日本各种铁路旅客票务机制的环境影响.docx
- 文档编号:24879108
- 上传时间:2023-06-02
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:519KB
日本各种铁路旅客票务机制的环境影响.docx
《日本各种铁路旅客票务机制的环境影响.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《日本各种铁路旅客票务机制的环境影响.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
日本各种铁路旅客票务机制的环境影响
日本各种铁路旅客票务机制的环境影响
摘要
本文确定了日本采用的不同的铁路票务机制对环境的影响。
据研究发现,以日益增长的环境影响来说,铁路票务机制有如下顺序关系,可充值智能卡系统,使用有限的塑料卡系统,一次性使用的纸质票。
接触-通过式检票机制的环境影响是比较高的,因为使用有限的车票的反复使用水平不高,再加上闸门的高能量消耗,尤其是处于待机状态的多余能量消耗。
1.导论
目前,日本的主要铁路线路同时允许使用三种旅客车票。
在以下的分析评价中,假设每种票务机制单独使用,对于不同的票务机制而言,能量消耗,通过现有指标体系估算的环境影响以及二氧化碳的排放量,都可以进行量化分析。
在进行环境影响分析之前,本文首先对现行旅客票务体统做一个介绍。
允许畅通灵活的出入穿行,凭借大约600毫米宽的通道,每分钟通过70名旅客,并且在违反规则是自动触发障碍门的自动收费系统或者自动检票系统,
是目前日本铁路车站采用的主要客运收费技术。
在国际上,旋转式栅栏门常被采用,但它不允许乘客的并排通过,而且也不方便。
在人工票务操作之后,自动检票闸在1965年首次在日本进行试验,并且此后在1967年在全国范围内投入运行。
在日本的自动检票闸系统中最先应用的是磁条车票技术,电子标签智能卡车票技术在20世纪90年代初开始试验,并且自2005年之后得到普及。
2.研究背景
在2008年,在日本的客运量和客运周转量分别为230亿人次及4050亿人km。
在日本的三大都市圈,即关东城市圈(东京及附近区域),近畿城市圈(大阪,神户,京都及附近区域),以及南中部城市圈(名古屋及其附近区域),总人口为5740万人,占日本2005年总人口的49%。
铁路客运交通也主要集中在这个区域。
该区域的铁路客运量与客运周转量分别占到了2008年全国的92.3%与91.5%。
现行的自动检票闸在铁路车站的进口和出口都读取检查车票或智能卡,以确保客运收费。
主要的城市客运基础设施包括检票闸,自动售票机,智能卡充值机以及车票调整机。
在检票闸处,插入式检票闸涉及到纸质车票或塑料车票的插入,然后车票在检票闸处高速通过检票机,并在另一端传到旅客手里;或者有时是纸质票的话就直接处理掉。
接触-通过式智能卡检票过程需要将智能卡快速放近检票闸的特定位置以完成检票,这就比插入式检票需更少的机械移动部分。
通常,栅栏门会自动阻挡持有无效车票的旅客通过,但一些只有智能卡的新型检票闸并没有安全栅栏门。
根据旅客量的不同,一个车站可以拥有从0到12个栅栏门不等。
不同形式的车票如图.1中所示,
(1)可丢弃纸质车票,
(2)为可丢弃限制使用次数车票,(3)为可重复使用电子智能卡。
全部种类的车票都可用于偶然出行,其中的使用有限塑料卡和可充值智能卡也可作为固定形式车票,在1-6个月内允许无限制使用。
图.2的左半部分展示了插入式纸质票与塑料票简要的运行过程。
在常规的受票与在检票闸处的检票之外,也可以在乘客出检票闸之前,在单独的机器上允许乘客调整车票,从而使得乘客可以临时再改变到其他某一目的地。
塑料票也可采用机器售票,但更常见是人工售票。
图.2得右半部分展示了兼容智能卡的接触通过式检票系统的简要运行过程。
一些智能卡需要提前申请,因为车票是事后再通过银行扣款付费的,并且智能卡也通过邮递送达旅客,而其他的智能卡则可以从车站服务人员处获得。
智能卡在车站运营时间内的任意时刻均可充值。
智能卡的归还,尽管并不多见,此时押金退还给旅客,并且智能卡也被翻新,以备下一位旅客的使用。
图.1铁路旅客车票形式
图2插入式检票与接触-通过式检票流程图
3.方法论
为了计算总的环境影响,每一个票务系统都被假定为单独使用的。
实际车票生命周期的环境影响,包括二氧化碳的排放,可以计算如下:
TMimp=TMMAN+TPRINT+TELEC+TMDISP+TTR(man)+TTR(disp)+TTR(use);
(1)
车票对环境的影响包括:
车票材质的生产(TMMAN),车票印刷(TPRINT)制作车票的电子(磁条或电子标签)部分(TELEC),车票处理(TMDISP),车票的运输与制造(TTR(man)),车票运去处理(TTR(disp)),车票使用过程中的运输(TTR(use))(可以忽略不计)。
除去实际车票材料处理的票务过程中对环境的影响如下:
TPimp=MTP+MStb+Mman+Mmaint+Mdisp
(2)
除去实际车票材料处理的票务过程对环境影响如下:
机器的处理车票(MTP),机器待机(MStb),机器的生产(Mman),机器保养(Mmaint),以机器处理(Mdisp)。
整个票务系统的环境影响(TSimp)则是式
(1)和式
(2)的总和:
TSimp=TMimp+TPimp(3)
表.1列出了车票系统主要的资源消耗来源及污染。
对于纸质和塑料车票,纸和塑料的生产过程常接近于车票材料的环境影响,这包括印刷和磁条。
纸质车票几乎总是只用一次,重0.347g,而聚氯乙烯塑料材料车票,重1.6g,最大使用次数为19次,靠一张3000日元的车票短程旅行只花费160日元。
智能卡身由工业塑料制成,重4.87g。
微小的电磁材质芯片,轻薄的铜质触条,也是智能卡的重要组成部分,对于芯片及触条,占铜条智能卡重量的20%,增加了额外的环境影响。
一张智能卡的生命周期可认为至少是10年。
3年的生命周期,能使用23次,则是对智能卡得浪费。
车票的处理方法已在表.1中列出。
分发车票的运输路程设为110km,运往处理的路程为40km。
表.1不同票务机制的资源消耗与污染的来源
使用阶段
纸质车票-偶然
塑料车票-使用有限
塑料车票-固定模式
智能卡-可充值模式
智能卡-固定模式
票/卡制造
纸+印刷+磁条
聚氯乙烯塑料+印刷+磁条
聚氯乙烯塑料+印刷+磁条
工业塑料+印刷+电子标签+触条
工业塑料+印刷+电子标签+触条
运至站点
货车
货车
货车
货车(很少)
货车(很少)
票/卡分配
自动(机械)
手动(人工)
自动(机械)
手动(人工)
手动(人工)
检票闸过程
插入式检票
插入式检票
插入式检票
接触-通过式检票
接触-通过式检票
车票调整
自动(机械)
自动(机械)
自动(机械)
不能
不能
充值
不能
不能
不能
能
不能
重复使用
很少
限制时间
限制时间
能
能
卡车运送
处理
卡车
卡车
卡车
(很少)卡车
处理
回收
焚毁
焚毁
很少
很少
未考虑因素
票务处理机器的生产维护等
在统计了日本国总的检票闸数目之后,采用柱状图的方法,检票闸的发送功能可以分每个地区运用式(4)、式(5)与定义(6)求出。
总的检票闸数目NG=∑9i=1NGRi,其中没个地区的检票闸数目NGRi为:
NGRi=(a1k1+a2k2+a3k3+a4k4+a5k5)×Nsi(4)
其中Nsi是每个地区的铁路旅客站点数目,kx是每个站点的检票闸个数,如定义(6)中有定义。
对于参数a:
∑5x=1aix=ai1+ai2+ai3+ai4+ai5=1(5)
其中aix是在i地区有kx个检票闸的铁路旅客车站的比例。
kx的取值可基于调查结果来选取,考虑到如网上由铁路顾客拍到的影像记录中所展示的那样,大的车站相对较少,只有很多具有较少检票闸的小车站,故而kx可如下取值:
k1=12,k2=6,k3=4,k4=2,k5=0(6)
ai的数值是基于每个地区每天的客流量估计的,并且受到全国检票闸数目的制约。
为了全年铁路客流量,要计算乘客过程的影响;每一次旅行都从检票闸出入。
票务机械需要消耗的能量以及计算规则如表.2中所示。
这些能耗数据都来至东京的NipponShingo公司,它从市场占有率上来说是日本最大的三个检票闸生产商之一,其他两个是京都的Omron公司和东京的Toshiba公司。
大城市圈的铁路车站运营时间采用19.5小时制,既从05:
00至00:
30。
表.2票务机械规格
票务机械
待机能耗(w)
运行能耗(w)
机器数量(计算规则)
插入式检票闸
700
1200
NGb
智能卡检票闸
200
200
NG
无障碍门的智能卡检票闸
50
50
NG
售票机
300
500
0.5NG
车票调整机
300
650
∑9i=1Nsi(1-ks)b,c
智能卡充值机
150
150
2∑9i=1Nsi(1-ks)b,c
包括车票材料的制造,运输以及处理处理过程所需要的能量,以及每千瓦时的用电对环境的影响,都可以运用从日本工业环境管理协会数据库得到的数据进行计算。
2006年的发电构成比例为30.5%来自核能,25.9%来自天然气,24.5%来自煤,9.1%来自水力,7.8%来自石油以及2.2%来自其他方式,能量总的利用率为42%。
在日本电力系统中,1kw的电量的产生,常伴随0.446kg二氧化碳的排放,以及需要消耗9.03MJ的初始能量。
同样也定义了日本的产热值。
用到的二版的环境影响指标与生态指标,生态点,产品设计的环境优先策略等指标体系很相似,这考虑了全球变暖,臭氧层破坏,酸化,富营养化,光化学氧化产物,城市空气污染,对人类毒害,对生物毒害,土地使用资源消耗以及废弃物污染等。
4.结果分析
在2008年日本大约有24000台检票闸正在运营。
表.3中展示了满足式(4),(5)及定义(6)的ax值;结果也并不唯一。
日本各地区的旅客铁路站分布在表.4中的地区车站一栏有反映。
本文也说明了检票闸的数目以及以及每个地区具有检票闸的车站数,在表.3中给出了区域车站的总限制ax的值。
每天每车站的平均客流量可以从土地资源部,基础设施部,运输部与旅游部获取。
整个日本的检票闸总数为24150个,接近Yoiko数量。
这一数字在模拟用到无门式智能卡检票口的系统时,单独计算出入,就翻倍到了48300.
表.3基于每天每车站旅客量的的ax取值
客流量(人/天)
a1
a2
a3
a4
a5
超过10000
0.05
0.15
0.3
0.48
0.02
5000-10000
0.02
0.05
0.15
0.7
0.08
1000-5000
0.01
0.1
0.12
0.52
0.25
少于1000
0
0.05
0.1
0.35
0.5
表.4每个地区的检票闸数量
地区
平均客流量(人/站.天)
地区车站数
检票闸数
有检票闸的车站数
北海道
1588
600
1344
450
东北
736
988
1383
494
关东
19130
2132
7803
2089
中部
2470
1921
4303
1441
近畿
7481
1751
4448
1611
中国
1066
800
1792
600
四国
489
490
686
245
九州
1553
1053
2359
790
冲绳
2503
15
34
11
在每个乘客通过接触-通过式检票闸的过程中,加上待机部分的能量消耗为1w,整个过程少于0.1s;而对于插入式检票,额外的每个旅客检票闸能量消耗在0.63s的时间内就有500w,或者每次使用1.93KJ的能量。
纸质车票,塑料车票以及智能卡每人车票材质的能量消耗分别是6.78KJ,4.67KJ与0.189KJ,无论是哪种车票,其中至少96%要归于制造能耗,而其余的部分则是运输与处理车票的能耗。
纸质车票与塑料车票的每次使用的能耗分别是3年使用期限的智能卡的36倍和25倍,这是由它们的重复使用水平所决定的。
每个旅客票务系统主要的年能耗值,考虑总的230亿个旅客检票过程,如表.5中所示。
从表中可以看出,每种车票形式的车票处理机械能耗在总能耗中占很大一部分,如在纸质车票能耗中占了91%。
票务处理机械的主要能耗来自检票闸待机能耗,这部分分别占了纸质车票,塑料车票,通用的智能卡,无门式智能卡能耗的63%,76%,67%及50%。
图.3中展示了基于版本2的指标的日本每个票务操作中对铁路旅客票务系统的影响分析结果。
表.5单独使用时每种票务系统的年能量消耗
检票闸类型
插入式检票
接触-通过式检票
接触-通过式检票(无门)
车票类型
纸质票
塑料卡
智能卡
智能卡
闸门检票过程
89(5%)
89(6%)
0(0%)
0(0%)
检票闸待机
1090(63%)
1090(76%)
311(67%)
155(50%)
售票机待机
233(14%)
0(0%)
0(0%)
0(0%)
车票调整机待机
149(9%)
149(10%)
0(0%)
0(0%)
充值机待机
0(0%)
0(0%)
149(32%)
149(48%)
票务机械总计
1560(91%)
1330(93%)
460(99%)
304(99%)
车票材料
156(9%)
107(7%)
4.35(1%)
4.35(1%)
总能量消耗
1710(100%)
1430(100%)
464(100%)
309(100%)
图.3基于指标分析的年系统环境影响
使用纸质票,塑料票,通用智能卡以及无门式智能卡的票务系统的年二氧化碳排放量分别为8.9万吨,7.6万吨,2.3万吨及1.5万吨。
因为在每种系统中能耗主要是电能,因此,二氧化碳排放量,能量消耗,以及环境影响指标都具有相同的分布特征,就如纸质票系统中那样,如表.6所示。
唯一的例外就是,在纸质票系统中,运输与处理车票占能耗的9%,但却占了二氧化碳排放量的13%。
在塑料车票中也存在同样的情况。
表.6不同的环境影响量度的相对评价比较
影响量度
插入式检票
接触-通过式检票
接触-通过式检票(无门)
纸质票
塑料卡
智能卡
智能卡
能耗
1
0.84
0.27
0.18
影响指标
1
0.81
0.25
0.16
CO2排放
1
0.86
0.26
0.17
5.讨论
接触-通过式系统较低的环境影响,可以用以下三方面的理由进行解释。
首先,插入通过式系统是一个非闭合循环过程,需要连续不断的进行车票的制造,运输和处理,而接触-通过式系统为一个封闭循环过程,智能卡是可以重复使用的。
超过64次使用,接触-通过式系统中智能卡的平均每次使用的能耗就低于一次性使用的纸质车票。
其次,对于需要机械操作的插入式系统来说,在检票闸处票务过程中的能耗是很大的,而对接触-通过式说能耗却很小。
第三,这一点非常显著,插入式检票系统中,包括自动售票机,车票调整机以及检票闸等机械的待机能耗,远远大于接触-通过式系统中的待机能耗。
纸质票系统的二氧化碳排放量相当于2008年日本客运二氧化碳排放的0.057%,相当于能量资料模化中心所发布的全国二氧化碳排放量的0.0078%。
该种系统的机械待机每年消耗1.57亿千瓦时的电能,如果以10日元每千瓦时的工业用电价格计算的话,价值高达15.7亿日元。
若以每户每月200千瓦时的用电量来计算,这至少足够日本65000户小型住宅用一年时间,尽管每次旅客出行的用电费用不足0.1日元。
因为插入式票务系统很高的机械使用强度,若再加上尚未量化的检票闸的生产,维护以及处理对环境的影响,插入式票务系统对环境的负担将会更大。
GX7型号的插入式检票闸重350kg,与只重120kg的GX7i型号的接触-通过检票闸相比,差距230kg。
而GX7ie型号的无门接触-通过式检票闸就只重50kg。
再者,插入式检票闸在多年使用寿命中不可避免的维护,包括更换传送带,轴承等对环境的影响,几乎赶上了最初生产过程中对的环境影响程度。
6.结论
从能耗方面来说,各种票务系统的环境影响从大到小排列如下:
纸质票,使用有限塑料票,有门式检票闸智能卡,无门式检票闸智能卡。
大部分能耗来源于票务机械待机时间的能耗,这占到了整个票务系统能耗的50%到76%,具体多少取决于是那种票务系统。
插入式票务系统对环境的影响较大,这是因为这种系统车票重复利用率都不高,并且插入式检票闸无论在服务过程中还是待机时,都消耗更多的能量。
若考虑了票务机械的生产,维护以及处理时对环境的影响,评价时插入式票务系统对环境的影响将会更大。
要降低插入式系统对环境的影响,可采取以下措施:
向接触-通过式票务系统彻底转换;安装具有即时启动功能或较低待机能耗的票务机械;在非高峰时段关掉非必须的检票闸。
鸣谢
感谢那些为本文提供必要资料的公共及私人组织,感谢为本文的审阅提供帮助的朋友。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 日本 各种 铁路 旅客 机制 环境 影响