王小磊：高級工程師，中國土木工程學(xué)會城市公共交通分會智庫專家，曾經(jīng)任重慶市公共交通控股（集團(tuán)）有限公司電車公司總工程師、BRT公司書記兼副總經(jīng)理、公交維修公司總經(jīng)理、恒通客車顧問、吉爾吉斯斯坦共和國史德洲（Шыдыр Жол Кей Джи）有限責(zé)任公司總機(jī)械師等。
近聞上海要“優(yōu)化”無軌電車系統(tǒng)，計(jì)劃將現(xiàn)有的12條傳統(tǒng)無軌電車線路削減至6條，擬定削減的無軌電車線路，將由新能源客車（純電動公交車）代替。據(jù)說這是基于兩點(diǎn)理由：一是無軌電車技術(shù)老舊；二是無軌電車的架空饋線、觸線有礙觀瞻，存在“視覺污染”。對此，筆者就無軌電車與純電動公交車的相關(guān)問題作如下探討：
無軌電車作為傳統(tǒng)純電動客車的發(fā)展歷史就不在此贅述。無軌電車與純電動公交車同屬電動機(jī)驅(qū)動的車輛，車輛行駛系統(tǒng)基本上是一樣的，車輛的控制系統(tǒng)的技術(shù)路徑也是相同的，而且現(xiàn)代電驅(qū)動車輛的種種技術(shù)，幾乎都是在無軌電車這種“老舊”的公共交通工具上率先應(yīng)用，才有了如今純電動公交車，但無軌電車卻依然在技術(shù)與與運(yùn)維成本上保持著優(yōu)勢。
1.1 整備質(zhì)量
現(xiàn)代無軌電車使用架空線和少量車載儲能設(shè)備（輔助能源：只夠無軌電車行駛約1.5~3km）供電，純電動公交車則完全使用車載儲能設(shè)備供電，故相同車廂體積條件下無軌電車至少要比純電動公交車輕2~3T。因此純電動公交車的載客量要比無軌電車少；同時(shí)，由于整備質(zhì)量比無軌電車大許多，其能源消耗、輪胎及行駛系統(tǒng)的磨損都會比無軌電車高。
1.2 節(jié)能
無軌電車與純電動公交車都安裝有再生制動，再生制動的意思是車輛制動時(shí)，電動機(jī)的發(fā)電機(jī)工況，把車輛的制動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔懿檐囕d儲能設(shè)備充電。如果制動電流過大，不能通過有效的對儲能設(shè)備充電并產(chǎn)生制動扭矩時(shí)，純電動公交車則將制動電能通過電渦流剎車或電阻消耗，在此情況下而無軌電車則可以將多余的電能反饋至架空線網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)資源“共享”，如果在長下坡路段，無軌電車的這種節(jié)能效果就純電動公交車要好得多，而且車輛制動時(shí)底盤的環(huán)境溫度也會比純電動公交車低得多。
1.3 運(yùn)維成本（￥/公里/人）
目前，純電動公交車在目前國家政策的扶持下，生產(chǎn)商可獲得相當(dāng)力度的補(bǔ)貼，公交運(yùn)營商買車也會獲得國家和地區(qū)的可觀的福利支持。有了補(bǔ)貼福利，雖然純電動公交車的造價(jià)大大高于無軌電車，但是在上述補(bǔ)貼福利的背景下，車輛的售價(jià)并不高，生產(chǎn)商還負(fù)責(zé)儲能設(shè)備的免費(fèi)運(yùn)維和更新。而無軌電車雖然車輛運(yùn)維成本不高，但供電系統(tǒng)及接觸線網(wǎng)的運(yùn)維費(fèi)用卻拉高了運(yùn)維成本，目前確實(shí)要比純電動公交車要高得多。但是各種補(bǔ)貼和福利卻不是永恒的，與2016年相比純電動公交車的補(bǔ)貼額度就已大幅度下降，從發(fā)展趨勢看，取消這些補(bǔ)貼只是早晚的問題，按照目前鋰電池壽命不超過5年計(jì)算，如果結(jié)合上述的不利因素，沒有了專項(xiàng)補(bǔ)貼的純電動公交車，其綜合運(yùn)營成本就會大大高于無軌電車。
2. 碳金融
中國作為《聯(lián)合國氣候變化框架公約的京都議定書》和《巴黎協(xié)定》的締約國，長期致力于用市場的金融杠桿推動企業(yè)的CO2減排量工作，2020年9月22日，中國國家主席習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上宣布：“中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，CO2排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。”的提出，在國內(nèi)國際社會引發(fā)關(guān)注。
2.1 產(chǎn)品碳足跡(Product Carbon Footprint)
產(chǎn)品碳足跡是指沿著產(chǎn)品的整個(gè)壽命周期，包括從原材料的開采、制造、運(yùn)輸、分銷、使用到最終廢棄階段所產(chǎn)生的溫室氣體排放量，是碳足跡中應(yīng)用最廣的概念。與純電動公交車相比，無軌電車的碳足跡是非常清晰的，運(yùn)維中所產(chǎn)生的二氧化碳減排量（CO2（t）/公里/人）計(jì)算起來也比較方便。純電動公交車卻因?yàn)閮δ茉O(shè)備退役后的無害化處理方法不明晰，存在二次污染的嫌疑，產(chǎn)品碳足跡目前尚不能確定，目前溫室氣體排放量計(jì)算的方法學(xué)純電動公交車還存在較大的爭議。
2.2 碳中和
中國既然承諾在2030年前，二氧化碳的排放不再增長，達(dá)到峰值之后再慢慢減下去。無軌電車清晰的產(chǎn)品碳足跡，可以將無軌電車運(yùn)維中減少的CO2排放量，通過碳中和（carbon neutrality）放到碳排放權(quán)交易市場進(jìn)行交易。而純電動公交車卻因?yàn)楫a(chǎn)品碳足跡不清晰，因其儲能電池退役的后期處理的碳足跡不清晰，目前尚沒有一個(gè)安全可行的工業(yè)化處置方案，在溫室氣體排放量計(jì)算的方法學(xué)確定之前，還不能直接進(jìn)入到碳排放權(quán)交易市場進(jìn)行交易。
2.3 碳交易
事實(shí)上，國內(nèi)公交企業(yè)的碳金融工作起步較早，曾經(jīng)有重慶、鄭州兩座城市公交企業(yè)的減排量經(jīng)過聯(lián)合國氣候變化綱要公約(UNFCCC)執(zhí)委會的核查，成為繼哥倫比亞首都波哥大之后，第二個(gè)通過公共交通減排量在國際市場交易并獲得客觀收入的國家。前不久，全國碳排放權(quán)交易市場正式啟動上線交易，成為全球規(guī)模最大的碳市場。在此背景下，無軌電車這種純綠色的交通工具，應(yīng)該借此東風(fēng)，將運(yùn)營中減少的CO2減排量投入國內(nèi)碳交易市場，不但可以通過碳金融獲利，還為早日實(shí)現(xiàn)“中國碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)”做出貢獻(xiàn)。
3. 技術(shù)創(chuàng)新是生存之道
雖然歐洲、前蘇聯(lián)等地的無軌電車至今仍然保留，這是與當(dāng)?shù)氐奈幕蜌夂驐l件有關(guān)的，無軌電車真正要在GDP快速上升的潮流中生存下去，就要通過技術(shù)創(chuàng)新來治愈其硬傷。無軌電車的硬傷在于集電桿脫線后，重新再恢復(fù)與接觸線的接觸，需要停車搭線，此時(shí)可能引起城市道路交通的堵塞。雖然在技術(shù)發(fā)展的背景下，無軌電車的車輛技術(shù)也在不斷的更新，并且造就了如今純電動公交車快速進(jìn)入，但就整個(gè)無軌電車系統(tǒng)而言，供電和集電系統(tǒng)在很大程度上仍然停留在傳統(tǒng)原理上。
3.1 簡化線網(wǎng)
目前鋰電池、超級電容等已成為無軌電車其車載輔助能源的儲能設(shè)備，利用車載輔助能源駛過運(yùn)營線路的彎道、轉(zhuǎn)盤與立交橋等路段，已經(jīng)不是什么問題，沒有將這些導(dǎo)致“視覺污染”的線網(wǎng)拆掉，是因?yàn)闊o軌電車脫線運(yùn)行后，集電桿再搭線時(shí)的困難所致。這個(gè)問題的根源在集電靴的結(jié)構(gòu)上，集電靴幫兩側(cè)與接觸線僅有不到10mm的間隙，集電靴要上升約3米左右的空間與集電頭捕捉器的“M”棚接觸，在空間定位方面有較大的難度。可以通過技術(shù)創(chuàng)新，對線網(wǎng)結(jié)構(gòu)和集電系統(tǒng)進(jìn)行改造，簡化車與網(wǎng)之間的接觸方式，簡化集電靴與供電網(wǎng)的接觸方式就可以拆除彎道、轉(zhuǎn)盤與立交橋等路段空中縱橫交錯的線網(wǎng)，而不影響運(yùn)營及道路交通的秩序。
3.2 拆除不是“視覺污染”的唯一途徑
在道路轉(zhuǎn)彎和轉(zhuǎn)盤處架設(shè)的無軌電車的架空線網(wǎng)，靠鋼絞線的張力將供電接觸線架設(shè)平順，時(shí)間長了或季節(jié)氣變化，鋼絞線產(chǎn)生塑性變形，線網(wǎng)就下墜，這就是“視覺污染”實(shí)實(shí)在在的原因，如果疏于維修，還會使無軌電車的集電桿在此處脫線。這個(gè)問題可以通過預(yù)防性維修來避免。在攻克無軌電車集電方式的難題之后，即可拆掉復(fù)雜架設(shè)的供電線網(wǎng)，如果用拆除整條運(yùn)營線路線網(wǎng)來解決“視覺污染”，這解決的成本似乎高得離奇了，當(dāng)然如果忽略國有資產(chǎn)的保值增值，那就無可厚非了。
3.3 分布式供電
如今，電力電子智能化使無軌電車的牽引整流站已經(jīng)可以完全滿足無人值守的要求，像路燈變壓器一樣安裝在道路一側(cè)的廂式牽引整流站也已經(jīng)問世，伴隨著城市供電和通信技術(shù)的進(jìn)步，無軌電車實(shí)現(xiàn)分布式牽引整流站供電已經(jīng)不是夢想。采用分布式牽引整流站供電，可以解決集中供電所帶來的線網(wǎng)末端電壓低，并可以大大縮短供電饋線網(wǎng)的長度，當(dāng)然也大幅度降低了供電系統(tǒng)的基本建設(shè)及運(yùn)維成本。
4. 結(jié)語
無軌電車系統(tǒng)的車輛技術(shù)在近年來有許多進(jìn)步，如IGBT、SiC等原件在車輛的控制與調(diào)速方面的應(yīng)用等，代表先進(jìn)電力電子技術(shù)已進(jìn)入公共交通領(lǐng)域，也正在純電動公交車上推廣開來。事實(shí)上，無軌電車與純電動公交車是并不矛盾的兩種交通工具，由于無軌電車的線網(wǎng)和集電技術(shù)的更新落后于車輛技術(shù)，導(dǎo)致了有關(guān)方面對無軌電車的詬病，這是通過技術(shù)創(chuàng)新來解決的。如果一定要以拆除線網(wǎng)來消除“視覺污染”，就不是技術(shù)與運(yùn)營成本或城市規(guī)劃的問題了。
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