城市纯电动公交车技术性能准入指标体系研究

董晓云， 李 斌， 赵 琳， 王雪然

(交通运输部公路科学研究院， 北京 100088)

0 引言

自2009年“十城千辆”工程开展以来，我国新能源公交车推广应用工作已实施9年，在扶持性财政补贴政策的激励与行业节能减排的诉求下，新能源公交产业已初具规模. 截止2016年底，全国新能源公交车推广数量突破16万辆，行业渗透率达到27%，并且已实现全国31个省(区、市)全覆盖；另外，截至2017年4月底，深圳已累计推广纯电动公交车14 603辆，纯电动化达90%，并计划在2017年9月底完成全市公交车100%纯电动替换工作[1]，这为公交行业全面推行“油改电”工程坚定了信心. 由此可见，我国新能源公交车的发展具有发展速度快、推广规模大、覆盖范围广的特点，新能源公交产业已呈现出不可逆转的发展趋势，并逐步从培育期转向发展稳定期.

城市纯电动公交车作为新能源公交车的重要组成部分，随着新能源公交产业的迅猛发展，其产销量呈现爆发式增长. 但由于缺乏完善的城市纯电动公交车市场准入标准，导致大规模的产品投放市场的同时质量无法得到保障，造成部分产品存在缺陷，无法满足公交企业的运营需求，同时给交通运输行业带来极大的管理压力及安全隐患.

本文从公交企业角度出发，结合纯电动公交车的实际运营情况，分析公交企业对城市纯电动公交车技术性能方面的运营需求，考虑指标体系构建原则，提出城市纯电动公交车技术性能准入指标体系，为城市纯电动公交车技术性能准入标准的建立提供建议.

1 现有城市纯电动公交车准入标准问题分析

城市纯电动公交车在全国范围内推广虽已达9年，但目前针对其技术性能的准入标准却存在诸多问题，导致目前市场上城市纯电动公交车技术水平参差不齐，公交企业抱怨不断. 通过对现有纯电动公交车技术性能准入标准文件的分析，其主要存在3方面的问题.

1.1 尚无国家层级准入标准

针对传统公交车(客车)，国家标准[2]、行业标准[3-4]、地方标准[5-6]从不同层面对其安全性、动力性、环境适用性以及质保期等技术性能做出了规定；针对纯电动乘用车，国家标准《纯电动乘用车技术条件(GB/T 28382—2012)》[7]在2012年就已发布实施. 但针对纯电动公交车(客车)，目前尚无国家标准对其技术性能方面做出规定，现阶段可作为依据的仅有《电动公共汽车通用技术条件(CJ/T 350—2010)》和《纯电动城市客车通用技术条件(JT/T 1026—2016)》两个行业标准[8-9]. 由此可见，与传统公交车(客车)以及纯电动乘用车相比，纯电动公交车(客车)技术性能的国家标准制定工作未得到行业的高度重视.

1.2 现有标准“重生产环节、轻使用环节”

现有纯电动公交车(客车)标准文件主要针对电动公交车的基本要求、试验方法、检验规则以及运输和储存要求做出了规定，偏重于规定车辆生产环节的相关制造要求，对于车辆运营环节用户所关注的车辆具体性能大多未做出明确规定. 可见，现有纯电动公交车(客车)标准在制定过程中没有站在用户角度、考虑用户需求，造成标准涉及的相关要求重生产环节、轻使用环节.

1.3 标准中部分指标项准入要求与实际需求不符

以续驶里程指标为例，标准CJ/T 350—2010[8]要求纯电动城市公共交通用客车续驶里程不低于150 km；标准JT/T 1026—2016[9]则按照纯电动城市客车类型(常规充电式、快充式、换电式)对其车辆续驶里程分别做出规定(≥150 km、≥50 km、≥100 km). 符合其规定的车辆在实际使用过程中大多不能满足公交企业的运营强度. 由此可见，目前标准所做出的要求存在不合理性，部分指标要求不符合车辆实际运营习惯及用户需求.

2 公交车运营习惯及公交企业运营需求分析

基于现有城市纯电动公交车准入标准存在的问题，对城市公交车的运营习惯以及运营企业对城市纯电动公交车的运营需求进行分析，选择能真实反映车辆运营能力的技术性能指标，是制定符合实际运营需求准入标准的基础.

2.1 城市公交车运营习惯

城市公交车的运营习惯主要指车辆服役时间和运营强度. 对于车辆服役时间，自2013年5月1日起施行的《机动车强制报废标准规定》[10]中明确规定，公交客运汽车使用13年，并对行驶达到40万千米的公交客运汽车施行引导报废. 在各地城市客运领域的实际运营中，为保证运营的安全可靠性，公交客运汽车服役时间通常为8年. 对于车辆运营强度，主要是指公交车辆单车日均运营里程，目前全国31个省(区、市)公共汽电车单车日均运营里程约为150 km[1]. 依此分析，城市纯电动公交车作为城市公共交通运输工具，应提供满足城市公交系统运营习惯的运力，以保证公交行业“油改电”工程的顺利推进.

2.2 公交企业运营需求分析

纯电动公交车包括动力系统在内的核心零部件及整车制造工艺不同于传统燃料公交车，且其核心零部件及整车的生产制造水平低于传统燃料公交车，造成其车辆技术性能水平较低，以致公交企业在城市纯电动公交车使用过程中在运营效率、安全性和经济性等方面都遇到诸多问题[11]. 针对这些问题，本文从车辆运营效率、可靠性、安全性、经济性以及售后保障5个方面分析公交企业对城市纯电动公交车技术性能方面的运营需求.

2.2.1 运营效率亟需提升

公交车辆运营效率直接影响公交企业的经济效益以及服务水平，对公交企业的重要性毋庸置疑. 城市纯电动公交车可根据能量补给方式分为换电、非快充和快充3种车型. 其中换电类型车辆占有率较低，本文不进行具体分析. 非快充类车型单次充电时长约6～8 h，由于其动力蓄电池材料以及生产工艺水平限制，目前充电时长较难有效缩短，一般利用夜间非运营时间充电，以保证其日间运营需求，因此车辆需装载更多电池保证其续驶里程，电池装载量过大又会侵占车辆载客空间，进一步影响车辆运营效率，因此车辆续驶里程与额定载客量是互相制约的2个技术性能指标. 快充类车型具有充电速度快的特点，其充电速度由其动力蓄电池快充倍率决定，快充倍率越大则补充相同电量所需时间越短. 快充类车型充电速度虽相对较快，但单次充电时长仍高于传统燃料公交车能量补给时长，且其动力蓄电池受材料所限，能量密度较低，续驶里程普遍低于非快充类车型，每日需要进行多次充电，一定程度上影响运营效率. 通过以上问题的分析可见，城市纯电动公交车运营效率普遍较低，尚无法实现1∶1比例替换传统燃料公交车，给公交运营企业带来运营和成本的双重压力. 因此，亟需通过提升车辆续驶里程、额定载客量以及快充倍率等方式解决车辆运营效率过低的问题.

2.2.2 可靠性仍需提高

产品的可靠性是指在规定的条件下和规定的时间内，产品完成规定功能的能力，产品的可靠性越高，则产品无故障工作时间越长. 城市纯电动公交车作为新兴产品，车辆整车及动力蓄电池的可靠性存在明显不足[11]：整车故障发生频率以及严重程度明显高于传统燃料公交车；动力蓄电池循环寿命过短且容量衰减过快，导致其更换周期仅为2～3年，远低于车辆的8年服役时间及公交企业的期望值. 以上问题导致车辆无故障工作时长无法保证，降低了公交企业运营效率，给企业经济效益带来损害，进而打击了企业购车热情，阻碍新能源公交车的推广应用. 因此，从满足用户需求的角度出发，应对车辆整车及动力蓄电池可靠性相关指标作出规定，以提高车辆可靠性.

2.2.3 安全性有待提高

“安全”一直是各行业生产活动中的重中之重，城市纯电动公交车作为公共交通工具，其安全性尤其重要. 纯电动公交车由于采用动力蓄电池作为其动力源且相较于传统燃料公交车增加了诸多电气设备，导致其车辆发生着火等安全事故的概率随之增加. 2011年以来，新能源公交车在全国范围内发生超过20起着火事故，并且近7成由动力蓄电池热失控引起，因此应从提高车辆整车防火安全以及动力蓄电池热失控安全入手，从2方面考虑：一方面是提高车辆技术性能，降低整车、动力蓄电池着火或爆炸发生概率；另一方面是提高安全事故发生后人员逃生概率、降低经济损失，进而提高车辆安全性.

2.2.4 经济性有待提高

产品经济性表现在2个方面：一方面是产品自身经济性，即与产品自身特性如结构、性能等有关的产品的生产成本，它由生产者负担，是产品生产过程的经济性；另一方面，是产品使用经济性，表示产品使用过程中费用节约的程度，使用费用主要包括：修理费用、使用时的能源消耗费用、因事故停产修理所造成的损失，它主要由使用者负担[12]. 城市纯电动公交车技术性能方面的经济性主要指车辆使用时的能源消耗费用，在电价相对稳定的情况下，用车辆单位载质量能量消耗量(Wh/km·kg)表征，并且该费用受车载电池总质量影响. 目前城市纯电动公交车经济性相对较低，主要有2方面原因：一方面是由于纯电动公交车电池总质量占整车整备质量比例较高、电池能量有效利用率较低，造成车辆单位载质量能量消耗量较高，车辆经济性较低；另一方面是车载动力蓄电池总质量过高，传统燃料公交车油箱在装满燃料的情况下总重量不超过0.5 t，而纯电动公交车由于续驶里程需求以及电池能量密度(Wh/kg)较低，动力蓄电池装载量平均约为2 t[13]，远高于传统燃料公交车，占用车辆载客空间影响额定载客量，同时降低了车辆经济性. 因此，为降低公交企业运营成本，提高车辆经济性，需要降低车辆单位载质量能量消耗量及电池总质量占整车整备质量比例，提高电池能量密度，以提高城市纯电动公交车经济性.

2.2.5 售后保障仍需完善

产品的生产者、销售者应对产品质量负责. 产品质量不符合国家的有关法规、质量标准以及合同规定的对产品适用、安全和其他特性的要求的，产品的生产者、销售者应当负责修理、更换、退货并赔偿实际经济损失[14]. 售后保障用以规定产品生产者、销售者的责任范围，保障消费者权益. 目前城市纯电动公交车可靠性较低，在使用过程中易发生各类故障，在此背景下车辆的售后保障方面存在严重不足：车辆整车及核心零部件质保期过短，城市纯电动公交车整车及核心零部件质保期一般为2～3年，远低于公交客运汽车8年服役时间；产品质量缺乏监督，目前诸多投放市场的在用纯电动公交车单车甚至同批次的车型均存在质量问题，带来诸多安全隐患，但针对这种情况却无针对缺陷车辆完善的召回及限制投放方案. 售后保障体系的不完善增加了公交运营企业的购车顾虑及车辆在用企业的运营成本，不利于城市纯电动公交车在全国范围内的推广应用. 因此，应从提高车辆整车及核心零部件质保期、完善召回及限制投放条件入手，完善车辆的售后保障服务水平以保障公交企业权益.

3 城市纯电动公交车技术性能准入指标体系的构建

3.1 准入指标体系构建原则

城市纯电动公交车技术性能准入指标体系是规范、评价城市纯电动公交车技术性能的重要依据，需要多层次、多角度、多环节考虑构建一套科学化、系统化、标准化、规范化的指标体系. 首先，该指标体系须重点考虑城市纯电动公交车使用者的实际运营需求，从而构建出与实际运营习惯和运营需求相匹配的指标体系；其次，指标体系应注重选取与车辆技术性能相关的指标，以此弥补现有标准“重生产环节、轻使用环节”的缺失. 综上所述，在城市纯电动公交车技术性能准入指标体系构建中要综合考虑使用需求和技术性能2方面的特性. 基于上述考虑，本文提出城市纯电动公交车技术性能准入指标体系的构建原则.

3.1.1 科学性原则

科学性原则是指在选取指标项时，应充分结合车辆自身特点，全面考虑车辆使用者的实际需求，做到指标选取有理有据，兼顾科学性与合理性. 此外，需选取国内外公认且有代表性的指标项，指标名称应尽量与国家标准、行业规范相一致，使各指标能够科学准确地反映城市纯电动公交车技术性能特点.

3.1.2 全面性原则

城市纯电动公交车技术性能的发展影响经济、交通、能源、环境等多个方面，是一项复杂的系统工程. 因此，城市纯电动公交车技术性能准入指标应具有全面性，能系统地涵盖车辆技术性能的各个方面. 在选取车辆技术性能准入指标时，一方面要单独考虑车辆核心零部件(包括动力蓄电池、电机、电控等)技术性能对整车性能的影响，另一方面要考虑运营环境(例如环境温度、地形等)对车辆技术性能的影响，二者需综合考虑，以保证车辆在实际运营中技术性能的稳定性.

3.1.3 层次性原则

反映城市纯电动公交车技术性能的指标项复杂且多样，为有效且明确表征车辆各方面的技术性能，准入指标体系须层次分明、简明扼要，紧紧围绕体系构建目标层层展开. 各指标项要内涵清晰、相对独立；同一层次各指标间应无重叠、无因果关系.

3.1.4 适度性原则

适度性原则是指准入指标体系的指标层级与指标项数量应适度. 如指标层级和指标项数目过多，将造成车辆准入试验过程过于复杂、繁琐、降低试验精度；但指标层级和指标项数目过少，将无法科学、全面、有效表征车辆技术性能. 因此，指标体系的指标层级与指标项的设置应具有一定的综合性，在保证完整表征车辆技术性能的前提下，尽量做到简约且相互独立.

3.1.5 可行性原则

可行性原则是指在建立城市纯电动公交车技术性能准入指标体系时，体系中各指标项应具有科学的定量监测或定性评价方法，数据应较易直接获取或拥有较为明确、简便的计算方式，尽量选取能够纳入国家相关部门监测、统计范围内的指标，防止具体实施和操作过程中出现指标相关数据项缺失.

3.1.6 可比性原则

准入指标体系中的各指标项应具有较好的可比性，其中包括同一指标项在不同车型间的横向可比性，以及同一车型在不同时期、不同批次间的纵向可比性. 建立城市纯电动公交车技术性能准入指标体系的主要目的之一是对城市纯电动公交车技术性能进行系统、全面、合理的限定，使其满足公交运营需求. 指标项具有可比性是保证进入市场的城市纯电动公交车技术性能满足需求的必要条件.

3.2 准入指标体系

本文从用户角度出发，结合城市纯电动公交车现有准入标准存在的问题以及公交企业对纯电动公交车技术性能方面的运营需求，遵循上述城市纯电动公交车技术性能准入指标体系构建原则，构建城市纯电动公交车技术性能准入指标体系，其中第1层为目标层，第2层为准则层，第3层为指标层，如图1所示.

图1 城市纯电动公交车技术性能准入指标体系

由图1可见，城市纯电动公交车技术性能准入指标体系准则层共包括5项指标，指标层共包括15个指标项，在保证指标层级及指标数量适度，且同一层级的指标项间不存在相互重叠、不存在因果关系的前提下，科学、全面地表征城市纯电动公交车技术性能各个方面. 准则层共包括5方面技术性能，分别从车辆“准入”、“使用”、“售后”3个环节对车辆技术性能进行规定，对车辆全生命周期的技术性能进行限定. 指标层用以表征准则层指标，共包括15项指标，各指标项均具有可行性，可通过试验直接获取或简单计算得到，同时各项指标具有可比性，不同车型间存在较大差距. 由此可见，该指标体系通过分层表示，采用适量且具有可行性、可比性的指标项科学、全面的表征城市纯电动公交车技术性能，能够为城市纯电动公交车技术性能方面准入标准的制定提供有效依据.

4 结束语

城市纯电动公交车的推广工作任重而道远，在追求推广数量的同时，不能忽视其作为公共交通公交工具的本质，包括运营效率、安全性、可靠性、经济性以及售后保障等在内的车辆技术性能应满足用户实际使用需求. 本文从用户需求出发，通过对现有城市纯电动公交车准入标准存在问题以及公交车运营习惯和公交企业运营需求的分析，提出城市纯电动公交车技术性能准入指标体系构建原则，并在此基础上建立了城市纯电动公交车技术性能准入指标体系. 在本文研究基础上，未来应重点完善产品各指标项具体准入标准. 遵循定性分析与定量分析相结合的原则，制定出具有普适性、先进性、统一性、协调性、经济性和符合社会效益的城市纯电动公交车技术性能准入标准，实现城市纯电动公交车产品优胜劣汰，有效促进新能源产业健康、可持续发展.

参考文献：

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