1. 研究背景
1.1. “双碳”战略背景下，碳管理体系排逐渐成为各行业发展的刚性约束
全球气候变化的紧迫局面给世界各国带来了巨大的挑战，其中低碳发展逐渐成为各国的发展方向。2015年，中国在巴黎气候大会上承诺实现2030年单位国内生产总值CO2强度降低60%~65%的国家独立贡献目标，以减少道路交通污染对城市生态环境的破坏。2020年，中国向国际社会承诺“力争2030年实现碳达峰，2060年前实现碳中和”，这一目标也在2021年全国两会上被首次写入政府工作报告。在国家“双碳”战略目标提出的背景下，各个行业开始探索实现双碳目标的路径，碳管理体系也成为了刚性需求。
1.2. 道路交通是实现“双碳”目标重要的消费端，亟需加大交通领域碳管理体系的发展力度
道路交通作为城市交通的重要组成部分，承担了大量的交通出行任务，对于缓解城市交通压力、改善市民出行环境等方面具有重要作用。然而，交通行业也是重要的能源消费端和温室气体来源，已成为节能减排的关键行业。据2019年国际能源署IEA统计数据表明，中国近两年每年碳排放总量已超过10亿吨，其中交通领域排放量达到10亿吨左右，约占我国总排放量的10%。其中，道路交通碳排放量达到8亿吨左右，约占整个交通领域碳排放量的75%。道路交通碳排放已经严重超过了自然环境的自我净化能力，城市空间的生态环境破坏会对城市居民的身体健康、心理健康和生活造成严重危害。为了推进绿色低碳发展，交通领域CO2排放需要尽早达峰，降低污染物及温室气体排放强度。《国家综合立体交通网规划纲要》(2021年)也明确提出，需要加大交通领域碳管理体系的发展力度，以实现这些目标。
2. 研究意义
2.1. 推动公共交通创新发展
研究城市公共交通管理体系可以促进公共交通的创新发展，包括新技术和新模式的引入和应用，例如智能交通系统和共享交通等。通过研究管理体系，可以制定相关政策、规范和标准，推动公共交通行业的发展和创新。
2.2. 形成兼顾出行需求的碳管理体系
传统的道路网规划方法通常是以交通需求与交通供给之间达到平衡为目标，但当交通需求无限扩张时，会导致城市道路交通规模呈现“摊饼式”的蔓延和扩张趋势，从而导致城市道路交通碳排放的进一步增长。因此，如何有效抑制交通需求，调整革新交通领域的碳管理体系，是未来低碳目标下城市道路交通发展需要面临的重要挑战。
2.3. 提供低碳道路交通发展政策制定的理论依据
道路交通发展政策是未来道路交通发展的风向标，更是交通需求管理的重要手段。政策引导和相关基础设施配套跟进是实现低碳道路交通征途的根本保障。如何制定有效的低碳道路交通发展政策，对于真正实现道路交通发展低碳目标具有重要的现实意义。本文聚焦交通领域的碳管理体系，为未来碳管理师进行低碳控制规划方案和控制策略制定提供理论支撑，也为低碳道路交通发展政策制定者进行政策制定提供重要的理论依据。
3. 国内外研究现状综述
3.1. 国内外城市公共交通系统碳排放研究现状
近年来，学术界对交通部门的碳排放问题日益关注。不仅国内外的学者们，还有许多研究机构都在致力于针对城市公共交通系统的节能与减排进行深入的研究。
目前，国外学者和研究机构在碳排放领域已经广泛涉及了车辆使用、制造和回收过程中的碳排放问题。例如，来自Sullivan等[1]的工作就对车辆的全生命周期碳排放进行了详尽的研究。研究结果显示，车辆的使用阶段是产生碳排放的主要来源，其排放量占到整个车辆生命周期总排放量的70%~90% (如图1所示)。此外，Li等[2]利用LCA方法对上海城市轨道交通系统的温室气体排放量进行了估算。研究表明，材料生产、运输、现场施工、运行和维护阶段分别占总排放量的4.1%、0.1%、0.4%、92.1%和3.4%。因此，深入研究车辆使用阶段对于有效地抑制碳排放增长至关重要。
Figure 1. Proportion of greenhouse gas emissions at each stage of a vehicle’s life cycle
图1. 车辆生命周期内各个阶段温室气体排放量比例
现有的研究通常在不同尺度上讨论交通部门的碳排放情况，包括国家、区域和城市层面。例如，Duan等[3]从国家层面核算了运输部门的碳排放，包括铁路、公路、水路和航空运输等模式。Guo [4]也从中国交通区域的角度提出了二氧化碳排放模式。Xu等[5]进一步剖析了中国区域层面运输行业二氧化碳排放的主要驱动力，并发现城市化对交通运输行业二氧化碳排放的影响因地区而异，西部地区到东部和中部地区呈逐渐降低趋势。不同地区减少二氧化碳排放的能源效率改善作用也存在显著差异。因此，地方政府应充分考虑所有这些因素以及区域异质性来制定适当的减排政策。
与此同时，Duan等[3]针对城市层面的交通部门碳排放进行了深入研究，特别关注了深圳市交通部门的碳排放情况。研究结果表明，公共交通系统的碳排放量占整个交通部门碳排放量的24%，其中地铁和公交系统碳排放量占到公共交通系统的95%。由此可见，地铁和公交系统在城市公共交通系统中扮演着重要的角色，尤其应该受到重视。因此，在制定减排政策时，我们应充分考虑城市公共交通系统特别是地铁和公交系统的碳排放情况。
3.2. 国内外城市公共交通系统低碳管理评价研究现状
随着时间的推移，人们越来越认识到研究车辆使用阶段碳排放作为减少碳排放替代方法的重要性。为了减轻环境影响，部分学者在城市公共交通系统中引入了一些先进的管理方法。为了进一步降低碳排放，识别交通行业碳排放的潜在因素成为控制碳排放的关键。
一些学者如Chen等[6]使用路径分析模型来估计各种因素对北京市交通二氧化碳排放的直接、间接和总体影响，并研究变量之间的因果关系。通过他们的研究发现，降低能源强度和运输强度是控制交通二氧化碳排放量增长的关键因素。其他学者如Fan等[7]建立了多元广义费雪指数(GFI)分解模型，以衡量能源强度、能源结构、运输强度、单位交通周转量、经济增长和人口规模等因素对北京市交通部门的碳排放影响(1995~2012年)。此外，Mishalani等[8]构建了一个人均二氧化碳排放模型，将各种解释变量纳入其中。他们的研究结果表明，过境份额、私家车入住率、人均高速公路行车里程、人口密度和平均出行时间等变量对乘客出行相关的二氧化碳排放量具有显著的解释效应。而汽车排放检测计划的出现以及一些其他政策的实施(如限制私家车增加和促进公共交通发展)，显著影响了二氧化碳排放水平的解释方式。这些政策和计划可能是解决环境问题的关键，并且可能促使乘客选择环境友好的出行方式。
一些研究的重点是以车辆为分析单元，主要对车辆本身进行经济或环境评估。例如，Lajunen等[9]评估了柴油、天然气、混合动力、燃料电池混合动力和电动公交客车的生命周期成本和二氧化碳排放量。Yang等[10]收集了南京市参加远程车载诊断(OBD)试点项目的三辆常规柴油和三辆混合动力柴油客车的二氧化碳(CO2)和氮氧化物(NOx)排放量，以及驾驶条件和发动机性能的二氧化碳分布图。其他一些研究者对不同类型车辆的碳排放进行了比较。结果显示，传统的柴油巴士的二氧化碳排放量比混合动力柴油巴士增加了23%。Onat等[11]比较分析了美国50个州传统、混合动力、插电式混合动力或电动汽车的碳排放和能源消耗情况。
然而，在考虑城市规模碳排放时，目前对城市公共交通节能减排措施的效果往往被忽视。对城市交通部门进行定性的低碳评价的学者数量较少。Peng等[12]利用“长期能源替代规划”系统，开发了城市客运节能减排潜力评估模型，并以天津市为实证案例，分析了2010年至2040年天津市城市客运部门的最终能源消耗、温室气体排放和污染物排放的减排潜力。结果显示，在大部分情景下，制定排放标准和推广绿色能源是减少大气污染物排放的最有效措施，对减少NOx和PM非常有效。Cheng等[13]建立了一个时间跨度30年(从1995年到2025年)，以高雄市为例的简化系统动力学模型，以探索城市交通管理政策(包括：摩托车停车管理、免费巴士服务和燃油税)对减缓二氧化碳排放和减少车辆燃料消耗方面的影响。仿真模型结果表明，抑制私家车数量，燃料消耗量和二氧化碳排放量增长的最有效方法是摩托车停车管理政策和燃油税。Lu等[14]计算了客运运输和台湾货运的能源消耗量。结果表明，具有最大的节能潜力的是客运运输。Liu等[15]利用系统动力学建立了北京市城市客运碳排放模型，包括经济子系统、人口子系统、交通子系统、能源消耗和二氧化碳排放子系统。根据北京市的交通能源管理经验，研究者们还构建了各种政策情景。研究分析表明，优先发展公共交通有助于城市的节能减排，也能显著提高当地公共交通使用比例。Wang团队[16]开发了一套方法，用于估算和剖析城市公交网络(涵盖公交车、出租车、轨道交通以及私家车)的碳排放量。研究发现，私家车在碳排放中占据了显著比例，而由私家车向公共交通工具的转变展现出了显著的减碳效果。Hao及其同事[17]对中国各省级区域的机动车旅游能耗及温室气体排放进行了调查，揭示了城市客运领域的地域性显著差异，并就各地应采取的可持续交通能源政策进行了探讨。
研究指出，快速公交系统在资源利用和环境表现方面均优于传统公交系统。综合国内外研究可知，对交通运输行业碳排放相关的研究以及公布的交通运输各类排放数据大多都集中在环境污染与交通运输能耗。对于公共交通车辆运营阶段碳减排的潜力和成效评价领域的研究相对较少。因此，开展运营阶段公共交通运输车辆的计算碳排放、评估减排策略研究；构建符合其特征和规模的碳排放计算模型；科学合理地对城市公共交通运输系统碳排放进行测量、客观和有效地评估碳减排策略和工作方案的成效具有重要的理论意义，同时也具有非常强的实践价值，这是在已有的公共交通运输生命周期碳排放计算模型研究的基础上开展的公共交通运输系统低碳管理评价的拓展性研究。
3.3. 国内外碳管理对出行意愿的影响
张逸文等[18]认为，碳积分价值、拼车里程、态度、主观规范和低碳价值观对拼车出行意愿有显著直接影响；感知有用性、感知风险对拼车出行意愿有显著间接影响；随着碳积分价值的提高，用户的拼车出行意愿增强，且态度及主观规范的作用减弱，而低碳价值观的作用增强。研究结果证明了碳普惠机制可有效促进网约车用户选择拼车出行。袁亚运[19]认为，城镇居民低碳出行尽管受到心理性因素驱动，但是主要受制于结构性因素。因此，相较于提升城镇居民的心理性因素，破除外在因素的结构性束缚，是提高城镇居民实践低碳出行更为有效的途径。陈月霞等[20]认为，随着收入的增长，低碳出行方式占比逐渐降低，其他两种方式占比变化相反，在考虑低碳心理因素后，高碳出行方式占比上升幅度降低。李军[21]认为，碳交易机制是一种能够有效引导消费者改变高碳出行方式、减少燃油消费、降低碳排放水平的减排政策工具，碳交易是一种市场化的碳减排手段，经济因素将在引导消费者碳减排行为决策过程中居于核心位置。
这些研究表明，碳积分价值、态度、主观规范、低碳价值观等因素对拼车出行意愿有显著影响，城镇居民的低碳出行受制于结构性因素，随着收入的增长，低碳出行方式占比逐渐降低，碳交易机制可以有效引导消费者改变高碳出行方式、减少燃油消费、降低碳排放水平。这些研究为我们深入理解低碳出行行为和推动绿色低碳发展提供了理论和实践指导。
4. 措施与建议
1) 优化交通规划：合理规划城市交通布局，提高公共交通的便利性和覆盖率，以鼓励更多人选择公共交通工具，减少私家车出行。这可以通过增加公交线路、建设地铁和轻轨等方式实现。同时，加强交通管理和调度，减少交通拥堵，提高交通运输效率。
2) 推广低碳交通工具：积极推广电动汽车、混合动力汽车等低碳交通工具，并逐步淘汰高排放的传统燃油车辆。政府可通过购车补贴、减免车辆购置税等措施鼓励消费者购买低碳交通工具，并支持企业加快新能源汽车的研发和推广。
3) 提高能源利用效率：对现有交通工具进行技术升级，提高能源利用效率，减少碳排放。例如，推广节能驾驶技术、加强车辆维护保养、提高燃油利用率等。
4) 建立碳排放交易机制：建立碳排放交易平台，通过市场手段调节碳排放，内部化碳排放成本，鼓励企业减少碳排放。政府可制定相关政策，促进碳排放交易市场的发展，加强对企业的监管，确保市场的公平、公正和透明。
5) 政策引导：政府通过税收、补贴等政策手段，引导企业和个人减少碳排放。例如，对低碳出行给予税收优惠或补贴，并加强宣传教育，提高公众对低碳出行的认知和参与度。
6) 鼓励创新：增加对低碳技术的研发投入，鼓励企业开发更高效、环保的交通工具。政府可通过资金支持和政策引导，促进企业和科研机构加强低碳技术的研发和创新，推动低碳交通领域的发展。
5. 结论与展望
根据对城市公共交通碳管理体系的研究和分析，结合未来的发展趋势，得出以下研究结论和展望：
研究结论：
1) 城市公共交通碳管理体系对于减少碳排放和实现低碳城市交通至关重要。在这个体系中，碳排放监测和数据分析是核心环节。建立系统的监测机制和精确的数据收集与分析方法，能够为决策者提供科学依据，监控和评估碳减排效果，推动城市公共交通碳管理体系的不断改进。在此基础上，加大数据分析和应用力度，提高数据透明度和公开性，有助于促进公众参与城市公共交通碳管理，为公众提供更多有关城市交通碳排放的信息和数据，提高公众对低碳出行的认识和参与度。
2) 交通规划和设计策略也是关键因素。通过优化公共交通网络规划、改善换乘条件、提供高效便捷的交通服务等措施，可以促进公众选择更环保的出行方式，从而减少城市交通碳排放。同时，加强城市交通与其他出行方式的衔接，提高整个城市交通系统的便捷性和可靠性，为公众提供更多低碳出行选择。此外，还应注重公共交通的服务质量和效率，提高公共交通的吸引力，增强公众对公共交通的信任和依赖。
3) 政府部门在城市公共交通碳管理体系中扮演着重要角色。政府应该加大政策支持力度，提供资金和技术支持，鼓励交通运营商采用清洁能源和低碳技术，推动城市公共交通的碳减排。此外，政府还应加强对企业和个人的宣传教育，提高他们对低碳出行的认识和参与度。政府部门应该积极开展国际合作，借鉴先进经验和技术，推动城市公共交通碳管理水平的不断提升。同时，政府部门还应加强对城市交通规划和设计的监管和管理，确保公共交通系统的高效运行和可持续发展。
展望：
1) 未来的城市公共交通碳管理体系将更加注重技术创新和绿色转型。新能源汽车和智能交通系统等技术将得到广泛应用，提高公共交通运营效率和降低碳排放。
2) 公众参与和意识提升将是未来城市公共交通碳管理体系的关键。公众应积极参与环保出行，政府应加强宣传和教育，培养公众低碳出行的意识，推动城市公共交通的可持续发展。
3) 城市公共交通碳管理体系将与其他领域的碳减排措施相互关联，形成综合的城市碳管理体系。
4) 进一步研究和实践将有助于完善城市公共交通碳管理体系，提高其效果和可持续性。
综上所述，城市公共交通碳管理体系的研究对于指导城市交通的低碳化发展具有重要意义。未来需要进一步推动政策落地，加强技术创新，提高公众参与度，以实现可持续城市交通的愿景。