（环境工程专业论文）机动化及交通能源消耗若干问题的研究.pdf

心蝴大学硕士学位敝譬7 4 1 7 6 0 摘要 随着经济的发展和城市化进程的加剧，城市机动化水平显著提 高，交通运输部门能源消耗量也迅速增加，环境污染f 1 趋严重。此 种现象引起全社会各方面的广泛关注。机动化水平是交通运输，尤其 是城市交通发展的重要标志。机动化与经济水平、城市状况等因素存 在密切的联系，而机动化水平也与交通能源的消耗密切相关，成为推 动交通能源消耗增长的主要动力。 本文在分析影i q 自机动化发展因素的基础上，以美国、日本的交通 能源和机动化发展历程为例，根据两国过去几卜年的历史数据归纳计 算出机动化发展和人均g d p 之问的曲线关系，以及交通能源的消耗 规律。根据规律分析的结果作者对北京市未来经济、城市化水平达到 规划h 标时机动化水平和交通能源消耗状况进行粗略预测，包括环 境、交通结构等相关的效母分析。最后，本文从节约能源、减少环境 污染角度针对北京城市机动化和城市交通发展问题的解决提出相应 的建议和措施。 关键词：机动化交通能源城市交通 北京交通大学硕。f 二学位论文 a b s t r a c t w i t ht h et h e d e v e l o p m e n to fe c o n o m ya n dt h e a d v a n c e dr a t eo f u r b a n i z a t i o n ，t h el e v e lo fm o t o r i z a t i o nh a se n h a n c e d ，w h i c ha c c e l e r a t e d t r a n s p o r t a t i o n s e c t o re n e r g ys o u r c e s c o n s u m p t i o n ，a n dd e t e r i o r a t e d a i r p o l l u t i o n a sar e s u l t ，m o t o r i z a t i o nd e v e l o p m e n ta n dt r a n s p o r t a t i o ns e c t o r e n e r g ys o u r c e sc o n s u m p t i o nh a v ea t t r a c t e dm o r ea n dl l l o r ea t t e n t i o n s t h e l e v e lo fm o t o r i z a t i o ni st h ei m p o r t a n ts y m b o lt ot r a n s p o r t a t i o n ，e s p e c i a l l y t ou r b a nt r a f f i c t h el e v e lo fm o t o r i z a t i o no f t e nh a s s t r o n gc o n n e c t i o nw i t h m a n yf a c t o r s ，s u c ha st h el e v e lo fe c o n o m ya n dc i t ys t a t u s a n dt h el e v e l o fm o t o r i z a t i o na l s or e l a t e st o t r a n s p o r t a t i o n s e c t o r e n e r g y s o u r c e s c o n s u m p t i o n ，b e c o m i n gt h e m a i n p o w e rw h i c hm a k e st r a n s p o r t a t i o n s e c t o re n e r g ys o u r c c sc o n s u m p t i o ni n c r e a s eq u i c k l y h a v i n ga n a l y s e dt h ef a c t o r st o m o t o r i z a t i o nd e v e l o p m e n t ，t h i sp a p e r r e s e a r c h e st h ed e v e l o pc o u r s eo fm o t o r i z a t i o na n dt r a n s p o r t a t i o ns e c t o r e n e r g ys o u r c e sc o n s u m p t i o no fu s a n dj a p a n t h e n ，a c c o r d i n gt od a t u m ， t h i s p a p e rc o n c l u d e s m o t o r i z a t i o n d e v e l o p m e n tr u l e a n dt r a n s p o r t a t i o n s e c t o re n e r g ys o u r c e sc o n s u m p t i o nr n l e i na d d i t i o n ，a f t e ra n a l y z i n gt h e s t a t u so f t r a n s p o r t a t i o n s e c t o r e n e r g y s o u r c e s c o n s u m p t i o n a n d c i r c u m s t a n c el e v e lo f b e i j i n g ，t h i sp a p e rp u t sf o r w a r dr e l e v a n ta d v i c e sa n d m e a s u r e st ot h es o l u t i o no fu r b a ni r a f f i ca n dm o t o r i z a t i o nd e v e l o p k e yw o r d s ：m o t o r i z a t i o n ，t r a n s p o r t a t i o n s e c t o r e n e r g y s o u r c e s c o n s u m p t i o n ，u r b a nt r a f f i c 刚舌 1 前言 1 1 研究背景及意义 现有的机动车主要以石油等不可再生能源为动力来源。国际能源 署的统计数据表明，1 9 9 8 年全球交通运输能源结构中，石油制品占 9 6 2 ，天然气占2 3 ，电力占1 1 ，煤仅为o 4 。随着经济水平的 增长，全球石油用量也持续稳步增长，其中很大的一部分用于交通运 输。1 9 9 9 年，全球的石油消耗量中超过5 1 用于交通运输，而交通运 输石油消耗量中约4 0 用于道路交通运输，在未来的很长一段时间里 这些数字还将继续增长( 见表1 - 1 所示) 。 表1 1 各地区道路交通能源消耗统计数据 道路交通能源消耗t f 交通能源消耗比重。i f j i 油消耗比重 ( 亿l ) ( )( ) 地区j 9 9 01 9 9 9】9 9 01 9 9 91 9 9 0】9 9 9 北美6 6 8 3 88 1 6 9 17 6 7 48 0 1 34 8 5 35 1 7 1 西欧3 1 7 3 】3 6 4 5 77 4 6 07 2 9 73 76 03 8 8 5 日本与澳人利弧 1 0 8 0 21 4 1 787 6 1 97 5 ，0 02 5 8 l3 0 4 3 发达国家】0 9 3 7 21 3 2 3 2 6 7 6 0 67 7 4 74 1 5 44 4 3 4 前苏联与尔欧 1 4 1 7 81 0 8 0 ，25 8 _ 3 37 2 7 32 1 0 03 0 7 7 孤洲 1 3 5 0 32 5 6 5 56 0 6 】6 6 6 72 6 1 3 22 8 5 7 中东7 4 2 69 4 5 27 8 5 7 8 2 3 52 8 2 l2 8 0 0 非洲5 4 0 1 6 0 7 68 0 d o7 5 0 03 8 】o3 矗0 0 拉美1 0 8 0 2 1 4 1 7 88 4 2 18 0 7 74 7 0 64 4 6 8 发展中国家 3 6 4 5 75 5 3 矗】7 1 0 57 3 2 】3 】7 63 2 1 6 全球1 6 0 0 0 7 1 9 8 4 8 97 2 9 27 5 9 73 5 9 13 9 2 5 资事 来源：国际能源署，( 2 0 0 2 国际能源展望 另外，在经济合作与发展组织( o e c d ) 国家里，交通运输不但 是最大的石油能源消耗部门，其增长速度也是最快的。从1 9 7 3 1 9 9 8 年，该地区交通运输石油消耗量占总石油消耗量的比重从4 3 j 2 y - 至0 北京交通大学硕士学位论文 6 0 ，其中道路交通运输石油消耗量占交通运输消耗量的7 5 左右。 虽然各国政府颁布了更为严格的机动车生产标准，提高燃油价格，但 交通运输的能源使用量仍然大幅度上升。可喜的是，严格的生产标准 会在一定程度上减少石油使用量。据估计，1 9 9 5 年，该组织中欧洲国 家在用轻型车辆的耗油量为0 0 9 5 l 慢m ，北美为0 1 1 4 l 囔m ，而太平洋 区( e t 本、澳大利亚与新西兰) 为0 1 l 肽m 。在用车辆( 包括轻型、 重型卡车和摩托车) 中，欧洲国家的耗油量为0 1 0 l l d k m ，北美为 0 ，1 3 5 1 d k m ，而太平洋区为0 1 3 3 l j k m 。1 9 9 9 年，美国新上路车辆的平 均耗油量为0 0 9 6 1 d k m ，大大低于1 9 9 5 年在用车辆的耗油量。 发展中国家交通运输石油消耗量的增长速度高于发达因家，从 1 9 9 0 1 9 9 9 年，其增长幅度为4 7 - 4 ，大大高于发达国家的1 8 8 。其 中，增长速度最快的是经济迅速发展的弧洲，增幅高达7 3 。城市化 和机动化水平最高的拉丁美洲次之；而盛产石油的中东地区和收入水 平较为落后的非洲则较低。出于机动化进程加速，发展中国家的交通 运输能源消耗量将持续快速增长。美国能源部的预测表明，到2 0 1 0 年，亚洲交通运输的能源消耗量将超过西欧，成为仅次于北美的第二 大石油消费地区；到2 0 2 0 年，发展中国家的交通运输能源消耗量占 全球交通运输能源消耗量的比重将从2 8 上升到3 8 ，从1 9 9 9 - 2 0 2 0 年，全球新增交通运输能源消耗量中将有3 8 位于亚洲。而在亚洲的 发展中国家中，中国对石油和其他车用燃料产品的消耗居首位，发展 速度更是不可忽视。 作为经济发展迅速的发展中国家，我国随着近些年来城市人口的 增加、城市范围的扩大以及人均经济水平和人民生活水平的显著提 高，机动化水平突飞猛进，而原有的道路容量相对较小，形成了供需 矛盾。另外，交通能源消耗由于机动化的发展显著上升，增加了国家 的能源压力。因此，研究交通能源消耗的规律，并从交通能耗角度选 择我国机动化和城市交通发展的模式具有十分重要的意义。 目i i ，欧美等国以及亚洲部分国家机动化已经发展到了饱和稳定 的阶段。那么，在中国走向现代化的进程中，到2 】世纪中叶，我们 这个拥有十几亿人口的自行车大国将如何在满足继续大幅度增长的 人员出行需要的同时，满足机动化的发展要求。我国的能源消耗速度 如何容许我们进入小汽车时代，这是需要研究和作出解答的问题。 2 前言 近些年来，随着首都经济的迅速发展和城市化水平的提高，城市 交通建设加快，北京市的发展变化有日共睹。但由于人口众多、资源 紧张，北京市仍然面临着一些紧迫的问题，形势不容乐观。例如，交 通需求长期持续增长，供需矛盾远未从根本上得到缓解；能源供需矛 盾增大，交通运输在能源消耗中所占的l ：t ；n 迅速增加，特别是对石油 资源的依赖和消耗进一步加居能源供给的结构性矛盾；进而，交通环 境问题趋于明显，机动车辆的废气和噪声已成为城市环境污染的主要 来源。造成上述现象的一个重要原因在于沿袭了“社会经济发展 交通需求增长一一机动化水平提高交通能源消耗增加环境 污染严重”的传统交通发展轨迹。西方发达工业化国家城市交通发展 的实践已经充分暴露出这种不加控制的发展模式势必造成更加紧张 的交通能源需求矛盾，最终阻碍机动化和城市交通的发展。尽管，目 目i ：i l 京市汽车保有量、机动化水平与发达国家的大中城市相比仍然很 低，但由于北京市近些年来的机动化迅速发展，我们已开始感受到交 通带来的能源消耗加剧、供给不足、严重的环境污染和交通拥堵等问 题。为有效地发展城市机动化进程和控制能源消耗，有必要丌始认识 经济发展一一机动化发展一一能源消耗一一环境污染之间的发展关 系和规律。 1 2 国内外相关研究成果 目前，国内外对机动化问题的研究具有如下三含突出特征：一是 大多数研究仍停留在对机动化轨迹的追踪与记述层次。国外学者对机 动化问题的关注大约始于2 0 世纪中叶，我国学者则始于8 0 年代。受 资料及研究方法的限制，目前国内外学者对机动化问题的研究基本上 仍着眼于对某一区域、某一时段的轨迹追踪和记述；另外，机动化局 域性的跟踪也大多参杂在对其它问题的研究过程中，专题性的研究还 比较鲜见。二是对机动化轨迹的追踪主要表现在对机动车( 主要是私 人机动车) 拥有量、拥有率、使用量增长过程的记述。2 0 世纪5 0 - 6 0 年代，欧美发达国家相继进入机动化膨胀普及阶段，机动化相关效应 日益显现，国外学者及相关机构( 以各国汽车工业联合会为主体，如 美国汽车生产者联合会、西欧汽车生产者联合会、日本汽车生产者联 3 北京交通大学硕士学位论文 合会等) 对机动化问题也逐渐加强了关注的力度。国际公路联合会对 欧洲1 6 国的机动化和高速公路计划进行了全面阐述，在探讨经济起 飞模式的过程中附带探讨了欧美主要发达国家的机动化历程。在探讨 城市生长过程中附带论述了英国机动化的发展过程；同时对美国2 0 世纪2 0 年代7 0 年代城市的机动化过程进行全程回顾，在论述城市布 局与交通规划的过程中重点记述了世界上3 0 多个大城市的机动化轨 迹。在论述交通与土地发展的过程中叙述了欧美主要发达国家机动化 的发展历程，回顾了美国及西欧国家1 9 6 0 1 9 9 0 年间机动化的基本轨 迹，在研究城市交通地理的篇章中对美国城市和郊区的机动化进行了 分别论述。 改革开放之后，我国私人机动化不断发展，城市交通问题日益突 出，我国学者尤其是交通规划、管理部门的专家开始对机动化问题进 行研究。我国学者对机动化问题的研究基本采用了“由外及内”的方 式，即在论述国外机动化历程与经验的基础上探讨我国的相关情况。 中国汽车技术中心是对国内外汽车技术、机动化问题最早予以关注的 科研机构，其几十年间出版的统计资料及汽车情报汇编材料对国内外 机动化轨迹一直予以跟踪；邓治刚( 1 9 8 8 年) 研究了世界各国的轿 车化进程。国家计委综合运输研究所在其编辑的苏联和经互会其它 成员国交通运输与邮电业统计资料和国外交通运输统计资料汇编 中附带论述了因外部分国家机动化的资料：汽车百科全书编纂委 员会编辑出版的汽车百科全书( 1 9 9 2 年) 是我们见到的论述国内 外机动化相关知识最为全面的书籍：荣朝和( 1 9 9 3 年) 在论述运输化 理论中较为详细地追踪了欧美发达国家机动化的基本轨迹。张仁琪、 高汉初、胡子祥出版的中国人的汽车梦一书中宏观论述了中外机 动化的发展轨迹。 另外机动化的相关效应是各国学者关注的热点。对于机动化的负 面效应研究较多。w o r l db a n k 对全球主要国家机动化引致的负面效应 进行了综合论述：a n l t h o n yd o w n s 对城市事件与相关政策进行了探讨； m e w a l s h 从技术和政策的角度综合论述了机动车的污染控制问题； 赵德山论述了机动化对城市大气污染的危害，孙克刚漫谈了城市交通 与城市环境问的作用关系，陆化普、史其信等提供了交通影响评价的 基本思想与方法，申会升、卫振林等探讨了城市交通与城市环境容量 4 u 舌 及承载力间的关系，张少云论述了机动化负面效应的危害性及治理对 策，吴小强、李鹏提出了机动化造成的城市空气污染的控制对策。 在机动化负面效应中，我国学者对交通拥挤的探讨最为集中。对 于机动化与经济的相关关系，国内外学术界也有所研究。1 9 9 4 年e k a i n 和刘志先生对6 0 个国家的研究结论表明：小汽车拥有量对于城市人 口密度的弹性系数为0 2 1 。张仁琪、高汉初、胡子祥对主要发达国家 机动化水平与经济增长进行了相关分析。此外，部分学者对机动化发 展，尤其是汽车工业对经济的带动作用予以了理论和实证的探讨。 1 3 本文研究路线及创新 经济发展一一机动化发展一能源消耗环境污染之间的发 展关系和规律的焦点在于机动化发展。机动化发展的内涵，从可持续 发展的要求来讲主要是指：城市交通是城市必要的基础设施，城市交 通要满足城市系统的交通需求；同时，交通系统的发展又必须符合城 市资源环境的客观约束，以实现城市交通发展、需求满足、资源环境 约束三者之间的协调发展。其中，城市交通需求及满足既是交通系统 运转的出发点，也是最终目的。 本文收集整理了美国、同本两国经济水平、城市发展水平和机动 化发展历史数据，研究机动化发展与其影响因素的量化关系，进而研 究交通能源的消耗规律。针对目前北京市城市交通存在的问题，从交 通能源消耗的角度分析未来机动化发展的模式的选择以及城市交通 问题的解决方案，提出相关的建议。图1 - 1 、1 - 2 为本文的研究思路和 技术路线图。 本文研究的重点是机动化与其影响因素之问的关系分析，以及交 通能源消耗与机动化发展的规律分析，后者是本文的难点，也是本文 的创新点。研究的目的是从节约交通能源消耗的角度为北京市城市交 通发展问题的解决提供建议。 5 ：i t 京交通大学硕士学位论文 酗1 - 1 研究思路图 图1 - 2 技术路线图 6 机动化的内涵及影响机动化发展的因素 2 机动化的内涵及影响机动化发展的因素 2 1 机动化的概念及基本特征 2 1 1 机动车的定义 本文中将提到机动车保有量等相关概念和统计数据，这里对机动 车的概念进一步说明。 不同国家对机动车的界定不同：在美国，机动车( 汽车) 是指由 本身的动力驱动( 不包括人力、畜力) 、装有驾驶操作装置的、在固 定轨道以外的道路或自然地域上运输客货或牵引其他车辆的车辆；在 同本，机动车( 汽车) 则指自身装有发动机和操纵装鼍的、不依靠轨 道和架线能在陆上行驶的车辆；我国将汽车( m o t o r v e h i c l e ) 界定为： 是一种能自行驱动的主要供运输用的陆路运输工具，一般指不用轨 道、不用架线、由发动机、底盘和车身组成的轮式车辆，一般具有4 个或4 个以上车轮。 因此，在本文中提到的机动车及相关的统计数据时不追究其定义 的范围，各个圈家的统计数据以各国的定义界定为准，下文不再作游 明。 2 1 2 机动化的定义 到目前为止，机动化( m o t o r i z a t i o n ) 还没有一个统一的定义，世 界银行交通、供水与城市发展局局长a 佩尼格望宁( a n t h o n yj p e ll e g r i l 3 i ) 先生将机动化描述为：机动化，即机动车拥有量和使用 量的增长。也有学者将机动化界定为：汽车，特别是小汽车，快速增 长的过程。中科院杨荫凯博士对机动化作这样的定义：机动化，伴随 工业化的发展而产生，是现代化交通运输技术创新过程中一个极其重 要的发展阶段。机动化以机动车拥有量和使用量的不断增长为突出表 象，以人类生产、生活依赖公路和汽车的程度加深为突出特征，机动 化水平一般以千人汽车拥有量为衡量指标。根据发展速度和发展水平 的不同，机动化进程一般分为雏形起步、膨胀普及和成熟饱和三个阶 北京交通大学学位论文 段。机动化是具有正反两方面影响效应的复杂社会现象，运用政治、 经济、技术和生态等手段可以对机动化进行宏观调控。 2 1 3 机动化的基本特征 机动化是一个复杂的概念，其基本具备以下特征： ( 1 ) 机动化是一个时间的、过程的概念，它标定了交通方式创 新活动由量变到质变的演化过程。 如同工业化、城市化、运输化概念一样，机动化是一个以时间 为变量的过程函数，它涵盖了汽车这种交通工具由刨薪萌芽经由推 广、普及到渐进饱和的整个过程。机动化理论的研究重点是对汽车拥 有量和使用量的增长过程进行追踪，归纳机动化演变的内在机理，着 重探求机动车推广、普及的量变过程和形式，即关注世界各国机动车 拥有量和使用量增长轨迹，总结机动车发展、演变、普及的基本规律。 ( 2 ) 机动化是一种复杂的社会现象，是人类进步的总和反映。 机动化与经济、社会、人文、资源、技术和产业政策等要素显著互动。 机动化不是个孤立的概念，它反映的是机动车拥有量和使用量的 增长过程。该过程是经济、社会、人文、资源、技术和产业政策共同 作用的结果。在不同发展阶段，机动化水平和发展轨迹是不同的。 ( 3 ) 机动化是城市化、工业化的必然要求，城市化、工业化的 快速发展也为机动化提供了广阔的发展空间。 城市化是乡村社会过渡为城市社会的历史过程，尽管各国城市化 过程不尽相同，但是有一点是一致的，即城市化需要有与之相适应的 物质投入。从物质层面上看，城市化过程就是人、物、资金、技术和 信息等由乡村向城市、由小市镇向大城市、由空问上的平面向某些点 聚集的过程，而这一过程的实现就必然对运输工具和交通基础设施提 出前所未有的要求。在此背景下，公路交通以其方便灵活性同益成为 8 机动化的内涵及影响机动化发展的因素 城市生产、生活有效组织的重要支撑。本世纪初期以来，欧美国家汽 车逐渐取代轨道交通成为城乡之间、郊区之间客货交流的有效工具。 随着现代化交通工具的广泛使用，城市对周边地区的影响力越来越 大，距离城市越来越远的人群得以享受到城市文明，城市化在更大范 围内实现。即城市化带动了机动化，而机动化又引致了城市化，在发 展的过程中，两者呈现出相互推拉的作用方式。 ( 4 ) 机动化具有正反两方面的效应。 机动化是城市交通的重要内容，也是城市交通问题产生的主要原 因。与其他事物一样，机动化带来的效应同样具有两面性，而了解这 柄双刃剑的特性，是解决城市交通问题和城市良性发展的关键。 人类对机动、灵活、舒适、安全、突出身份特征而又富有个性化 出行方式的追求符合马斯洛的层次需求理论。人类对于此种出行方式 的追求也成为机动化发展的原始动力。无论生活如何改变，人类对个 性化出行方式的追求的热情永远不会泯灭。基于这种动力，机动化技 术不断完善并被迅速推广。机动化货运和客运以前所未有的力度扩大 了人类的活动空间，提高了人的机动性并由此改变人类的生产、生活 方式，广大地域的空问可达性因之而普遍改善，地域空间结构得以优 化，区域交通体系的总体运输能力和效率得阻提高。 机动化在带来上述正面效应的同时，也引发了一系列的负面效 应。作为人类生产、生活聚集地的城市，是机动车拥有量和使用量最 为集中的地区，因而城市地区也是机动化负面效应表现得最为明显的 地区。 2 1 4 机动化与机动性、可行性的关系 机动化( m o t o r i z a t i o n ) 与机动性( m o b i l i t y ) 、可达性( a c c e s s i b i l i t y ) 是相关却又有明显不同的概念。机动性强调出行主体出行方式的多样 性和灵活性：可达性则强调区域间客货联系的便易性和费用( 时间费 用、经济费用) 节省；机动性和可达性对城市总体效率起着至关重要 的作用，并决定着一个城市的活力和创新力，因而追求都市区域空问 北京交通大学学位论文 机动性和可达性的最大化应该作为城市规划者和城市交通管理者工 作及研究的宗旨和理念。较高的机动化水平并不意味着较高的机动性 和可达性，在道路交通容量允许的条件下，区域的机动性和空问可达 性是随着机动车数量细使用量的增加而增长的，当机动车数量超过道 路交通容量后，区域的机动性和空间可达性都将明显下降( 如图2 1 所示) ，这就是目前大多数城市面临交通拥挤导致城市效率下降的主 要原因。因而要获得城市空间最大机动性和可达性，明确城市交通系 统最大容量并确定机动车相应数量( r ) 十分必要。片面追求机动化 高水平，或把机动化水平作为城市现代化一项重要指标的认识都是不 恰当的。 空 问 可 达 性 r 机动牟数量 圈2 0 l空间可达性帚i 机动化对麻关系示意图 2 2 影响机动化发展的因素 2 2 1 人口、城市化及城市密度 机动化主要是研究出行主体出行方式的选择问题。因此，机动化 的发展离不丌人。与一个城市的机动化发展密切相关的必然是选择机 动化并要求机动化为其提供更多便利的出行主体。出行主体要求机动 化的发展，同样可以驾驭机动化的发展。与出行主体相关的城市问题 也是影响机动化发展的重要因素之一。 1 0 机动化的内涵及影响机动化发展的因素 ( 1 ) 人口 人口数量、人口结构的时间分布变化以及人口城乡结构的空间分 布变化与经济发展总量密切相关。正是人口的增长，对机动化提出了 质和量上的要求，也影响了机动化发展的整体进程。 ( 2 ) 城市化和城市化率 城市化( u r b a n i z a t i o n ，c i t i f i c a t i o n ) 是指随着社会生产力的发展变 革所产生和导致的人类生产方式、生活方式和居住方式的变化过程， 是指城市或集镇的发展过程，或人口向城市或集镇聚集的过程。 城市化率是城市化水平或程度的定量指标。城市化率是指城市人 口占总人口之比，即： 城市化率= u p 1 0 0 。 其中：u 一城市人口数量； p 一总人口数量。 城市化率是社会经济发展水平的标志，它也与经济发展是密切相 关的。从城市化发展规律来看，城市化率在3 0 7 0 之间的时期，是 城市快速发展的时期。当城市化率达到或超过3 0 时，表明社会经济 发展的水平已达到起飞阶段，社会经济将快速发展，城市也将快速发 展。 城市化发展带动了机动化的发展，而机动化的发展又促进了城市 化水平的提高，在发展的过程中，两者呈现出相互推拉的作用方式。 因此我们指出，理想状态下，当城市化和机动化水平和谐相应时，两 者的交互推拉作用演化得最好。城市化水平超过了机动化水平，城市 内部最明显的特征就是人流的拥堵；当机动化水平超过城市化水平 时，就必然造成城市内部车流的拥堵，而这两种情况都会导致城市内 部效率的下降，并直接引起经济、社会和生悉总体效益的损失，影响 出行主体的出行要求和效率。 随着经济的发展，人民生活水平的提高，城市化率会有段快速 增长的阶段，会直接影响人民生活对于交通运输的需求，必然导致机 动化的迅速发展。 北京交通大学学位论文 ( 3 ) 城市密度 机动化发展另外一个与出行主体和城市相关的影响因素是城市 密度，过去国内外对机动化发展与城市密度的研究成果很多：据世界 银行分析，小汽车拥有量应与城市人口密度具有弹性关系，为o 2 1 ， 即城市人口每下降一个百分点，小汽车的拥有量将增长0 2 1 ，在人 口密度较少的郊区，机动化发展更快。多伦多的一项调查发现，生活 在密集市中心的居民平均每天小汽车的出行距离是9 4 k m ；而在密度 较小的近郊区，出行距离是1 3 4 k m ，在远郊区，出行距离是2 1 7 k m 。 很多城市的用地范围都有一个较小的步行区，一个人口密度较高，而 交通方式不同的特殊的“公共交通区”：同时，其周边是人口密度不 高、大量使用小汽车的“依赖小汽车的城市群”。 但是，随着全世界，尤其是发展中国家机动化的发展，该项规律 也会发7 匕重要的变化。首先，在人口密度大的城市，由于公共交通工 具的局限，公众出行仍大量选择私家车或者小汽车；另外，小汽车的 发展是人们生活方式的变革，小汽车体现人的个性发展，也是私人生 活方式和私人空间的体现。因此，即便在人口密度较高的城市，机动 化也可能在一定时期内出现随着人口密度增加而迅速发展的情况。而 在人口密度较低的近郊区或者农村，由于经济发展水平较低，小汽车 成为奢侈品的情况下，机动化的发展必然受到影响。 但就未束总体发展情况来看，机动化水平随着人口密度降低而提 高的规律是必然的趋势，这需要整体交通设旌的完善，包括道路的建 设、公共交通的完善等。 2 2 2 工业化水平和经济发展 根据经济学家的分析，按照科学技术发展水平和经济发展状况 可以把世界经济划分为四种类型( 见表2 - 1 所示) ： 1 2 机动化的内涵及影响机动化发展的冈素 表2 - 1现代化发展阶段基本特征 现代化发展阶段工业化水平人均收入水平产业结构类型 现代化准备阶段t 业化初期1 0 0 0 美元以下第一产业占3 0 以上 现代化起阶段1 业化稳定阶段1 0 0 0 - 3 0 0 0 美元 二、一、三产业 基本实现现代化 稳定阶段一一信息化 3 0 0 0 9 0 0 0 美元二、三产业占8 0 以上 完全实现现代化后工业化或信息化9 0 0 0 美元以上 = 、一一产、l p 由于现代化的发展，工业化水平随之提高，带来了经济的发展和 产业结构的变化。产业革命后交通运输技术的不断创新，火车、轮船、 汽车等现代运输工具迅速涌现，工业化的大规模生产使得汽车等新型 交通工具迅速普及，汽车工业成为工业化发达国家的支柱性主导产 业：同时，多用途汽车的普及又为工业化的进一步发展提供了功能强 大的物质、能源、劳动力组织和流通的1 ：具；即工业化带来了机动化， 而机动化又促进了工业化，两者同样也存在着明显的交互推拉作用。 从世界范围内来看，产业结构均发生重大的变化。交通运输作为 箱二产业，在国民生产总值中所占的份额明显增加，其发展模式和产 业比重直接关系到国家工业化水平和现代化建设。 此外，国民经济的发展速度是推进机动化发展的最主要的影响因 素，各国小汽车丌始进入家庭为特征的机动化起步的时问不同( 见表 2 2 ) ，经济水平是主要因素，主要表现在人均国民生产总值和人均收 入对机动化的影响。 此外，人均收入对小汽车的数量也有影响。但人均收入对机动化 的影响程度因不同国情而异，但总体说来，对发展中国家或者人均收 入较低国家的机动化的影响要比对人均收入高的国家的机动化的影 响大得多。 除此以外，机动化水平也与生活方式和消费结构、汽车价格、税 费制度等条件密切相关。 北京交通大学学位论文 嵌2 - 2 部分国家小汽车开始进入家庭的时间和人均g d p 之间的关系 国家年代平均价格人均g d p小汽车普及率 ( 美元辆)( 美元，人)( 辆，千人) 日本 1 9 6 64 0 0 02 6 0 02 8 韩国1 9 8 67 0 0 02 8 0 01 6 1 马来西贬 1 9 9 07 0 0 02 3 8 67 2 5 泰国1 9 9 07 0 0 0 1 4 0 21 4 7 巴西 1 9 9 07 0 0 03 1 5 07 1 4 墨两哥1 9 8 9a 咖 2 3 7 66 2 5 美国 1 9 1 97 3 87 8 英国1 9 5 0 7 1 34 5 2 2 3 生活方式和消费结构 随着人民生活水平的提高，人们的消费观念和行为会有很大的变 化，人们不满足于基本的消费需求，而要求有更高的消费享受。在交 通运输方面的体现之一是私人小汽车进入家庭。私人小汽车数量明显 增多，充分表明人们对于交通运输的概念已由过去的自行车为主逐渐 转变为机动车为主。 私家车的发展是人类进步的象征。私家车在现有的各种交通方式 中最能体现人性的发展需要。随着人的潜能的丌发，自身价值的提高， 时问对人越来越重要，自由、自主对人越来越重要，私密对人越来越 重要，远距离的休闲、观光、旅游对人越来越有诱惑力。私家车的快 捷、舒适、私有、门到门等等都远胜过其他交通工具。小汽车的发明 和发展尽管从现在来看给各个国家、尤其是大城市带来很大麻烦甚至 威胁，但它更多地是作为现代工业经济的主要推动力，促进了人类的 富裕；更多的作为人的代步工具，扩大了人的活动范围，丌发了人的 潜力，促进了人类文明进步。人们对于小汽车的接受和满足逐渐削减 了对其消费，包括燃料费用的关注程度。 总而言之，生活水平的提高使家庭交通需求成为必然和认可的事 情。一旦家庭收入或者人均收入达到或超过某一程度，由小汽车或者 私家车的消费所带来的机动化水平必然会随之发展。 1 4 机动化的内涵及影响机动化发展的因素 2 3 小结 本章节中作者详细阐述了机动化的概念及基本特征，分析了机动 化与机动性、可行性之间的关系，并对影响机动化发展的因素进行总 结。影响机动化发展的因素主要包括：城市化率、经济发展水平、产 业结构等。关于这些因素对机动化发展的影响程度，作者将在下一章 节进行详细研究。 北京交通大学硕士学位论文 3 机动化发展及交通能源消耗规律分析 本章节作者将根据美国、日本两国的机动化发展历程和交通能源 消耗的状况，寻求机动化与相关影响因素之间的作用关系，进而分析 交通能源的消耗规律。在对机动化发展的研究中作者借鉴杨荫凯博士 的结论，以产品周期和创新扩散理论作为机动化阶段性发展的理论基 础，根据理想状态下的机动化轨迹的“s ”型曲线，按照机动车增长 速度、机动车拥有水平、居民主体出行交通方式、城市空间结构基本 特征和区域经济发展水平等5 项指标将机动化过程分为雏形起步、膨 胀普及、成熟饱和三个主体发展阶段( 如图3 - 所示) 。该曲线的基本 表征为：雏形起步期，机动化水平提高较慢，延续时间相对较长；膨 胀普及阶段，机动化水平迅速提高，时问相对较短；成熟饱和阶段， 机动化水平提高较慢，延续时间较长。 机 动 化 水 平 p 3 p 3 p l 0 普及期 幽3 - 机动化阶段性发展理想轨迹曲线 另外，国际能源署的统计数据表明公路交通能源消耗量在能源消 耗总量中的比例占据绝对的优势( 见圈3 - 2 所示) 。公路交通能源消耗 主要是指公路机动车辆的能源消耗。因此，研究机动车保有量的增长 1 6 机动化发展及交通能源消耗规律分析 情况以及机动化的发展规律对于交通能源消耗的研究具有基础性作 用。 图3 2 全球各种交通方式在交通能源消耗总鼙中的比例 然而能源作为一种产品，也同其他产品一一样会受到市场经济的影 响，其价格随供需调节。在2 0 世纪初期能源的储量丰富，但其丌采 技术较为落后，产量较低，能源价格高。在欧美国家，汽车主要为富 裕阶层的消费品，普通居民没有经济实力支付汽车以及能源的费用。 随着汽车产量的增加，价格的下降，能源消耗总量必将随着机动车数 量的增加而增长，出现一个几乎与机动化发展同步的趋势。待机动化 发展到成熟饱和阶段，能源效率提高到一定的水平，加之可再生能源 得到广泛应用，石油等不可再生能源消耗量将趋于稳定，并呈现下降 的趋势。 但同样考虑到能源作为一种关系国家政治、安全的产品，会在很 大程度上受到国家政策的影响。反映到各个国家，可能会出现不定期 的消耗波动。这种波动主要缘于政策所导致的价格变化。在机动化起 步阶段，国家对其的重视远远不够，交通能源会同其他领域的能源消 耗一样，相对自然的增长；进入膨胀普及期，机动化的迅速发展会在 1 7 北京交通犬学硕士学位论文 各个国家引起绝对的重视，与此同时，环境污染引入该项主题，随着 全球的能源危机和压力增强，各个国家纷纷采取措施，依靠能源政策 或者宏观经济调控等手段提高能源价格，这必将在交通能源的消耗量 上有所体现。其显现的结果将一直延续到机动化成熟饱和阶段。因此， 交通能源的消耗存在不定期的波动性。 图3 - 3 为美国和日本机动化发展膨胀普及和成熟饱和阶段交通能 源消耗历程。从图象中我们大体可以发现两国交通能源消耗过程中的 两点特征。 1 0 0 0 0 0 9 0 0 0 0 篓a 0 0 0 0 婺7 0 0 0 0 翅 誉鲁一 建莒5 0 嘲 删= 4 0 0 0 0 妪 袜 3 0 0 0 0 兰2 哪 ! o 咖 0 2 5 0 0 0 0 0 0 啦；： 魈 2 0 0 0 0 0 0 0 山 器己 ，s 一嚣委 l 甜2 - 1 0 0 0 0 0 0 0 杈一 匦 州 5 0 0 0 0 0 0 0 盘寸毋碍口畸 m 呻凸呻盘 苫譬 美 宝墨高高兽詈客宝年份d d 原始数据来源：美国历史统计、日本历史统计 图3 - 3 交通能源消耗的阶段性增长趋势 ( 1 ) 在图像的始端，共同呈现出交通能源消耗缓慢增长的现象， 但延续时问不同。美国在1 9 4 9 年已经进入机动化膨胀普及阶段，这 个阶段延续时问很长。主要原因在于：美国机动化起步最早。起步阶 段发展过快，因此最早进入膨胀普及阶段后发展相对减缓。另外由于 两次石油危机，交通能源消耗出现明显的波动，使交通能源增长速度 减慢。相对来讲，r 本交通能源消耗在机动化膨胀普及阶段增长速度 较快，波动现象不很明显，稳步进入成熟饱和阶段。 机动化发展及交通能源消耗规律分折 ( 2 ) 在图像的末端，两国交通能源消耗均出现缓慢增长的趋势。 充分表明机动化发展已逐渐由膨胀普及阶段向成熟饱和阶段过渡，交 通能源消耗的增长速度也随之减缓。另外，由于先进能源技术对能源 消耗效率的影响以及替代能源的使用，交通能源消耗在总量上已得到 了有效的控制。 总之，在美国和日本交通能源消耗增长的过程中，我们基本可以 看出阶段性的涨落，如二战后的迅速攀升，八十年代后期和九十年代 初期开始渐趋饱和。但由于各个国家的机动化发展水平、起步时问和 延续时间不同，交通能源的消耗的增长趋势也不尽相同，作者将分别 研究两国交通能源消耗的规律。这两个国家，一个是机动化起步最早 的西方大国，另一个是机动化发展非常迅速，自然资源较为匮乏、国 土面积较小的亚洲国家，两个国家已经拥有现代化的道路交通系统， 机动化已步入成熟饱和阶段，而且从1 9 9 6 至2 0 0 3 年，两国机动化年 度平均增长仅为0 5 。经历过交通能源消耗的前两个阶段，美国和日 本均已有成熟的交通能源控制措施和相关的政策，预计未来这两个工 业化国家的机动化水平将以低于目前发展速度增长，发展的主要目标 为维持交通可持续发展，提高能源效率，减少环境污染。 因此，对于那些截止到1 9 9 5 年才刚刚开始提供现代化道路运输 服务的发展中国家( 例如中国、印度和亚洲其他的发展中国家) 柬讲， 未来的机动化发展将进入长期的探索阶段，交通能源的消耗也出于机 动化的迅猛发展而猛增。研究美、闩两国的机动化发展和交通能源消 耗规律，有利于为我国城市交通的建设和发展提供借鉴。 需要指出的是，对于划分各阶段的界限，本文引用杨荫凯博士的 结论，机动化起步阶段和膨胀普及阶段的界限是5 0 辆每千人的水平， 5 0 辆，千人反映了2 0 人有一辆汽车，即富裕阶层的人口比例为5 ， 与实际情况较为吻合。因此作者将机动化率5 0 辆每千人时作为机动 化发展前两个阶段的分界；同样的，将机动车在普通家庭中普及时间 作为后两个阶段的分界。中国( 北京市) 现今机动化率已经超过5 0 辆每千人的水平，已经步入机动化迅速发展时期。因此，本文将主要 论述和寻求两个国家在机动化发展膨胀普及阶段和成熟饱和阶段的 发展历程和发展规律。 一 1 9 北京交通大学硕上学位论文 3 1 美国机动化发展和交通能源消耗历程 3 1 1 美国机动化膨胀普及阶段基本因素特征和交通能源 消耗状况 美国是世界上机动化起步最早的国家，而且相对于其他国家，美 国机动化雏形起步阶段延续的时间短。美国机动化起步于1 9 世纪末、 2 0 世纪初，截止到第一次世界大战结束，只经历不到2 0 年时阃，也 是最早进入机动化膨胀普及阶段的国家。 ( 1 ) 美国机动化膨胀普及阶段基本因素特征 图3 4 为美国机动化膨胀普及阶段机动化水平的变化趋势。 h _ 纂 v 碍 基 幅 蠹 ；孝： 瑟苎型； j 萤誊量豢薰誊量量囊誊量量量誊 原始资料来源：美国历史统计、国际统计年鉴( 1 9 9 3 ) 幽3 - 4 美国机动化膨胀普及阶段机动化的发展趋势 其基本因素发展特征表现为： 在该阶段初期，机动车保有量增长速度有所减缓，但后继势头 更为强劲，致使机动化水平在后期得到迅速提升。下图3 5 为美国机 动化膨胀普及阶段机动车拥有量变化。 嘲姗瑚啪姗姗瑚o 机动化发展及交通能源消耗规律分析 2 0 0 0 0 0 1 8 0 0 0 0 1 6 0 0 0 0 1 4 0 0 0 0 薛1 2 0 0 0 0 h - 。1 0 0 0 0 0 “ 再8 0 0 0 0 6 0 0 0 0 4 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 量l 墨l 星l 莹塞1 日小汽1 二i l 货乍及巴+ 原始资料来源：美国历史统计 幽3 5 美国机动化膨胀* 及阶段机动下拥有量变化 由图可见，美国在此期问的机动车保有量是以小汽车保有量迅速 发展最为明显。小汽车保有量由该阶段初期( 1 9 2 0 年) 的8 1 3 2 ( 千 辆) 发展至1 9 8 5 年的1 3 1 8 6 4 ( 千辆) ，年平均增长2 3 4 ，货车及巴 士的增长势头也十分强劲。 城市化加速了机动化的发展，机动化持续迅速发展也促进了城 市化水平的提高，两者相互推拉的作用明显。下图3 - 6 为美国该阶段 的城市化发展状况。 2 1 北京交通大学硕十学位论文 原始资料米源：美国历史统计 幽3 - 6 美国机动化膨胀普及阶段城市化发展状况 在机动化发展七十年的时问内，美国的城市化增长了2 4 个百分 点，城市化的发展强烈的推动了机动化水平的提升。同时，2 0 世纪 2 0 年代以来，随着机动车保有量的增长，轿车在越来越多普通家庭中 得到普及，人们再不必居住拥挤不堪、阶层和种族混杂的城市中心， 中产阶层也不必居住在传统公交设施步行可达区域之内。继富裕阶层 之后，越来越多的家庭享受到了汽车在通勤、购物和娱乐出行中无与 伦比的灵活性，并逐渐向城市郊区移居。车辆的增加，加大了城市道