城市交通「碳达峰 碳中和」这场硬仗,怎么打

发布时间:2021-08-04 10:43:15
CIDI

文章来源:赛文交通

1.jpg 


硬仗袭来,考卷已出。

 

气候问题,是一个国际大问题。

中国已立下碳达峰、碳中和的誓言。

力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,是我国作出的庄严承诺。作为实现碳达峰、碳中和的关键领域,交通运输行业节能减排刻不容缓。 

交通强国建设中的一场大考


碳达峰对于交通运输行业来说,既是考验,又是机遇。

6月初,交通运输部部长李小鹏在回答全国人大常委会委员欧阳昌琼关于“如何推动交通运输领域做好碳达峰、碳中和相关工作,加速行业绿色低碳转型发展”的问题时坦言,“这是我们全行业上下必须打赢的一场硬仗,也是在交通强国建设中的一场大考”

李小鹏表示,在绿色低碳转型方面,交通部将系统谋划交通运输领域深度减排战略,明确时间表、路线图和施工图。

并提出多个“进一步”:进一步调整用能的结构,要推广低碳交通装备;进一步调整运输结构,大力发展多式联运;进一步创新组织模式,采用新的技术、新的方法、新的理念,推动新业态的发展,推动平台经济的发展,提升综合运输的效率;进一步推动公共出行,形成绿色的生活方式

李小鹏还强调,将加强和改进服务,向民众提供更多的节能、环保、低碳的交通运输服务。

关于城市交通碳达峰、碳中和策略的建议,北京交通发展研究院院长郭继孚在今年两会上也曾表示:面对我国城镇化率的增长态势、机动化的快速发展、绿色出行环境不够完善、城市交通能源结构调整、货运结构待优化等问题,行业亟需在交通与城市协调发展、交通出行模式转变、货物运输结构优化、能源零碳转型以及利用科技提高效率实现减排等方面实现重大突破,并采取更加强有力的措施,以推动交通尽快实现碳达峰、最终实现碳中和的战略目标。

郭继孚院长提出了五点建议:

第一,促进交通与城市协调发展打造低碳生活模式。优化城镇化空间布局和城镇规模结构,充分发挥城市群和都市圈吸纳人口和就业的潜力,构建功能混用、公交导向、多组团集约紧凑发展的城市布局。

第二,促进交通出行模式转变。比如建议开展MaaS发展顶层设计,明确发展愿景和路径,以信息技术为支撑打造以公共交通为核心的多样化、 一体化全链条出行服务。

第三,持续推动大宗货物“公转铁”。建议各城市结合各自的发展阶段及货物特点,以适合铁路运输、需求量较大的货类为重点,推动大宗货物从公路转到铁路运输。

第四,加速机动车能源结构零碳转型。建议国家及城市层面尽早出台面向碳达峰和碳中和的机动车电动化发展路线图,明确禁售燃油车时间表。

第五,智能交通助力交通运行效率提升。未来的交通应是在出行预约的前提下实现人、车、路协同发展,建立不堵车的交通系统,实现系统运行效率最优

交通运输是能源消费和碳排放的重要来源,据中国国家发改委副主任胡祖才介绍,2019年,我国交通运输领域碳排放总量11亿吨左右,占全国碳排放总量10%左右,其中公路占74%、水运占8%、铁路占8%、航空占10%左右。

我国交通运输还处于较快发展阶段,未来交通运输需求仍将在较长时间内呈现增长态势。

从近年来的情况看,交通行业碳排放单位强度虽然有所下降,但总量仍然处在增长阶段。据统计,过去9年,我国交通运输领域碳排放年均增速保持在5%以上,已成为温室气体排放增长最快的领域之一,根据发达国家经验,交通部门能耗普遍占终端能耗1/3,而我国交通部门目前仅占10%,随着收入水平提升,出行的需求仍会持续增长,我国交通运输行业碳排放还将大幅增长,将成为最难达峰也最晚达峰的领域之一。

以机动车为例,截至2020年,全国机动车保有量达3.72亿辆,其中汽车2.81亿辆,2020年12月发布的《机动车污染防治政策的费用效益评估(CBA)技术手册》显示,未来五年我国还将新增机动车1亿多辆。据测算,一辆汽车每燃烧一升燃料大约排放2.5千克二氧化碳。再加上航空、铁路、水运等,交通领域碳排放量非常大,减排的空间也很大,如何在不影响经济运行的情况下制定行之有效的减排方案尤为重要。

按照中央决策部署,发改委正会同有关部门起草《2030年前碳达峰行动方案》,推进实施重点领域碳达峰行动,而交通运输绿色低碳转型是重点行动之一。 

这场硬仗,城市交通怎么打?


随着城市化进程逐渐深化,交通作为一座城市文明与发展的载体扮演着越来越重要的角色。而城市作为人类的居住地,贡献了全球70%的温室气体排放,是控制人为温室气体排放的关键主体。随着城市经济结构不断调整与优化、第三产业的大力发展、城市化进程不断加快,交通行业成为城市中温室气体排放增长最快的行业,同时也将带来交通拥堵、空气污染等其他愈发严重及紧迫的问题。

原北京市环境保护局2018年对城市细颗粒物来源组分的解析研究中发现,本地排放源占三分之二,且其中移动源占比最高,达45%。在深圳,交通部门已经成为大气污染物和温室气体排放共同的首要来源,对碳排放和PM2.5的贡献率分别达到65.1%和52%。

而城市的交通碳排放主要来源就是小汽车。根据世界资源研究所以武汉为例的测算:私家车仅承担了8.6%的市内出行的同时,却占到了市内交通排放的84%。

相比小汽车,公交车是承载城市运力最大的交通工具。据人民日报刊文显示,全国不到70万辆的公交车每年完成客运量近700亿人次,一辆公交车日均运营能力相当于270乘次的小汽车出行。

我国在汽车新能源化领域做得最好的也是公交车,很多城市的公交车新能源化率已经达到80%以上。通过提高公交的分担率,加大公交车辆投入,鼓励市民乘坐公交出行,是提高道路承载效率,解决城市交通碳排放问题以及交通拥堵的一条重要路径。

在“碳达峰和碳中和”的国策下,“公交优先”上升为国家战略,“绿色出行”已成为行业共识。

据交通领域“十四五”期间油控方案,交通运输行业的碳排放约占全国终端碳排放总量的15%,其中道路交通占比约82%,城市交通碳排放占道路交通的比例约45%,呈现出规模大、占比高、增速快、发展强劲等特点。

公共交通是城市交通的主体,也是碳排放强度最低的机动化出行方式。推动绿色出行发展,必须把公共交通发展放在首要位置。

据行业一位资深人士表示,碳达峰和碳中和是一项重大决策,然而在城市交通领域,近期有一些城市的领导,对地面公交的重视程度在下降,对公交优先不仅不支持,反而在“开倒车”,觉得地面公交不再重要,可有可无。

理由不外乎是地铁和机动车等对地面公交的出行总需求和需求密度带来的重大冲击,以及多元化个体交通服务(机动化和非机动化共享单车,自驾和有人服务的小汽车客运服务)都有了超强和超大规模的发展,也已经对地面公交的出行需求产生强力冲击。

诚然,对于“轻松到达,愉悦出行”的诉求,现有的公交系统显然还有一些不足, 用户体验不好。城市公交存在站点距离远,候车时间长,舒适性差,乘车速度慢、车内拥挤等问题,特别是在通勤的早晚高峰期间,导致公交乘坐人次少,空车行驶较多,政府补贴负担重,带来的直接后果就是公交车次、路线、站点的取消,从而进一步降低公交车的乘车体验,公众更偏向于选择小汽车等其他出行方式,形成恶性循环,造成城市更加拥堵,碳排放增长更快。

如果以每名乘客公里为基础进行计算,再配合车辆承载率的全国平均值计算,乘坐公交而不使用小汽车作为交通工具,将会大幅度的减少二氧化碳的排放。当然,这种统计也是有前题条件的,就是公交车没有空载的在道路上行驶。由于满载率的不同,公交等大容量的公共交通方式的人·公里排放率不一定比小汽车低。

所以,这就需要城市的管理者合理分配交通结构,引导原有选择小汽车出行者改为公共交通出行,这样才能实现公众出行的低碳化

我国不少城市都探索过公交优先的一些措施,比如最常见的有设置公交专用道,如BRT(Bus Rapid Transit)快速公交系统。BRT的造价比地铁低很多,又能实现公交车专用道通行,在建设的早期确实为公交优先提供了很大的便利。

然而,近10年,我国私家车年均增速在18%以上,而城市道路里程、面积及人均道路面积的年均增速仅为6%至9%。目前,我国主要城市道路饱和度已经超过0.8,核心区域超过1.0。在此情况下,道路资源已经不足以支撑快速增长的城市机动车增长量,因此BRT也开始被认为会挤压其他车辆道路空间,占用了过多的道路资源,并且建设成本高。

也有一些城市尝试在路口安装近场感知设备,摄像机或RFID,检测交叉路口的公交车辆,并给予优先,缺点是无法提前预知车辆到达时间,优先算法不能充分实施。

然而,这种通过感应线圈和RFID并不能实时地检测快速公交的动态位置,因而不能准确地预测快速公交到达交叉路口停止线的时间,导致后续的公交优先策略的实施效果具有较大的不确定性。比如最坏的情况是采用绿灯时间延长公交优先策略时,在延长的绿灯时间范围内快速公交不能到达交叉路口停止线,一方面会导致延长的绿灯时间浪费,另一方面延长其他运行方向车辆的等待时间,加剧了交叉路口的拥堵。

同时也无法知道车内的状态如载客量和驾驶意图等,设备成本是比照车道线计算,路口成本较高。

近年来智能网联技术在国内发展迅速,凭借其信号传输距离远、时延低、交互能力强等优势促进了智能网联汽车产业的繁荣,与此同时越来越多的人意识到,智能网联技术不仅仅可应用到自动驾驶领域,同时也可在智能交通领域进行推广,解决传统交通领域如公交信号优先控制中的一些顽疾,在此背景下,基于车路协同的公交信号优先应运而生。

早在2019年,希迪智驾便基于车路协同技术研发出了主动式公交优先系统,通过三年多的市场实践,该技术不断完善,今年,该方案还被提名为解决交通领域碳中和问题最佳技术解决方案被写进两会提案。

基于车路协同的主动式公交优先系统无需设置专有车道,一个路口只需安装一台RSU,可实现500米范围内的车路协同通信。具有厘米级定位精度,实时获取公交车线路、位置、速度、航向、转向、载客率、晚点率等关键信息,并采用精细化的判断逻辑和智能优化模型生成最终的配时方案和优先策略,以期达到交叉口整体最优的控制效果。

如果在一个城市全市铺开,能够运用先进的算法和车路协同技术帮助公交车实现自适应路权分配,形成柔性的专道优先通行,类似地铁化运营、提高准点率,是见效快、投资省的一种方法。

车路协同主动式公交优先可以极大的改善乘客出行节省时间的用户体验,与此同时私家车高峰出行的体验越来愈差,有些城市已经无法忍受,此消彼长,公交优先会显现出巨大的优势。

相比较,轨道交通虽然在运行过程中碳排放低,但在建设过程中的碳排放比较高,而且建设成本昂贵。以长沙为例,2公里地铁建设费用即可完成长沙全市的车路协同主动式公交优先改造, 目前国家已出台政策, 严控地铁新项目开工。

优先发展城市公共交通,将城市公交纳入基本公共服务,加大政府投入和政策支持,将城市资源更多给予公交,努力实现公众出行的低碳化,目前长沙走在全国前列。

“车路协同赋能低碳交通模式”初露端倪

 

六年前,长沙在确定入局智能汽车产业时,就提出要落地智慧公交的想法,当时执政者认为,智能汽车技术应该惠及民生产业公交车。当时,希迪智驾(长沙智能驾驶研究院)刚成立不久,在完成了湘江新区智能网联测试区的路段智能设备部署之后,便开始了将车路协同以及智能驾驶技术应用到公交车上的研发工作。

到2018年11月,长沙按照车、路、云一体化协同方式在湖南湘江新区开通了全国首条开放道路环境下的智慧公交示范线,这条全长7.8公里,沿线设置有11个站点的智慧公交1号线,实现了L3级自动驾驶。

一年后的2019年11月,希迪智驾在大量测试的基础上发布了车路协同+主动式公交优先技术方案,并先后在智慧公交2号线、智慧公交315线上得以应用。

车路协同+主动式公交优先系统最大的现实意义是实现了主动式公交信号优先,相比传统的物理优先和被动式优先方式有明显优势

比如公交车自动请求路口红绿灯优先通过,红绿灯根据请求车辆的载客量,正点率,和相邻路路口的情况,给与请求车辆绿灯延长或红灯缩短。驾驶员也可获取到公交优先请求的执行反馈信息和路口倒计时信息;公交优先的控制参数可灵活调整;优先请求的数据源更加丰富,控制策略更为灵活等。

据了解,主动式公交优先系统,成本低,精度高,改装方便,一个路口只需安装一台基本版RSU,便可检测方圆500米的车辆,定位精度达到厘米级。

这套系统在车路协同和智能辅助驾驶技术的加持下,公交车会主动向“路端” 发出优先通行的请求。交通路口路侧设备可以实时获取智能网联公交车辆的速度、位置、车辆内外部状态等实时数据,并与交通信号控制系统进行实时联动。

2.jpg

当车辆接近智能路口时,车路协同系统将实时获取精确的车辆位置、行驶速度、车内乘客数、准点状态等数据,与交通信号灯控制系统进行数据交互,在多维参数调控机制下实时调整信号灯各相位时长配置,通过红灯缩短、绿灯延长等方式实现公交优先通行。

在过去的两年中,希迪智驾就城市交通拥堵、碳排放增长等问题,利用自动驾驶、车路协同技术,应用至公共交通工具,通过主动式公交优先快速、准点、聚客的优势,缓解了长沙交通压力,降低了城市碳排放,构建了高效、安全、绿色的城市公交体系。

截止目前,希迪智驾已经助力长沙完成72条公交线路、2072辆公交车的智能网联化和主动公交优先路口设施改造,这是全国最大规模的智能网联走出测试区落地公交系统的案例。

此外,长沙基于主动式公交信号优先技术,在梅溪湖片区至高新区园区间,为沿线1万余名有前往高新区园区上下班通勤需求的市民量身订制了两条智慧通勤公交专线,2021年5月17日正式进入试运营。

试运行半个月,有3000余人体验,试乘数据显示,较私家车按照地图推荐线路的通勤时间平均节省27.5%,较相似线路、同时段普通公交车通勤时间平均节省30.7%。

约24.7%的乘客(700多人次)由开车通勤转变为乘坐智慧通勤公交线路。提高了公交分担率,缓解了沿线交通压力,降低了碳排放。

据测算,这两路智慧通勤公交线路,在满载情况下全年可使60多万人次从开车转为乘坐公交车上下班,假如每人次相当于减少一辆小汽车的出行,粗略计算一下,全年可以减少1085吨的碳排放

湖南省联创低碳发展中心给希迪智驾做了一次测算,如果在长沙市全市铺开车路协同+主动式公交优先系统,预计全年可以实现二氧化碳减排量250.62万吨,对长沙市达峰相对减排量的达峰贡献率为12.9%

除长沙之外,基于车路协同的公交信号优先还在重庆、常德等多地都有落地应用。 

写在最后 


交通运输行业正在“碳达峰、碳中和”目标倒逼下加速变革。古希腊物理学家阿基米德曾经说过一句家喻户晓的名言:给我一个支点,我可以撬动地球。无疑,智能交通、智能网联公交就是交通运输行业实现“碳达峰”最好的支点。

在“碳达峰和碳中和”的背景下,推动智能网联公交的发展,不一定是唯一的选择,但是一条有效的途径。智能网联公交能够实现公交地铁化运营,是改变交通运输结构,实现交通领域碳达峰的重要工具。

自适应路权分配的主动式公交优先的实践为城市公交车系统发展指出了一个光明的方向,破解了“公交车越来越少,体验越来越差,越来越没人坐,进一步导致公交车越来越少”的恶性循环怪圈。未来公交车会越来越多,体验越来越好,乘车人越来越多,公交车辆越来越多,碳排放越来越少,这是一个我们群众和国家期待的良性循环!

智慧交通变革是未来交通运输低碳发展的主要驱动力,希迪智驾正在以自身的智能网联能力助力城市交通减排行动。

返回上一页