电动出行︱从E-bike看中国交通未来的发展

Citipedia 一览众山小-可持续城市与交通 2019-06-14
 


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一览众山小-可持续城市与交通

2019年 | 6月14日期

团队成员

原文| Chris Cherry、文逸等

   文献| 文逸        校核| 众山小   

编辑| 众山小     排版| 丑冰钦

微博 | weibo.com/sustainablecity



一览

导读

说起E-bike,用它的人爱不释手,不用它的人对它没什么感觉甚至恨得咬牙切齿,觉得骑它的人不守交规横行霸道严重影响了交通安全。不管怎么说,作为21世纪初迅速被国人接纳的新型交通工具,E-bike的存在已经不可否认地影响了我们所处的交通系统和个人生活。究竟这小小的发明里藏着什么大学问呢?它们对我们的交通系统又有哪些正面和负面的影响呢?我们又该如何认识和理解这些影响呢?本文作者作为田纳西大学(University of Tennessee) Chris Cherry 教授的在读博士生, 将为您简略介绍Cherry教授对E-bike近十五年的研究成果。Cherry教授2007年毕业于UC Berkeley(加州大学伯克利分校),师从Robert Cervero,15年前已经开始关注中国E-bike的发展,至今已在国外权威期刊发表关于E-bike的文章达数十篇,涉及E-bike的各方面,在学术界被视为权威。






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正文



什么是E-bike?


一提到E-bike这个英文单词,国内的朋友们大多都会联想到在国内大部分城市随处可见的电动自行车,也就是俗称的电动车或电瓶车。然而在万里之外的美国,当人们说起E-bike,他们首先想到的却是Electric Pedal Assist Bicycle(电动助力自行车)。这和电瓶车有什么不同呢?简单来说,两者最大的区别在于电瓶车(图一左)可以不需要任何的脚踏,而电动助力自行车(图一右)则需要。严格来说,国内的电瓶车在外形上更接近于电动摩托车(美国语境下的electric moped),在功能上更接近汽车,而美国的E-bike则更接近于传统意义上的自行车,只不过因为有电池的助推,骑起来没有那么费力就是了。在美国,电动助力自行车的用户主要是老年人和腿脚没那么利索的人。

图一、左:中国语境中的E-bike(电动车/电瓶车);右:美国语境下的E-bike(电动助力车/电动自行车)。(雅迪/Raleigh Bicycles)



Cherry教授在昆明的E-bike拥护问卷调查


 对于国内的E-bike来说,从数据上看它们是人类交通历史上销售速度最快和数量最多的交通工具。自从它们诞生的第一天起,它们对道路的占有就是立竿见影的。然而作为当时新型的disruptive technology(破坏式技术),人们对它们的各方面影响的认识是十分局限的。简单来说,我们不知道谁在骑E-bike,E-bike的碳排放是多少,能不能取代私家车,减少交通拥堵等。在十多年前,这也是Cherry教授十分想了解的。从Cherry教授与笔者的交流中,他也曾透露他在本科的时候到访过中国,在当时就被随处可见的E-bike所吸引,因此才有了读博士的决定,为的就是弄清楚它们对交通系统的影响。

 

为了回答上述的问题,Cherry教授从2006年开始,每两年都会在中国昆明做E-bike用户的问卷调查。最近的一次调查是2018年,其中2006年到2012年的调查结果发表于Transport Policy期刊的两篇文章中(参考文献1和2,请后台联系我们索取)。每一次的调查问卷都沿用相同的采样方法,即在人流量大且多样化的商圈(如沃尔玛,家乐福)的E-bike停车场按既定的顺序采访E-bike用户。

 

调查问卷共有两部分,前一部分涉及用户的基本信息(如年龄,性别,学历,收入,购买E-bike的原因等),后一部分设计用户的出行行为,属于travel dairy survey(出行日志调查),是出行行为调查的一种。我们会让受访者回想自己前一天的所有使用E-bike完成的出行,询问出行的起点,终点,目的和时长等,并会问如下的两个同时也是最具价值的问题:


问题一

在使用E-bike之前,您会如何完成这趟出行?


问题二

如果无法使用E-bike,您会如何完成这趟出行?

02


我们会提供给受访者一定的选项,如公交车,地铁,私家车,出租车等。通过这两个问题我们可以了解E-bike在交通生态圈饰演的作用,这一点我们在后面的部分进一步介绍。



城市发展的新方法




图二、2006-2012年电动车用户受访者的基本信息


图二的数据来自Cherry教授2016年发表的文章(参考文献2,请后台联系我们索取)。从图中我们可以看到E-bike用户的年龄趋于稳定,在32岁左右,男女比例总体持平,男性比例略微有升高的趋势,平均下来有四分之一的用户有大学学历。根据CEIC提供的数据,E-bike用户的个人月均收入逐年趋近于昆明市市民人均收入,这或者从侧面说明E-bike变得更加大众化和普及。

图三、2006-2012年E-bike用户受访者车辆拥有情况和买车意愿


图三统计了2006年到2012年间电动车用户受访者家庭可使用的车辆的种类和数量,以及接下来一年购买车辆的意愿。从图中我们可得知,昆明的电动车用户家庭的汽车拥有量在这6年间有显著的提升,从2006年的每3个家庭拥有一辆汽车上升到了2012年的每2个家庭有一辆汽车。与此同时,受访者家庭的普通自行车拥有率呈现明显的下降趋势,从2006年的每10个家庭接近拥有8台普通自行车到2012年的每10个家庭接近拥有4台,下降了一倍。从买车意愿来看,对于E-bike的购买意愿逐年降低,而对于汽车的购买意愿虽有波动但总体上呈上升趋势。这样的数据也许反映出了随着可支配收入的提升,E-bike用户在往汽车用户逐渐转变。这也符合中国交通持续机动化的总体国情和趋势。

 

从出行目的来看,61-68%的出行都是与工作有关,13-19%的出行与购物或娱乐相关,4-7%的出行与学生上下学有关,其他目的的出行占据了余下的部分。我们发现,出行目的总体上稳定,并且和收入和教育水平的高低没有直接的关系。值得一提的是,在6年的数据当中,我们并没有找到任何一个E-bike的出行是和公共交通的接驳相关(如接驳地铁)。在6年间,E-bike出行的距离也有了显著提升。在2006年,平均的E-bike出行距离为7.5公里,到2008年该数值变为8.5 公里,2010年和2012年则增为11.5 公里。这个趋势可能反映出了城镇化的扩张,使得工作和住宅间的距离扩大,通勤距离和时间的变长。

 

2014,2016和2018年的数据由于正在准备投期刊发表因此在本文中没有直接展示。



E-bike在交通生态圈的作用



交通在某种程度上来说可以理解成为一个生态圈,生态圈内的不同交通工具像物种一样互相影响。就像物种间的关系一样,交通生态圈中的不同交通工具它们彼此间的关系可能是竞争的,如同私家车和公共交通,也有可能是互补的,比如共享单车和地铁。作为交通生态圈的新物种,E-bike与其他交通工具又是一个怎么样的关系呢?会不会有了E-bike之后人们就不开私家车上班了呢?

 

Cherry教授的调查问卷能为这个问题提供一些思考。早些时候我们曾提过调查问卷中涉及了两个重要的问题,即用户在使用E-bike前的出行方式以及在E-bike无法使用下的替代出行方式。图四左侧是E-bike受访者关于先前出行方式的回答汇总,右侧则是关于替代方案的统计。从左侧的图中我们能有这样的观察:多于一半的E-bike用户在购买和使用了E-bike之后会用其取代公交车出行,20-35%的用户会用其取代普通自行车的出行,而只有10%左右的汽车出行会被取代。从时间上来看,公交车和汽车出行被电动自行车取代的频率总体在上升,而普通自行车的频率在逐渐下降。这也反映了E-bike的出行距离更长,更接近汽车出行特点的趋势。

 

图四右侧的图则可以告诉我们在用户的E-bike无法使用的情况下他们的替代方案。与左侧的图告诉我们的信息相一致,E-bike的用户若无法使用自己的E-bike,他们会更加青睐汽车为主的出行方式(私家车,出租车等),而非公交车或普通自行车。

图四、2006-2012年E-bike用户的先前(左)和替代(右)出行选择


说到这里,现在我们不妨换一个角度思考一下关于E-bike的政策。昆明是一个对E-bike很友好的城市,在早期E-bike刚兴起的时候昆明是很欢迎这种交通工具的,在随后的许多年间昆明也修建了令人引以为傲的自行车设施来保障E-bike的安全出行,包括Protected Bike Lane(受保护的自行车道)等在近年来在才被美国人熟知和推广的对自行车出行友好的设施。与此同时,在那个E-bike方兴未艾的年代,国内许多的大城市如北京和广州对E-bike是不友好的。

 

就拿笔者的家乡广州为例,到现在广州还是禁止E-bike上路的,在广州的大街小巷上也找不到像样的自行车道。相反,广州在应对快速机动化的措施是移除已有的自行车道,为汽车让道。上世纪七八十年代的男女老少骑着自行车熙熙攘攘地过海珠桥的景象已一去不复返,换来的是日渐严重的交通拥堵和空气质量的下降。然而,如果我们借用图4的数据,试想如果广州允许E-bike上路,那么会发生什么呢?在没有考虑地铁和共享单车的情况下,10-20%的人会选择骑E-bike而非开车或坐车,接近一半以上的人会选择不坐公交车,意味着公交车的拥堵会减少50%,那广州路面交通的拥堵是否会比多加一条汽车道有更好的缓解效果呢?我们广州或是所在城市禁止E-bike的读者们赞同这个说法吗?欢迎你们留言分享你们的观点。

 

同样的,Cherry教授文章里得出的结论是有一个大前提的。这个大前提就是不能忽视的昆明世界级的自行车设施。我们知道在自行车的研究领域里自行车设施的有无和质量的高低很大程度上决定了用自行车出行的意愿,如果路上没有自行车道,可能也会有人去骑,但不会是大部分人的选择,因此也无法做到通过自行车或E-bike来达到缓解交通或是减少排放的目的。

 

不过,就笔者的观察,在自行车道严重缺乏的广州,还是有相当数量的E-bike用户冒着车辆被没收的风险骑车上路,他们大多数时候聚集在最右侧车道,时常也会有逆行的人。在不少人看来,这是鲁莽,危险,甚至是没有素质的行为。可是笔者却想到了许多年前鲁迅先生在谈到中国前途时说过的一句话“世上本没有路,走的人多了,也就成了路“,老先生的名言在交通领域也是说得通的:”世上本没有自行车道和E-bike道,骑它们的人多了,也就自然有了自行车道和E-bike道“。

 

我相信不少读者所在的城市也有同样的观察,国内不少城市的最右侧车道都“充斥“着各种新奇古怪的交通工具。为什么有的人在人行道上骑自行车,为什么有人在车道上骑E-bike,那是因为人们有骑自行车和E-bike的需求,但是我们没有提供相对应的设施给他们。写到这里,笔者想起了今年3月在美国华盛顿特区参加的National Bike Summit(美国国家自行车峰会)上一个嘉宾提出了Low-Impact Transportation Lane(低影响交通道)的概念,说的就是提倡美国的城市要建立独立的,受保护的,像汽车道一样宽的道路,能让自行车,电动助力自行车和电动滑板车共享共存。

 

说到底,这样的道路在昆明早存在了,也一直在发挥着自身独特的作用。笔者去年和Cherry教授在昆明做调查问卷的时候,就曾留意到许多人骑共享单车出行,和E-bike用户共享自行车道,在年龄和性别组成上也更具多元化。如果说对共享单车的一个期待在于取代汽车出行以此减少拥堵和排放,甚至是促进交通的平等(transportation equity),那在昆明,一个拥有世界级自行车道的城市,和广州,一个极度缺乏自行车设施的城市,能取得的效果应该是有很大差别的。

 

包括E-bike在内,昆明在最近引进了不少的交通新物种,包括了2012年6月底开始营运的地铁,随后的网约车,刚才提到的2016年左右的无桩共享单车以及最近的共享汽车,甚至是未来的微型电动车和共享E-bike,这些新型的交通出行方式与E-bike之间又会有怎么样的互动呢?包括在未来有可能要在国内出现的目前已经在美国和欧洲风靡的共享电动滑板车,和国内最近开始实施的电动自行车新国标,又会怎么样影响这个交通生态圈呢?

 

Cherry教授目前也在思考这个问题,在未来的几年内他的团队会整理2014-2018年的调查数据发表,同时在2020年的新一轮的数据采集中考虑到国内交通发展的变化。感兴趣的读者们也可以阅读Cherry教授2019年关于中国微型电动车的文章(参考文献3,请后台留言联系我们索取)。


图五、昆明遍布全城的和汽车道一样宽的自行车道


E-bike的环境,健康和其它影响



我们说了不少E-bike对交通生态圈的作用,这是因为这个是现阶段咱们国家高速机动化发展过程中人们最关心的问题。然而不可忽略的是,E-bike对我们的生活还有更多不容易察觉的影响,在接下来的部分中我们会简要提及。

 

在交通的影响之后,人们最关心的应该是E-bike的环境表现了,毕竟E-bike的生产和使用离不开电池。对于E-bike的环境影响这个问题,Cherry教授在2009年的一篇文章中有过很好的总结(参考文献4,请后台留言联系我们索取)。在文章中,Cherry教授和他的团队对中国生产的E-bike在生产和使用过程中所用的能耗和材料进行量化,并结合中国各省份的电网情况综合进一步校准数据,最后横向比较了E-bike与汽车,公交车,摩托车的环境影响。

图六、关E-bike每乘客每千米生产和使用过程中的排放与其它交通工具的比较


文章的核心总结在图6。用于比较的标准化单位是每乘客每千米的排放值,从图中的数据可知,E-bike(自行车样式和摩托车样式)的能源消耗是除了自行车之外最低的,约为汽车的十分之一到二十分之一,公交车的一半,摩托车的四分之一到五分之一。从排放物来看,E-bike每乘客每公里所排放的二氧化碳(CO2),一氧化碳(CO),碳氢化合物(HC),氮氧化物(NOx)都比其它机动车辆(汽车,公交车,和摩托车)要明显少很多。但在二氧化硫(SO2),颗粒物(PM)的排放上较其它交通工具并无优势。而铅(Pb)的排放量则是远大于其它的交通工具,其中的主要原因在于E-bike构造中大量存在的铅电池成分。然而,随着电池技术生产和回收技术的提升,以及国家电网的清洁程度的加强(注:电是二次能源,若发电源为清洁能源如风能太阳能,则会比煤炭供电更为环保),E-bike未来的环境影响将会进一步减少。

 

也就是说,若有更多的人出行的时候用E-bike取代汽车,则其环境效益将发挥更大的作用。虽说文章中并没有提及电动汽车的环境影响,但考虑到其电池的容积和功率,E-bike在短时间内还是可以被认为是最节能和环境影响最低的机动化车辆。另外,从土地使用的角度来说,E-bike的体积较汽车(包括电动汽车)小得多,运载同样数量的乘客只需使用同等条件下汽车所占用的道路面积的一部分(参照图五),提高交通用地的使用效率。同样的,E-bike对于停车场的土地需求也较汽车小得多。试想一下,如果所有的E-bike用户都改成开汽车出行,那将会有多少土地会被转化成为停车面积。

 

在交通,环境影响之后,人们较为关心的或者是应该要关注的问题则是健康问题。高度机动化的欧美国家在经历了中国现阶段经历的机动化过程后逐渐意识到交通不仅仅要追求速度,更要环保和健康。笔者认为,咱们国家的交通发展也迟早会面对这样的问题。目前来看,在国内大部分的城市,追求速度效益还是交通发展的最大助推器,不过国家近期大力发展清洁能源已经释放出了追求绿色交通的信号。今年刚实施的国家电动自行车新国标中有一项是要求所有电动自行车必须具有脚踏功能,这其实也说明了国家鼓励更健康的交通出行的趋势。

 

为什么这项规定很重要呢?因为相对于电动助力自行车来说,使用电动自行车的时候驾驶者是坐着的,和开车坐车的人无异,可以认为是被动的交通出行方式,驾驶者没有得到任何的锻炼。Cherry教授在2017年发表在Journal of Transport & Health的文章上研讨过电动助力自行车的健康效益(参考文献5,请后台留言联系我们索取)。这个研究让参与者在一个有上坡,平地和下坡的路段上分别完成步行,骑行普通自行车和骑行电动助力自行车,测量参与者的体能消耗程度。结果表明,骑行电动助力自行车虽然在总体上没有步行和骑行自行车的体能消耗和锻炼效果大,但是仍然能在平地和下坡时提供中等程度的锻炼效果,在上坡时提供高强度的锻炼效果。

 

再一次结合E-bike可能替代的交通出行方式来说,如果E-bike替代的是步行和普通自行车骑行等出行方式,虽然锻炼的效果降低了但是人们出行的距离大幅增大了,出行所用的时间也大幅减少了,提高了效率。如果它们取代的是汽车,摩托车,公交车等机动车的出行,使用者则获得了一定的身体锻炼,在每日固定且可能枯燥的通勤中获得了额外的益处。从这个角度来说,虽然在学术界上有不少人认为电动助力自行车对已有交通工具(地铁,公交车)的取代是一种资源的浪费,但是电动助力自行车却能提供地铁和公交车所没有的锻炼效果和搭乘体验。虽说新国标让电动自行车更接近于电动助力自行车,但现阶段两者还不能划等号。但随着新国标的实行和电动助力自行车更多地被人们了解和使用(注:国内现在有一些城市已有电动助力自行车的共享),电动自行车的健康效应也会慢慢进入人们的思考范围。

 

由于篇幅和主题所限,本文并没有详细展开对E-bike的各方面的讨论。Cherry教授在他的研究生涯中还有很多值得深入探讨的启发性研究,其中很多是涉及E-bike的安全性的讨论,我们也在文末的参照文献(参考文献6和7,请后台留言联系我们索取)中列出了相关的资源供感兴趣的读者阅读,也希望今后能有机会让和大家进一步分享这些研究成果。


E-bike的未来与启示



最近的这二十年是交通行业高速发展的时代,也是令人兴奋的创新日新月异的时代。在遥远的美国,共享电动助力自行车(如JUMP)和共享电动滑板车(如Lime)已经席卷了城市的大街小巷,空前的普及程度让人们重新思考交通的本质和意义,人们纷纷感慨未来的交通将属于Micro-mobility(微型交通)。在中国,随着交通工具和出行方式的快速更新和发展,E-bike也进入了新的篇章。在不断变化的大环境下,我们看到的是E-bike所承担的不可取代的独特作用。然而,电动自行车,包括电动助力自行车只是微型交通的先驱,各式各样的新型微型交通工具已悄然而至。我们不妨大胆地试想,在可预见的未来,当微型电动车(俗称老年代步车),电动自行车,电动助力自行车,电动滑板车,电动独轮平衡车等交通工具都以共享交通体的形式出现在城市的各个角度时,我们又该如何重新理解和分配城市的交通资源呢?

 

在这方面,昆明和其它支持E-bike发展的城市给出了很好的解决方案:修建配套的设施。昆明因为多年以来对E-bike的关注和重视,非机动车道(即本文所谓的“低影响交通道“)已形成规模。这样的设施不仅仅造福了使用电动自行车出行的用户,也直接让2016年风靡全国的无状共享单车的用户受益。

 

我们很难预测交通的未来,但是人们对于”低影响交通道“的需求是一定存在的。再次拿昆明为例子,虽然许多的E-bike用户自己家里都有汽车,但是他们仍然选择使用E-bike出行,这是因为E-bike有汽车无法取代的一些优点。虽说汽车也有其无法替代的功能,但是减少对汽车的依赖,减少拥堵,推广更清洁和健康的出行方式才是符合交通未来发展的核心价值的。而这其中最重要的,同时也是最大的挑战就是,要想减少交通的拥堵和环境影响,鼓励绿色和健康出行就必须要提供相对应的设施支持能实现这个目标的交通工具(如电动助力自行车)。假若有一天共享单车不复存在了,取而代之的是新型的交通工具,对于昆明这样已经有相对应设施的城市,他们能更快地拥抱对交通生态更友好,更清洁和更健康的新工具,而广州这样起步较晚的城市则不得不做很多推倒重建的工具,还机动车道与自行车,重新规划交通。

图七、Cherry教授,本文编者与新兴交通宠儿“电动滑板车”。


Cherry教授在谈到自己在中国所做的E-bike研究的时候也常常感慨,觉得自己每次来中国都能感受到这个国家在交通和民生方面的巨大变化,他也希望能在这片土地上继续耕耘,让自己的研究造福于中国的交通发展。“E-bike作为全世界历史上增速最快的,同时也是最节能的交通工具,一定是有值得我们多加思考的地方,它代表的不仅仅是未来交通的趋势,更是告诉我们应该如何重新设计我们的城市和交通系统“。

 

到这里本文对E-bike的讨论就告一段落了,我们十分盼望着能通过一览众山小的平台与广大关注中国交通发展的朋友们交流,也希望能得到有建设性的提问和反馈。如您有这样的反馈或希望与我们进一步交流,请发电子邮件到笔者(文逸)的电子邮箱 ywen4@vols.utk.edu。 我们期待下一次的互动与交流!




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01

《中国电动自行车用户的用车特征和出行行为》



02

《动态变化中的中国昆明电动自行车的持有和使用》





03

《中国新型迷你电动车:用户体验及政策启示》



04

《中国电动自行车的相对环境影响》



05

《比较电动助力自行车,步行,常规自行车的身体活动程度》



06

《冒险的骑行:比较真实情况下普通自行车用户和电动自行车用户的安全行为》



07

《成为主流的电动自行车:回顾近十年的研究成果》













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