朱順應(yīng)，廖凌云，吳景安，常紅光，王紅

（武漢理工大學(xué)，交通與物流工程學(xué)院，武漢 430063）

0 引言

資源消耗密集和負(fù)外部性顯著是我國(guó)城市交通早期粗獷式發(fā)展存在的主要問(wèn)題。隨著《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》（中發(fā)[2019]39 號(hào)）的出臺(tái)和“碳達(dá)峰、碳中和”工作的開(kāi)展，我國(guó)對(duì)于“協(xié)調(diào)高效、綠色低碳”的交通高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)已達(dá)成高度共識(shí)。同時(shí)，新時(shí)代下人民群眾對(duì)出行的機(jī)動(dòng)化、個(gè)性化及多樣化提出更高要求，出行方式的多元化和出行服務(wù)的高質(zhì)化成為城市交通需求變化的自然趨勢(shì)。城市交通高質(zhì)量發(fā)展不僅要以“高效低碳”為發(fā)展目標(biāo)，還需適應(yīng)城市多元化的出行需求。

為此，《國(guó)家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》（中發(fā)[2021]8 號(hào)）強(qiáng)調(diào)“優(yōu)化交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)”，推進(jìn)高效低碳交通體系建設(shè)。交通結(jié)構(gòu)是城市交通體系中不同交通工具承擔(dān)的交通量的比重，合理的交通結(jié)構(gòu)是提高交通運(yùn)行效率和促進(jìn)節(jié)能減排的關(guān)鍵[1]。要克服多元化出行需求與高效低碳發(fā)展目標(biāo)之間的矛盾，須了解現(xiàn)有的城市客運(yùn)交通結(jié)構(gòu)是否滿足高效低碳的發(fā)展要求？不同交通工具的碳排放效率有何差異？現(xiàn)階段交通發(fā)展政策和外生環(huán)境因素對(duì)碳排放效率有何影響？未來(lái)有哪些潛在的符合雙重要求的發(fā)展路徑？知曉這些問(wèn)題不僅有助于判斷城市客運(yùn)交通系統(tǒng)多元化發(fā)展現(xiàn)狀與高效低碳目標(biāo)之間的適應(yīng)性，也是實(shí)現(xiàn)交通高質(zhì)量發(fā)展的重要步驟。

目前，有學(xué)者將交通碳排放效率定義為單位換算周轉(zhuǎn)量的碳排放量[2]。但交通系統(tǒng)包含車(chē)輛、土地、道路、能源資源以及客流效益和碳排放量等，屬于多投入多產(chǎn)出的復(fù)雜體系，單要素指標(biāo)往往難以準(zhǔn)確反映碳排放效率的多維特征。因此，本文研究的多投入產(chǎn)出交通系統(tǒng)碳排放效率的內(nèi)涵為：在滿足客流需求的前提下，消耗最少的資源投入（車(chē)輛、能源及土地等）并產(chǎn)生最少的碳排放量。

效率測(cè)度的方法主要有隨機(jī)前沿分析參數(shù)法和數(shù)據(jù)包絡(luò)分析非參數(shù)法，前者依賴于生產(chǎn)函數(shù)模型的設(shè)定，需要考慮模型設(shè)定誤差和指標(biāo)相關(guān)性影響，且難以處理多產(chǎn)出的情況；后者通過(guò)有約束的優(yōu)化方法構(gòu)建理想生產(chǎn)前沿面，可避免模型設(shè)定誤差和指標(biāo)相關(guān)性等特定要求，且能直接估計(jì)低效率的改進(jìn)方向，在碳排放效率測(cè)度中的應(yīng)用相對(duì)廣泛。部分學(xué)者采用傳統(tǒng)單階段DEA （Data Envelopment Analysis）模型對(duì)國(guó)家[3]、省際[4]綜合交通的碳排放效率進(jìn)行研究，但傳統(tǒng)單階段DEA 模型無(wú)法剔除外生環(huán)境和隨機(jī)干擾的影響，因此，有研究引入了三階段DEA模型，例如，DU等[5]采用三階段EBM（Epsilon Based Measure）模型，討論能源結(jié)構(gòu)和貿(mào)易開(kāi)發(fā)程度等外生環(huán)境因素對(duì)“一帶一路”國(guó)家交通碳排放效率的影響；袁長(zhǎng)偉等[6]選取資本、勞動(dòng)力、能源以及碳排放和運(yùn)輸業(yè)產(chǎn)值等指標(biāo)，結(jié)合三階段SBM模型測(cè)度各省份的交通碳排放效率；蔣自然等[7]選取類(lèi)似的投入產(chǎn)出指標(biāo)，對(duì)比長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶各省份的交通碳排放效率值。還有學(xué)者將DEA 模型引入港口[8]和航空[9]等行業(yè)的效率評(píng)估中，這些研究為客運(yùn)工具碳排放效率的準(zhǔn)確測(cè)度提供了鮮明的思路。

不難看出，目前，學(xué)者們運(yùn)用DEA方法已測(cè)算了不同空間尺度和多種行業(yè)的交通碳排放效率，但針對(duì)城市尺度的客運(yùn)工具碳排放效率的差異性分析還有待研究。同時(shí)，DEA 模型指標(biāo)的選取依賴于研究對(duì)象的特性，上述研究的投入要素（勞動(dòng)力、資本及能源等）難以全面反映城市交通中較為緊缺的道路、土地及車(chē)輛存量等關(guān)鍵性資源。此外，DEA 模型雖能指出投入冗余的改進(jìn)方向，但無(wú)法區(qū)分要素對(duì)碳排放效率提升作用，因此，還需深入分析投入產(chǎn)出要素對(duì)碳排放效率貢獻(xiàn)的差異性和邊際效應(yīng)。

鑒于此，本文以襄陽(yáng)市區(qū)7種常用客運(yùn)交通工具為例，以2020年單位周轉(zhuǎn)量的車(chē)輛存量、道路、土地、能源資源要素和單位周轉(zhuǎn)量的碳排放要素分別作為投入和產(chǎn)出，結(jié)合三階段SBM-DEA模型研究客運(yùn)交通工具碳排放效率的差異性；將能源結(jié)構(gòu)和便捷性引入SFA模型，以探究外生環(huán)境因素對(duì)交通工具碳排放效率的影響；并構(gòu)建效率貢獻(xiàn)度模型和邊際效應(yīng)模型，分析投入產(chǎn)出要素對(duì)碳排放效率貢獻(xiàn)及其邊際效用，探尋交通工具規(guī)模發(fā)展改善路徑，以期為“碳達(dá)峰、碳中和”交通發(fā)展策略的制定提供理論支撐。

1 模型構(gòu)建

1.1 三階段DEA模型

為分析城市客運(yùn)交通工具碳排放效率差異，結(jié)合FRIED等[10]的三階段數(shù)據(jù)包絡(luò)模型思路，將影響效率測(cè)算的因素分為3個(gè)方面：自身低效、外生環(huán)境和隨機(jī)統(tǒng)計(jì)誤差。為消除后兩者對(duì)效率測(cè)度準(zhǔn)確性的影響，測(cè)算分為3 個(gè)步驟：SBM 模型測(cè)算初始碳排放效率，SFA回歸剔除外生環(huán)境和隨機(jī)誤差影響以及SBM模型重新測(cè)算同質(zhì)化后的碳排放效率。

1.1.1 SBM模型

為克服徑向CCR（Charnes Cooper Rhodes）模型對(duì)高效交通工具的辨識(shí)度低，以及未考慮松弛變量等問(wèn)題，采用DEA 模型中的超效率SBM 模型測(cè)度碳排放效率。該模型將投入要素的松弛變量納入目標(biāo)函數(shù)中，同時(shí)，從生產(chǎn)可能集中剔除被評(píng)價(jià)的交通工具，提高了測(cè)度結(jié)果的區(qū)分度。

假設(shè)城市客運(yùn)系統(tǒng)碳排放生產(chǎn)過(guò)程中包含n種交通工具，每種交通工具為1 個(gè)決策單元，各決策單元均有m項(xiàng)投入和q項(xiàng)產(chǎn)出要素，定義投入矩陣x=[x1,…,xi,…,xm] ，產(chǎn)出矩陣y=[y1,…,yr,…,yq]。當(dāng)規(guī)模報(bào)酬不變時(shí)，為滿足平凡性、凸性、錐性、無(wú)效性和最小性公理，構(gòu)造剔除被評(píng)價(jià)交通工具k后的生產(chǎn)可能集T為

式中：T為剔除被評(píng)價(jià)交通工具k后的生產(chǎn)可能集；xij、yrj分別為交通工具j的第i項(xiàng)投入和第r項(xiàng)產(chǎn)出要素值；λj為交通工具j的要素權(quán)重值；i=1,…,m;r=1,…,q;j=1,…,n;j≠k。

當(dāng)出行需求不變時(shí)，測(cè)度交通工具k碳排放效率的投入導(dǎo)向超效率SBM模型為

式中：θk為交通工具k的碳排放效率，以投入要素冗余值最小為目標(biāo)；、分別為投入要素的冗余和產(chǎn)出要素的不足量；為平均投入無(wú)效率；約束條件由式（1）中的生產(chǎn)可能集T構(gòu)成。

碳排放效率的判別：當(dāng)θk≥1 時(shí)，交通工具k的碳排放效率高；當(dāng)θk ＜1，和不全為0時(shí)，說(shuō)明交通工具k的碳排放效率低下，其投入要素還有優(yōu)化空間。

1.1.2 SFA回歸

為剔除外生環(huán)境因素和隨機(jī)統(tǒng)計(jì)誤差的影響，同時(shí)，反映外生環(huán)境因素對(duì)投入冗余的影響方向，SBM模型需借助SFA回歸。該方法的被解釋變量為投入要素的冗余變量，解釋變量為外生環(huán)境因素，即

式中：sik為交通工具k投入要素i的冗余變量；zk為外生環(huán)境要素；βi為待標(biāo)定系數(shù)；υik+μik為混合誤差項(xiàng)；υik為隨機(jī)統(tǒng)計(jì)誤差，υ～N+（0,σ2υ）；μik為自身低效因素，μ～N+（0,σ2μ）。

為使交通工具處于相同的外生環(huán)境和統(tǒng)計(jì)誤差下，對(duì)投入量進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整公式為

式中：為調(diào)整后的投入；xik為調(diào)整前的投入；、分別為式（4）標(biāo)定結(jié)果；為對(duì)外生環(huán)境因素進(jìn)行調(diào)整；為對(duì)隨機(jī)統(tǒng)計(jì)誤差進(jìn)行調(diào)整。

1.1.3 同質(zhì)化后的效率測(cè)度

采用調(diào)整后的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)重新運(yùn)用SBM模型進(jìn)行測(cè)度，得到更為準(zhǔn)確的碳排放效率。

1.2 效率貢獻(xiàn)度模型

三階段DEA 模型能求解出生產(chǎn)前沿面，即交通工具所需達(dá)到的理想投入值或產(chǎn)出值。但局限于投入資源的有限性，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中往往難以達(dá)到生產(chǎn)前沿面，因此，還需衡量資源對(duì)效率提升的重要程度，進(jìn)行針對(duì)性資源分配，以最大程度提高碳排放效率。

為衡量要素在交通工具碳排放效率提升中的重要程度，本文在對(duì)偶解的基礎(chǔ)上構(gòu)建效率貢獻(xiàn)度模型，即

式中：Eak為第a項(xiàng)投入或產(chǎn)出要素在交通工具k中的效率貢獻(xiàn)度，a=1,2,…,m+q；為SBM 模型中，交通工具k的第a項(xiàng)要素的對(duì)偶解，表示每減少單位投入或增加單位產(chǎn)出，交通工具k的效率提升程度。效率貢獻(xiàn)度越大，表示相關(guān)要素對(duì)效率的提升作用越顯著，應(yīng)重點(diǎn)對(duì)該要素進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

1.3 效率邊際效應(yīng)模型

SFA 回歸和效率貢獻(xiàn)度模型能辨別外生環(huán)境因素對(duì)多余投入的影響方向，并反映出要素對(duì)碳排放效率提升的重要程度。為進(jìn)一步研究影響因素對(duì)碳排放效率的變動(dòng)規(guī)律，利用邊際效應(yīng)量化變動(dòng)規(guī)律，即

式中：Mdk為影響因素ωd對(duì)交通工具k碳排放效率的平均邊際效應(yīng)；θk,t-θk,t-1為影響因素ωd由ωd,t-1變化至ωd,t時(shí)，交通工具k碳排放效率的變化。

2 指標(biāo)選取及數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1 指標(biāo)選取

在綜合考慮城市客運(yùn)交通系統(tǒng)特點(diǎn)及數(shù)據(jù)可得性的基礎(chǔ)上，從車(chē)輛存量、道路、土地及能源消耗角度選取投入指標(biāo)，從環(huán)境角度選取碳排放量指標(biāo)，從交通工具本身不可控制的重要因素中選取能源結(jié)構(gòu)和便捷性為外生環(huán)境指標(biāo)，構(gòu)建城市客運(yùn)工具碳排放效率測(cè)定指標(biāo)體系。由于交通工具的服務(wù)半徑和客流效益有所差異，為增強(qiáng)可比性，將各交通工具的投入產(chǎn)出要素轉(zhuǎn)化為單位客運(yùn)周轉(zhuǎn)量下的投入產(chǎn)出要素。模型變量如表1所示。

表1 模型變量Table 1 List for model variables

2.1.1 投入要素

（1）設(shè)備設(shè)施投放

車(chē)輛存量是城市交通系統(tǒng)中設(shè)備設(shè)施的基礎(chǔ)投入，按《城市綜合交通體系規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51328-2018）將存量折算為當(dāng)量擁有量。

（2）道路資源利用

從道路網(wǎng)時(shí)空資源利用的角度選取“動(dòng)態(tài)時(shí)空消耗”指標(biāo)[11]，表示交通個(gè)體在一定時(shí)間內(nèi)占有的空間或一定空間上使用的時(shí)間，反映交通工具對(duì)道路資源的動(dòng)態(tài)消耗，交通工具k的動(dòng)態(tài)時(shí)空消耗計(jì)算方法為

式中：Sk為第k種交通工具的日動(dòng)態(tài)時(shí)空消耗，由運(yùn)行過(guò)程中所需的流動(dòng)空間與行駛時(shí)間的乘積表征（m2·h）；N為交通工具k的數(shù)量；Lk·Wk為單位時(shí)間內(nèi)交通工具k的時(shí)空消耗（m2）；Lk為安全行駛所需的道路長(zhǎng)度（m），由平均車(chē)頭時(shí)距表征；Wk為運(yùn)行時(shí)所占用空間的平均寬度（m）；Hk為日平均運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)（h）。

（3）土地資源占用

城市土地資源緊缺，因此，將停車(chē)供給納入指標(biāo)體系。選取“靜態(tài)停車(chē)面積”占用反映交通工具對(duì)土地資源的集約利用程度，按各車(chē)型的標(biāo)準(zhǔn)停車(chē)面積進(jìn)行折算。

（4）能源資源消耗

為簡(jiǎn)化計(jì)算，將交通工具運(yùn)行過(guò)程中的能源消耗量化為能源銷(xiāo)售價(jià)格，即

式中：l為能源類(lèi)型，分為化石能源（柴油、汽油、天然氣）和電力能源；Qk為第k種交通工具的單日能源消耗，折算為當(dāng)前燃料銷(xiāo)售價(jià)格（元）；Pl為能源l的單價(jià)（元·kg-1或元·m-3）；Rlk·Dk為交通工具k單日能源消耗量（kg）；Rlk為使用能源l的交通工具k的百公里消耗量（kg·（100 km）-1或m3·（100km）-1）；Dk為交通工具k單日行駛里程（100 km）。

2.1.2 產(chǎn)出要素

選取車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中的CO2排放量為產(chǎn)出要素?；剂虾碗娏δ茉吹腃O2排放量計(jì)算方法[12]為

式中：Ck為第k種交通工具的單日CO2排放量（kg）；Alk為化石燃料或電力能源l的單日消耗量（kg、m3或kWh）；Fl為能源l的CO2碳排放因子（kg·（kg）-1、kg·（m3）-1或kg·（kWh）-1）。

碳排放量屬于負(fù)外部性產(chǎn)出，越少越好。為簡(jiǎn)化模型求解，采用線性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)將其轉(zhuǎn)換為正向產(chǎn)出，即

式中：Ck、C′k分別為第k種交通工具轉(zhuǎn)化前、后的碳排放產(chǎn)出；ε ＞max{C1,C2,…,C7} 為大于7 種交通工具碳排放量的正數(shù)。轉(zhuǎn)換后，C′k值越大，交通工具的環(huán)境效益越高。

2.1.3 外生環(huán)境因素

外生環(huán)境因素是指對(duì)交通工具碳排放效率存在顯著影響，但不受交通工具自身控制，短期內(nèi)難以顯著變化的因素。外生環(huán)境因素并非直接對(duì)碳排放效率產(chǎn)生作用，而是通過(guò)影響投入冗余或產(chǎn)出不足量改變交通工具碳排放效率。本文考慮交通工具的能源結(jié)構(gòu)和便捷性對(duì)碳排放效率的影響。

（1）能源結(jié)構(gòu)。能源結(jié)構(gòu)不屬于車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中的直接投入，但能源結(jié)構(gòu)的變化會(huì)影響能源消耗和碳排放產(chǎn)出。同時(shí)，能源結(jié)構(gòu)在短期內(nèi)難以顯著調(diào)整，也不受交通工具自身控制，因此，選取清潔能源比例作為影響交通工具碳排放效率的環(huán)境影響因素之一。

（2）便捷性。便捷性是交通工具到達(dá)目的地的便利程度。交通工具的便捷性并不產(chǎn)生直接運(yùn)輸效益，但便捷性的差異反映出交通工具的性能差異，使其在客運(yùn)系統(tǒng)中的承擔(dān)功能和服務(wù)半徑有所不同，碳排放效率也有所差別。便捷性可以由克服的時(shí)間阻抗表征，選取人均出行時(shí)耗量化交通工具的便捷性。

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文選取襄陽(yáng)市城市客運(yùn)交通系統(tǒng)作為研究對(duì)象，涉及公交車(chē)、巡游車(chē)、網(wǎng)約車(chē)、共享電踏車(chē)、共享自行車(chē)、私人電踏車(chē)及私家車(chē)7種交通工具。其中，設(shè)備存量和停車(chē)面積來(lái)源于《襄陽(yáng)市統(tǒng)計(jì)年鑒（2021年）》《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒（2021年）》；動(dòng)態(tài)時(shí)空消耗量、能源消耗量、客運(yùn)周轉(zhuǎn)量及人均出行時(shí)耗等指標(biāo)來(lái)源于襄陽(yáng)市道路運(yùn)輸服務(wù)中心。為提高不同交通工具碳排放效率的可比性，將各交通工具的投入產(chǎn)出要素值除以其客運(yùn)周轉(zhuǎn)量，表示每產(chǎn)生1單位客運(yùn)周轉(zhuǎn)量，交通工具的資源消耗和產(chǎn)出效益。

3 結(jié)果與分析

3.1 碳排放效率

利用Maxdea 8.15軟件和Frontier 4.1軟件分別求解三階段SBM 模型和SFA 模型，計(jì)算剔除外生環(huán)境因素前后，襄陽(yáng)市7種客運(yùn)交通工具單階段碳排放效率和三階段碳排放效率，結(jié)果整理如圖1所示。

圖1 考慮外生環(huán)境因素前后的碳排放效率Fig.1 Carbon emission efficiency values before and after considering exogenous environmental factors

由圖1 可知，無(wú)論是否考慮外生環(huán)境因素影響，碳排放效率值均呈階梯態(tài)勢(shì)，即傳統(tǒng)公共交通（含巡游車(chē)）大于共享公共交通大于私人交通工具。但傳統(tǒng)單階段SBM方法所得網(wǎng)約車(chē)碳排放效率值低于部分私人交通，這與共享交通工具的公共交通屬性相悖，說(shuō)明三階段SBM 結(jié)果的合理客觀性和剔除外生環(huán)境影響的必要性。

三階段SBM 結(jié)果表明，公共交通工具的碳排放效率有所下降，而私人交通則呈上升趨勢(shì)，即外生環(huán)境因素加大了公共交通和私人交通效率之間的差異。反映出兩方面的問(wèn)題：一方面，目前的交通發(fā)展政策與外生環(huán)境對(duì)公共交通是更加相對(duì)利好的，因此，才會(huì)出現(xiàn)剔除環(huán)境因素后，效率下降的情況；另一方面，剔除政策和外生環(huán)境因素的影響后，以公交車(chē)為代表的傳統(tǒng)公共交通仍處于碳排放高效率狀態(tài)，說(shuō)明仍需堅(jiān)持以傳統(tǒng)公共交通為主，共享公共交通為輔的可持續(xù)發(fā)展路徑。

剔除外生環(huán)境因素影響后，共享交通工具的平均效率值由0.947降為0.911。雙碳背景下，共享交通工具雖然一定程度上發(fā)揮了類(lèi)似公共交通優(yōu)勢(shì)，但與傳統(tǒng)公共交通相比，仍處于低效率狀態(tài)，主要是由于網(wǎng)約車(chē)碳排放效率較低。說(shuō)明在現(xiàn)階段市場(chǎng)監(jiān)管主導(dǎo)的發(fā)展策略下，共享公共交通，特別是網(wǎng)約車(chē)難以滿足高質(zhì)量發(fā)展需求。由于企業(yè)的逐利性，投放過(guò)量和監(jiān)管缺失，導(dǎo)致共享交通的碳排放效率不穩(wěn)定，易受到外生環(huán)境因素和隨機(jī)干擾的影響。因此，需要管理部門(mén)加強(qiáng)介入，對(duì)投放、停放及能源標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范化。

由以上分析可知，3 類(lèi)交通工具的碳排放效率對(duì)外生環(huán)境因素的敏感性不同，因此，需要進(jìn)一步分析外生環(huán)境因素對(duì)效率的具體影響。

3.2 外生環(huán)境因素

借助Frontier 4.1軟件進(jìn)行SFA回歸，研究外生環(huán)境因素對(duì)交通工具碳排放效率的影響，結(jié)果如表2所示。

表2 外生環(huán)境因素對(duì)多余投入的影響Table 2 Influence of exogenous environmental factors on redundant inputs

表2 中第2～4 行是式（4）的標(biāo)定結(jié)果，最后3 行是對(duì)標(biāo)定結(jié)果的進(jìn)一步解釋和顯著性檢驗(yàn)。若系數(shù)為正，表示該值的增長(zhǎng)會(huì)引起無(wú)效投入的增多，導(dǎo)致效率下降；系數(shù)為負(fù)值時(shí)，其值增長(zhǎng)則會(huì)促進(jìn)效率的提升。單邊LR檢驗(yàn)是對(duì)自身低效因素μ的顯著性檢驗(yàn)，其原假設(shè)是接受μ的存在；否則，無(wú)需進(jìn)行SFA分解。

由表2 可知，4 項(xiàng)投入要素的待標(biāo)定參數(shù)均通過(guò)5%顯著水平下的單邊LR檢驗(yàn)，且γ值均接近1，說(shuō)明交通工具的無(wú)效投入由自身低效因素主導(dǎo)，采用SFA 模型分離外生環(huán)境因素和隨機(jī)統(tǒng)計(jì)誤差是合理有效的。

清潔能源比例對(duì)4項(xiàng)投入的系數(shù)為負(fù)數(shù)，僅能源要素的系數(shù)顯著，但對(duì)車(chē)輛存量、土地及道路資源的影響不顯著，說(shuō)明能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化能有效減少能源的多余消耗，從而提升碳排放效率。因此，減少或限制高耗能車(chē)輛和優(yōu)化交通能源結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)“高效低碳”目標(biāo)的關(guān)鍵。

人均出行時(shí)耗對(duì)4項(xiàng)投入的系數(shù)均為正數(shù)，表明便捷性的提高對(duì)車(chē)輛存量、道路動(dòng)態(tài)時(shí)空消耗、停車(chē)面積和能源消耗多余投入的消除均存在顯著積極作用。隨著交通工具便捷性的提高，在短期內(nèi)出行距離變化較小的情況下，單次出行占用道路時(shí)空資源更少，從而變相擴(kuò)增了現(xiàn)有路網(wǎng)容量，提高道路資源利用率。另一方面，交通工具的便捷性縮短出行時(shí)耗，加快了交通工具特別是公共交通車(chē)輛和停車(chē)位的循環(huán)周轉(zhuǎn)，在客流需求基本不變的假設(shè)下，減少了車(chē)輛和停車(chē)位的必要投入，促進(jìn)碳排放效率的提高。

3.3 效率貢獻(xiàn)度

基于式（6）計(jì)算投入產(chǎn)出要素對(duì)碳排放效率的貢獻(xiàn)度，如圖2 所示，重點(diǎn)分析共享公共交通和私家車(chē)。

圖2 碳排放效率貢獻(xiàn)度Fig.2 Efficiency contribution index

車(chē)輛存量是共享交通工具碳排放效率貢獻(xiàn)度最大的投入要素，其效率貢獻(xiàn)度分別為26.9%（網(wǎng)約車(chē)）、42.5%（共享電踏車(chē)）、50.1%（共享自行車(chē)）?？赡茉?yàn)椋寒?dāng)前共享交通的需求估計(jì)偏高，共享交通工具大量閑置，造成車(chē)輛和停車(chē)位浪費(fèi)；通過(guò)調(diào)整車(chē)輛規(guī)模和停車(chē)面積等途徑，最容易實(shí)現(xiàn)共享交通碳排放效率的提高。因此，管理部門(mén)可將其納入城市管理體系，企業(yè)對(duì)共享車(chē)輛的投放應(yīng)更具有針對(duì)性和計(jì)劃性。

能源消耗（效率貢獻(xiàn)度為24.7%）和碳排放量（效率貢獻(xiàn)度為28.1%）對(duì)私家車(chē)的效率貢獻(xiàn)度較大，說(shuō)明減少碳排放，提高能源利用率為提升其效率的首要途徑。雙碳背景下，推廣綠色新能源汽車(chē)，研發(fā)新型能源技術(shù)成為高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。

3.4 效率邊際效應(yīng)

環(huán)境變量中，人均出行時(shí)耗和清潔能源比例對(duì)多余投入影響顯著；投入要素中，共享交通規(guī)模和私家車(chē)碳排放的效率貢獻(xiàn)度較高。為進(jìn)一步研究這些因素對(duì)碳排放效率的變動(dòng)規(guī)律，選取公交車(chē)運(yùn)行速度、共享交通規(guī)模水平及私家車(chē)清潔能源比例進(jìn)行邊際效應(yīng)分析。

3.4.1 公交專(zhuān)用道邊際效應(yīng)

公交專(zhuān)用道提升了公交車(chē)運(yùn)行速度，促進(jìn)公交優(yōu)先發(fā)展水平。按公交線路專(zhuān)用道覆蓋率將公交優(yōu)先發(fā)展水平量化為“低、基準(zhǔn)、高”這3 個(gè)等級(jí)。其中，基準(zhǔn)發(fā)展水平表示：在現(xiàn)階段襄陽(yáng)市公交線路的專(zhuān)用道覆蓋率下，公交平均運(yùn)行速度為18.6 km·h-1，公交出行人均車(chē)內(nèi)時(shí)耗為20.36 min；低發(fā)展和高發(fā)展水平分別表示：未設(shè)置專(zhuān)用道和專(zhuān)用道覆蓋超過(guò)90%的公交優(yōu)先發(fā)展水平，平均運(yùn)行速度分別為17 km·h-1和19.5 km·h-1。

根據(jù)三階段DEA 模型和式（7），計(jì)算得到不同公交優(yōu)先發(fā)展水平下的公交車(chē)碳排放效率變化趨勢(shì)如圖3（a）所示。

圖3 公交車(chē)和私家車(chē)的碳排放效率及邊際效應(yīng)Fig.3 Carbon emission efficiency and marginal effect of bus and private vehicles

圖3（a）反映了公交車(chē)碳排放效率隨公交優(yōu)先水平的變化趨勢(shì)，其中，平均運(yùn)行速度對(duì)效率的平均邊際效應(yīng)為0.201，即在公交線路專(zhuān)用道覆蓋率的影響下，公交車(chē)平均運(yùn)行速度每增加1 km·h-1，其碳排放效率值提高20.1%。同時(shí)，邊際效應(yīng)處于遞減狀態(tài)，說(shuō)明隨著公交線路專(zhuān)用道覆蓋率的提升，對(duì)公交車(chē)碳排放效率的提升效果減弱。實(shí)際上，公交專(zhuān)用道對(duì)公交車(chē)碳排放效率的提升存在正向循環(huán)的作用，公交車(chē)吸引力隨著速度的增大而提升，部分個(gè)體交通需求更可能向公共交通轉(zhuǎn)移，進(jìn)一步促進(jìn)系統(tǒng)整體的碳減排水平。

3.4.2 私家車(chē)能源結(jié)構(gòu)邊際效應(yīng)

為量化研究不同清潔能源比例下，私家車(chē)碳排放效率的變動(dòng)趨勢(shì)，假設(shè)在保持需求總量不變情況下，當(dāng)清潔能源比例提升至30%、40%、50%時(shí)，利用SBM模型測(cè)算其碳排放效率，結(jié)果如圖3（b）所示。

由圖3（b）可知，當(dāng)私家車(chē)清潔能源比例提升至50%時(shí)，碳排放效率由0.535 增至0.783。平均邊際效應(yīng)為0.089，即清潔能源動(dòng)力的私家車(chē)的比例每增加10%，碳排放效率相應(yīng)提高8.9%；同時(shí)，正向邊際效應(yīng)較為穩(wěn)定，說(shuō)明現(xiàn)階段下提高清潔能源比例對(duì)私家車(chē)碳排放效率的提高有很大空間。因此，推進(jìn)汽車(chē)動(dòng)力清潔化改造和推廣新能源汽車(chē)補(bǔ)貼政策成為短期內(nèi)最有力的碳減排舉措。

3.4.3 共享交通規(guī)模邊際效應(yīng)

車(chē)輛存量對(duì)共享交通碳排放效率的貢獻(xiàn)度最大，因此，本文討論存量規(guī)模對(duì)其碳排放效率的邊際效應(yīng)。在政策和外生環(huán)境不變時(shí)，重新應(yīng)用三階段SBM 模型和式（7）測(cè)算車(chē)輛規(guī)模減少至70%、80%、90%以及增加至110%時(shí)的碳排放效率及其邊際效應(yīng)，結(jié)果如圖4所示。

圖4 共享交通碳排放效率及邊際效應(yīng)Fig.4 Shared transportation carbon emission efficiency and marginal effect

由圖4可知，共享交通工具的碳排放效率與其規(guī)模負(fù)相關(guān)，說(shuō)明當(dāng)前投放過(guò)多，在一定程度上制約碳排放效率的提高，與效率貢獻(xiàn)度的研究結(jié)論相符。規(guī)模水平對(duì)網(wǎng)約車(chē)碳排放效率的平均邊際效應(yīng)為-0.120，即規(guī)模每減少10%，碳排放效率值將提高12.0%；同時(shí)，隨著存量的增加，負(fù)面邊際效應(yīng)有增大趨勢(shì)，表示網(wǎng)約車(chē)規(guī)模越大，其碳排放效率降低得越快，因此，現(xiàn)階段不應(yīng)盲目擴(kuò)張網(wǎng)約車(chē)規(guī)模。共享電踏車(chē)的規(guī)模對(duì)碳排放效率的平均邊際效應(yīng)為-0.198，當(dāng)共享電踏車(chē)的規(guī)模減少10%時(shí)，碳排放效率值提高19.8%；邊際效應(yīng)整體呈“U”字形，駐點(diǎn)位于90%規(guī)模附近，說(shuō)明共享電踏車(chē)的規(guī)模在現(xiàn)有基礎(chǔ)上縮減10%時(shí)，碳排放效率提升得最快。

4 結(jié)論

本文基于多投入產(chǎn)出視角，結(jié)合三階段超效率SBM 模型和效率貢獻(xiàn)度模型，對(duì)比了襄陽(yáng)市客運(yùn)交通工具碳排放效率的差異及其邊際效應(yīng)。主要結(jié)論如下：

（1）三階段SBM 模型對(duì)交通工具的碳排放效率測(cè)度更具有準(zhǔn)確性和客觀性。襄陽(yáng)市客運(yùn)交通碳排放效率呈“傳統(tǒng)公共交通（含巡游車(chē)）大于共享交通大于私人交通”的差異化態(tài)勢(shì)，因此，仍需堅(jiān)持以傳統(tǒng)公共交通工具為主，共享公共交通為輔的高質(zhì)量發(fā)展政策。

（2）從外生環(huán)境因素來(lái)看，提高便捷性對(duì)車(chē)輛存量、道路時(shí)空資源、停車(chē)面積和能源消耗多余投入的消除存在積極作用，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)顯著減少能源資源的多余消耗。從要素效率貢獻(xiàn)度來(lái)看，車(chē)輛規(guī)模過(guò)剩和能源結(jié)構(gòu)分別是制約共享交通和私家車(chē)碳排放效率的主要原因。

（3）在邊際效應(yīng)方面，共享交通車(chē)輛規(guī)模每減少10%，平均碳排放效率分別提高12%（網(wǎng)約車(chē)）和19.8%（共享電踏車(chē)）。隨著規(guī)模的縮減，網(wǎng)約車(chē)碳排放效率的正向邊際效應(yīng)減弱，共享電踏車(chē)碳排放效率的邊際效應(yīng)以“減少至90%規(guī)?！睘榻?，呈“U”型變化特征。對(duì)私家車(chē)來(lái)說(shuō)，提高清潔能源比例每增加10%，碳排放效率平均提高8.9%。在現(xiàn)階段公交線路專(zhuān)用道覆蓋率的影響下，公交車(chē)平均運(yùn)行速度每增加1 km·h-1，碳排放效率提高0.201，且邊際效應(yīng)遞減。

從研究結(jié)果來(lái)看，宜遵循“優(yōu)化存量、控制增量”原則，從新能源車(chē)輛的規(guī)?；瘧?yīng)用，交通系統(tǒng)運(yùn)行效率改善，出行時(shí)耗縮短等技術(shù)層面以及私家車(chē)使用限制，公共交通出行激勵(lì)，加強(qiáng)共享交通工具投放計(jì)劃性和停放規(guī)范性等政府管理方面，改善襄陽(yáng)市客運(yùn)交通碳排放效率。