停车换乘策略环境效益的实例探究

1.引言

停车换乘（Park and Ride，简称为P+R）策略作为一种重要的交通需求管理策略，在国外的实践应用已经有将近20 年的历史。国外这方面主要的理论研究包括：在停车行为方面，芝加哥的Peter J.Foote[2]对平日P+R 使用者潜在公共交通选择进行了研究，调查15 个停车场1758 名使用者后得出结论：P+R 出行主要是通勤出行，P+R 使用者多是高收入者和高出行频率者。在换乘需求预测方面，Suason Hendricks等通过考虑换乘站容量及收费等因素的变化，论述了停车换乘站对换乘需求变化的影响。在停车政策方面，Mildner,Gerard C等人在1997 年冬季对美国的多个城市的停车法规、公共交通服务水平与出行和停车行为之间的关系予以关注和研究。研究发现具有消极停车政策、高停车价格和有限停车供给在高合乘公共交通方面最有可能发生。

但P+R 在我国的理论研究还刚刚起步，主要研究有：同济大学的陈刚通过对城市外围停车换乘运行特点的分析，建立输入输出指标体系，利用DEA 方法的C^2R 模型建立了停车换乘设施换乘效率相对有效的评价模型，并利用模型对停车换乘设施换乘效率的影响因素及提高换乘效率的方向和措施进行了阐述。同济大学的孙剑、李克平分析了停车换乘系统与城市市区交通系统的相互影响特征，提出了利用仿真工具visum 对P+R 系统进行评价的技术流程，并对不同交通强度下的P+R 系统有效性进行了敏感性分析。北京工业大学的秦焕美、关宏志，通过在北京市区停车场进行的停车行为调查，在分析了当前的通勤交通状况的基础上，重点分析了在不同假设换乘条件下的P+R 系统选择意向及相关出行者的特征。由于目前国内缺少P+R 实例系统，国内目前还少有针对P+R 设施的实例分析。为了弥补与发达国家在这方面实践应用的差距，上海自2012 年7 月在全国范围内率先试点P+R 策略。而且随着能源利用日益紧张和绿色交通理念日益深入人心，注重P+R 设施的环境效益是一种必然的趋势，但国内外较少涉及P+R 策略的环境效益量化分析。

本文在继承国内外理论和实践成果的基础上，首先简单阐述了P+R 策略的基本概念、实施意义与影响策略环境效益的因素，然后使用调查数据和城区道路轿车基本排放因子估算了HC、CO、NOX 等主要污染物排放的减少量。并进而从机动车节约的油耗和大气污染治理费用两方面量化估算了上海一个P+R 实例系统一年的环境效益。

2.P+R 策略的基本概念与实施意义

P+R 策略一般是指私人小汽车出行者在城市中心区外围（边缘或郊区）停车，换乘公共交通系统（通常以轨道交通为主）进入城市中心区，回程再利用公共交通方式返回到该停车换乘设施的停车场，然后驾驶私人小汽车返回出行起点的一种交通需求管理策略[7]。P+R 策略实施的意义在于：

（1）它可以减少城市中心区车流量，起到缓解中心区内局部交通拥堵、节约能源和降低中心区空气污染的作用。通过在中心区周边区域提供停车资源，提高了城市整体的停车供应，以便中心区可以节约停车用地用于其它商业空间的开发。

（2）降低原有小汽车使用者在中心区寻找停车泊位的压力，提高中心区的出行舒适度；降低中心区小汽车出行，从而增加了步行和公交的比例，有助于提高中心区的可达性，为中心区提供一个良好的步行环境。

（3）在边缘区设置停车换乘点能够有效带动周边居住、旅游、商业的开发，促进城市多中心区组团式的发展。

3.P+R 策略环境效益及其影响因素分析

P+R 策略鼓励人们通过合乘出行或换乘公交、地铁出行，减少机动车出行公里数，从而减少机动车污染物的排放。因为该策略需要驾驶员开车到停车场，所以该策略没有减少机动车冷启动数量，仅仅减少了机动车出行公里数。冷启动是机动车发动机从冷却升温到正常温度的阶段，这一阶段是整个驾驶过程中CO、HC 和NOX 排放量最大的阶段。

因为P+R 策略只能减少机动车出行公里数，并没有减少机动车冷启动数量，所以它在降低CO、HC 和NOX 的排放方面，效果不及那些能够完全减少机动车出行次数的需求管理策略。但是，该策略能有效地减少局部区域的CO 排放量，例如通过减少进入中心商务区的机动车出行减少CO 的排放量。

影响P+R 策略环境效益的因素主要有：

（1）P+R 设施可以利用的车位数和期望使用率。

P+R 设施是实施P+R 策略的基础。可以利用的车位数越多，P+R 所能够带来的环境效益就可能更显著。可以利用的车位数和期望使用率主要取决于政府部门城市交通战略中的规划目标和P+R 策略的实施力度，同时可以利用的车位数还可以随着实施后的效果进行增减。

（2）P+R 设施使用者以往使用的交通方式，尤其是以往独自驾车的人数。

P+R 设施使用者以往可能采用独自驾车、乘坐公交车、合乘出行等出行方式。重点需要关注从以往独自驾车转变为P+R 出行，这是因为小汽车出行是排放污染最严重的交通方式。

出行方式转变的程度越高，减少的污染排放就越多，P+R 的效益就越明显。出行方式转变的程度主要取决于民众的参与程度。要想使更多的人由小汽车出行改为P+R 出行，就必须提供足够运量的公共交通，优化公共交通的便利性和乘车环境。原本采用公共交通出行、自行车出行、步行出行以及合乘出行方式的出行，采用P+R 出行策略后环境效益可能不明显。

（3）使用P+R 设施的小汽车/中型客车合乘，以及换乘公共交通的平均出行距离。

公共交通或合乘出行的距离越远，等于抵消的小汽车出行距离就越多，减少的小汽车污染排放就越多，P+R 策略的环境效益就越显著。

4.P+R 设施环境效益的实例研究

4.1 P+R 设施实例系统

4.2 P+R 设施实例系统调查研究

4.2.1 变量符号声明

实例研究中涉及到的数据分为原始输入变量数据和计算得到变量数据两类。原始输入变量数据分为三类：停车换乘设施使用现状变量数据、驾驶员出行行为变量数据和附加系数。

停车换乘设施使用现状变量数据：

设施的平均使用率——average estimated utilization rate(AEUR)；一年平均使用天数——average operating days per year(AODPY)；停车设施泊位数——parking spaces(PS)。

驾驶员出行行为变量数据：

停车换乘设施未建成前使用者自驾车出行的比例——percent of users previously drovealone(POUD) ； 通勤者自驾车到P+R 设施往返一次的平均出行距离— — averagekilometers/roundtrip from house to P+R facility（AKRP）；通勤者自驾车往返一次的平均出行距离——average kilometers/roundtrip by driving alone(AKRD)。

附加系数：

排放因子——emission factor(EF)；调整系数——adjusting factor(AF)。

计算得到变量数据：

期望增加的使用P+R 设施的车辆数——expected lot use increase(EUI)；期望减少的机动车出行次数——expected number of people reducing driving(EPRD)；每年减少的机动车行驶公里数——annually vehicles kilometers travelled reduction(AVKTR) ；减少的排放量——reduction in emission(RIE)；P+R 设施使用者往返一次减少的小汽车平均出行距离——kilometers roundtrip average reduced by lot users(KRAR)；减少的污染物排放量——emissionpollutant reduced(EPR)。 4.2.2 基本调查情况

4.3 调查数据初步分析 虽然利用P+R 设施出行比直接开车出行往返一次增加了约2.91 公里，但从统计结果看P+R 出行相比自驾车出行减少5%-10%的出行时间且行程时间比较固定，受交通阻塞影响因素较小。对于超过20 公里的长距离往返出行，P+R 策略还能够节约一定的交通费用，停车费和交通费之和比小汽车出行燃油费用大约减少3-5 元不等。大约80%的通勤出行者在P+R设施还未建成以前自驾车出行，这些出行者多来自于年薪10-15 万的中等收入家庭，可以说P+R 设施有效改变了出行者的出行结构和公共交通出行所占比例。

4.4 梗概规划方法和排放因子

本例中估算 P+R 设施环境效益采用梗概规划方法（sketch planning method,SPM）。SPM是美国在规划中常用的估算机动车排放量的方法。SPM 估算输入的数据随着方案类型的不同而不同，但主要包括上面调查得到的数据和排放因子等。所有的近似输入数据均采集于上海已试点运行的轨交2 号线淞虹路站停车楼的实地调查中。

排放因子是梗概规划方法中的重要输入。机动车排放因子可以用来研究机动车污染物的排放状况，它表示汽车在特定工况运行下单位行驶里程排放污染物的量，可用每运行单位距离的污染物克数来表示。在国标GB5181-58 中，排放因子称为质量排放量，是指特定车辆的某种污染物在各种因素影响下的平均排放量。它是研究机动车污染状况的关键参数，是治理机动车污染的重要指标。

影响机动车排放因子的因素有很多，主要有车辆类型、车辆行驶的道路状况、车辆速度、发动机冷热状况等。在美国，除加州外，从国家、州到地方的空气质量规划制订者，都统一使用美国环保局的机动车源排放因子模型（MOBILE）来估算在用机动车源排放。MOBILE的数据来源为美国环保局组织的各种不同的在用车排放水平检测结果，以及联邦测试程序FTP 中测得的排放结果。由于被检测的车辆包含不同车种、车型，配置不同排放控制措施：

有不同的发动机结构、变速器类型、化油器或燃油喷射系统；有不同的维修保养状况、不同的行驶里程。因而，测试结果对全体车辆的排放状况有相当的代表性。

4.5 估算减少的各种污染物排放量

具体 P+R 设施环境效益估算步骤如下所示：

第一步：估算期望增加的使用P+R 设施的车辆数。

EUI=PS×AEUR=248 辆。

第二步：估算减少的机动车出行次数。

EPRD=EUI×POUD=198 次。

第三步：估算P+R 设施使用者往返一次减少的小汽车平均出行距离。

KRAR=AKRD－AKRP=6.89 公里。

第四步：估算每年减少的机动车行驶公里数。

AVKTR=AF×EPRD×KRAR×AODPY=409266 公里。

第五步：估算减少的污染物排放量。

5.环境效益产生的经济价值

环境效益产生的经济价值包含两个方面：一是机动车行驶公里数减少所节约的油耗，二是排放量减少降低的大气污染治理费用。由于量化环境质量改善所带来的社会效益有很多不确定因素，而且很难精确估计大气污染治理的社会成本，所以其经济价值没有考虑。

5.1 汽车油耗的影响因素分析

汽车油耗的高低，主要取决于发动机的耗油率和克服行驶中阻力所需的功率。汽车耗油量是由多种复杂影响因素构成的，如：汽车排量、车身自重、道路情况、车速、发动机冷热情况、司机驾驶技术、手/自动挡、轮胎气压、装载质量等。一般情况下，汽车排量越大，每百公里耗油量就越高。速度与油耗的关系呈现一种U 形曲线，当车速从零逐渐增加时油耗与车速成反比关系，但到了一辆车的经济速度时油耗最小（一般轿车的经济速度为80-100公里/时，每一品牌车辆有所不同），过了这一经济速度油耗与速度成正比关系。同一品牌车辆自动挡比手动挡百公里油耗高1.5 升左右。汽车在冷启动后行驶的一段时间内耗油量更高。其它影响机动车油耗的因素如车身自重、轮胎气压、装载质量等主要由机动车技术参数决定，在下面的油耗计算中会综合考虑。

5.2 与机动车油耗相关的数据 2：1。如果把这些小汽车分为日系、德系和美系和国产四种，它们的大致比例为3：2.5：2：2.5。同一类车手动挡比自动挡每百公里大约节油1.5 升，且目前上海在用车自动挡与手动挡车辆比例大约为3：2。使用93 号汽油与使用97 号汽油的比例大致为7：3。93 号汽油单价6.61 元/升，97 号汽油单价7.03 元/升。由于城区道路比较拥堵且考虑到信号交叉口的延误，对车辆速度加权平均后取值大约为32 公里/时。1.6（含）以下小轿车百公里油耗平均为8.5 升，1.8（2.0）小轿车百公里油耗平均为10.1 升，2.4（含）以上小轿车百公里油耗平均为13 升。

5.3 估算节约的油耗费用

第一步：计算各类排量小汽车行驶的公里数。 第二步：估算各类排量手、自动挡行驶的公里数。 第三步：估算各类排量手、自动挡每百公里油耗。 1.6（含）以下手动挡使用93 号汽油=6.55/10×7≈4.58 万公里同理，可得计算结果：1.6（含）以下手动挡（97 号汽油）1.96 万公里；1.6（含）以下自动挡（93 号汽油）6.88 万公里；1.6（含）以下自动挡（97 号汽油）2.95 万公里；1.8（2.0）手动挡（93 号汽油）4.58 万公里；1.8（2.0）手动挡（97 号汽油）1.96 万公里；1.8（2.0）自动挡（93 号汽油）6.88 万公里；1.8（2.0）自动挡（97 号汽油）2.95 万公里；2.4（含）以上手动挡（93 号汽油）2.29 万公里；2.4（含）以上手动挡（97 号汽油）0.98万公里；2.4（含）以上自动挡（93 号汽油）3.44 万公里；2.4（含）以上自动挡（97 号汽油）1.47 万公里。

第五步：估算节约的油耗费用。 污染气体总量= HC 量+ CO 量+ NOX 量=0.696+8.226+0.450=9.372 吨第二步：估算节约的大气污染治理费用。

总共节约的大气污染治理费用=平均每吨治理费用×（HC 量+ CO 量+ NOX 量）=500×9.372=4686 元

6.结束语

从实地调查结果来看，经过约两个月的试点运行，P+R 出行模式已经被一些拥有小汽车的中等收入家庭所接受。被调查者普遍认为P+R 出行节约交通时间，增加了交通时间的可靠性。对于长距离通勤出行者来说，P+R 出行还具有明显的交通费用优势。总体上，上海作为首个试点P+R 策略的城市，实施该策略对于治理城市交通拥堵具有很强的现实性和先机优势。同时，策略运行的效果还需要持续的跟踪研究，其实践运行效果也可以为国内其它城市建立P+R 设施提供参考依据。

本文在调查研究轨交2 号线淞虹路站停车楼、采集数据的基础上，借鉴中国环境科学研究院城区道路轿车基本排放因子估计值，估算了该P+R 设施一年HC、CO 和NOX 减排量，然后从节约的机动车油耗费用和大气污染治理费用两方面用经济价值量化了每年所得的环境效益。因为调查仅限于工作日早晚高峰小时的通勤者，没有考虑双休日旅游出行及工作日非高峰小时出行的P+R 车辆，所以实际经济价值比这里估算得到的还要大。从这一点来看，P+R 策略在国内大中城市有很好的发展前景，其对于交通和环境的贡献将十分可观。

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