500m以内至少有一个地铁站，巴黎人的出行几乎离不开地铁，用巴黎人的话说，再也找不到比地铁更加方便快捷的交通工具了。由于巴黎在政策、规划和实践上都非常重视公共交通，因此在实践中建立了一个比较完善的综合交通系统。据统计，总客运量中，市区地铁占52.6%，快速地铁占12.4%，市区公交车占14.3%，郊区公交车占19.5%。由此可见，轨道交通在城市交通中已占65%，成为公共交通的主要手段［16］。
(2)伦敦
伦敦往返于市区和郊区的通勤人员数量巨大，约为113万，各种交通工具承担了相当大的客运量，分别是地铁占36%，公共汽车占9%，国家铁路占35%，私人小汽车占17%，自行车占3%。据最近报道，英国旅游咨询公司对2000名外国旅游者进行的调查结果表明，伦敦被认为是世界上公共交通系统“最为便捷”的城市，可见其公共交通的发达程度［17］。
(3)莫斯科
莫斯科市的面积约994km2，活动人口数量近千万人，公共交通全年总客运量已超过63亿人次。从各类公共交通所承担的运量比例来看，地铁占总客运量的41%，无轨电车占15%，公共汽车占36%，有轨电车占8%，从以上数据可知轨道交通的客运量占了49%［17］。
(4)东京
东京城市交通中，大运量交通工具所占的比例大，运行于东京都市圈周边的轨道交通和公共汽车运输的比例分别占了全国铁路和公共汽车运量的35.3%和32.5%。这在世界各国的城市中是少见的。东京市总运量中高速铁路占40.8%，地铁占11.9%，公共汽车占12%，出租车占5.1%，私人小汽车占30.2%［17］。
(5)纽约
纽约市客运交通量中，公共交通占86%，其中地铁占47.2%，公共汽车占27.5%，轨道交通占11.2%;私人小汽车占14.1%［17］。
从上述这些城市的情况可以得出:这些世界上发达城市的城市交通主要是由铁路、地铁、有轨电车、无轨电车、公共汽车、自行车等交通工具共同承担，并由此组成一个复杂有效的综合立体交通体系。从这样一个交通体系可以看出，公共交通所占比例相对较大，人均能耗比较低，因此增加公共交通在城市客运交通中的分担比例就可以从总体上降低城市客运交通能耗，增加节能空间。
1.3.1.3 国外基于技术层面的城市客运交通节能研究
世界各国主要的汽车制造企业都在致力于探索从技术角度降低单车油耗，以缓解能源的压力。
德国大众公司的Lupo是最早批量投产的3L/km油耗的节油汽车之一。在从2000年5月16日开始，历时80天，行驶里程33000km的环球行车试验期间共耗油793L，最低油耗1.99L/100km，最高油耗2.8L/100km，平均2.4L/100km。该公司总裁皮尔希博士提出，在他任期内要开发出一升轿车，并于2002年4月14日推出了0.3L排量的3气门柴油车。该车采用铝合金、镁合金以及钛合金等轻质材料，空气阻力系数CD为0.159，最高车速可达120km/h。在一次行程为230km的实际行驶中，油耗仅为0.89L/100km［18］。
除了上述Lupo汽车外，比较有代表性的研究成果还有许多，见表1-8。
表1-8 不同车型燃油消耗分析
1993年9月28日，当时美国的时任总统克林顿提出“新一代汽车合作计划”(Partnership for a New Generation of Vehicle，PNGV)，计划在10年内，中级轿车油耗达到2.94L/100km，这项计划由时任副总统戈尔直接分管，参加单位达到453个，包括758个子课题，降低燃油消耗是这个计划最重要的目标之一［19］。
以下介绍欧盟汽车节油技术［20］。
(1)德国重视生物燃料
与传统柴油相比，使用生物燃料可使温室气体排放量减少61%～91%，碳氢化合物排放量约减少90%。目前，大众、奔驰这两家公司都把开发使用合成生物燃料的汽车作为各自的中期发展战略，同时还在开发使用氢燃料的汽车上面下苦工夫。另外，从中长期看，合成生物燃料的原料成本低、来源范围广，而且具有可再生和环保等优势，所以合成生物燃料潜力很大。2001年，欧洲国家生物柴油的产量突破100万t，规划2010年产量为830万t;欧洲已制定了生物柴油的标准(DINV51606)，不仅对生物柴油不征税，而且已经具有生产生物柴油的规模化企业(德国有9个、意大利有6个、法国有4个)。在德国，2003年以生物柴油为主的传统生物燃料占燃料总消耗的1.4%。联邦政府2003年5月出台了“推动生物燃料和其他燃料在交通领域的应用”的策略，目标是到2010年生物燃料在燃料市场的占有率达到5.75%，氢燃料的占有率达到2%。2004年11月，有200多名专业人士参加的首届合成生物燃料国际会议在德国沃尔夫斯堡召开，会议为期两天。德国汽车业专家在会上称，自2010年起，生物燃料将成为传统燃料的替代选择［20］。
(2)壳牌公司计划建立加氢站
2003年10月，壳牌公司与挪威的两家公司签订开发百万瓦特的SOFC技术并将电力供给海上的油气平台的同意书。2002年夏天，此燃料公司以350万美元委托德州的莱斯大学成立了一个永续发展的研究中心。壳牌石油公司也在2003年于东京建立其第一座氢气充气站。英国石油公司(BP)氢气发展部门负责人声称，BP代表“BeyondPetroleum”(超越石油)，BP将努力使氢气燃料成为可能，尤其是在公用设施方面。
(3)德国使用汽车节油新材料
德国科隆专科大学的科学家认为，汽车发动机加上聚氨酯绝缘罩既可节油，也有利于环保。科学家在数学模拟试验中得出结论，如果为年平均行驶里程为1.23万km的汽车加上一层3cm厚的绝缘罩，就可以使它的发电机热释放量从0.012kW/K降低到0.002kW/K，夏天可以节油5%，冬天节油10%。在大众高尔夫汽车四缸发动机上的实验证明，未加绝缘罩的发动机在2～3h后温度降到40℃，而加装了绝缘罩的发动机要在15h后才降至这一温度。加装绝缘罩的发动机在重新启动时可以很快达到最佳工作温度，能明显节油。专家认为，为发动机加装绝缘罩有利无害，发动机缸体本身冷却只占很小一部分，大部分热量靠冷却系统导出［20］。
(4)奥迪公司突破汽车节油新技术
在研制未来汽车的竞争中，汽车制造商正迫切寻求发动机研发领域的创新。2004年11月，由奥迪公司的工程师霍斯特·林德纳领导的研究小组取得了突破。研究表明，“用激光照射汽缸工作面”能使发动机耗油量最多下降75%，并使汽缸工作面和活塞环的磨损降低90%。激光以其能量熔化工作面的表面——激光脉冲结束后，熔化层立即凝固，使工作面具有陶瓷的特性，即最佳的平滑性。林德纳称，熔化层的特点是:当发动机运转时，燃烧和活塞摩擦所产生的热量使熔化层发生变化，它在几乎任何时候都可以适应要求，该结构具有“超级可塑性”，从而提高耐磨强度。这种自我调节效应是场技术革命［20］。
(5)欧盟推进替代燃料［21］
法国石油研究院(IFP)对世界能源发展趋势的研究指出，替代燃料在发展，但其市场份额较小。这主要因为短期内替代燃料成本远高于传统汽油和柴油，生物燃料比传统燃料成本(不含税)高2～4倍，氢气成本则更高。但从长期来看，替代燃料的成本远低于传统燃料。欧盟推进替代燃料进程见表1-9。
表1-9 欧盟委员会提议的替代燃料推广进程
资料来源:http://www.people.com.cn/GB/qiche/2964534.html。
在欧洲，各国对燃料电池和氢能的研发步调差异性较大，技术领先的为英国、德国及奥地利。欧盟希望降低二氧化碳的污染，冰岛希望于2030年达到零碳污染。壳牌与BP等公司积极进行氢气供应活动。
汽车节油目标受到多重因素的制约，例如整车质量不能降得很低，特别是对于重型客车或者超大型汽车，降低质量困难更大;从整车的性能来看，降低质量也受控于安全性、舒适性的要求;此外新结构的采用也造成了整车质量的增加;价格上升和市场承受能力等也是制约因素。
1.3.1.4 基于管理层面的城市客运交通节能分析
20世纪50—60年代，随着城市机动化水平的提高、城市快速路的大规模建设，发达国家逐步形成了城市交通学科领域，形成了较为成熟的城市交通运输系统的研究理论和一套有效的技术方法。但是随着社会经济的发展，越来越多的西方学者对其技术理论和手段乃至其基本出发点与方法论提出质疑与批评，认为传统的经济效用最大化理论，使整个城市交通节能的技术和政策等手段趋于狭隘，使得交通系统在微观层面能够实现节能的某些指标，但是在宏观方面使交通系统不尽如人意。比如，虽然从技术角度讲，汽车发动机水平已经有了很大的改善，单车实验油耗也相对降低，但是由于交通拥堵、交通事故和交通污染等原因，特别是在城市规划和城市交通规划过程中，由于“车本位”的危害，使得城市客运交通的整体能源消耗量居高不下。基于此，在机动化的进一步发展过程中，已经将城市客运交通节能工作的重点逐步转向“人本位”的正确轨道，实质上也是走上了经济可持续、环境可持续和社会可持续的正确轨道。
20世纪60年代，美国交通问题研究学者当斯(Anthony Downs)提出著名的“当斯定律”(Downs Law)。新的道路设施的建设可以减少出行时间，但是与此同时又会吸引其他路上的以及其他方式的交通量向新的道路转移，经过一段时间后，新建道路的交通拥挤将恢复到原来的状况，即单纯通过道路建设不能解决交通问题，更不能解决由于交通拥挤带来的交通能耗的居高不下［22］。
20世纪70年代开始，步行区开始在世界各国出现，以降低机动车出行带来的能耗。1971年，伦敦重要的牛津街(Oxford Street)改为步行街(Carnaby Street)，禁止机动车通行。
20世纪70年代中期，国外提出“拥挤定价”(Congestion Pricing)理论。“拥挤定价”就是把使用道路时的费用增长转变为实实在在的收费，使道路使用者在面临一定的拥挤收费时，不再使用道路或者改变行驶路线，从而缓解道路的拥挤程度，以降低由于交通拥堵带来的汽车高能耗［23］。
1973年，世界石油危机后，自行车交通在西欧各国重现魅力，西方发达国家进入“后自行车时代”。美国和世界银行的交通工程技术人员不断来中国了解全民广泛使用自行车的经验和优点。使得自行车这种绿色交通工具能够重新焕发青春，同时在很大程度上，降低了城市交通能耗［24］。
20世纪80—90年代，日本东京工业大学的肥田野登教授、美国的Peter C.教授等针对交通机动化带来的诸多弊端分别提出面向铁道交通运输、面向公共交通运输的城市规划新理念以及城市道路建设新思路。此后，这些理论开始在新加坡、中国台湾等许多国家或地区实践应用。
1987年，可持续发展概念提出后，交通领域的研究人员将可持续发展概念引入交通系统中，将“人本位”城市交通规划思路提升为城市交通可持续发展理论［25］。国外城市交通可持续发展的主要论点(以澳大利亚为代表)体现在六个方面，见表1-10。
表1-10 城市交通可持续发展主要论点
资料来源:李朝阳，《现代城市道路交通规划》，上海，上海交通大学出版社，2007。
20世纪90年代以后，传统的交通系统管理(TSM)和“拥挤定价”等措施演变为交通需求管理(TMD)理论。TMD措施致力于减少出行需求及其负面影响。在TMD理论指导下，国外学者提出:“一个完整交通计划的基本目的是提供一个有效的交通系统，该系统能为那些需要出行的居民提供多种可达性选择，并且能把出行的负面影响(包括出行能耗)减小到最低程度。”TMD的环境目标是减少出行的环境影响;财政目标是降低交通系统的投资要求;经济目标是提高人和物的移动经济效益，同时降低单位出行能耗;社会目标是提高居民出行的可达性、机动性和平等性。
20世纪90年代，国外在智能道路交通系统(ITS)方面的研究取得了较大的进步。ITS是将先进的计算机处理技术、信息技术、数据通信传输技术及电子控制技术等有效地综合运用于整个交通系统管理体系，将人、车、路有机结合起来，以达到最佳的和谐统一，从而建立起一个在大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的交通运输综合管理系统［26］。
目前国际上广泛开展了城市交通可持续发展和城市交通系统节能的研究工作。在宏观方面和基础理论层面上主要包括:城市交通可持续发展概念的建立，交通与经济发展关系的重新认识;交通对于实现经济效益、社会公平、环境污染和生态平衡的影响;长期资源和短期资源利用与分配原则等。核心问题是以可持续发展为原则，重新建立城市交通发展的价值观念、发展目标和评价标准。在应用理论和技术层面上主要包括:能源消耗和环境影响评价及控制技术，土地利用和交通模式的关系，交通资源的社会分配以及分配手段的选择与评价，交通需求管理的理论与方法，信息技术对改变交通选择行为和提高运输效率的影响以及在上述基础上建立的交通网络规划与分析技术等。在实施和管理层面上，主要是为政府提供实施城市交通可持续发展的保障体系以及调控和操作手段。通过以上的管理手段既可以降低城市交通的能源消耗，同时也可以在很大程度上实现经济可持续、环境可持续和社会发展可持续的良好局面。
1.3.1.5 基于政策与法律层面的城市客运交通节能分析
随着世界各国，特别是发达国家和主要发展中国家城市化、机动化速度的加快，汽车能源消耗不断攀升，各国都意识到了节油问题的重要性，纷纷制定了法律或者政策，来降低机动车的油耗。这些政策法规集中于从1975年开始，美国、日本和欧洲采取的很多的油耗控制措施，如SAEJ10826、SAEJ1256、ECER15等［27］。
1.日本
1979年，日本颁布了《节能法》。该法按汽车质量分类确定汽车的燃料效率，强制要求汽车制造企业达到如下指标:质量小于827.5kg的汽车，燃料效率为5.3 L/100km;质量在827.5～1515.5kg的汽车，燃料效率为7.7L/100km;质量超过1515.5kg的汽车，燃料效率为11L/100km(我国同类车的油耗是其2倍多)。通过这些措施，日本汽车油耗1990年比1975年降低了15.8%，2000年又比1990年降低了8%。目前，日本针对车辆的不同类型，制定出最佳燃料效率指标，鼓励通过改进或消除最差车辆、完善最佳车辆来实行提高汽车平均燃料效率的“领跑者(TopRunner)”计划。根据该计划，到2010年，日本汽油客车燃油效率将达到6.6L/100km，比1995年提高22.8%;到2005年，柴油客车燃油效率将达到8.6L/100km，比1995年提高16%。日本《节能法》确定了汽车业在环保和节能方面2025年要达到的四大目标:开发并推广油耗为2L/100km的汽车，以缓解全球变暖;将空气污染度降至2000年的1/10;争取使报废车的回收利用率达到100%;汽车噪声污染度减至2000年的一半［28］。
日本汽车节油政策主要体现在三个方面。首先是实行高油价政策，为减少石油消费，日本实行由政府严格控制的高油价政策。日本的石油价格是美国的4倍多，油价中所含税收是美国的6倍多。日本通过实行高油价政策，有效地抑制了石油消费的增长。其次日本完善了汽车燃油税收政策，在日本，与汽车相关的税收共有九种。其中征税对象是汽车的有五种:汽车重量税、汽车税、轻型汽车税、汽车消费税和汽车取得税;以燃油为征税对象的有四种:汽油税、柴油税、地方道路税和天然气税。最后，日本建立了排放交易制度，在日本，汽车的二氧化碳排放量日益受到社会各界的重视。日本承诺遵守《京都议定书》，基于达到目标十分困难，日本政府经济产业省、环境保护厅及各相关部门正在研究加强相关的补救措施，例如课征二氧化碳税以及建立排放交易制度等。这将对汽车用油标准提出更高的要求［29］。
2.美国
1978—1985年，美国实施了《企业平均燃料经济性》法规，其出发点是降低社会总油耗，考核的是企业平均燃料经济性。此法规规定，轿车和轻型卡车的油耗限值分别为8.55L/100km和9.52L/100km，如果汽车制造企业不能满足油耗法规的要求，将被处以罚款。该法规的实施取得了较好的绩效。1978—1985年轿车综合油耗里程提高50%，轻型载货车(4×2)提高15%，4×4车型提高20%;1980—1990年卡车燃料经济性提高了28%。燃料经济性标准成功地减少了美国对石油的依赖，缓解了当时的石油危机，也开创了政府管理机动车燃料效率的范例。目前，美国每年因此节约1.4亿t汽油，约占总用油量的14%。据权威机构预测，2012年美国轿车和轻型卡车的单车油耗将降低到5.9L/100km，每年将节油1亿t，累计节油4.1亿t; 2020年上述车型的单车油耗将达4.3L/100km，每年将节油2亿t，累计节油16.5亿t［30］。
美国汽车节油政策包括:鼓励使用乙醇汽油政策，鼓励汽车节油的税收政策。美国是开征燃油税比较早的国家，尽管各州的燃油税征收政策不尽相同，但征收对象基本一致，主要是汽油、柴油、煤油、特殊燃料。各州的汽油税率从7.5美分/gal到30.6美分/gal不等，柴油、煤油特种燃料税率从7.5美分/gal到30.85美分/gal不等。美国征收汽车燃油税不仅节约了汽车用油，而且为政府增加了大量的收入。1989年，联邦汽油税收入为996亿美元，州政府汽油税收入为180亿美元，而且联邦政府和州的汽油燃料税每年还以150亿美元的速度递增［31］。
为了应对高油耗给交通带来的压力，美国政府于2007年提出新的汽车油耗技术标准，以便在高油价时期减少汽油消费。政府将要求美国汽车制造商提高皮卡、小型面包车和多数运动多功能车(SUV)等车辆的油耗标准。虽然没有公布该计划的详细内容，但是小型面包车每加仑的行驶里程将从目前要求的21mile(每英里合1.609 km)提高到23.3mile。新标准从2008年开始实施，并在2011年全面实施。实施新标准最终可以使美国每年减少汽油消费100亿gal。美国政府是在国内石油产品价格不断上涨之际提出新汽车油耗标准的。目前美国的汽油价格已经达到每加仑2.6美元左右，为历史最高水平［32］。
3.欧盟
欧盟汽车节油政策首先是征收燃油税，具体包括:鼓励生产和销售柴油车、加征二氧化碳排放税和提高道路燃油税。其次是德国取消掺配乙醇的燃料税，在德国，掺配至少2%乙醇的燃料，取消其燃料税的法律业已生效。自2004年下半年起，德国市场的甲基叔丁基醚需求量开始减少。瑞典已开始生产乙醇含量高达5%的汽油，厂商估计当地的甲基叔丁基醚需求量已减少25%～40%。欧盟建议在2005年使燃料含有至少2%的生物燃料，在2010年进一步提升至5.75%。预期届时欧洲市场的乙醇需求量将达到数百万吨。最后是欧洲汽车制造商自律协议，欧盟汽车生产联合会(ACEA)的自愿协议是全体会员的共同目标。即到2008年，欧洲汽车制造商自愿承诺把新型轿车的燃料经济性提高33%，二氧化碳排放减少25%，现已实施并初见成效。主要措施是采取直喷式发动机或混合动力汽车，但后者成本较高［20］。
4.英国
英国于1995年颁布实施《家庭节能法》。2000年公布的“气候变化计划”制定了一揽子政策和措施以提高能源效率。2003年公布《能源白皮书》，制定了促使电力生产更加清洁环保的新战略［33］。
5.法国
法国于1996年制定了《空气和能源合理利用法》。1998年出版的《2010—2020能源报告》勾画了法国能源政策轮廓:放开电力和天然气市场，调整交通运输城市规划以控制消费，采取措施更新现有发电厂，同时发展核电厂，制定能源税收政策［34］。
6.韩国
韩国汽车节油政策如下:对混合动力汽车实行税收优惠，为小排量汽车制定优惠政策，制定氢燃料经济政策。
1.3.2 国内研究综述
1.3.2.1 国内关于城市客运交通系统节能的研究
近几年，我国也开始对运输系统的燃油消耗规律进行研究，交通部公路科研所在“九五”期间对我国公路上燃油消耗的规律进行了大量的调查研究，建立了适合于公路上燃油消耗的预测模型，河北公路规划设计院在“公路技术经济指标研究”中，结合在河北省公路上进行的油耗调查，建立了山区和平原地带的单车油耗、车流油耗与运行速度的回归模型。不过目前对城市交通系统油耗的研究几乎还是一片空白［35］。
1.3.2.2 国内城市客运交通系统节能空间研究
我国的交通结构与西方发达国家相比有自身的特点。
1.城市公共交通发展滞后，城市交通拥堵日益加剧
从总体上讲，我国城市公共交通建设严重滞后的局面并没有得到根本的改变。目前我国公交出行的分担率平均不足10%，特大城市也仅有20%左右，比欧洲、日本、南美等大城市40%～60%的出行比例低50%～67%。随着城市机动化进程的加快，公交出行比例也加速下滑。特大城市近几年公交出行比例平均下降约6个百分点。城市交通结构出现了向个体小汽车为主转化的趋势。城市公共交通服务水平随之明显下降，公交车速越来越低，现在平均车速只有10km/h，已低于自行车12km/h和小汽车20km/h。与10年前相比，公交出行时间平均延长10min，居民对城市公共交通服务的不满意率高达70%。等车时间长、站点不足、准点率差等又刺激了个体交通特别是小汽车的增长。有限的道路资源被无效的个体交通占用，导致交通拥堵急剧蔓延，这已成为中国大中城市的普遍灾害［36］。据测算，北京市干道平均车速比10年前降低约50%，市区183个主要路口中，严重阻塞的达60%;上海市干道网的平均饱和度达到0.9;南京市主要道路的路段饱和度达到0.87。高峰期大城市的主要道路成了缓慢移动的停车场。交通拥堵也造成了巨大的损失，据测算，2003年因交通拥堵造成的经济损失高达2500亿元，相当于当年GDP的2%，也相当于少建了500km的地铁［37］。可以预见，伴随着个体小汽车使用无节制地快速增长，城市道路交通拥挤阻塞现象将会日趋严重。如果我们还不采取断然措施，加快发展城市公共交通，对道路资源使用进行合理调控，某些城市的交通完全瘫痪将指日可待。
2.大运量公交严重不足，常规公交服务水平偏低
当前，我国城市公共交通结构单一，服务设施单一，不能满足多样化的交通需求。具体表现在下述几方面。一是大运量公交系统建设缓慢，城市轨道交通建设推进速度不快。目前，全国600多个城市轨道交通运营线路总计只有440km，仅相当于英国伦敦一个城市的规模。二是公交线网覆盖不均衡，许多城市普遍存在着线路重复设置，有的道路上重复线路多达20多条，而城市边缘的居民小区、街道却没有一条公交线路，居民出行很不方便。三是线路设置缺乏分级服务的概念，线路运行时间过长，降低了对长距离出行乘客的吸引力。四是出租车盲目发展，近年来，由于受利益驱动，一些城市盲目拍卖出让出租车经营权，导致出租车运量严重供过于求，空驶率高达40%，严重影响出租车行业稳定［38］。
3.私人小汽车增速过快
随着我国经济的持续不断高速发展，居民的可支配收入也在不断增加，再加之我国的汽车工业越来越成熟，汽车价格已经逐步回归理性，居民有意愿且有能力购买小汽车，使得私人小汽车井喷式地发展，给交通供给和环境造成巨大的压力，因此抑制小汽车的过快增长，并且建立“放宽拥有，管好使用”的基本政策导向，是实现我国城市客运交通节能和促进汽车工业发展的共同利益结合点。
通过以上分析可以发现，我国要真正实现城市客运交通节能，加快单位时间的客运周转速度，减少城市交通的拥堵现象，根本的出路就在于提高公共交通在整个交通系统的分担比例，同时，做好私人小汽车的“重拥有、轻使用”的消费和使用观念，同时减少公务车的排量和出行周转次数。只有真正下大力度去实施，才能真正实现城市客运交通节能的目标。
1.3.2.3 国内基于技术层面的城市客运交通节能研究
我国的汽车油耗比国外发达国家要高，但是我国同样在进行汽车节能方面的研究，例如在2004年先后推出了Jetta SDI、Bola TDI和AudiA6 TDI等，其中，AudiA6 2.5TDI以90km/h等速行驶，其百公里油耗为5.2L/100km，但是我国汽车的燃油效率总体上还是比较低的［39］。
我国的混合动力汽车的研制速度还是比较快的，而且技术相对比较成熟，国内包括吉利、奇瑞、华普、上汽等在内的自主品牌企业正在研发9款自己的混合动力产品，而像奇瑞A5、上海汽车750等自主品牌车都决定即将实行量产。上海汽车制造公司的荣威750混合动力车采用混合动力轿车整车、汽车电子控制系统以及混合动力轿车关键零部件的开发，为未来混合动力产品研发项目的产业化打下了坚实的基础。奇瑞的A5混合动力车也是独辟蹊径，不用对本身的汽油发动机进行改造，只需加装一个2kW电机，通过电子控制和速度调节，让车辆的工作状态达到节省燃油的目标。奇瑞汽车相关负责人表示，这款混合动力车成本更低，也更适合在中国市场上快速推广［40］。我国著名的民营汽车企业“比亚迪汽车”，利用自己全球领先的电瓶技术生产双模电动汽车，2007年10月10日比亚迪F6双模电动汽车在深圳高交会展览中心展出。当天，比亚迪股份有限公司宣布，国内首个采用铁电池电动系统和汽油发动机系统的双模混合电动汽车——“比亚迪F6DM”将于2008年推向市场。据介绍，比亚迪F6DM采用电动车系统和混合动力系统技术，是一种将汽油发动机和电动机两种混合力量相结合的先进技术，实现既可充电又可加油的多种能量补充方式，是一款技术相对比较领先的混合动力汽车。
为了解决尾气排放对环境的影响以及高油价给公交企业带来的沉重负担，2005年8月16日，建设部《大型混合动力电动客车标准》编制会议在大众交通(集团)股份有限公司召开，建设部、清华大学、北京理工大学、北京市科委先进力促进中心、上海市城市交通管理局、上海市技术监督局、上海市车辆管理所、大众交通(集团)股份有限公司、北京公共交通(控股)集团有限公司、杭州公交(集团)有限公司、厦门金旅旅行车有限公司、北汽福田欧V客车公司等标准编制单位的领导和专家出席了会议。之所以召开此次会议，主要是由于在城市交通条件下运行的柴油公共汽车的发动机处于周期性变化的工作状态。当车辆起步时，发动机处于重负荷状态;当车辆等速行驶或发动机怠速时，则处于轻负荷状态。由于频繁的起步和停车，发动机的工作条件十分不利，热效率仅40%左右，燃料不能充分燃烧而产生废气。而混合动力公交车恰恰改变了这一弱点，它采用恒功率的发电机组加上蓄电池，驱动发电机的柴油机处于等速运转的最佳工作状况，效率最高，排放最小，体积和重量也减小了很多。国外已经正常商业运营的混合动力公共汽车统计数据表明，与传统公共汽车相比，油耗降低20%～50%，噪声降低25%～30%，氮氧化物废气排放减少40%，PM颗粒物质排放减少95%，环保水平达到欧V水平。同时由于混合动力车辆不需要离合器、变速箱等一系列机械传动设备，车辆故障率降低，保养维修费用也相对降低了32%。会议认为，具有“低能耗、低排放、高经济性”特性，此种车辆研发成功后，产业化速度将很快，是今后中国公交车辆发展的方向［40］。
除了上述汽车企业之外，代表性的国内混合动力汽车企业还有许多，详见表1-11。东风混合动力车的关键零部件、核心技术都是由我国自主开发的。其中能量平衡系统的运用，在内燃机工作的同时会对电池进行充电，保证不会出现电池缺电的情况。这种车型是比较符合市场需求的。但同时也应该看到，我国的混合动力车技术虽然有了长足的进步，但在关键零部件的可靠性方面与国外先进水平还有很大差距。阳光凯迪顾问公司汽车事业部总经理陈育松认为:“虽然可以通过验收成为商品车，但这只是国家对企业所生产的混合动力车进行技术检验的一道程序，并不表明企业已经有足够的能力和条件真正实现商业化。”因此实现混合动力汽车的量产，不但需要技术更加成熟，同时还要实现成本的降低，以便于车辆的推广使用，实现降低单车能耗的目的。
表1-11 我国混合动力汽车研发企业及技术特征
资料来源:《2005—2006年全球及国内混合动力车产业研究报告》。
1.3.2.4 基于管理层面的城市客运交通节能分析
国内关于城市客运交通节能的专项研究不是很多，但是相关领域渗透到城市交通节能的研究成果还是有很多，具体表现在以下几方面。
1997年，吕晓明提出了解决城市交通问题的可持续发展思想，即综合考虑城市交通方式的选择、交通供给、交通基础设施的投资政策、交通需求管理等内容，提出用发展、公平与环境三个目标来代表规划方案的效率、合理与可持续发展三个方面，通过硬件维、软件维、组织维、财务维和环境维五个方面来研究规划方案，实现交通系统整体最优［41］。
1992年7月，国务院环境委员会组织编制完成《中国21世纪议程——中国21世纪人口、环境与发展白皮书》，并于1994年3月在国务院常务会议上通过。至此可持续发展概念开始在我国广泛宣传，各行各业按照可持续发展观反思自己的理论体系和工作实践。1994年，国内学者开始撰文探讨城市规划可持续发展。1996—1997年，国内学者开始撰文探讨城市交通可持续发展［42］。
1997年，申金升等对传统的城市交通发展模式进行评价，认为其发展基本上遵循拥挤—缓和—再拥挤的轨迹。界定城市交通可持续发展的准则为:在推进交通系统建设与发展的同时，重视对城市生态环境的保护以及资源的合理开发利用;在加强交通网络扩张的同时，注意对交通系统的监管，尤其是对交通需求的管理和对交通行为的修正;交通系统供给在满足近期需求的同时，又能符合城市社会经济生态复合系统长期持续发展的需要［43］。
1998年，张智文等对城市交通的社会成本进行了探讨，即将交通引发的负面影响以货币的形式进行度量;并对社会成本进行评估，以此来阐明城市交通对使用者及非使用者的影响，通过社会成本内化的形式来减少城市交通对外部系统的溢出效应及实现自身的可持续发展［44］。
1998—1999年，张少云、吴小强等从不同角度论述了机动车对城市空气、声音等环境要素的影响，描述了我国各大城市由汽车导致的空气污染状况，并提出了减小危害的对策与措施。
1999年，国家自然科学基金重点项目“可持续发展的城市交通运输系统研究”(项目批号:59838310)的启动，标志着我国学术界开始了深入系统的城市交通可持续发展基础理论与应用技术的研究。
2000年9月，项乔君博士完成了博士学位论文——“城市交通系统汽车燃油消耗研究”。该论文从微观和宏观两个方面对汽车的燃油消耗进行了深入的分析，建立了城市交通系统燃油消耗的微观理论模型和宏观预测模型。微观理论模型是以发动机台架实验数据为基础，以功率平衡原理建立的，模型的可靠性较高，结合油耗试验，对模型进行了标定。微观理论模型可以分析汽车发动机功率和转速、道路坡度以及汽车在城市中的实际行驶状况，如减速—加速过程、滑行—加速过程、行驶速度、载重量等因素对汽车油耗的影响，并可对这些因素的影响进行量化分析。宏观预测模型是一种回归模型，它以实验数据为基础。在城市交通中，影响燃油消耗的因素很多，为了使回归模型能够准确预测汽车在实际交通环境中的燃油消耗，又不过于复杂，论文对实验数据和车辆运行状况指标，例如运行速度、行驶时间、距离等指标进行聚类分析，从中找出与燃油消耗相关性最好的指标进行回归，回归结果较为理想。宏观预测模型可以从宏观上预测汽车在实际道路交通环境中的燃油消耗，结合交通流理论分析，还可模拟城市交通中各连接路段、交叉口总的燃油消耗水平以及燃油消耗在城市交通网络中的分布。
2002年，陈学武完成博士学位论文——“可持续发展的城市交通系统模式”。该论文探讨了城市交通系统模式与可持续发展目标之间的关系，提出人口—土地利用与交通发展相协调的基本要求，研究了基于“路网服务水平”概念的路网总体容量计算模型，提出了分层次确定城市交通方式结构的“预测—决策”分析方法，初步建立起城市交通系统可持续发展评价体系。
2006年，闫利军完成博士学位论文——“城市交通需求与供给效果的模型分析”。从宏观层面上回顾和论述城市交通系统与土地利用的关系，指出城市交通系统是由私人交通体系和公共交通体系构成的大系统。分析以私人交通体系和公共交通体系为导向发展城市的效果差别，指出只有合理匹配私人交通和公共交通设施才能建设高效的城市交通体系。针对城市发展，分别对私人交通和公共交通的需求进行了定量分析。
综上所述不难发现，我国对城市交通可持续发展和城市交通系统节能的研究相当活跃，例如讨论交通系统可持续发展的原则、内涵和属性，分析中国城市交通可持续发展的瓶颈，剖析城市道路规划建设在可持续发展方面存在的问题，分析城市公共交通与城市土地、环境保护、能源利用等方面的关系等。其中，以院士咨询报告《发展我国大城市交通的研究》［45］和《北京宣言:中国城市交通发展战略》等为代表的一些研究成果，比较全面地体现了城市交通可持续发展的思想和要求，为城市交通客运交通节能工作的进行，提供了理论和实践方面的指导和准备［46］。
1.3.2.5 基于政策与法律层面的城市客运交通节能分析
我国作为世界主要的发展中国家，为了应对机动化的快速发展带来的交通油耗持续增加，也制定了很多行之有效的政策法规，以缓解由于城市交通高油耗给我国城市交通系统、环境、经济和社会生活带来的压力。
我国1986年发布《节约能源管理暂行条例》，1996年印发《中国节能技术政策大纲》，1998年颁布实施《节约能源法》［47］。
2004年6月1日，国家发改委就曾颁布《汽车产业发展政策》，政策中明确提出:“国家引导和鼓励发展节能环保型小排量汽车，促进混合动力汽车的生产和使用。”同时提出:“2010年前，乘用车新车平均油耗比2003年降低15%以上。”［48］
2004年底，我国就发布了第一个《节能中长期专项规划》［49］。
2005年7月1日，随着我国汽车燃油消耗的第一个强制性国家标准——《乘用车燃料消耗量限值》正式实施，政府相关部门对节能环保汽车的鼓励和监管进入实质阶段［50］。
2006年初，国家六部委联合发出《关于鼓励发展节能环保型小排量汽车的意见》，控制高耗油汽车发展。
2006年7月以来，以国家发改委为“牵头”单位，有关部门至少发布了《“十一五”十大重点节能工程实施意见》《中国应对气候变化国家方案》及《节能减排综合性工作方案》等三个规范性政策文件，这些政策文件对汽车产业如何节能减排，均给予了明确指导。
2006年9月，国家发展和改革委员会、科学技术部联合下发《中国节能技术政策大纲》。
2007年10月23日，国家发改委正式发布《新能源汽车生产准入管理规则》，并于同年11月1日起实施。该政策表明政府已经为企业发展新能源提供了政策空间。
2007年7月1日起，我国开始实施轻型汽车污染物排放限值第三阶段标准，2010年则将实施第四阶段机动车排放标准。从2008—2012年，仅道路车辆就将减少氧化氮排放量180万t、碳氢化合物220万t、一氧化碳1600万t，将给社会带来重大环境效益［51］。
2007年10月28日《中华人民共和国节约能源法》由中华人民共和国第十届全国人民代表大会常务委员会第三十次会议修订通过，自2008年4月1日起施行。
市场期待许久的燃油税政策已于2008年3月正式实施，燃油税是费改税政策的重要一步，该政策的实施将对未来车市起到指引作用。同时，开征燃油税还将有助于优化汽车消费结构，小排量、低油耗的汽车将受到消费者的青睐，当有更多的人做此选择的时候，汽车市场的结构必将随之变化，油耗水平将成为人们选车时最重要的技术参数，小排量、低油耗的车型，将会更受欢迎，目前一味贪“大”的虚华之风，有望得到抑制，用于汽车的能源消耗总量也会得到一定程度的控制。此外，如果有一定比例的有车人群，经过成本比较后，在某些情况下选择不开车而改乘公共交通，则对改善交通状况也将有所助益。同时，燃油税已于2009年1月1日开始征收，可以在一定程度上影响居民购买小排量车的积极性，减少能源消耗。
此外，国家发展改革委员会在会同有关部门制定的《节能减排综合性工作方案》中也明确表示，国家将加快制定和完善鼓励节能减排的税收政策。另外针对汽车的燃油税也会在适当的时候推出，以调节汽车油耗，实现城市交通系统节能。
通过以上的综述可以发现，以往对城市客运交通节能的研究，重点集中在微观层面和技术角度，没有从系统的角度来分析和研究节能问题，本书就是在分析已有研究成果的基础上，从系统分析的角度出发，研究导致城市客运交通高能耗的因素，从宏观和微观两个角度研究和分析实现客运交通系统节能的方法、步骤和措施。
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