王小磊：高级工程师，中国土木工程学会城市公共交通分会智库专家，曾经任重庆市公共交通控股（集团）有限公司电车公司总工程师、BRT公司书记兼副总经理、公交维修公司总经理、恒通客车顾问、吉尔吉斯斯坦共和国史德洲（Шыдыр Жол Кей Джи）有限责任公司总机械师等。

无轨电车的技术创新与生存——无轨电车VS纯电动公交车

近闻上海要“优化”无轨电车系统，计划将现有的12条传统无轨电车线路削减至6条，拟定削减的无轨电车线路，将由新能源客车（纯电动公交车）代替。据说这是基于两点理由：一是无轨电车技术老旧；二是无轨电车的架空馈线、触线有碍观瞻，存在“视觉污染”。对此，笔者就无轨电车与纯电动公交车的相关问题作如下探讨：

无轨电车作为传统纯电动客车的发展历史就不在此赘述。无轨电车与纯电动公交车同属电动机驱动的车辆，车辆行驶系统基本上是一样的，车辆的控制系统的技术路径也是相同的，而且现代电驱动车辆的种种技术，几乎都是在无轨电车这种“老旧”的公共交通工具上率先应用，才有了如今纯电动公交车，但无轨电车却依然在技术与与运维成本上保持着优势。

1.1 整备质量

现代无轨电车使用架空线和少量车载储能设备（辅助能源：只够无轨电车行驶约1.5~3km）供电，纯电动公交车则完全使用车载储能设备供电，故相同车厢体积条件下无轨电车至少要比纯电动公交车轻2~3T。因此纯电动公交车的载客量要比无轨电车少；同时，由于整备质量比无轨电车大许多，其能源消耗、轮胎及行驶系统的磨损都会比无轨电车高。

1.2 节能

无轨电车与纯电动公交车都安装有再生制动，再生制动的意思是车辆制动时，电动机的发电机工况，把车辆的制动能转变为电能并为车载储能设备充电。如果制动电流过大，不能通过有效的对储能设备充电并产生制动扭矩时，纯电动公交车则将制动电能通过电涡流刹车或电阻消耗，在此情况下而无轨电车则可以将多余的电能反馈至架空线网，实现资源“共享”，如果在长下坡路段，无轨电车的这种节能效果就纯电动公交车要好得多，而且车辆制动时底盘的环境温度也会比纯电动公交车低得多。

1.3 运维成本（￥/公里/人）

目前，纯电动公交车在目前国家政策的扶持下，生产商可获得相当力度的补贴，公交运营商买车也会获得国家和地区的可观的福利支持。有了补贴福利，虽然纯电动公交车的造价大大高于无轨电车，但是在上述补贴福利的背景下，车辆的售价并不高，生产商还负责储能设备的免费运维和更新。而无轨电车虽然车辆运维成本不高，但供电系统及接触线网的运维费用却拉高了运维成本，目前确实要比纯电动公交车要高得多。但是各种补贴和福利却不是永恒的，与2016年相比纯电动公交车的补贴额度就已大幅度下降，从发展趋势看，取消这些补贴只是早晚的问题，按照目前锂电池寿命不超过5年计算，如果结合上述的不利因素，没有了专项补贴的纯电动公交车，其综合运营成本就会大大高于无轨电车。

2. 碳金融

中国作为《联合国气候变化框架公约的京都议定书》和《巴黎协定》的缔约国，长期致力于用市场的金融杠杆推动企业的CO2减排量工作，2020年9月22日，中国国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，CO2排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。”的提出，在国内国际社会引发关注。

2.1 产品碳足迹(Product Carbon Footprint)

产品碳足迹是指沿着产品的整个寿命周期，包括从原材料的开采、制造、运输、分销、使用到最终废弃阶段所产生的温室气体排放量，是碳足迹中应用最广的概念。与纯电动公交车相比，无轨电车的碳足迹是非常清晰的，运维中所产生的二氧化碳减排量（CO2（t）/公里/人）计算起来也比较方便。纯电动公交车却因为储能设备退役后的无害化处理方法不明晰，存在二次污染的嫌疑，产品碳足迹目前尚不能确定，目前温室气体排放量计算的方法学纯电动公交车还存在较大的争议。

2.2 碳中和

中国既然承诺在2030年前，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后再慢慢减下去。无轨电车清晰的产品碳足迹，可以将无轨电车运维中减少的CO2排放量，通过碳中和（carbon neutrality）放到碳排放权交易市场进行交易。而纯电动公交车却因为产品碳足迹不清晰，因其储能电池退役的后期处理的碳足迹不清晰，目前尚没有一个安全可行的工业化处置方案，在温室气体排放量计算的方法学确定之前，还不能直接进入到碳排放权交易市场进行交易。

2.3 碳交易

事实上，国内公交企业的碳金融工作起步较早，曾经有重庆、郑州两座城市公交企业的减排量经过联合国气候变化纲要公约(UNFCCC)执委会的核查，成为继哥伦比亚首都波哥大之后，第二个通过公共交通减排量在国际市场交易并获得客观收入的国家。前不久，全国碳排放权交易市场正式启动上线交易，成为全球规模最大的碳市场。在此背景下，无轨电车这种纯绿色的交通工具，应该借此东风，将运营中减少的CO2减排量投入国内碳交易市场，不但可以通过碳金融获利，还为早日实现“中国碳达峰、碳中和目标”做出贡献。

3. 技术创新是生存之道

虽然欧洲、前苏联等地的无轨电车至今仍然保留，这是与当地的文化和气候条件有关的，无轨电车真正要在GDP快速上升的潮流中生存下去，就要通过技术创新来治愈其硬伤。无轨电车的硬伤在于集电杆脱线后，重新再恢复与接触线的接触，需要停车搭线，此时可能引起城市道路交通的堵塞。虽然在技术发展的背景下，无轨电车的车辆技术也在不断的更新，并且造就了如今纯电动公交车快速进入，但就整个无轨电车系统而言，供电和集电系统在很大程度上仍然停留在传统原理上。

3.1 简化线网

目前锂电池、超级电容等已成为无轨电车其车载辅助能源的储能设备，利用车载辅助能源驶过运营线路的弯道、转盘与立交桥等路段，已经不是什么问题，没有将这些导致“视觉污染”的线网拆掉，是因为无轨电车脱线运行后，集电杆再搭线时的困难所致。这个问题的根源在集电靴的结构上，集电靴帮两侧与接触线仅有不到10mm的间隙，集电靴要上升约3米左右的空间与集电头捕捉器的“M”棚接触，在空间定位方面有较大的难度。可以通过技术创新，对线网结构和集电系统进行改造，简化车与网之间的接触方式，简化集电靴与供电网的接触方式就可以拆除弯道、转盘与立交桥等路段空中纵横交错的线网，而不影响运营及道路交通的秩序。

3.2 拆除不是“视觉污染”的唯一途径

在道路转弯和转盘处架设的无轨电车的架空线网，靠钢绞线的张力将供电接触线架设平顺，时间长了或季节气变化，钢绞线产生塑性变形，线网就下坠，这就是“视觉污染”实实在在的原因，如果疏于维修，还会使无轨电车的集电杆在此处脱线。这个问题可以通过预防性维修来避免。在攻克无轨电车集电方式的难题之后，即可拆掉复杂架设的供电线网，如果用拆除整条运营线路线网来解决“视觉污染”，这解决的成本似乎高得离奇了，当然如果忽略国有资产的保值增值，那就无可厚非了。

3.3 分布式供电

如今，电力电子智能化使无轨电车的牵引整流站已经可以完全满足无人值守的要求，像路灯变压器一样安装在道路一侧的厢式牵引整流站也已经问世，伴随着城市供电和通信技术的进步，无轨电车实现分布式牵引整流站供电已经不是梦想。采用分布式牵引整流站供电，可以解决集中供电所带来的线网末端电压低，并可以大大缩短供电馈线网的长度，当然也大幅度降低了供电系统的基本建设及运维成本。

4. 结语

无轨电车系统的车辆技术在近年来有许多进步，如IGBT、SiC等原件在车辆的控制与调速方面的应用等，代表先进电力电子技术已进入公共交通领域，也正在纯电动公交车上推广开来。事实上，无轨电车与纯电动公交车是并不矛盾的两种交通工具，由于无轨电车的线网和集电技术的更新落后于车辆技术，导致了有关方面对无轨电车的诟病，这是通过技术创新来解决的。如果一定要以拆除线网来消除“视觉污染”，就不是技术与运营成本或城市规划的问题了。