基于交通環(huán)境承載能力的武漢機動車保有量研究

鮑娣+李素華+李盼

【摘要】隨著機動車保有量逐年增加，方便出行的同時，也帶來了環(huán)境污染和交通擁堵。本文通過調查研究預估基于交通環(huán)境承載力的武漢市機動車保有量的上線，并通過分析武漢市現有的交通路網情況，論述了武漢市過度增長的機動車數量是否有必要實施限購政策。

【關鍵詞】交通污染承載能力；交通資源承載能力；汽車保有量；車輛限購

1引言

武漢市是重要的汽車工業(yè)產地，汽車產業(yè)的發(fā)展帶動了武漢市的經濟飛速發(fā)展。截至2016年底，武漢市機動車保有量已接近270萬輛。機動車保有量的增加給人們帶來交通便利的同時，也帶來了一系列負面影響，其中包括空氣污染，交通擁堵，交通事故等。如何降低機動車保有量增加帶來的不利影響，是我們將要解決的問題。交通環(huán)境承載能力又可以分為環(huán)境資源承載能力和環(huán)境污染承載能力。它們都會影響機動車保有量的極限數量。

2基于交通環(huán)境承載力的武漢機動車保有量的計算模型

交通環(huán)境承載力研究分為兩個方面，即交通環(huán)境污染的承載力研究和交通污染資源的承載力研究。對于交通環(huán)境污染承載能力方面，根據交通環(huán)境容量模型，機動車廢氣的排放量與保有量之間以及環(huán)境承載能力之間可以用數學模型表示彼此之間的關系。因此，在運用此模型研究時，通過調研獲得最新的機動車氮氧化物的排放總量，結合不同車型的數量以及排放因子，并以國家規(guī)定的排放標準為目標，來分析武漢所能容納的氮氧化物排放總量，以此來計算可承載的機動車數量。

對于后者，以路網容量作為出發(fā)點，充分考慮到機動車行駛過程中對道路的消耗，而且根據機動車所包含的不同車型以及不同車型的道路空間消耗系數，結合武漢市最新統計的不同機動車保有量數據和武漢市近幾年來對交通系統的道路規(guī)劃，帶入到機動車在駛量研究模型中，對不超過路網容量承載極限下的武漢機動車保有量進行定量的研究。

2.1基于交通環(huán)境污染承載能力的武漢市機動車保有量計算

對于交通環(huán)境污染承載力可以選擇汽車污染排放物中氮氧化物的排放總量來進行計算，通過實地調研進行數據收集，可以得到，在2016年，武漢市的機動車保有量達到了270萬輛，2015年武漢市廢氣排放中氮氧化物的含量達到了12.10萬噸，查閱相關的資料可知，交通污染的貢獻度可取w=0.7、α=5/6。在一輛車的有效行使里程內，以國四排放水平的車為參照對象。按照不能超過國家排放標準計算，輕型車排放量應在1.6L左右，各排放污染物最大值不能超過如下值：CO：1.0g/km；NOx：0.08g/km HC：0.1g/km；CO2沒有最高限值：約185g/km。那么當知道一輛車的年行駛里程時，大概就可以知道，一輛車的年氮氧化物排放量了。在一個城市中，一般對于運營類車輛，例如出租車等，年行駛的里程數至少達到10萬公里，而對于商務用途的小汽車行駛量則在5萬公里以上，而每家每戶越來越多的私家車平均行駛量則在2萬公里以上。在12.10萬噸氮氧化物排放中，其中機動車的排放量占到4.41萬噸。那么，則可以根據武漢市總共的機動車保有量來計算平均每輛車的氮氧化物的排放量。X（1）=12.1×107kg，武漢市以達到國家排放標準為目標，則空氣中的氮氧化物含量應達到k=5，假設機動車的排污能力和對交通污染的貢獻度不變，即根據武漢市現狀，可以選取污染貢獻度為w=4.41/12.10=0.36。

而機動車年排放水平則為：某市總的機動車氮氧化物年排放量/該市的機動車保有量=每輛車的氮氧化物年平均排放量。

代入數據則有：4.41×104×106÷（2.3×106）=2×104g。

結合武漢市的機動車保有量和氮氧化物排放水平可取β≈20kg/年，保有量Y（1）=230萬輛，空氣自凈能力為α=0.8，在達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機動車保有量增長情況。

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（萬輛）

計算結果表明，下一階段達到國家排放標準為目標，能容納的機動車增長率為每一年58萬輛左右。但這一結果只是基于對空氣污染物的承受能力，而機動車數量達到一定數值后不能一直按照這種速度增長，還要考慮其他因素的制約，因此，接下來要考慮資源環(huán)境對機動車保有量的承受能力。

2.2基于交通污染資源承載能力的武漢市機動車保有量計算

計算武漢市交通污染資源承載能力下的機動車保有量發(fā)展空間，需要知道武漢市未來的道路網規(guī)劃方面數據和一輛車使用時所占用的道路空間。因此，可以建立一個機動車在駛量模型，該模型是指是指在某一個確定的時間段內，選取某個路網為研究對象，該路網此時行駛的機動車數量。完整的機動車在駛量模型可以如圖1所示。

圖1機動車在駛量模型

該模型只考慮，機動車在選取的路網中所占據的道路資源。當在駛量達到道路資源所能承受的極限時，則此時稱之為最大在駛量。下圖為一個完整的在駛量交通承載力模型。在該模型中，可以很清楚的看到城市交通承載力的影響因素，而在這里使用此模型主要是為了計算武漢市的交通污染資源環(huán)境承載力，即可以轉化為武漢市的路網資源承載力，那么就要對路網容量和各車型的時空消耗進行研究。則有下列公式（1）：

F1=12L×U×x×u×y×αimi×v（1）

在該式中，每個字母都有其具體代表的意義。αi則代表第i種車型的分配系數；一般情況下，該數為定值。代表第i種車型的時空消耗；L代表道路總長度，單位為km；U代表選擇作為研究對象的該區(qū)域的理論通行能力，單位為輛/h；同時應該考慮到車道修正（無量綱）和類型校正（無量綱）對路網容量的影響；因此在該等式中，分別以x，u來表示。式中的y則代表車道；v代表平均速度，單位為km/h；2則是表示為雙向車道系數（無量綱），F1代表著選取的該研究區(qū)域的路網資源承載力，T代表的是路網容量，單位為萬輛，并且會受多種因素的影響。不僅受到城市總的道路規(guī)劃中面積的影響，還會受到機動車不同車型占路網面積比重、出車時間及相關系數的影響。因此，考慮以上因素后，路網容量的計算公式（2）：

T=MEd|t|rBR（2）

公式（2）中，T代表交通容量（車輛數）；M代表道路網面積；E代表車行道占路網面積比例；d代表機動車占車行道比例；B代表每輛車占車行道面積；R代表出車率；t代表每輛車出行時間；r代表交通管制的折減系數。

在計算路網資源承載力時，查閱資料可以獲得各車型的道路空間消耗的情況：重型載貨汽車為1.8，而重型載客汽車和公交車均為2，中型車則為1.4其他車型為1。根據武漢道路規(guī)劃，未來幾年武漢的道路面積可能增至9000萬平方米。即M=9000萬平方米。

根據武漢的城市道路分布特點和交通車道的分布實際情況，可以知道E=3/4。而一般情況下機動車占車行道的比例d=3/5。根據每輛車的行駛長度一般為25米，橫向距離則有公式：

橫向距離=車寬+最小間距=2.5米+1.5米=4米。

故每輛車所占的城市道路面積=橫向距離×所占長度=25米×4米=100m2。

出車率大約為R=2/3，交通管制折減系數：r=0.5，每輛車的出車時間，則大約為：t=9小時。將以上數據帶入到公式中T=MEd*t*r/BR

計算的武漢市的交通容量為：

T=9000×3/4×4/5×8.4×0.5÷100÷2/3=340萬輛

通過計算得到2020年武漢市的路網承載能力為340萬輛，而根據武漢近幾年機動車保有量的增長趨勢來看，到2016年底機動車保有量已達到270余萬輛。而機動車保有量增幅大概為24%，如果按照這種趨勢而不加以控制，很可能2，3年內就達到340萬輛。而按照武漢市的道路規(guī)劃，還未達到能容納340萬輛車的道路總面積。因此，很有必要對武漢市的機動車保有量進行控制。

3總結

由以上分析的數據可知，武漢市的機動車保有量早已突破250萬輛，可能在近兩三年會達到預估的機動車保有量340萬的上限。那么是否需要實行汽車限購的措施來限制汽車保有量的增長呢？通過分析可得出武漢市暫時不必實施汽車限購令的結論。一武漢是重要的汽車工業(yè)產地，2016年武漢經開區(qū)年產車就達到179萬輛，汽車及零部件產值約3000億元，在武漢經濟的增長中占據了很重的比例。如果實施汽車限購將會對武漢市經濟的發(fā)展帶來重大的損失；二從武漢市交通路網的規(guī)劃和實施情況來看，武漢市近幾年在大力發(fā)展城市公共交通，城市軌道交通發(fā)展迅猛，目前已近開通4個線路，連接武昌，漢口和漢陽三鎮(zhèn)，從2016年到2020年，武漢將建成274公里地鐵線，使得城市軌道通車總路程達到400公里，基本形成覆蓋主城和六大新城的軌道交通網絡。在城市公交方面，武漢市在大力發(fā)展有軌電車和電動公交車?？偟膩碚f，武漢市公共交通建設越來越完善，公共交通愈加方便、準點、安全快捷，堵車現象得到逐漸減少，公共交通越來越成為市民出行的首選；三從武漢市國稅局車購稅分局得知，2016年汽車數量首次出現同比負增長，而且新能源車同比增長了50.39%。從以上三點分析可以得出結論，隨著市場汽車銷售量逐漸趨向飽和城市公共交通的不斷完善，武漢市機動車保有量的增長速度會放緩。政府對新能源汽車實施優(yōu)惠補貼政策，人們環(huán)保意識的增強，購買新能源汽車的人數在不斷增加。

故只要科學合理規(guī)劃城市建設道路資源，完善相關法律，對排放不達標的車輛進行更嚴格的管控，鼓勵市民選擇公共交通工具出行，如加大公交免乘的推廣等。鼓勵市民購買新能源汽車以及加大新能源公交的投放比例，合理規(guī)劃武漢市停車位的數量。武漢市車輛限購令在今后相當一段時間內應該不會實施。

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作者簡介：

鮑娣（1993.02-），女，漢族，安徽銅陵人，碩士在讀，合肥工業(yè)大學智能制造技術研究院，研究方向：車輛現代設計理論與方法；

李素華（1971.08-），女，漢族，湖北天門人，碩士，副教授，江漢大學機電與建筑工程學院，研究方向：汽車性能分析，汽車檢測技術，汽車生態(tài)工程等；

李盼（1994.04-），女，漢族，湖北武漢人，本科，江漢大學機電與建筑工程學院，研究方向：汽車生態(tài)工程。