王小磊：双碳目标下现代无轨电车与纯电动公交车的比较研究

摘要：为应对城市化与“双碳”目标，零排放公共交通成为焦点。本文比较了现代无轨电车与纯电动公交车（Battery Electric Bus, BEB）的技术特点、经济成本、环境影响与运营效能。研究表明，无轨电车在生命周期成本、电网负荷、可靠性与耐久性方面占优，但线路灵活性与初期投资受限；BEB则以其机动性及低基础设施投入见长，但面临整车成本、电池寿命与环境足迹方面却不尽人意。结论指出，两种技术并非简单的替代关系，有无轨电车的城市，不应为了追求“时尚”，拆除无轨电车系统，而用BEB代替。现代城市的绿色公共交通系统，可选择无轨电车与电动公交车共同发展的混合发展模式，以实现城市公共交通综合效益化。

关键词：无轨电车；电动公交车；生命周期成本；公共交通；碳中和；比较研究

引言

城市公共交通的绿色转型是应对气候变化、实现“双碳”目标的重要举措之一。在告别传统内燃机后，现代无轨电车与BEB是公共交通工具的两大主流技术路径，前者的能源依托线网供电和车载辅助动力单元（Auxiliary Power Unit，APU）提供，后者完全依赖车载动力电池提供能源。也就是说，城市交通决策者并非只有BEB一种零排放技术路线的选择。本文将从多个维度展开比较，以期提供一个客观、的分析视角。

1. 技术原理与定义

1.1 现代无轨电车

一种由车顶集电杆从架空接触网获取电能，由电动机驱动行驶的公共交通车辆。现代无轨电车通常配备有APU，其储能方式多为小容量电池或超级电容器，使其具备一定的离线脱网运行能力（通常为5-20）。APU可以在无架空线网区域行驶，故而增加了车辆的机动性。因车辆集电杆搭上架空线时APU即可充电，即使无轨电车在行驶过程中也能够保持充电，不需要专门安排充电时间，故而业内也将其称为“在线充电（In Motion Charging，IMC）”。

1.2 纯电动公交车（Battery Electric Bus, BEB）

完全依靠车载储能设备储存的电能作为整车的能量来源，驱动电动机行驶的公交车。其续航能力完全取决于电池容量，需依赖相应的基础设施（如充电站、换电站）来进行能量补给，其储能设备的有效使用寿命约为5-8年。

2. 多维比较分析

3.1 经济性比较

i. 初期购置与基础设施成本

无轨电车：车辆本身制造成本低于同规格的BEB（没有大功率储能设备）。但其配套的供电系统（架空线网、变电站）建设成本极高，且具有沉没成本特性，一旦投入，运营线路调整困难。

BEB：车辆购置成本较高，主要源于储能电池（贵在加格昂贵的储能设备）。但其基础设施（充电桩、充电站）成本相对较低，且布局更为灵活，可随线路变化逐步建设。

ii. 运营与维护成本比较

无轨电车：直接使用电网供电，损耗小，能源成本低、能源效率高。车辆结构相对简单，没有笨重的电池包，机械部分维护成本与BEB相当，但需要定期维护架空线网，但其综合维护成本仍然低于BEB。

BEB：充电时间长且其过程中存在能量损耗，综合电耗通常高于无轨电车。的潜在成本是电池衰减和电池自燃安全隐患。整车储能电池的成本可占整车成本的30%-50%，且在5-8年后必须全部更换，这是一笔巨大的持续性支出，故而综合维护成本高于无轨电车。

iii. 生命周期成本（Life Cycle Cost，LCC）：综合来看，在通勤客流集中、量大的运营干线上，无轨电车因其更低的能源和车辆维护成本，其LCC通常低于BEB。而对于客流量较小、分散的支线，BEB的LCC经济性可能更优。

3.2 技术与性能比较

i. 续航与机动性

无轨电车：传统的无轨电车被视为“受架空线网束缚”，而现代无轨电车配备的APU，可以离开架空线网行驶5-20km，在无网区域也能够灵活行驶，在规划的运营区域内已没有什么“束缚”了，完全可以实施“主干线有线网，复杂路段无线网”的运营模式。但其在城市中应对突发事件的整体机动性仍不及纯电动公交车。

BEB：无需架空线网，机动性较高，可在任何有道路的地方行驶，运营线路调整、新增较为方便。因“里程焦虑”，其运营范围严重受限于车辆储能设备的：续航里程、充电位置和充电时间等困扰，对运营生产参数（如：气候、运营班次与充电调度等）的硬性限制比较多。

ii. 可靠性与耐久性

无轨电车：动力来源稳定，不受极端气温影响，性能衰减慢。车辆寿命长（可达15-20年），其可靠性与耐久性远超BEB。

BEB：在严寒环境下，储能设备的续航能力会大幅缩水（可达30%-50%）。储能介质的充放电循环次数有限，且其性能随使用年限逐年衰减，影响车辆的整体出勤率，受其影响，BEB的可靠性与耐久性远低于无轨电车。

3.3 环境影响比较

直接排放：两者在运营生产过程中均为零排放，无尾气污染，其运营生产都不会对城市空气造成污染。

间接排放（碳足迹）：BEB采用的储能电池较无轨电车多，就碳足迹而言，其储能设备生产时产生的污染物要高于无轨电车。另外，无轨电车因整备质量较小（无大量的储能设备）、每运送乘客的碳足迹远低于BEB。

能耗：BEB的车载储能设备约占整车整备质量的20%，故每运送乘客的能耗，要远大于无轨电车。

其他环境影响：

无轨电车：传统无轨电车在弯道和转盘路段复杂的架空供电线网的对城市视觉景观造成影响，现代无轨电车安装了APU，可以不在上述路段架设线网，就减少了对城市视觉景观的影响。

BEB：报废储能介质废的回收处理工艺复杂、因其量大，且处理成本较高。甚可能因处理工艺设计不当，处理时极易对当地的土壤和水体造成严重的二次污染。

3.4 运营与社会效益比较

运营组织：无轨电车更适合在固定的大客流走廊上提供高频率、稳定的服务，犹如“地面上的地铁”。BEB则更适合支线运营，用来支持扩大城市公共交通系统的覆盖区域。

社会接受度：BEB常被媒体宣传为一种新技术，其外形的公众接受度和政治形象更佳。无轨电车往往会被误解为落后技术，但其稳定、的运营能力在较高的运营效率、较低的运营成本颇受公共交通运营商的青睐。

4. 结论

本研究通过对现代无轨电车与BEB的综合比较，得出以下核心结论：

，两种技术路径各有其不可替代的优势与适用场景。现代无轨电车因其较低的运营成本、更高的能源效率、的可靠性与车辆耐久性，是高频率、大容量公交走廊的理想选择。而BEB则以其的机动性和更低的初期基础设施门槛，在支线网和灵活调度需求中占据主导地位。

其次，二者并非简单的替代关系，而是构成城市零排放公交系统的互补性技术组合。无轨电车擅长在“主线”提供稳定的骨干服务，BEB则善于编织和延伸“支线”网络。更没有必要为了某些理由，通过拆除曾经耗费大量资源建设的无轨电车系统来发展BEB，这种用浪费资源来达到体现城市绿色公共交通的做法，本身也是一种增加碳排放的污染行为。

建议：选择城市公共交通工具是一个系统问题，城市的管理者决策者应摒弃非此即彼的思维，根据城市的现状、发展规划来进行科学的综合评估，可以采取 “主干线无轨电车，支线纯电动公交车” 的混合交通模式，方能构建既经济又覆盖的可持续发展的公交体系，实现社会、环境与经济综合效益的化。

本文转自公共交通资讯

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