机动车与可持续发展的城市交通——技术的发展能否解决二者之间的

机动车与可持续发展的城市交通——技术的发展能否解决二者之间的矛盾RudolfPetersen1总论在所有的工业化国家中，客运交通都高度依赖于汽车这一交通工具。尽管交通阻塞和区域大气污染使环境保护主义者迫切呼吁建立可持续发展的交通系统，但汽车在今后的几十年中还将继续保持着其主导地位。为了减轻环境的压力和污染排放对人体健康的不利影响，几乎所有的国家都实施了污染排放标准，特别是在大城市和卫生城环绕的大都市。美国和日本已经着手于低排放机动车的技术开发。欧共体从80年代中期就已经开始实施严格的机动车技术标准，以便减少机动车交通带来不利影响。在美国昀近（1990年）颁布的《清洁空气法修正案》的强制下，超低污染排放技术有了进一步的发展。目前，加利福尼亚发起了开发引导使用零排放汽车，即电动车的运动，这一运动意味着将从2003年正式开始使用电动车。是否存在解决汽车和城市环境之间的矛盾的办法呢？在这方面我们确实取得了很大的进步，但结果是我们的努力仍没能成功地通过技术手段在所有人口密集地区解决环境和公共健康的问题。所以目前还没有达到“可持续发展的交通”的目标。现在，矿物燃料燃烧排放的二氧化碳所引起的温室效应，对于机动车的设计者和工程师又增加了一项挑战。我们必须在机动车设计、交通运输和城市规划中寻求新的解决方法来满足可持续发展的要求。今天汽车的制造和优化选择并不是为了城市的交通。它们的设计是为了在运载五名乘客和大量行李的情况下，高速行驶。在多数交通状况下，汽车发动机过大，造成低效率能源和高排放污染物。目前，为城市交通而设计的轿车还没有进入市场。这种轿车应当是：可供5名乘客进行舒适的旅行，使用的却是小型但高效的发动机，每小时可行驶80或100km以下，并且能够达到超低排放和超低噪声。它们可提供用于保证乘客安全的所有设备，并通过电子设备辅助驾驶员对采用非机动化交通成员作出适当的反应。从长远的角度来看，汽车必须进行一定的改进以便使其对人和自然的负面影响减少到1/10。目前，还没有足够的技术手段来达到此目标。通常所指有关电动车和燃料电池的概念具有明显的缺陷，能源的平衡仍然是一个关键问题。只有采有非矿石燃料，才能完成这种生态循环。以机动车为主的城市交通规划，即使利用“绿色汽车”，其结果也只能是进入死胡同。有限的空间是城市交通问题的主要功能性缺陷。传统的欧洲城市模式，仍然为采用更好的公共交通和具有更高比例的非机动车交通提供了余地。这两种交通方式都比汽车交通更具有优势。在公共和私人交通之间还可以增加新的交通模式。将富裕的国家已经建立可供选择的替代结构提供给发展中国家，以支持它们建立可持续发展的交通是很重要的。这可以避免重蹈西方国家覆辙。2导言：机动车与环境在所有工业化国家中，机动车数量的增长都造成了严重环境破坏、并通过大气污染和噪声影响居民。尽管已在70年代初引入机动车污染和噪声排放的标准，并从那时起进行十分严格的控制，但汽车总体数量的增长大掩盖了汽车本身的技术改进。随着欧共体出台的同美国相类似的严格的轿车排放标准，以及关于限制未来汽车尾气排放的昀新决定，欧共体已表明了要集中现有的技术来发展更清洁的机动车的决心。然而，长期的调整措施并不一定能解决有关我们国家汽车使用的重大问题。参考美国的情况可看出美国在汽车尾气排放这一领域取得的技术进步，并不足以达到国家环境空气质量标准（NAAQS），也不符合气候政策目标。这主要归咎于机动车数量的增加和机动车行驶里程的增长（VMT）。欧洲面临着类似的情况：很多的方案都预见了轿车在数量上以及同商用机动车（货车和面包车）分担的货运中的份额上都会有更大的增长。公共交通和铁路货运交通已经失去了其市场份额，并且这种状况还将继续下去。汽车系统可以看作是一个具有正反馈效应的系统。汽车使用量的增加，引起了交通的功能方面的问题，这可以通过增加道路建设来解决，然而这又会引起额外的交通需求。同时，非机动车交通模式和公共交通的情况正日趋恶化，交通空间的结构越来越适合汽车发展的需要。毫无疑问当今全球规模性的气候变化，主要是由于排放具有温室效应的气体造成的。OECD（经济合作和发展组织）国家排放了25%的二氧化碳，它们大部分是富裕并且工业化程度很高的国家的机动车排放。因此这些国家必须采取行动来稳定和减少污染的排放来平衡气候变化。另一方面，发展中国家面临着对更高机动化的交通的迫切需求。如果这些发达国家不彻底减少它们的能源消耗（尤其是石油和煤），就没有机会在世界范围内实现可持续发展。尽管有对于第三世界国家人口爆炸性的增长问题的种种担心，我们仍需指出工业化的国家交通部门的贡献率在持续增长，我们注意一下，交通方面每年平均增加大约1900万t二氧化碳，其中大约不到50%（少于870万t）为非OECD国家贡献，也就是85%的非OECD国家的二氧化碳排放的增长占不到50%。贫富国家之间的财富差距不但在不断增大，而且富裕的国家对环境问题和不断增多的资源浪费负有相对完全的责任。很明显这种行为是不可持续的。将可持续原则应用于交通可得出这样结论：以汽车为中心的交通体系在很多方面是不可持续发展的；它对能源资源需求过大，改变全球的气候，排放有毒致癌物质，使数百万人丧命，更多的人受到伤害，令人们暴露在有害的噪声中，严重的破坏了自然环境等等。机动车对环境的负面影响在城市环境中表现得尤为突出。人们更严重地暴露在被污染的气体和噪声中，生活在发生意外事故和失去公共空间的恐惧之中。汽车占据了本可以用于城市生活和经济活动的有限空间，居民只有到乡村寻找更健康的生活环境。他们每天乘着汽车从乡村进入城市地区，这样使交通情况变得更糟。尽管有这种关于汽车对城市的破坏力而引起的哀叹，但汽车在过去的数十年中越来越普遍了，城市规划者未能改变这一过程。汽车仍然而颇为人们所接受；除了在特殊的地理和政治情况下，如新加坡，好像不存在禁止或限制汽车的使用和组织不同的交通方式的机会。在世界其它地区，车辆的机动化还在不断的增高。还没有迹象表明，美国大众要改变他们对汽车的态度。在欧洲、前中央计划经济国家、亚洲和拉丁美洲情况也是如此。甚至在昀贫穷的非洲国家，大城市汽车的队伍也在稳定地增长。从理性的观点看，可以在公共交通和非机动化的交通方式基础上，有效地组织城市的运输。在这方面欧洲国家——瑞士是很好的典范。但是多数情况下，只要人们经济上能够承担得起，就会购买汽车，由此又形成一种前面提到的恶性反馈循环体系。因此机动车在趋于富裕的社会中会不可避免地成为一种大众现象。如果我们还希望达到交通的可持续发展，那就不得不从新技术寻求解决方法，使人们的生活中既可以使用汽车，又能将其负面的作用降低到人们可承受的程度。对于反对机动车的评论，汽车制造商常用未来的技术会解决所有的问题来回答。电动车和氢燃料电池就是“未来”解决方法的实际例子。尽管对这个问题已经讨论了数十年，我们仍希望将来能有昀后的解决办法，以允许我们更广泛的使用汽车。如果我们能够接受目前并不存在的运输系统，作为可持续交通警的技术解决方法的事实，我们就应进行选择：是继续使用我们喜爱的汽车，并且在不可持续方面越陷越深；或者，告别大量使用汽车的方式。本文将讨论更具有可持续性的交通体系的技术选择。国际的非政府组织对汽车的发展状况研究已经进行了分析。为定义可持续性，这里采用实用的方法，指适合昀近OECD国家研究的标准。见表1。表1可持续发展交通的环境标准二氧化碳交通系统二氧化碳的排放比1990年的排放量减少80%二氧化氮氮氧化物的排放比1990年的排放减少90%挥发性的有机化合物挥发性有机化合物的排放比1990年减少90%微粒物微粒物的排放要避免达到有害于环境空气的水平。此研究表明在城市地区有必要减少99%的柴油机微粒物排放。土地利用机动车的行驶、保养和停放所需占用的土地，应限制在避免对城市环境和生态系统造成危害的范围内。城市地区土地的使用限制应考虑人口的密度。对于乡村地区，交通的土地使用要同保护完整生态系统的要求相一致。2010年以后，不会再在保护区，周围的缓冲区和大于100km2的还未被交通基础设施切断的地区（不包括每天交通量少于3000辆机动车的道路）建设交通基础设施。在类似的其它地区，存在需要对同类基础设施在自然化的例外情况，以减少新工程对环境的负面影响。噪声交通产生的噪声应低于能够引起健康损伤和严重损害的程度。所有居民区的交通噪声都不应超过标准。总体上环境噪声水平不超过65dB（A），在居民区日间噪声不超过55dB（A），夜晚不超过45dB（A）。符合这些标准不仅有技术上的要求，而且要求改变投资的优先性和汽车使用者的行为。在这里，我们集中在技术方面。为了进一步具体“未来”所包含的内容，我建议如IPCC一样选择2010年和2050年为准。德国的议会在其“保护地球大气的防护措施”中也提到的这几个年份。还必须指出2005年，2005年将要第一次尝试将温室效应气体的排放比1987年降低25%。但很明显，在今后的8年，不会有新技术进入市场。2005年汽车将同今天使用的汽车很类似，可能在燃料的消耗上会减少几个百分点，在有毒气体的排放上，减少50%。这在可持续性上并没有突破，到那时交通方面二氧化碳排放可能没有实质性减少。以新技术为基础的2020年汽车队伍的更新会要求现在或2000年进行政治性和经济性的决策，以便为汽车工业的研究及发展方面的规划提供基础。这样现在就为我们展现了2020年更加引人关注的前景。2050年好像很遥远，但是要将这些政策有效地付注实施，这确实是相对很短的时间。这一年份可以作为我们必须“完成生态循环”的时刻：即已达到真正的零排放（不同于加利福尼亚，只将问题从某一特定的地区转移出去的作法），并实现全部供应可再生能源。3汽车未来的技术选择目前，三个旨在减少汽车能耗和排放的主要发展领域是：（1）高效的内燃机（达到50%）（2）能源储备系统（特别作为内燃机的替代产品）；（3）减轻机动车体重量以减少行驶的能源需求，重量减轻可达40%-50%。在本文我们将把重点放在传统内燃机（汽油机和柴油机）的改善，代用燃料、电动车和燃料电池的发展上。对各种未来的汽车来说，减少车辆的重量都是一个迫切的要求，因为车辆质量和能源消耗相互之间关系很密切。3．1短期的选择：传统技术的优化采用现代的尾气排放控制手段是由先进的美国、日本和欧洲法规所规定的。自80年代初以来，高质量的无铅汽油、三元催化和闭环控制已得到认可（在欧洲：大约开始于1985年）。柴油机的排放标准也更加严格。研究和发展的重点是在氮氧化物和微粒物的改善上。随着一些车型已达到欧洲昀新颂布的EUROIV标准，传统汽车技术将要达到使繁忙的路段周围环境空气质量也能达标。但是能量的消耗和二氧化碳的排放仍然是悬而未决的问题。机动车的总效率很低主要有2个原因：过大的发动机；车的重量过重，特别是轿车。1年中，大多数的时间只有1人开车上下班、购物或到其它地方。每天汽车只平均使用几分钏（在德国城市和有卫星城的大城市大约平均45到50分钟），速度在每小时50km以下，大概仅在高速公路上有几分钟会达到每小时80-100km。很时显，今天的汽车并不是按此目标制造和优化的。它们可以容纳5名乘客和大量的行李，行驶时速可达到200km或更高（目前在德国销售30%的轿车昀高时速超过180km），它们的发动机在多数交通状况下动力过剩。发动机平均排量、汽车尺寸和重量几乎每年都在增加。替代前一车型的新车型都速度更快，体积更大，发动机动力更大并且更重。这样，就更加偏离实际需要了。为满足交通和环境情况的挑战而设计的汽车还没有进入市场；它为4名乘客提供了空间，装备2000瓦的发动机可达到时速80-100km，特别低的排放再加上昀低的噪声，具有在这种低车速下保证乘客安全的所有设备，并且使驾驶员能对采用非机动交通方式参与者的行为做出负责的反应（常速行驶的车速控制在每小时30-50km）。为家庭周末设计的稍大的车型，燃烧效率仍应高于每100km消耗2-3公升汽油（柴油机，见此后叙述）。这种车能满足我们今天大部分的交通运输需要。它并不是新增添的一种“城市车”，而是能够在大多数情况下代替普通车。