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基于交通环境承载能力的武汉机动车保有量研究

鲍娣+李素华+李盼

【摘要】随着机动车保有量逐年增加，方便出行的同时，也带来了环境污染和交通拥堵。本文通过调查研究预估基于交通环境承载力的武汉市机动车保有量的上线，并通过分析武汉市现有的交通路网情况，论述了武汉市过度增长的机动车数量是否有必要实施限购政策。
【关键词】交通污染承载能力；交通资源承载能力；汽车保有量；车辆限购
1引言
武汉市是重要的汽车工业产地，汽车产业的发展带动了武汉市的经济飞速发展。截至2016年底，武汉市机动车保有量已接近270万辆。机动车保有量的增加给人们带来交通便利的同时，也带来了一系列负面影响，其中包括空气污染，交通拥堵，交通事故等。如何降低機动车保有量增加带来的不利影响，是我们将要解决的问题。交通环境承载能力又可以分为环境资源承载能力和环境污染承载能力。它们都会影响机动车保有量的极限数量。
2基于交通环境承载力的武汉机动车保有量的计算模型
交通环境承载力研究分为两个方面，即交通环境污染的承载力研究和交通污染资源的承载力研究。对于交通环境污染承载能力方面，根据交通环境容量模型，机动车废气的排放量与保有量之间以及环境承载能力之间可以用数学模型表示彼此之间的关系。因此，在运用此模型研究时，通过调研获得最新的机动车氮氧化物的排放总量，结合不同车型的数量以及排放因子，并以国家规定的排放标准为目标，来分析武汉所能容纳的氮氧化物排放总量，以此来计算可承载的机动车数量。
对于后者，以路网容量作为出发点，充分考虑到机动车行驶过程中对道路的消耗，而且根据机动车所包含的不同车型以及不同车型的道路空间消耗系数，结合武汉市最新统计的不同机动车保有量数据和武汉市近几年来对交通系统的道路规划，带入到机动车在驶量研究模型中，对不超过路网容量承载极限下的武汉机动车保有量进行定量的研究。
2.1基于交通环境污染承载能力的武汉市机动车保有量计算
对于交通环境污染承载力可以选择汽车污染排放物中氮氧化物的排放总量来进行计算，通过实地调研进行数据收集，可以得到，在2016年，武汉市的机动车保有量达到了270万辆，2015年武汉市废气排放中氮氧化物的含量达到了12.10万吨，查阅相关的资料可知，交通污染的贡献度可取w=0.7、α=5/6。在一辆车的有效行使里程内，以国四排放水平的车为参照对象。按照不能超过国家排放标准计算，轻型车排放量应在1.6L左右，各排放污染物最大值不能超过如下值：CO：1.0g/km；NOx：0.08g/km HC：0.1g/km；CO2没有最高限值：约185g/km。那么当知道一辆车的年行驶里程时，大概就可以知道，一辆车的年氮氧化物排放量了。在一个城市中，一般对于运营类车辆，例如出租车等，年行驶的里程数至少达到10万公里，而对于商务用途的小汽车行驶量则在5万公里以上，而每家每户越来越多的私家车平均行驶量则在2万公里以上。在12.10万吨氮氧化物排放中，其中机动车的排放量占到4.41万吨。那么，则可以根据武汉市总共的机动车保有量来计算平均每辆车的氮氧化物的排放量。X（1）=12.1×107kg，武汉市以达到国家排放标准为目标，则空气中的氮氧化物含量应达到k=5，假设机动车的排污能力和对交通污染的贡献度不变，即根据武汉市现状，可以选取污染贡献度为w=4.41/12.10=0.36。
而机动车年排放水平则为：某市总的机动车氮氧化物年排放量/该市的机动车保有量=每辆车的氮氧化物年平均排放量。
代入数据则有：4.41×104×106÷（2.3×106）=2×104g。
结合武汉市的机动车保有量和氮氧化物排放水平可取β≈20kg/年，保有量Y（1）=230万辆，空气自净能力为α=0.8，在达到理想的氮氧化物排放水平的前提下，d表示城市的交通容量能承受的机动车保有量增长情况。
d=wX（n+1）（1-α）-（1-α）n-1X（1）+βY（1）（1-α）n-1+…+[（1-α）+1]β（1-α）n-2+2（1-α）n-3+…+（n-1）（1-α）0
=0.3×9.0×10100.2-154×12.1×1010+20×103×270×104×54-15×15420×103×8-54×1-154
=58（万辆）
计算结果表明，下一阶段达到国家排放标准为目标，能容纳的机动车增长率为每一年58万辆左右。但这一结果只是基于对空气污染物的承受能力，而机动车数量达到一定数值后不能一直按照这种速度增长，还要考虑其他因素的制约，因此，接下来要考虑资源环境对机动车保有量的承受能力。
2.2基于交通污染资源承载能力的武汉市机动车保有量计算
计算武汉市交通污染资源承载能力下的机动车保有量发展空间，需要知道武汉市未来的道路网规划方面数据和一辆车使用时所占用的道路空间。因此，可以建立一个机动车在驶量模型，该模型是指是指在某一个确定的时间段内，选取某个路网为研究对象，该路网此时行驶的机动车数量。完整的机动车在驶量模型可以如图1所示。
图1机动车在驶量模型
该模型只考虑，机动车在选取的路网中所占据的道路资源。当在驶量达到道路资源所能承受的极限时，则此时称之为最大在驶量。下图为一个完整的在驶量交通承载力模型。在该模型中，可以很清楚的看到城市交通承载力的影响因素，而在这里使用此模型主要是为了计算武汉市的交通污染资源环境承载力，即可以转化为武汉市的路网资源承载力，那么就要对路网容量和各车型的时空消耗进行研究。则有下列公式（1）：
F1=12L×U×x×u×y×αimi×v（1）
在该式中，每个字母都有其具体代表的意义。αi则代表第i种车型的分配系数；一般情况下，该数为定值。代表第i种车型的时空消耗；L代表道路总长度，单位为km；U代表选择作为研究对象的该区域的理论通行能力，单位为辆/h；同时应该考虑到车道修正（无量纲）和类型校正（无量纲）对路网容量的影响；因此在该等式中，分别以x，u来表示。式中的y则代表车道；v代表平均速度，单位为km/h；2则是表示为双向车道系数（无量纲），F1代表着选取的该研究区域的路网资源承载力，T代表的是路网容量，单位为万辆，并且会受多种因素的影响。不仅受到城市总的道路规划中面积的影响，还会受到机动车不同车型占路网面积比重、出车时间及相关系数的影响。因此，考虑以上因素后，路网容量的计算公式（2）：
T=MEd|t|rBR（2）
公式（2）中，T代表交通容量（车辆数）；M代表道路网面积；E代表车行道占路网面积比例；d代表机动车占车行道比例；B代表每辆车占车行道面积；R代表出车率；t代表每辆车出行时间；r代表交通管制的折减系数。
在计算路网资源承载力时，查阅资料可以获得各车型的道路空间消耗的情况：重型载货汽车为1.8，而重型载客汽车和公交车均为2，中型车则为1.4其他车型为1。根据武汉道路规划，未来几年武汉的道路面积可能增至9000万平方米。即M=9000万平方米。
根据武汉的城市道路分布特点和交通车道的分布实际情况，可以知道E=3/4。而一般情况下机动车占车行道的比例d=3/5。根据每辆车的行驶长度一般为25米，横向距离则有公式：
横向距离=车宽+最小间距=2.5米+1.5米=4米。
故每辆车所占的城市道路面积=横向距离×所占长度=25米×4米=100m2。
出车率大约为R=2/3，交通管制折减系数：r=0.5，每辆车的出车时间，则大约为：t=9小时。将以上数据带入到公式中T=MEd*t*r/BR
计算的武汉市的交通容量为：
T=9000×3/4×4/5×8.4×0.5÷100÷2/3=340万辆
通过计算得到2020年武汉市的路网承载能力为340万辆，而根据武汉近几年机动车保有量的增长趋势来看，到2016年底机动车保有量已达到270余万辆。而机动车保有量增幅大概为24%，如果按照这种趋势而不加以控制，很可能2，3年内就达到340万辆。而按照武汉市的道路规划，还未达到能容纳340万辆车的道路总面积。因此，很有必要对武汉市的机动车保有量进行控制。
3总结
由以上分析的数据可知，武汉市的机动车保有量早已突破250万辆，可能在近两三年会达到预估的机动车保有量340万的上限。那么是否需要实行汽车限购的措施来限制汽车保有量的增长呢？通过分析可得出武汉市暂时不必实施汽车限购令的结论。一武汉是重要的汽车工业产地，2016年武汉经开区年产车就达到179万辆，汽车及零部件产值约3000亿元，在武汉经济的增长中占据了很重的比例。如果实施汽车限购将会对武汉市经济的发展带来重大的损失；二从武汉市交通路网的规划和实施情况来看，武汉市近几年在大力发展城市公共交通，城市轨道交通发展迅猛，目前已近开通4个线路，连接武昌，汉口和汉阳三镇，从2016年到2020年，武汉将建成274公里地铁线，使得城市轨道通车总路程达到400公里，基本形成覆盖主城和六大新城的轨道交通网络。在城市公交方面，武汉市在大力发展有轨电车和电动公交车。总的来说，武汉市公共交通建设越来越完善，公共交通愈加方便、准点、安全快捷，堵车现象得到逐渐减少，公共交通越来越成为市民出行的首选；三从武汉市国税局车购税分局得知，2016年汽车数量首次出现同比负增长，而且新能源车同比增长了50.39%。从以上三点分析可以得出结论，随着市场汽车销售量逐渐趋向饱和城市公共交通的不断完善，武汉市机动车保有量的增长速度会放缓。政府对新能源汽车实施优惠补贴政策，人们环保意识的增强，购买新能源汽车的人数在不断增加。
故只要科学合理规划城市建设道路资源，完善相关法律，对排放不达标的车辆进行更严格的管控，鼓励市民选择公共交通工具出行，如加大公交免乘的推广等。鼓励市民购买新能源汽车以及加大新能源公交的投放比例，合理规划武汉市停车位的数量。武汉市车辆限购令在今后相当一段时间内应该不会实施。
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