CAT蓄电池城市环境公共交通的燃料费排放:量化方法、技术与脱碳路径的系统综述
来源:
卡特蓄电池 发布时间:2026-10-15 10:56:40 点击: 次
摘要
公共交通是城市脱碳的核心,但其温室气体(GHG)表现因交通模式、动力技术、能源来源、乘客利用率、路线和地形条件、运营背景以及核算边界而异。本系统综述综合了全球范围内关于公共客运交通温室气体排放的定量证据。检索了Scopus、Web of Science和交通研究国际文献库(TRID),截至2026年9月9日。主要定量研究报告了公共交通特有的温室气体、CO2,二氧化碳2或碳足迹结果均符合纳入标准。在识别出的1616条记录中,根据PRISMA 2020筛选标准,最终纳入了93份报告,涵盖92项基础研究。生命周期评估是最常见的研究设计(42项研究),其次是直接测量(33项)和建模/模拟(13项)。公交车在证据库中占据主导地位(81项研究),电池电动或基于电力的路径在45项研究中得到了考察。69份报告提供了可信的主要定量值。在56份具有明确比较方向的报告中,55份报告显示所评估的公共交通方案排放量较低。由于功能单位、系统边界、技术、能源路径和运行环境存在显著差异,结果未进行合并分析。21项研究的方法学置信度为高,71项为中等。总体而言,脱碳表现取决于能源供应、利用、基础设施和生命周期假设,这表明公共交通技术应被视为依赖特定背景的交通-能源系统组成部分,而非本质上的低碳解决方案。本综述未进行前瞻性注册。
1. 引言
城市交通支持人们获取就业、教育、医疗和参与社会活动的机会,但它也带来了巨大的环境压力。当前的脱碳策略日益将电气化、多模式整合和能效提升相结合,同时力求保持可达性和服务质量。最近的城市科学综述强调,可持续交通取决于交通技术、基础设施、能源系统和治理之间的相互作用[1,2]. 公共交通是这一转型的核心,但其环境表现取决于服务的能源供应、运营方式、使用情况、建设过程以及评估方式。
公共交通还与当地空气质量、暴露模式、城市形态、可达性和生活质量相互作用。来自城市科学的证据表明,这些影响在不同城市和不同时期存在差异[3],而相关研究则强调了安全、公平、包容、参与和用户感知在可持续交通中的作用[4,5]。因此,脱碳与公共健康和宜居性相关,但气候成果、当地空气污染物浓度、暴露水平和健康结果在分析上仍是不同的。在本综述中,非温室气体环境和健康成果被视为背景或下游影响,而非主要证据合成的终点。
定量证据说明了这种区别。在有利的能源和运行条件下,电池电动和混合动力巴士可大幅降低生命周期碳排放,相比柴油巴士而言[6,7],而现实世界中混合动力巴士的测量结果表明,非二氧化碳2温室气体和路线条件可能会抵消部分预期收益[8]。电动巴士的排放量也会随充电策略和发电组合而变化[9],并且在电网不确定性下的概率核算得出的结果取决于时间碳强度,而非仅仅取决于车辆技术[10]。替代燃料也表现出类似的异质性路径:生物柴油可以降低上游温室气体排放,而氢能的表现则很大程度上取决于生产路径[11,12因此,如果没有明确的能源路径和分析边界,技术标签是不够的。
同样的问题在不同交通方式和基础设施中普遍存在。铁路和地铁系统在客运量较高时可实现低运营排放,但基础设施建设、电力生产和隐含排放可能会实质性地改变生命周期评估的结论[13,14,15]。然而,地下系统的低运营温室气体排放并不一定意味着当地污染物暴露水平较低。在费城地铁站的测量结果显示,地下细颗粒物(PM2.5)、黑碳和超细颗粒物的浓度明显高于相应的地面水平[16]。这些局部空气质量结果在分析上与温室气体表现有所区别,因此在此被视为背景证据,而非气候结果综合评估的一部分。相反,在某些生命周期比较中,快速公交系统的基础设施相关排放可能低于轨道交通[17],而其他关于公交和轨道交通的研究则报告称,通过车队更新、电气化或交通方式转变可实现显著的减排[18,19,20因此,公共交通系统在按客公里评估时可能显得碳效率较高,但在按车辆、线路、系统年或生命周期评估时则可能表现较差。这些差异并非仅仅是技术细节;它们决定了规划者和政策制定者认为哪些干预措施更具优势。
现有的城市交通综述已综合了与智能交通系统、智慧城市技术、无障碍环境以及可持续交通挑战相关的更广泛主题[1,2]。在公共交通脱碳这一更具体的领域内,多项综述研究了特定的交通方式、技术、方法论路径以及政策问题。先前的综合研究探讨了城市公共交通在低碳转型中的实验[21];城市轨道交通系统中的温室气体测量[22];以及更广泛交通领域的生命周期碳评估[23];影响零排放公交车采用的因素 [24];以及电动公交车的采用、转型和采购 [25]。最近的综述则专门关注地铁脱碳 [26];氢燃料电池公交车的生命周期评估 [27];以及公交车队技术、温室气体核算、成本和政策 [28总的来说,这些研究为可持续出行和交通脱碳提供了大量知识,但其研究范围仍主要局限于特定模式、技术、方法、治理或实施层面。
对这些综述的比较发现,现有证据合成中存在一个特定的空白。没有任何一项综述同时具备以下特征:仅限于以公共交通为对象的原始定量温室气体结果;涵盖巴士、快速公交系统、无轨电车、地铁/地铁、轻轨/有轨电车以及城市/通勤铁路;将直接测量、生命周期评估、建模、背包和基于情景的方法及其系统边界和功能单位进行比较;并将研究层面的方法学置信度纳入对报告的排放结果的解释中。本综述通过综合专门归因于公共客运的定量温室气体证据,同时保留解释研究间差异所需的方法学背景,从而填补了这一跨模式和跨方法的研究空白。
表1突出了现有综述文献与本综述之间的区别。以往的综述通常孤立地探讨特定的交通方式、技术或方法论视角,而本综述则将交通方式、能源路径、温室气体量化方法、系统边界、功能单位和方法论置信度整合到一个统一的分析框架中。
表1。相关综述与本系统综述的范围对比。

因此,本系统综述提出以下问题:全球城市环境中的公共交通系统如何对温室气体排放产生影响,以及交通方式、动力技术、能源来源、方法论路径和系统边界如何影响其报告的排放表现和脱碳潜力?本研究的目标是综合全球关于公共客运交通温室气体排放的证据,阐明用于量化这些排放的方法,识别与报告的排放量较低或较高相关的重复性技术和能源路径,并明确决定解释结果的方法论条件。本综述专门针对可持续城市交通和低碳城市环境进行构建;它不会事后重新定义准入标准以纳入公共卫生结果。
2. 材料与方法
2.1. 评价设计与报告框架
本系统评价遵循PRISMA 2020 [29]指南,搜索报告结构按照PRISMA-S [30]进行编排。本评价未进行前瞻性注册,也未准备或发布正式的评价方案。文献纳入的单位是报告,而用于研究层面描述性综合的单位是基础研究。这种区分是必要的,因为两份纳入的报告(SR000546和SR000608)代表了一项基础研究;两份报告在文献层面均被保留,但被链接到同一个研究标识符,以防止定量重复计算 [31,32].
该综述工作流程包括数据库导入、去重、独立标题/摘要筛选、全文检索与资格评估、报告与研究关联、结构化提取、方法学置信度评价、描述性合成、图表生成、PRISMA审计以及最终纳入参考文献集的导出。所有关于资格、提取、评价、协调、合成和解释的决策均由两名人工评审员做出:V.R.-T(评审员1)和X.M.-V(评审员2)。计算脚本仅限于确定性记录管理、审计追踪保存、算术检查、合成表和图表生成以及可重复导出;它们不会生成评审员决策,也不会取代人工判断。
2.2. 评审问题与入选标准
本综述探讨了将温室气体排放归因于公共客运的初步定量证据。纳入标准要求公共交通必须作为明确的分析对象,而非背景变量。仅当公共交通的排放结果能被单独识别时,多模式研究才符合纳入条件。若无法分离出归因于公共交通的排放量,则仅报告避免排放或系统范围排放的研究将被排除。仅有能源消耗数据,而缺乏温室气体、二氧化碳或碳足迹结果的研究,不足以纳入。2,二氧化碳2,或碳足迹结果的研究,不足以纳入。
用于标题/摘要筛选和全文评估的最终入选标准框架总结在表2.
表2。用于标题/摘要和全文评估的最终入选标准框架。
2.3. 信息来源与检索策略
在Scopus、Web of Science和TRID中进行了检索,最终在所有三个数据库中的检索于2026年9月9日完成。我们的检索策略结合了三个概念区块:公共客运、温室气体/碳结果以及明确量化。各数据库特定的检索字符串见表3。筛选后未引入额外的检索词;综述完全基于预设的纳入标准以及通过报告的检索策略所识别的证据。
表3。本综述中使用的特定数据库检索策略。

在稿件修订期间,还额外审查了密切相关的综述文章,以确定本综述相对于现有证据合成的贡献。这些次级出版物仅用于背景比较,未纳入主要证据集;因此,它们并未改变资格标准、研究选择过程或PRISMA计数。
在稿件修订期间引用的额外出版物,用于阐明非温室气体环境结果或测量方法,并未纳入主要证据集,也未改变入选标准、定量合成或PRISMA计数。
2.4. 记录管理与去重
从三个数据库中检索到的所有记录均导入到一个基于R的通用工作流程中,并分配了持久标识符。通过精确匹配和模糊匹配识别出候选重复组,随后进行人工审核。经人工确认,共剔除263条重复记录,剩余1353条唯一记录用于筛选。在去重过程中未做出任何纳入或排除决定。审计输出保留了源记录、重复组分配、处理结果和移除决定,以确保能够复现PRISMA流程图中的计数。
2.5. 标题和摘要筛选
V.R.-T.(审稿人1)和X.M.-V.(审稿人2)根据预设的资格标准独立筛选了所有标题和摘要。决策记录为“纳入”、“排除”或“不明确”,排除和真实不确定性均附有标准化的原因代码,且仅在两位审稿人都完成筛选后才进行比较。筛选标准要求:明确的公共客运、温室气体/碳排放结果、定量分析、公共交通归因、实质相关性和原始证据。分歧由两人单独审查,并通过共识解决。在调解前,原始一致率为75.0%,Cohen's kappa系数为0.333。调解后,272份报告进入全文检索阶段。
2.6. 全文检索与资格评估
在寻求检索的272份报告中,202份已获取并进行了全文评估,而70份未能检索到。全文评估由V.R.-T.(评审员1)和X.M.-V.(评审员2)于2026年9月10日至14日期间独立进行,均采用相同的核心入选标准。评估特别关注温室气体(GHG)结果是否专门归因于公共交通,以及交通方式转变或系统范围内的效益是否包含可分离的公共交通排放结果。在两项评估完成后对决策进行了比较,分歧通过共识解决。在协调之前,原始一致率为81.7%,Cohen's kappa系数为0.639。共识最终排除了109份报告,保留了93份。最常见的排除原因是缺乏温室气体/一氧化碳(GHG/CO)2/碳排放结果(37份报告),仅避免或系统范围内的排放而无所需的公共交通特定结果(34),无公共交通特定结果(15),以及无明确的温室气体量化(10)。
完整的研究筛选过程总结在PRISMA 2020流程图(图1),包括识别出的记录数量、剔除的重复记录、筛选的记录、寻求和检索的报告、全文排除的报告,以及最终纳入的报告和基础研究。

图1。用于识别、筛选、检索、全文资格评估和纳入的PRISMA 2020流程图。
2.7. 报告与研究关联
在合成前,对纳入的93篇报告进行了重复发表关系审查。其中91篇报告各代表一项研究,而SR000546和SR000608被关联为同一项基础研究的两篇报告,最终产生92项独立研究。研究层面的计数使用主要报告,而保留补充报告以确保文献完整性并避免上下文信息丢失。为确保识别透明,此处统一引用了全部93篇纳入报告[6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,17,18,19,20,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107,108,109],所纳入报告的详细特征及相关研究见补充表 S6.
2.8. 数据提取与人工核实
在报告层面提取了结构化字段,涵盖了文献信息、地理位置、研究目标与设计、运输方式、服务或车辆配置、燃料或能源来源、技术/动力总成、研究周期、数据来源、乘客需求或占用率、软件、方法论、排放核算方法、系统边界、生命周期阶段、功能单位、排放因子、对比/情景、不确定性与敏感性分析、报告的温室气体结果以及政策相关性。每份纳入的报告都与其更正后的本地全文PDF进行了核对,最终综合分析中使用的全部93行报告级研究特征、方法学和排放结果均被标记为已验证。初步提取由V.R.-T.(审稿人1)使用标准化提取框架完成,随后由X.M.-V.(审稿人2)对照相应的全文报告进行核查。任何分歧均通过共识解决,仅保留经人工验证的条目用于综合分析。
对于定量结果,当来源报告了可辩护的主值时,提取优先考虑该值,但保留原始来源单位和功能单位。69行报告包含主定量值;24行未包含可辩护的单一聚合值,因此以叙述方式保留,而非简化为任意数字。未对不兼容单位计算标准化值。这种方法避免了对方法学上不兼容的结果强加数值精度。
2.9. 方法学-置信度评估
对92项基础研究应用了针对本次综述的、基于领域的、方法学置信度框架。该框架旨在为异质性交通排放研究提供透明的评估,并非作为经过验证的临床偏倚风险评估工具。评估了六个领域:(1)目标、运输系统和排放结果的清晰度;(2)数据来源的质量和代表性;(3)温室气体量化方法的透明度和适当性;(4)系统边界、功能单位、假设和排放因子的明确性;(5)比较对象/情景设计以及分配或关键假设的处理;以及(6)不确定性、敏感性、局限性和可重复性。领域判断为“是”、“部分”、“否”、“不明确”或“不适用”,并分配“高”、“中”、“低”或“不明确”的总体置信度判断,不进行数值评分。方法学置信度评估由V.R.-T.(审稿人1)完成,并由X.M.-V.(审稿人2)对照相应的全文报告进行核实;在综合之前,通过共识解决领域判断中的任何分歧。
2.10. 合成与统计处理
该综合分析具有描述性,并围绕研究年份、地理位置、设计、运输方式、能源路径、量化方法、系统边界、生命周期阶段、功能单位、排放因子来源、相对于比较对象的方向、不确定性/敏感性分析以及方法论置信度展开。研究层面的计数使用了基础研究标识符,以确保Huang–Kahn研究的两份报告不会被重复计算[31,32]。诸如运输方式和能源来源等类别并非互斥,因为单项研究可能会评估多种运输方式、燃料或技术。
未计算合并均值、标准化效应或元分析估计值。证据基础在排放指标、单位、功能单位、时间基准、系统边界、生命周期阶段、技术、情景、载客量、电网构成和对比对象方面存在显著差异。因此,效应方向汇总仅被解释为对明确报告的比较结果的描述性背包,而非某项技术能够减少排放的合并概率。这种区分对于在具有不同电力系统、乘客载荷、基础设施寿命和运行条件的城市间进行政策转移尤为重要。
由于本综述未估算共同效应或进行荟萃分析,因此未对缺失结果导致的偏倚(包括发表偏倚或选择性报告偏倚)进行正式评估。同样,未应用正式的结局层面证据确定性框架(如GRADE);针对本综述的方法学信心评估是在研究层面进行的,不应被解读为证据群的确定性评级。
2.11. 软件、可重复性与人工审核流程
该可重复工作流程在Windows操作系统(美国华盛顿州雷德蒙德微软公司)上使用R语言4.5.2版本(奥地利维也纳统计计算R基金会)实现,通过脚本化阶段进行数据导入、去重、筛选管理、全文追踪、提取准备、合成、图表生成、PRISMA审计和参考文献导出。分析就绪的CSV文件、审计表、SVG图表、最终RIS文献库以及PRISMA/Urban Science主检查清单作为限制级输出文件生成。最终报告审计确认了九项PRISMA算术和链接一致性检查全部通过。结构化综述数据集和R分析脚本尚未存入公共数据库,可根据合理要求向通讯作者索取。
所有筛选、资格评估、最终数据提取、方法学可信度评价、一致性核对、证据解释以及最终分析决策均由人工评审团队完成并验证。V.R.-T.担任评审员1,X.M.-V.担任评审员2。使用R脚本进行确定性数据管理、去重支持、审计追踪、算术一致性检查、图表生成以及可重复导出。生成式人工智能仅用于辅助工作流程组织、脚本开发与完善、一致性检查、综合组织以及语言起草与编辑。它并未独立决定资格、分配最终的方法论置信度判断、生成最终分析结果,或取代人类的科学判断。OpenAI ChatGPT (GPT-5.6 Sol; OpenAI, San Francisco, CA, USA) 仅用于辅助工作流程组织、脚本开发与完善、一致性检查、综合组织以及语言起草与编辑。
3. 结果
3.1. 研究筛选
检索共识别出1616条记录。在剔除263条重复记录后,1353条唯一记录经过标题/摘要筛选,其中1081条被排除。对272篇报告进行了全文检索;其中70篇无法获取,剩余202篇报告接受全文符合性评估。此阶段又排除了109篇报告,最终纳入93篇报告,涉及92项基础研究。
详细的研究筛选计数和排除原因报告于第2.6节和图1.
3.2. 时间与地理分布
92项基础研究发表于2006年至2026年间,2020年后呈现显著加速趋势。其中62项研究(67.4%)发表于2020年至2026年,包括2025年的14项和2026年的9项。2020年后,关于公共交通碳排放的定量研究显著增加。
证据库在地理分布上具有多样性但并不均衡。中国占19项研究,其次是美国(14项)、巴西和英国(各8项)、波兰(7项)以及加拿大和印度(各6项)。有几个国家仅有一项研究。这种集中性至关重要,因为电力碳强度、燃料生产、车队、占用率、气候、基础设施和运营实践都具有地理差异性。图2和图3总结了时间与地理分布情况。

图2。92项基础研究按出版年份的分布情况。

图3。92项基础研究按国家或地区背景的分布情况。
3.3. 研究设计、公共交通模式与能源路径
生命周期评估(LCA)是最常见的研究设计(42项研究),其次是直接测量(33项)、建模或模拟(13项)、情景/比较评估(2项)、排放清单/核算(1项)以及统计/计量经济分析(1项)。LCA提供了更广泛的系统边界覆盖,而直接测量主要捕捉观察到的运行性能。
公交车在证据库中占据主导地位,出现在81项研究中。地铁/轻轨出现在34项研究中,轻轨/有轨电车出现在17项研究中,城市/通勤铁路出现在12项研究中,快速公交系统(BRT)出现在11项研究中,无轨电车出现在8项研究中。这些交通方式的统计数据并非互斥。能源和动力方面的证据同样呈现出多路径特征:柴油出现在76项研究中;电池电动/电力出现在45项研究中;压缩天然气(CNG)出现在33项研究中;汽油、混合动力和氢燃料电池各出现在30项研究中;生物柴油/生物燃料出现在23项研究中;液化天然气(LNG)和架空电缆供电出现在13项研究中;插电式混合动力出现在7项研究中。图4和图5阐明模式和能量路径的广泛性。

图4。纳入研究的公共交通模式覆盖范围。

图5。纳入研究的能源或动力路径覆盖范围。
所纳入证据库的选定特征总结在表4.
表4。纳入证据库(92项基础研究)的选定特征。
3.4. 温室气体量化方法、系统边界和功能单位
量化方法分布与研究设计概况相呼应:42项研究采用生命周期评估(LCA),33项采用直接/道路测量,13项采用模拟或工程模型,2项采用情景/比较评估,1项采用温室气体/碳背包方法,1项采用统计/计量经济分析。系统边界则更为多样化。45项研究评估了运行/使用阶段,26项评估了全生命周期,13项评估了发电,9项评估了尾气排放/从油箱到车轮,6项评估了从油井到车轮,4项评估了基础设施/建设,其余较少研究涉及燃料/能源生产或从油井到油箱。图6和图7显示这两个分布。

图6。92项基础研究中温室气体量化方法的分布情况。

图7。92项纳入研究的系统边界分布。
在90项研究中,运营被纳入生命周期阶段,29项研究涉及燃料或能源生产,8项涉及基础设施,6项涉及车辆制造,2项涉及维护,1项涉及寿命终结。功能单位也多种多样:30项研究报告了每系统/年的结果,30项每车辆公里,26项每车辆,22项每乘客公里,19项每乘客/行程;12项保留了原始报告的单位而未进行统一重新表述,还有几项研究使用了特定于系统或路线的单位。这种异质性直接限制了数值汇总。
最常见的系统边界和功能单位选择及其解释性含义总结在表5.
表5。常见的系统边界和功能单位选择及其解释性影响。
3.5. 报告的温室气体排放结果
在93行报告级结果中,有69行在原始报告单位中得出了可辩护的主要定量值;24份报告提供了相关证据,但未提供单一的可辩护汇总值。由于提取的结果混合了百分比、绝对吨数或公斤数、每乘客排放量、车辆或车队总量、系统年度清单以及生命周期总量,因此未采用统一的标准指标。2/CO2e,因此未采用统一的标准指标。
在包含相对于比较对象的限制级方向的56行报告中,55行被归类为LOWER,1行被归类为HIGHER。这种分布不应被解释为汇总效应估计:比较对象的定义、技术、运行环境、功能单元和系统边界存在显著差异。唯一的HIGHER结果出现在对印度城市公共交通系统的比较中,在评估假设下,地铁案例的整体CO排放量高于BRT[2图883]. 因此总结的是报告的方向,而非统计概率。 therefore summarizes reported direction, not statistical probability.

图8。相对于对照组的限制级报告结果方向(仅包含56行报告;非合并效应值估计)。
保留原始研究报告单位且未进行合并的代表性定量结果汇总于表6.
表6。保留原始研究报告单位的代表性定量结果。这些数值仅供参考,未进行汇总。
3.6. 技术与特定模式模式
3.6.1. 公交电气化与电力结构依赖性
在多项巴士研究中,电池电动技术通常比柴油车报告的温室气体排放量更低,但具体幅度因电网碳强度、充电时间、路线能源需求、车辆制造以及所选生命周期边界而异。在西班牙,一项生命周期对比研究报告称,电动巴士的生命周期二氧化碳排放量比传统柴油巴士低约60%[2],而另一项生命周期研究报告称排放量减少了约11.58%,并表明更清洁的发电方式能显著改善电动巴士的燃料循环排放[6]匈牙利的一项分析表明,充电策略本身改变了与电力相关的排放[7],并且在电网不确定性下的动态核算进一步证明,单一固定的电力因子可能会掩盖时间上的变化[9], and dynamic accounting under grid uncertainty further demonstrated that a single fixed electricity factor can obscure temporal variation [10].
城市和车队转型研究报告了显著的绝对节约,但仍具有特定背景的局限性。布加勒斯特的车队更新据报道比前一年减少了近13%[18];贝洛奥里藏特的全面电气化估计每年可避免约125,414吨二氧化碳排放2[48];而奇利安和奇利安韦霍的替换方案报告了9429吨二氧化碳排放量的减少[2]. 波士顿和米兰的开放数据线路级分析表明,在特定路线上,电动巴士的排放量远低于柴油巴士 [19]. Open-data route-level analysis in Boston and Milan suggested very low electric-bus emissions relative to diesel on selected routes [77], while regionalized net-zero modeling in Canada showed that fleet electrification and electricity-system transition should be planned jointly [76].
在这些研究中,电气化表现出持续的方向性优势,尽管其优势幅度在不同场景下并不具有可移植性。这一模式在两种方法学置信度水平上均有体现,在电池电动/电力证据库中包含13项高置信度和32项中等置信度的研究(表7);剩余的不确定性在于电网演变、充电策略、利用率和生命周期假设如何改变不同城市和不同时间段内的这种优势。
表7。方法论置信度分布、置信度分层方向性结果以及不确定性/敏感性总结。
3.6.2. 混合动力、压缩天然气、生物燃料和氢能路径
混合动力巴士通常提供的减排效果小于纯电动巴士,但在充电基础设施或电力供应限制全面电气化的短期内,它们能提供近期的效益。然而,混合动力巴士的实际测量结果表明,一氧化二氮(N2O)是温室气体排放的重要组成部分,并显示出路线运营会影响其表观效益[8]。替代燃料的结果甚至更依赖于路径。道路生物柴油测试报告显示,与化石柴油相比,纯可再生燃料在从油井到油箱的过程中实现了大幅温室气体减排[11],而替代燃料公交车的生命周期分析表明,氢能的排放水平可能处于最低或最高水平,这取决于氢气生产是基于可再生能源还是化石燃料[12].
因此,如果不明确生产能源和地理背景,氢能与电池电动的比较就无法推广。英国情景分析发现,低碳巴士路径相对于传统选项可能更具优势[81],而最近的燃料电池/电动巴士研究则强调,运行能耗和当地条件会影响比较性能[65,66]。这些结果进一步表明,有必要将使用端的“零排放车辆”与整个能源和车辆生命周期内的低温室气体排放性能区分开来。
对于替代燃料,路径依赖性比任何普遍排名都更具说服力。这种谨慎态度对于氢能尤为重要,共有5项研究被评为高置信度,25项被评为中等置信度(表7);尚未解决的问题是,有利的氢气结果是否在不同的生产路径、电力系统和运行背景下依然存在。
3.6.3. BRT、地铁、铁路和基础设施效应
轨道交通和快速公交(BRT)的研究将分析范围扩展到了车辆技术之外。在评估假设下,极轻轨与快速公交的生命周期对比发现,快速公交的生命周期温室气体排放总量更低[17],而里约热内卢快速公交分析报告称,在考虑基础设施和运营后,生命周期二氧化碳排放量大幅减少[2]。地铁研究显示,系统排放量巨大,但也存在潜在的交通方式转移效益:南京地铁研究量化了每日系统和基于乘客的排放量[46],谢泼德地铁分析评估了系统的净温室气体影响[33],而加拿大的区域化净零建模显示,车队电气化和电力系统转型应进行联合规划[13],并且孟买的研究报告称,这与出行方式转变和多性向出行有关 [15,20].
基础设施核算在一些铁路研究中显著改变了结果解读。一个地铁站建设模型将大部分排放归因于隐含/建设组件[14],而深圳地铁的运营核算记录了随着系统扩张而产生的大量累计排放量[108因此,铁路系统在高利用率下可实现较低的每乘客排放量,同时仍承担着大量的建设或电力相关碳负担;相关结论取决于政策问题是涉及运营效率、边际乘客出行、网络扩展还是完整的生命周期影响。
在轨道交通和快速公交(BRT)的研究中,基础设施和利用率对温室气体排放表现的影响比任何稳定的交通方式排名都更为一致。地铁/轻轨的证据主要为中等置信度(3项高置信度;31项中等置信度),而规模较小的快速公交证据库包含4项高置信度和7项中等置信度的研究(表7),这限制了直接进行交通方式比较的普适性。
3.6.4. 载客量、拥堵情况与运行条件
运营和地形条件成为温室气体强度的反复修正因素。走廊分析表明,乘客载客量、道路坡度、拥堵情况和燃料选择可以相互作用,从而改变公交车排放量和人均排放量[98]。这些发现表明,地形不仅是一个地理描述符,更是一个运营决定因素,会影响能源需求、技术性能以及特定车辆或动力配置的适用性。车队和网络优化也能降低成本和排放,正如在旧金山所证明的那样[89]. 这些研究表明,脱碳不仅仅是一个采购问题:服务设计、乘客需求、载客率、路线概况、充电或加注物流以及运营效率,都可能决定低碳技术在实践中能否实现其预期效益。
3.7. 方法论置信度、不确定性与敏感性
71项研究的整体方法论置信度为中等,21项为高;没有研究获得低置信度评级。全部92项研究均明确界定了目标、交通系统和排放结果,且均采用了被判定为透明且适用于本综述目的的量化方法。数据源质量与代表性在58项研究中被评为部分符合,34项为符合。系统边界、功能单位、假设和排放因子在66项研究中被完全界定,26项为部分界定。比较对象/情景领域在55项研究中为符合,7项为部分符合,其余研究则无需适用比较对象。最普遍的缺陷在于不确定性/可重复性领域,该领域在84项研究中仅为部分符合,仅8项研究为符合。
仅有16项研究明确报告了不确定性分析;73项未明确报告,另有3项无法明确分类。31项研究进行了敏感性分析,而61项研究未进行或未明确报告。图9总结了整体方法论的置信度。当输入不确定性、占用率、电网构成或寿命假设未被系统性传播时,这些模式支持对不同技术之间精确数值差异的谨慎解读。

图9。92项基础研究的总体方法学置信度判断。
当方法论置信度与报告的比较结果方向一起考虑时,整体模式保持一致,但其证据强度在不同文献中有所差异。在56项具有明确方向的报告级比较中,20项源自置信度评级为“高”的研究,且这20项均报告所评估的公共交通方案排放量较低。其余36项比较源自置信度评级为“中”的研究,其中35项报告排放量较低,1项报告排放量较高。高置信度证据集中在与公交相关的研究中,而其他几种模式和路径的证据则主要依赖于中等置信度的研究。因此,在方法学上更强的子集中也存在相同的方向性模式,尽管其效应量和可推广性都无法在不同的研究设计和背景中进行概括。这些计数不应被解释为汇总效应或结果层面的证据确定性估计。
3.8. 温室气体表现的交叉决定因素
在整个证据库中,技术选择仅能解释报告的温室气体表现中部分的变化。五个交叉决定因素在其他条件不同的研究中反复改变了结果:能源路径的碳强度、乘客利用率、路线和运行条件、车辆和基础设施的生命周期处理,以及用于定义系统边界和功能单位的核算选择。这些决定因素往往相互作用。在低碳电网运行且载客量高的电池电动公交车,其优势可能非常显著;然而,若使用高碳排放电力、低载客率、考虑电池更换或更宽的生命周期边界来评估相同技术,其优势则会大幅缩小。同样的逻辑也适用于铁路和地铁系统,高运力运营可摊薄人均排放,但建设和电力相关的负担依然不可忽视。这些相互作用使得温室气体排放表现成为一种系统属性,而非交通方式或动力技术的固定属性。
能源供应是这些交叉影响因素中最显而易见的。电动巴士研究表明,即使车辆技术保持不变,充电时机和电网构成也会改变运营排放[9,10]。区域化电气化分析同样表明,车队转型和电力系统脱碳是相互依赖的过程[76]。氢能证据也印证了这一原则,因为上游生产过程可能使燃料电池巴士从相对低碳的路径转向相对高碳的路径[12,65,66]。生物燃料研究同样依赖于原料和上游生产的假设[11]。这意味着,除非明确能源路径、地理背景和时间跨度,否则诸如电动、氢能、生物燃料或零排放车辆等标签不足以用于气候评估。对于计划长期车队投资的城市而言,相关问题不仅在于能源当前的碳强度,还在于该强度在资产整个生命周期内预计将如何演变。
乘客利用率和运行条件也会改变报告的温室气体排放表现。乘客占用率改变了衡量服务效率的分母,而地形和道路坡度、拥堵、路线长度、停靠频率、气候控制需求以及驾驶条件则会改变车辆的能源消耗。走廊层面的证据表明,乘客载荷和道路状况会显著改变每位乘客的排放量[98],并且网络优化表明,服务设计可以在不完全依赖新型推进技术的情况下减少排放[89]。地铁和铁路研究同样表明,高容量系统受益于将固定运营和基础设施负担分摊到庞大的客流量中[15,20,33]. 这些发现有助于解释为什么车辆公里指标和客公里指标可能得出不同的结论。因此,在运营管理方面,提高可靠性、载客率、线路分配和班次效率可以作为脱碳策略的一部分,而不仅仅是服务质量的干预措施。
基础设施和其他生命周期资产引入了额外的变异来源。建设排放对于固定导向系统尤为重要,并且可能改变铁路和公路替代方案的相对排名[14,17]。公交系统避免了一些铁路特有的土木工程,但仍需承担车辆制造、电池、车库、充电、道路使用和更换的负担,这些负担在仅考虑运营的研究中可能会被忽略。BRT与极轻轨的比较[17]、里约热内卢BRT的生命周期评估[46]以及地铁建设和生命周期研究[14,15] 共同表明,当规划决策涉及网络扩展时,基础设施不能被视为可忽略的背景项。资产寿命也至关重要,因为隐含排放量实际上是在多年的服务和客运需求中摊销的。只有当最终系统得到充分利用且运营节省得以持续时,高碳排放的建设阶段才能随时间推移被抵消。
报告结果还取决于分析选择。在92项研究中,45项侧重于运行/使用,26项采用全生命周期边界,13项明确处理发电环节,9项采用油箱到车轮边界,6项采用油井到车轮核算。功能单位同样具有异质性,其中30项研究以每系统/年为单位,30项以每车辆公里为单位,26项以每辆车为单位,22项以每乘客公里为单位,19项以每乘客/行程为单位。这些类别回答了不同的政策问题,不应视为可互换。仅限运营的指标对车队管理有用,基于乘客的指标用于衡量服务效率,系统年库存用于市政气候核算,而全生命周期结果则用于战略性技术或基础设施的比较。因此,观察到的异质性不仅是统计上的不便,它还反映了城市交通规划中根本不同的决策背景。影响公共交通温室气体表现的主要交叉决定因素总结如下:表8.
表8。影响公共交通温室气体表现的交叉影响因素。

方法论置信度评估并未改变对这些交叉影响因素的识别,但限制了其推广的强度。它们的影响在HIGH和MODERATE置信度的证据中均有体现,而精确的技术排名和数值减排估算仍不够稳健,因为大多数研究未能充分传播相关假设中的不确定性或敏感性。
3.9. 证据集中度、可转移性与成熟度
The evidence base was large enough to identify recurring patterns but remained strongly concentrated by mode. Bus-related evidence appeared in 81 of 92 underlying studies (88.0%), compared with 34 studies for metro/subway (37.0%), 17 for light rail/tram (18.5%), 12 for urban or commuter rail (13.0%), 11 for BRT (12.0%), and eight for trolleybus (8.7%). Because categories were non-mutually exclusive, these percentages describe coverage rather than shares of a single partition. This imbalance means that the strongest technology-comparison evidence concerns bus fleets. The strongest technology-comparison evidence concerns bus fleets, particularly diesel, electric, gaseous-fuel, hybrid, biofuel, and hydrogen pathways. Conclusions for rail, tram, trolleybus, and BRT are supported by fewer studies and are often more dependent on local infrastructure, electricity supply, and project-specific assumptions. General statements about “public transport” therefore inherit a bus-heavy evidence structure.
这些测量结果通过增进对实际运行排放的理解,补充了以温室气体为核心的评估,尽管特定污染物的实际行驶排放结果不应被视为等同于全生命周期温室气体表现。建模则允许对尚未大规模应用的技术和转型情景进行前瞻性评估。如果将这些方法有意识地结合起来,证据将更具说服力——例如,当实际测量数据用于校准全生命周期或模拟模型,以及随后将建模的转型路径与观察到的车队表现进行比对时。110]. These measurements complement GHG-focused assessment by improving understanding of real-world operational emissions, although pollutant-specific RDE outcomes should not be interpreted as equivalent to life-cycle GHG performance. Modeling allows prospective assessment of technologies and transition scenarios that may not yet exist at scale. The evidence would be stronger where these approaches are deliberately connected—for example, when real-world measurements calibrate life-cycle or simulation models and when modeled transition pathways are subsequently checked against observed fleet performance.
功能单位的选择进一步限制了可比性。尽管以客公里为明确的功能单位是比较不同容量和载客率服务的核心,但仅有22项研究采用了这一指标。相比之下,有30项研究报告了每车辆公里,30项报告了每系统/年。基于车辆和系统的衡量指标对运营和库存很有价值,但它们无法直接揭示系统为乘客提供移动服务的效率。当比较高容量轨道交通与道路公共交通,或评估低客流量的碳排放后果时,这一差距尤为突出。更成熟的证据库应至少报告一项服务产出指标,并与绝对车队或系统排放量并列。
地理集中性引入了额外的可推广性约束。中国和美国共贡献了33项研究,而巴西、英国、波兰、加拿大和印度也具有相对较好的代表性。许多其他城市区域仅出现一次或根本没有出现。可推广性受到限制,因为电力碳强度、燃料供应链、气候、乘客需求、车辆标准、基础设施实践和网络成熟度因地而异。低碳电力系统的经验不应机械地推广到煤炭密集型电网,正如高客流量的大都市走廊不应被视为低密度网络的代表一样。因此,在解释可推广性时,应将地理背景视为一种分析条件。
方法论置信度结果表明,现有证据库虽具参考价值,但对于通用技术排名而言尚未完全成熟。全部92项研究的整体评价为高或中等,但仅有16项明确报告了不确定性分析,31项报告了敏感性分析。因此,大量文献仅提供了可信的点估计值,未能充分量化结果对电网因素、占用率、车辆寿命、基础设施寿命、燃料路径或更换计划等不确定因素的响应情况。因此,当基础假设未在合理替代方案中得到验证时,应谨慎解读基于中心情景得出的技术排名。
4. 讨论
4.1. 主要发现
从已审查的温室气体证据中,并未得出单一的公共交通技术排名。相反,报告的性能表现取决于动力技术、能源供应、乘客利用率、基础设施和核算选择之间的相互作用。在“高置信度”和“中等置信度”证据中,均存在排放量降低的普遍趋势,尤其是在与公交相关的电气化研究中,但系统边界、功能单位、能源路径和运行环境的异质性,使得这种一致性无法被解释为共同的效应量。因此,在识别温室气体性能的决定因素方面,证据基础比建立跨城市可转移的减排量估算更为成熟。
这种区分有助于调和最初看似矛盾的研究结果。在相对低碳的电力环境下,纯电动公交车能显著降低全生命周期排放,但在电力生产碳强度较高的地区,其优势则较小[6,7]。氢能的碳排放路径可低可高,取决于生产条件[12],而地铁系统在整个服务寿命中,虽然建设阶段排放较高,但运营或交通方式转换阶段的排放较低[14,15,20]。这些结果并不一定相互矛盾;它们往往反映了不同的能源系统、利用水平、分析边界和反事实假设。因此,核心的未决问题在于:技术优势在不同地点和时间跨度下持续存在的条件是什么;基础设施和制造负担在多大程度上改变了长期排名;以及未来的生命周期或建模结果是否最终能得到实际运行的验证。
4.2. 电气化是一场系统转型,而非仅仅是车辆替代
在所审查的证据中,包括高置信度子集,电气化提供了最清晰的持续脱碳信号之一,但其机制比单纯的车辆替代更为复杂。电气化消除了尾气排放的二氧化碳2从电池驱动运行转向将部分碳负担转移至发电、车辆和电池制造、充电损耗以及基础设施。因此,其全生命周期优势取决于电力碳强度、利用率、制造、充电损耗、基础设施和运行条件,而非仅仅取决于尾气排放中二氧化碳的缺失。2结合充电策略和电网时间变化的分析表明,分配给同一车辆技术的碳强度会随着用电时间和地点的不同而发生显著变化[9,10],而区域转型分析表明,车队电气化与电力系统脱碳是相互依存的[76]。证据一致地识别了这些机制,但并未确定在所有城市背景下电气化变得更具优势的普遍阈值。
]电车和轨道交通电气化也提供了类似的启示。在电力相对低碳且利用率高的地区,拥有连续或固定基础设施的电气化交通方式表现优异[15,36],但基础设施排放和电力系统假设必须保持透明。在难以实现全场站充电或新建铁路的情况下,移动充电和其他混合基础设施策略可能提供中间路径。由于地方电力系统不断演变,动态或基于情景的碳排放因子可能比单一的历史电网平均值更具决策参考价值。
4.3. 替代燃料和氢能需要特定路径的核算
氢能、生物燃料、气态燃料和混合动力系统说明了为什么不应将替代燃料视为单一的脱碳类别。特别是对于氢能,证据主要集中在“中等”置信度的研究中,这限制了跨城市技术排名的强度。更重要的是,氢能的性能受上游生产路径以及车辆效率和当地能源条件的影响。可再生能源生产可以产生相对有利的生命周期结果,而基于化石燃料的生产则可能大幅削弱或逆转这一优势[12]. 类似的边界问题也影响着生物燃料和气态燃料,因为原料、燃料加工和上游排放会实质性地影响最终结果 [11]. 研究之间的差异更多是由能源链中包含的部分以及上游排放的量化方式决定的,而非燃料标签本身。
因此,采购比较应考虑完整的能源路径,而非仅仅关注车辆尾气排放。在同时考虑氢能和电力的大城市中,这一点尤为重要,因为基础设施投资可能会将系统锁定在特定的能源路径上长达数十年。因此,当政策目标是缓解气候变化而非仅仅改善局部空气质量时,任何关于“零排放”公共交通的说法都应附带透明的“从油井到车轮”或生命周期比较。
4.4. 模式选择、基础设施与利用率
铁路、地铁、快速公交(BRT)和传统公交系统之间的比较,很大程度上取决于基础设施相关排放与长期客运吞吐量之间的平衡。固定轨道系统在建设过程中可能会产生大量的隐含排放,但这些负担可能会分摊到庞大的客运量和漫长的运营寿命中[14,15]。BRT通常需要较少的专用基础设施,并且在特定走廊假设下具有较好的比较优势[17],然而基于道路的系统仍会产生车辆和燃料循环排放,且对拥堵和运行条件更为敏感。由于地铁证据在方法论置信度上主要为中等,而快速公交系统的证据基础相对较小,现有文献并不支持对这些模式进行普遍的碳排放排名。相反,尚未解决的问题是,基础设施密集型系统需要达到多高的利用率和持续性,才能抵消其相对于所替代替代方案的初始碳负担。因此,有意义的比较需要统一的规划周期、需求假设、系统边界和反事实情境,而非孤立排放值的比较。
载客量为交通排放评估增加了一个重要的分母效应。基于车辆的指标主要描述技术或运营效率,而基于乘客的指标则还纳入了可用容量的使用效率。因此,在载客量较高时,公交或轨道交通服务可能在单车排放上显得相对较高,但在单人排放上却表现良好;反之,当高容量服务利用率低下时,情况则会相反。走廊和地铁的证据表明[33,98]表明客流量不仅是一个运营描述指标,更是碳排放结果本身的决定因素。这使得乘客需求成为研究结果无法在不同城市或交通走廊之间机械套用的主要原因之一。
4.5. 方法论范式与未解决的分歧来源
公共交通温室气体研究中许多表面的分歧,源于不同的方法论对排放系统的不同部分进行了量化。尾气排放或“油箱到车轮”评估仅隔离出车辆的直接排放,而“油井到车轮”分析则加入了上游能源生产,全生命周期评估则可进一步包含车辆制造、电池、基础设施、维护和更换。这些边界并非对同一精确数量的竞争性估算。因此,一辆电动巴士在尾气排放边界下可被归类为零排放,但在发电或生命周期核算下仍保留非零碳足迹。在将研究间的表面矛盾解释为技术性能的分歧之前,应首先检查其边界差异。
功能单位的选择是导致差异的另一个来源。车辆公里指标强调车辆运行,客公里指标纳入了利用率,而系统年库存则对网络规模和服务强度反应强烈。每种指标对于特定的决策问题都是合理的,但它们的政策含义各不相同。因此,分母的选择可能会改变高容量和道路交通模式的表观排名,即使潜在的能源消耗保持不变。当不同城市或情景之间的客流量存在显著差异时,这一点尤为重要,因为以乘客为归一化的结果结合了技术效率与服务利用率。
差异也源于直接测量、生命周期评估和建模各自扮演的角色。现实世界测量具有较高的情境有效性,但通常只能捕捉有限的时间段、路线或运行边界;生命周期评估扩展了系统边界,但依赖于关于资产寿命、能源路径、更换和分配的假设;建模允许进行前瞻性技术和转型情景分析,但取决于其输入数据和行为假设的有效性。基于PEMS的道路测试和RDE型测试可以通过表征代表性驾驶条件下的排放来强化这一现实世界组成部分,但其运行重点仍比完整的燃料循环或生命周期碳评估更窄[110因此,这些方法应被视为互补而非可替代的。未来更强有力的证据将对它们进行三角验证——例如,通过使用观测到的运行数据来校准生命周期或模拟模型,随后将预测的减排量与部署后的实际表现进行比较。在系统边界、功能单元、不确定性处理和报告规范变得更具可比性之前,对公共交通技术进行全球汇总排名,可能会产生基础证据无法支撑的所谓“精确度”。
4.6. 对可持续城市环境和公共卫生的影响
由于本综述综合的是温室气体(GHG)结果而非流行病学终点,其对公共卫生的影响需要谨慎解读。温室气体排放、局部空气污染物、人类暴露和健康结果的变化可能存在关联,但不能假设其中一项的减少会按比例引起其他各项的变化。尽管如此,现有证据对城市环境具有明确的启示意义。减少化石燃料燃烧的技术可以同时改变局部空气污染物和噪声暴露,而高质量的公共交通可以影响可达性、出行方式选择、体力活动模式和社会参与。城市科学研究强调,公共交通的环境和生活质量效益具有情境依赖性,并与可达性、公平性、安全性及公众接受度交织在一起[3,4,5]。地铁系统清晰地说明了这种区别:每位乘客的温室气体排放表现良好,并不意味着在地下环境中不会面临更高的局部颗粒物污染物暴露风险。在费城,地下地铁的测量结果显示,其细颗粒物(PM2.5)、黑碳和超细颗粒物浓度明显高于相应的地面测量值[16].
这种区别在政策解读中同样具有意义。如果上游排放发生在其他地方,某项技术在提供有限的局部空气质量效益的同时,可能会降低全生命周期的温室气体排放;或者,即使电力或燃料路径仍是碳密集型的,它也可能大幅减少局部排放污染物。因此,气候减缓与公共健康改善可以互补,但不应被视为可互换的终极目标。综合城市交通评估应在相关时报告两者,并保持直接测量结果与潜在协同效益之间的界限。
4.7. 对城市交通规划与政策的启示
对于市政府和运营商而言,证据表明应采用决策序列而非通用的技术排名。首先应界定分析边界和能源路径,随后对客流需求、线路条件、拥堵情况和服务频率做出现实假设。接着,在相关环节纳入基础设施、车辆更新以及电力供应、车队年龄和客流量的预期变化。对于重大投资,随后应根据部署后的实际表现对这些假设进行核查。
脱碳策略还需要将车队技术与服务规划及土地利用政策相结合。电气化可以减少车辆排放,但利用率低的网络在人均表现上可能依然疲软。相反,可靠、便捷且高度集成的公共交通可以支持出行方式转变,并提高低碳资产的利用率。因此,近期《城市科学》综述中确定的社会与治理维度并非碳绩效的边缘因素:它们会影响客流量、实施能力以及交通转型的持久性。1,24.8. 低碳城市公共交通的分层决策导向框架
4.8. A Tiered Decision-Oriented Framework for Low-Carbon Urban Public Transport
为适应数据可用性、技术能力和机构资源方面的差异,本综述提出了三个评估等级:基础级、中级和高级。该框架并非要求在所有决策情境下都进行全生命周期建模、时间分辨率能源数据或概率不确定性分析。相反,分析深度应随着决策的重要性与不可逆性、本地数据的可用性以及负责机构的能力而增加。在所有等级中,最低要求是在选择指标前明确政策问题,明确识别运输方式和能源路径,界定系统边界和功能单位,并避免将技术标签作为碳绩效的替代指标。
从基础层面来看,技术或资金能力有限的城市可以依赖常规可用的车队和运营数据,包括燃料或电力消耗、车辆行驶里程、服务频率、大致的乘客需求,以及已公布或国家可用的排放因子。只要明确其简化的边界和假设条件,此类评估即可支持车队清单编制、初步技术筛选以及高排放服务识别。在中级水平上,可以将特定路线的能源消耗、乘客占用率、当地电力或燃料因素、基础设施需求以及替代技术情景与基础敏感性分析结合起来。这一水平更适用于采购、走廊规划以及竞争性车队技术的比较。
高级评估最适用于长期、资本密集型或可能不可逆的决策。它可能包含时间分辨率的电力因素、全生命周期边界、制造和基础设施排放、更换周期、前瞻性能源转型情景、概率或多性向不确定性分析,以及部署后验证。审查的证据表明了这种额外复杂性的重要性:充电和电网条件会改变电动巴士的性能 [9,10,76],氢能结果强烈依赖于生产路径 [12,65,66],且基础设施会实质性地影响BRT与固定导向系统之间的比较[14,15,17,46]。因此,当决策需要时,应将高级分析视为一种升级路径,而非所有城市的最低要求。根据机构和分析能力提出的分级温室气体评估框架总结在表9中.
表9。根据机构和分析能力划分的城市公共交通温室气体评估分级框架。

这三个级别允许分析工作量随着数据可用性和决策后果的变化而调整。基础评估虽然不如全生命周期分析全面,但如果其边界、假设、能源因素和服务指标透明,仍能支持合理的决策。相反,当技术排名对电力供应、乘客利用率、基础设施、资产寿命或其他不确定参数敏感时,更高的分析复杂度就是合理的。因此,目标不是最大化方法论的复杂度,而是使分析工作量与决策后果以及机构实际可获得的信息相匹配。
该框架仍以温室气体为核心;当其被纳入更广泛的可持续性评估时,空气质量、噪音、可达性、安全、公平和健康应通过单独的指标进行评估[3,4,5].
4.9. 所包含证据的局限性
现有证据受到异质性系统边界和功能单元、电力结构与排放因子在时空上的剧烈波动、不充分的不确定性和敏感性分析、乘客占用率报告不一致以及地理覆盖范围不均的限制。仅有16项研究明确报告了不确定性分析,31项报告了敏感性分析,而证据仍集中在中国、美国、巴西、英国、波兰、加拿大和印度。这些局限性降低了精确技术排名的可靠性,并限制了其在代表性不足的城市环境中的可推广性。
针对该综述的方法学评估还发现,数据来源的代表性和可重复性报告不完整。这些局限性主要限制了结果的可推广性,而非否定所观察到的模式。在某城市表现良好的技术,不能假设在不同的电网、气候、乘客载荷、基础设施寿命或维护制度下能产生相同的生命周期优势。
4.10. 综述过程的局限性
综述过程存在若干局限性。在检索的272份报告中,有70份未能获取全文以进行评估,因此检索局限性可能影响了符合条件的证据基础。检索特意聚焦于限制级公共交通、温室气体/碳排放结果及量化术语;使用非典型术语的相关研究可能被遗漏。本综述在可行时仅综合一个主要定量结果,这提高了可审计性,但无法代表复杂生命周期或模拟研究中报告的所有情景。基于领域的证据质量框架是为异质性交通排放研究量身定制的,而非经过正式验证的特定设计偏倚风险评估工具。最后,由于无法构建有效的共同效应量,本综述未提供汇总的全球减排百分比。
此外,未对发表或选择性报告偏倚进行正式评估,也未进行结果层面的证据确定性评估。这些遗漏反映了本综述的描述性、非元分析性质,在解读整体证据基础时应予以考虑。
4.11. 研究重点
未来的研究应超越对异质性的记录,直接测试导致这种异质性的条件。优先研究的问题包括:电网脱碳的速度如何改变电气化的生命周期优势;乘客占用率和服务频率如何改变交通方式的排名;基础设施相关排放何时能通过长期利用得到抵消;氢气生产路径如何改变比较性能;以及在技术部署后,前瞻性的生命周期和模拟估算是否能够得到验证。解决这些问题需要统一的功能单元、透明的生命周期边界、时间分辨率的能源排放因子、观测到的客运需求、明确的基础设施和更新假设,以及常规的不确定性和敏感性分析。比较研究应同时报告绝对系统排放量和服务归一化强度,以便将网络规模和客运效率问题结合起来进行解读。
未来研究在探讨交通脱碳与城市健康时,应将气候指标与当地污染物、噪音、可达性、公平性、安全性及暴露情况一同报告,而不应将这些结果合并为单一的可持续性指标。此类证据将有助于后续综述确定低碳公共交通何时能带来可衡量的健康与社会协同效益,而目前以温室气体为核心的证据库无法直接回答这一问题。
5. 结论
城市公共交通的温室气体表现不能仅从交通模式或动力技术推断。在56项具有明确方向的报告级比较中,55项报告了较低的排放量,其中包括所有20项源自高置信度研究的比较。电气化显示出最一致的重复脱碳信号之一,特别是在与公交车相关的证据中,但其优势取决于电力碳强度、充电策略、车辆和电池制造、乘客利用率、基础设施以及所采用的生命周期边界。因此,电气化可被视为在有利系统条件下的重复低温室气体路径,而非本质上的低碳技术。
氢能和基础设施密集型模式的证据更具条件性。氢能的表现强烈依赖于生产路径,而涉及地铁/地下铁道、快速公交、铁路和其他基础设施密集型模式的比较则对建设排放、电力供应、客运需求、使用寿命以及所考虑的反事实情况十分敏感。氢能和地铁/地下铁道的证据主要集中在中等置信度的研究中,且方法学上的异质性阻碍了得出可辩护的合并效应或对技术进行普遍排名。因此,碳绩效声明应明确功能单位、系统边界、能源路径、占用情况、比较对象和不确定性假设。气候绩效也应在分析上与局部空气污染、暴露和健康结果区分开来;潜在的协同效益需要其自身的指标,而非从温室气体减排中推断得出。
未来的研究应优先考虑不同城市背景下的可比性、不确定性表征和验证,特别是对于那些结论仍受中等置信度证据主导的路径。在实践中,分析的详细程度应与决策后果和负责机构的能力相匹配,这与本文提出的分层框架保持一致。