董曉云， 李 斌， 趙 琳， 王雪然

(交通運輸部公路科學研究院， 北京 100088)

0 引言

自2009年“十城千輛”工程開展以來，我國新能源公交車推廣應用工作已實施9年，在扶持性財政補貼政策的激勵與行業(yè)節(jié)能減排的訴求下，新能源公交產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模. 截止2016年底，全國新能源公交車推廣數(shù)量突破16萬輛，行業(yè)滲透率達到27%，并且已實現(xiàn)全國31個省(區(qū)、市)全覆蓋；另外，截至2017年4月底，深圳已累計推廣純電動公交車14 603輛，純電動化達90%，并計劃在2017年9月底完成全市公交車100%純電動替換工作[1]，這為公交行業(yè)全面推行“油改電”工程堅定了信心. 由此可見，我國新能源公交車的發(fā)展具有發(fā)展速度快、推廣規(guī)模大、覆蓋范圍廣的特點，新能源公交產(chǎn)業(yè)已呈現(xiàn)出不可逆轉的發(fā)展趨勢，并逐步從培育期轉向發(fā)展穩(wěn)定期.

城市純電動公交車作為新能源公交車的重要組成部分，隨著新能源公交產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，其產(chǎn)銷量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長. 但由于缺乏完善的城市純電動公交車市場準入標準，導致大規(guī)模的產(chǎn)品投放市場的同時質量無法得到保障，造成部分產(chǎn)品存在缺陷，無法滿足公交企業(yè)的運營需求，同時給交通運輸行業(yè)帶來極大的管理壓力及安全隱患.

本文從公交企業(yè)角度出發(fā)，結合純電動公交車的實際運營情況，分析公交企業(yè)對城市純電動公交車技術性能方面的運營需求，考慮指標體系構建原則，提出城市純電動公交車技術性能準入指標體系，為城市純電動公交車技術性能準入標準的建立提供建議.

1 現(xiàn)有城市純電動公交車準入標準問題分析

城市純電動公交車在全國范圍內推廣雖已達9年，但目前針對其技術性能的準入標準卻存在諸多問題，導致目前市場上城市純電動公交車技術水平參差不齊，公交企業(yè)抱怨不斷. 通過對現(xiàn)有純電動公交車技術性能準入標準文件的分析，其主要存在3方面的問題.

1.1 尚無國家層級準入標準

針對傳統(tǒng)公交車(客車)，國家標準[2]、行業(yè)標準[3-4]、地方標準[5-6]從不同層面對其安全性、動力性、環(huán)境適用性以及質保期等技術性能做出了規(guī)定；針對純電動乘用車，國家標準《純電動乘用車技術條件(GB/T 28382—2012)》[7]在2012年就已發(fā)布實施. 但針對純電動公交車(客車)，目前尚無國家標準對其技術性能方面做出規(guī)定，現(xiàn)階段可作為依據(jù)的僅有《電動公共汽車通用技術條件(CJ/T 350—2010)》和《純電動城市客車通用技術條件(JT/T 1026—2016)》兩個行業(yè)標準[8-9]. 由此可見，與傳統(tǒng)公交車(客車)以及純電動乘用車相比，純電動公交車(客車)技術性能的國家標準制定工作未得到行業(yè)的高度重視.

1.2 現(xiàn)有標準“重生產(chǎn)環(huán)節(jié)、輕使用環(huán)節(jié)”

現(xiàn)有純電動公交車(客車)標準文件主要針對電動公交車的基本要求、試驗方法、檢驗規(guī)則以及運輸和儲存要求做出了規(guī)定，偏重于規(guī)定車輛生產(chǎn)環(huán)節(jié)的相關制造要求，對于車輛運營環(huán)節(jié)用戶所關注的車輛具體性能大多未做出明確規(guī)定. 可見，現(xiàn)有純電動公交車(客車)標準在制定過程中沒有站在用戶角度、考慮用戶需求，造成標準涉及的相關要求重生產(chǎn)環(huán)節(jié)、輕使用環(huán)節(jié).

1.3 標準中部分指標項準入要求與實際需求不符

以續(xù)駛里程指標為例，標準CJ/T 350—2010[8]要求純電動城市公共交通用客車續(xù)駛里程不低于150 km；標準JT/T 1026—2016[9]則按照純電動城市客車類型(常規(guī)充電式、快充式、換電式)對其車輛續(xù)駛里程分別做出規(guī)定(≥150 km、≥50 km、≥100 km). 符合其規(guī)定的車輛在實際使用過程中大多不能滿足公交企業(yè)的運營強度. 由此可見，目前標準所做出的要求存在不合理性，部分指標要求不符合車輛實際運營習慣及用戶需求.

2 公交車運營習慣及公交企業(yè)運營需求分析

基于現(xiàn)有城市純電動公交車準入標準存在的問題，對城市公交車的運營習慣以及運營企業(yè)對城市純電動公交車的運營需求進行分析，選擇能真實反映車輛運營能力的技術性能指標，是制定符合實際運營需求準入標準的基礎.

2.1 城市公交車運營習慣

城市公交車的運營習慣主要指車輛服役時間和運營強度. 對于車輛服役時間，自2013年5月1日起施行的《機動車強制報廢標準規(guī)定》[10]中明確規(guī)定，公交客運汽車使用13年，并對行駛達到40萬千米的公交客運汽車施行引導報廢. 在各地城市客運領域的實際運營中，為保證運營的安全可靠性，公交客運汽車服役時間通常為8年. 對于車輛運營強度，主要是指公交車輛單車日均運營里程，目前全國31個省(區(qū)、市)公共汽電車單車日均運營里程約為150 km[1]. 依此分析，城市純電動公交車作為城市公共交通運輸工具，應提供滿足城市公交系統(tǒng)運營習慣的運力，以保證公交行業(yè)“油改電”工程的順利推進.

2.2 公交企業(yè)運營需求分析

純電動公交車包括動力系統(tǒng)在內的核心零部件及整車制造工藝不同于傳統(tǒng)燃料公交車，且其核心零部件及整車的生產(chǎn)制造水平低于傳統(tǒng)燃料公交車，造成其車輛技術性能水平較低，以致公交企業(yè)在城市純電動公交車使用過程中在運營效率、安全性和經(jīng)濟性等方面都遇到諸多問題[11]. 針對這些問題，本文從車輛運營效率、可靠性、安全性、經(jīng)濟性以及售后保障5個方面分析公交企業(yè)對城市純電動公交車技術性能方面的運營需求.

2.2.1 運營效率亟需提升

公交車輛運營效率直接影響公交企業(yè)的經(jīng)濟效益以及服務水平，對公交企業(yè)的重要性毋庸置疑. 城市純電動公交車可根據(jù)能量補給方式分為換電、非快充和快充3種車型. 其中換電類型車輛占有率較低，本文不進行具體分析. 非快充類車型單次充電時長約6～8 h，由于其動力蓄電池材料以及生產(chǎn)工藝水平限制，目前充電時長較難有效縮短，一般利用夜間非運營時間充電，以保證其日間運營需求，因此車輛需裝載更多電池保證其續(xù)駛里程，電池裝載量過大又會侵占車輛載客空間，進一步影響車輛運營效率，因此車輛續(xù)駛里程與額定載客量是互相制約的2個技術性能指標. 快充類車型具有充電速度快的特點，其充電速度由其動力蓄電池快充倍率決定，快充倍率越大則補充相同電量所需時間越短. 快充類車型充電速度雖相對較快，但單次充電時長仍高于傳統(tǒng)燃料公交車能量補給時長，且其動力蓄電池受材料所限，能量密度較低，續(xù)駛里程普遍低于非快充類車型，每日需要進行多次充電，一定程度上影響運營效率. 通過以上問題的分析可見，城市純電動公交車運營效率普遍較低，尚無法實現(xiàn)1∶1比例替換傳統(tǒng)燃料公交車，給公交運營企業(yè)帶來運營和成本的雙重壓力. 因此，亟需通過提升車輛續(xù)駛里程、額定載客量以及快充倍率等方式解決車輛運營效率過低的問題.

2.2.2 可靠性仍需提高

產(chǎn)品的可靠性是指在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內，產(chǎn)品完成規(guī)定功能的能力，產(chǎn)品的可靠性越高，則產(chǎn)品無故障工作時間越長. 城市純電動公交車作為新興產(chǎn)品，車輛整車及動力蓄電池的可靠性存在明顯不足[11]：整車故障發(fā)生頻率以及嚴重程度明顯高于傳統(tǒng)燃料公交車；動力蓄電池循環(huán)壽命過短且容量衰減過快，導致其更換周期僅為2～3年，遠低于車輛的8年服役時間及公交企業(yè)的期望值. 以上問題導致車輛無故障工作時長無法保證，降低了公交企業(yè)運營效率，給企業(yè)經(jīng)濟效益帶來損害，進而打擊了企業(yè)購車熱情，阻礙新能源公交車的推廣應用. 因此，從滿足用戶需求的角度出發(fā)，應對車輛整車及動力蓄電池可靠性相關指標作出規(guī)定，以提高車輛可靠性.

2.2.3 安全性有待提高

“安全”一直是各行業(yè)生產(chǎn)活動中的重中之重，城市純電動公交車作為公共交通工具，其安全性尤其重要. 純電動公交車由于采用動力蓄電池作為其動力源且相較于傳統(tǒng)燃料公交車增加了諸多電氣設備，導致其車輛發(fā)生著火等安全事故的概率隨之增加. 2011年以來，新能源公交車在全國范圍內發(fā)生超過20起著火事故，并且近7成由動力蓄電池熱失控引起，因此應從提高車輛整車防火安全以及動力蓄電池熱失控安全入手，從2方面考慮：一方面是提高車輛技術性能，降低整車、動力蓄電池著火或爆炸發(fā)生概率；另一方面是提高安全事故發(fā)生后人員逃生概率、降低經(jīng)濟損失，進而提高車輛安全性.

2.2.4 經(jīng)濟性有待提高

產(chǎn)品經(jīng)濟性表現(xiàn)在2個方面：一方面是產(chǎn)品自身經(jīng)濟性，即與產(chǎn)品自身特性如結構、性能等有關的產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，它由生產(chǎn)者負擔，是產(chǎn)品生產(chǎn)過程的經(jīng)濟性；另一方面，是產(chǎn)品使用經(jīng)濟性，表示產(chǎn)品使用過程中費用節(jié)約的程度，使用費用主要包括：修理費用、使用時的能源消耗費用、因事故停產(chǎn)修理所造成的損失，它主要由使用者負擔[12]. 城市純電動公交車技術性能方面的經(jīng)濟性主要指車輛使用時的能源消耗費用，在電價相對穩(wěn)定的情況下，用車輛單位載質量能量消耗量(Wh/km·kg)表征，并且該費用受車載電池總質量影響. 目前城市純電動公交車經(jīng)濟性相對較低，主要有2方面原因：一方面是由于純電動公交車電池總質量占整車整備質量比例較高、電池能量有效利用率較低，造成車輛單位載質量能量消耗量較高，車輛經(jīng)濟性較低；另一方面是車載動力蓄電池總質量過高，傳統(tǒng)燃料公交車油箱在裝滿燃料的情況下總重量不超過0.5 t，而純電動公交車由于續(xù)駛里程需求以及電池能量密度(Wh/kg)較低，動力蓄電池裝載量平均約為2 t[13]，遠高于傳統(tǒng)燃料公交車，占用車輛載客空間影響額定載客量，同時降低了車輛經(jīng)濟性. 因此，為降低公交企業(yè)運營成本，提高車輛經(jīng)濟性，需要降低車輛單位載質量能量消耗量及電池總質量占整車整備質量比例，提高電池能量密度，以提高城市純電動公交車經(jīng)濟性.

2.2.5 售后保障仍需完善

產(chǎn)品的生產(chǎn)者、銷售者應對產(chǎn)品質量負責. 產(chǎn)品質量不符合國家的有關法規(guī)、質量標準以及合同規(guī)定的對產(chǎn)品適用、安全和其他特性的要求的，產(chǎn)品的生產(chǎn)者、銷售者應當負責修理、更換、退貨并賠償實際經(jīng)濟損失[14]. 售后保障用以規(guī)定產(chǎn)品生產(chǎn)者、銷售者的責任范圍，保障消費者權益. 目前城市純電動公交車可靠性較低，在使用過程中易發(fā)生各類故障，在此背景下車輛的售后保障方面存在嚴重不足：車輛整車及核心零部件質保期過短，城市純電動公交車整車及核心零部件質保期一般為2～3年，遠低于公交客運汽車8年服役時間；產(chǎn)品質量缺乏監(jiān)督，目前諸多投放市場的在用純電動公交車單車甚至同批次的車型均存在質量問題，帶來諸多安全隱患，但針對這種情況卻無針對缺陷車輛完善的召回及限制投放方案. 售后保障體系的不完善增加了公交運營企業(yè)的購車顧慮及車輛在用企業(yè)的運營成本，不利于城市純電動公交車在全國范圍內的推廣應用. 因此，應從提高車輛整車及核心零部件質保期、完善召回及限制投放條件入手，完善車輛的售后保障服務水平以保障公交企業(yè)權益.

3 城市純電動公交車技術性能準入指標體系的構建

3.1 準入指標體系構建原則

城市純電動公交車技術性能準入指標體系是規(guī)范、評價城市純電動公交車技術性能的重要依據(jù)，需要多層次、多角度、多環(huán)節(jié)考慮構建一套科學化、系統(tǒng)化、標準化、規(guī)范化的指標體系. 首先，該指標體系須重點考慮城市純電動公交車使用者的實際運營需求，從而構建出與實際運營習慣和運營需求相匹配的指標體系；其次，指標體系應注重選取與車輛技術性能相關的指標，以此彌補現(xiàn)有標準“重生產(chǎn)環(huán)節(jié)、輕使用環(huán)節(jié)”的缺失. 綜上所述，在城市純電動公交車技術性能準入指標體系構建中要綜合考慮使用需求和技術性能2方面的特性. 基于上述考慮，本文提出城市純電動公交車技術性能準入指標體系的構建原則.

3.1.1 科學性原則

科學性原則是指在選取指標項時，應充分結合車輛自身特點，全面考慮車輛使用者的實際需求，做到指標選取有理有據(jù)，兼顧科學性與合理性. 此外，需選取國內外公認且有代表性的指標項，指標名稱應盡量與國家標準、行業(yè)規(guī)范相一致，使各指標能夠科學準確地反映城市純電動公交車技術性能特點.

3.1.2 全面性原則

城市純電動公交車技術性能的發(fā)展影響經(jīng)濟、交通、能源、環(huán)境等多個方面，是一項復雜的系統(tǒng)工程. 因此，城市純電動公交車技術性能準入指標應具有全面性，能系統(tǒng)地涵蓋車輛技術性能的各個方面. 在選取車輛技術性能準入指標時，一方面要單獨考慮車輛核心零部件(包括動力蓄電池、電機、電控等)技術性能對整車性能的影響，另一方面要考慮運營環(huán)境(例如環(huán)境溫度、地形等)對車輛技術性能的影響，二者需綜合考慮，以保證車輛在實際運營中技術性能的穩(wěn)定性.

3.1.3 層次性原則

反映城市純電動公交車技術性能的指標項復雜且多樣，為有效且明確表征車輛各方面的技術性能，準入指標體系須層次分明、簡明扼要，緊緊圍繞體系構建目標層層展開. 各指標項要內涵清晰、相對獨立；同一層次各指標間應無重疊、無因果關系.

3.1.4 適度性原則

適度性原則是指準入指標體系的指標層級與指標項數(shù)量應適度. 如指標層級和指標項數(shù)目過多，將造成車輛準入試驗過程過于復雜、繁瑣、降低試驗精度；但指標層級和指標項數(shù)目過少，將無法科學、全面、有效表征車輛技術性能. 因此，指標體系的指標層級與指標項的設置應具有一定的綜合性，在保證完整表征車輛技術性能的前提下，盡量做到簡約且相互獨立.

3.1.5 可行性原則

可行性原則是指在建立城市純電動公交車技術性能準入指標體系時，體系中各指標項應具有科學的定量監(jiān)測或定性評價方法，數(shù)據(jù)應較易直接獲取或擁有較為明確、簡便的計算方式，盡量選取能夠納入國家相關部門監(jiān)測、統(tǒng)計范圍內的指標，防止具體實施和操作過程中出現(xiàn)指標相關數(shù)據(jù)項缺失.

3.1.6 可比性原則

準入指標體系中的各指標項應具有較好的可比性，其中包括同一指標項在不同車型間的橫向可比性，以及同一車型在不同時期、不同批次間的縱向可比性. 建立城市純電動公交車技術性能準入指標體系的主要目的之一是對城市純電動公交車技術性能進行系統(tǒng)、全面、合理的限定，使其滿足公交運營需求. 指標項具有可比性是保證進入市場的城市純電動公交車技術性能滿足需求的必要條件.

3.2 準入指標體系

本文從用戶角度出發(fā)，結合城市純電動公交車現(xiàn)有準入標準存在的問題以及公交企業(yè)對純電動公交車技術性能方面的運營需求，遵循上述城市純電動公交車技術性能準入指標體系構建原則，構建城市純電動公交車技術性能準入指標體系，其中第1層為目標層，第2層為準則層，第3層為指標層，如圖1所示.

圖1 城市純電動公交車技術性能準入指標體系

由圖1可見，城市純電動公交車技術性能準入指標體系準則層共包括5項指標，指標層共包括15個指標項，在保證指標層級及指標數(shù)量適度，且同一層級的指標項間不存在相互重疊、不存在因果關系的前提下，科學、全面地表征城市純電動公交車技術性能各個方面. 準則層共包括5方面技術性能，分別從車輛“準入”、“使用”、“售后”3個環(huán)節(jié)對車輛技術性能進行規(guī)定，對車輛全生命周期的技術性能進行限定. 指標層用以表征準則層指標，共包括15項指標，各指標項均具有可行性，可通過試驗直接獲取或簡單計算得到，同時各項指標具有可比性，不同車型間存在較大差距. 由此可見，該指標體系通過分層表示，采用適量且具有可行性、可比性的指標項科學、全面的表征城市純電動公交車技術性能，能夠為城市純電動公交車技術性能方面準入標準的制定提供有效依據(jù).

4 結束語

城市純電動公交車的推廣工作任重而道遠，在追求推廣數(shù)量的同時，不能忽視其作為公共交通公交工具的本質，包括運營效率、安全性、可靠性、經(jīng)濟性以及售后保障等在內的車輛技術性能應滿足用戶實際使用需求. 本文從用戶需求出發(fā)，通過對現(xiàn)有城市純電動公交車準入標準存在問題以及公交車運營習慣和公交企業(yè)運營需求的分析，提出城市純電動公交車技術性能準入指標體系構建原則，并在此基礎上建立了城市純電動公交車技術性能準入指標體系. 在本文研究基礎上，未來應重點完善產(chǎn)品各指標項具體準入標準. 遵循定性分析與定量分析相結合的原則，制定出具有普適性、先進性、統(tǒng)一性、協(xié)調性、經(jīng)濟性和符合社會效益的城市純電動公交車技術性能準入標準，實現(xiàn)城市純電動公交車產(chǎn)品優(yōu)勝劣汰，有效促進新能源產(chǎn)業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展.

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