交通碳中和行动 科技赋能绿色交通低碳转型

自我国在第75 届联合国大会上提出“二氧化碳排放力争于2030 年前达到峰值，努力争取2060 年前实现碳中和”以来，“双碳”就成为各个领域的热议话题，交通运输行业也不例外。近几年，国家发布的《国家综合立体交通网规划纲要》《交通强国建设纲要》《农村公路中长期发展纲要》等文件无一不涉及碳减排。 
《交通强国建设纲要》提出“强化节能减排”“打造绿色高效的现代物流系统”等目标及方向；《国家综合立体交通网规划纲要》提出“促进交通能源动力系统低碳化”“优化调整运输结构”等方向，要求交通运输行业尽快实现绿色低碳发展，尽早实现碳达峰，降低污染物及温室气体排放强度；《农村公路中长期发展纲要》提出要大力推广节能低碳、经济环保的运输设备，实现农村公路与自然生态的和谐共生等。 
总而言之，作为碳排放“大户”，交通运输行业的碳减排已经成为当下的热门话题，不仅影响着国家气候战略的开展，而且事关交通强国建设大局。但我国交通运输行业的碳减排并非易事，在实践过程中面临着很多挑战。 
首先，随着经济高速发展，我国汽车保有量迅速增长，导致交通行业的碳排放也快速增长。2005 年，我国交通行业的碳排放总量为3.4 亿吨，到2019 年增至11.5 亿吨，2020 年受新冠疫情影响回落至10.2 亿吨。在我国2019 年全社会二氧化碳的排放结构中，交通运输行业的碳排放占到了11%。除占比大之外，交通行业的碳排放还呈现出增长快、达峰慢的特点，给碳达峰、碳中和目标的实现带来了巨大的挑战。 
其次，不同运输方式的碳排放总量存在较大差异，在交通运输行业的碳排放总量中，公路运输（含社会车辆、营运车辆）的碳排放占比达到了86.76%，水路运输的碳排放占比为6.47%，民航运输的碳排放占比为6.09%，铁路运输的碳排放占比为0.68%。再加上我国千人汽车保有量比较低，未来几年乘用车保有量仍将继续增长，导致公路运输的碳排放将持续增长，同时交通拥堵也会带来更多碳排放，进一步加大了碳减排压力。 
再次，航空运输的碳减排也面临着较大的困难，一方面因为非化石燃料替代面临技术瓶颈，而且成本极高，另一方面因为缺乏商业化量产的电动化技术，航空运输领域的碳减排尚未形成清晰可行的实现路径。 
后，交通运输行业的碳减排不仅涉及交通领域本身，还涉及交通行业的整个产业链条，需要优化交通运输结构，降低载运工具和交通装备的能耗，优化交通运输组织管理，做好交通基础设施低碳建设，优化能源结构，增加绿色能源的占比等。这些事项往往涉及多个行业的多个部门以及大量企业，需要做好顶层设计，并统筹协调。 
为了应对上述挑战，一方面，我国要大力发展“公转铁”“公转水”、多式联运等模式，充分发挥铁路运输、水路运输的成本优势与环保优势，以铁路运输、水路运输替代公路运输，减少整个交通运输行业的碳排放，同时要完善“地铁  常规公交  慢行”一体化公共交通体系，扩大轨道交通的覆盖范围，完善公共交通线路规划，构建15 分钟生态圈，减少私家车出行的比例，实现日常出行的绿色化、低碳化。 
另一方面，我国要提高汽车的能效标准，强制淘汰高能耗、高排放的汽车，降低汽车的能耗强度，减少污染物排放。在水运方面，我国要大力推广以液化天然气为动力的船舶，尽快实现内河水运电气化；在航空运输方面，我国要推广连续上升和连续下降的飞行过程优化、裁弯取直的航线优化等方式，提高航空运输的效率，实现节能减排。 
重要的是，我国要以5G、车联网、人工智能、大数据、云计算等新一代信息技术为依托，大力发展新能源汽车，突破制约新能源汽车发展的技术瓶颈，推动氢燃料、氢能等技术取得重大突破，促使氢能产业实现规模化发展，完成对重卡、水运、航空等交通运输领域的能源替代，同时解决纯电动汽车充电慢、电池寿命短的问题，提高纯电动汽车的性能，完善充电桩、换电站等基础设施建设，辅之以购置补贴、税收优惠、双积分制等政策，提高新能源汽车在汽车市场的渗透率。 
同时，我国要以新一代信息技术为依托发展智能交通管理系统，实现对道路通行状况的实时监测、问题诊断、趋势判断、预警报警等功能，缓解交通拥堵，提高道路的通行能力，通过这种方式减少碳减排，同时鼓励物流行业搭建智能车货匹配平台，提高车货匹配效率，减少公路货运的空驶率，以实现节能减排。 
总而言之，5G、人工智能、大数据、云计算等新一代信息技术的发展为交通碳中和的实现提供了有效的支撑。《交通碳中和行动：科技赋能绿色交通低碳转型》一书立足于全球交通运输行业的零碳革命，对“双碳”背景下交通运输行业的低碳转型路径进行立体化解析，对5G、人工智能、边缘计算、云计算、大数据、车联网、车路协同等新一代信息技术在公路运输、航空运输、港口码头、轨道交通等领域的应用进行深入探究，并结合实践案例对绿色轨道交通、车联网、自动驾驶、新能源汽车、智能交通系统、物流资源共享平台、智慧物流、智慧民航、智慧港口、智慧城轨交通等实现碳中和的路径与方式进行细致讨论。 
本书以丰富的案例、通俗易懂的语言展现了交通运输行业实现碳中和的种种路径，不仅适合交通部门的管理者、交通运输企业的管理者、新能源汽车行业的从业者、有意在新能源汽车领域布局的科技企业的管理者阅读，还适合高校相关专业的师生、智慧交通行业的研究者、对交通碳中和感兴趣的大众读者翻阅。 

著者 

本书立足于我国“双碳”目标的政策背景、概念内涵与实现路径，借鉴全球主要进碳中和工作的举措与经验，全面阐述“双碳”目标下我国交通运输行业的发展理念与战略规划，以绿色低碳技术的创新应用为切入点，结合新兴数字技术在智慧交通领域的实践场景与融合路径，涵盖5G智能交通、自动驾驶、新能源汽车、大数据交通、物联网交通等多个维度，并深度剖析智慧物流、智慧民航、智慧城轨、智慧港口等重点细分领域的数智化转型实践，试图描绘出我国交通运输行业“碳达峰与碳中和”愿景的行动路径。

本书立足于我国“双碳”目标的政策背景、概念内涵与实现路径，借鉴全球主要国家推进碳中和工作的举措与经验，全面阐述“双碳”目标下我国交通运输行业的发展理念与战略规划，以绿色低碳技术的创新应用为切入点，结合新兴数字技术在智慧交通领域的实践场景与融合路径，涵盖5G智能交通、自动驾驶、新能源汽车、大数据交通、物联网交通等多个维度，并深度剖析智慧物流、智慧民航、智慧城轨、智慧港口等重点细分领域的数智化转型实践，试图描绘出我国交通运输行业“碳达峰与碳中和”愿景的行动路径。

肖宝兰，浙江大学博士学位、吉林大学硕士学位，浙大城市学院副教授，杭州市自动驾驶测试评审专家委员会成员，主要从事车辆热管理方向的研究。2016至2019年，从事博士后研究工作，研究方向为智能网联汽车测试示范场景设计，发表EI收录论文多篇，申请专利 余项，指导学生参加方程式赛车设计制造，多次获全国奖项。张宇，浙江大学博士，浙大城市学院工程学院机械系副教授，曾在香港理工大学、浙江大学担任访问学者。主要从事低碳/无碳燃料的反应机理、氢能动力系统传热机理、混合动力车辆热管理技术、机器学习算法等方面的研究工作，主持省部级科研教研项目2项，地厅级科研教研项目3项，发表论文10余篇、授权专利10余项。傅佳宏，浙大城市学院工程学院机械系副教授、先进材料增材制造创新研究中心高端装备方向学术带头人，并担任浙江大学、浙江工业大学硕士生导师，浙江省科学技术厅专家库成员。主要从事强化传热理论及其工程应用研究，主持相关领域省部级科研教研项目3项，地厅级科研教研项目5项，发表学术论文20余篇，其中期刊论文4篇，授权相关专利7项。伍茜，浙江大学博士，目前任职于浙大城市学院，曾先后任职于博世集团、上汽集团等世界500强企业，一直从事电控汽车相关研发及量产工作。

部分 交通碳中和  1 
第1章 全球行动：构建零碳交通新格局  2 
一场席卷全球的绿色低碳革命  2 
新能源战略：驱动交通电气化转型  5 
打造“绿色出行”的生活新模式  8 
完善法规标准，注重科技创新  11 
全球背景下我国零碳交通的实践启示  12 

第2章 绿色交通：驱动交通低碳化转型  15 
实现“双碳”目标的必然选择  15 
如何构建绿色交通体系  17 
我国交通运输的低碳化转型路径  19 
深化交通运输供给侧结构性改革  22 

第3章 基于低碳技术的城市轨道交通建设  25 
城轨交通绿色低碳发展面临的挑战  25 
城轨交通的绿色低碳技术体系  28 
城轨交通绿色低碳技术的分类与应用  31 
绿色低碳城市轨道交通的实现路径  35 

第二部分 智能交通  39 
第4章 智能交通：城市交通的智慧大脑  40 
智能交通：让城市生活更美好  40 
我国智能交通产业的演变与发展  43 
智能交通系统的主要构成  45 
智能交通系统的关键技术体系  48 

第5章 5G 赋能：重塑智能交通管理模式  52 
智能出行：5G 让出行更安全高效  52 
智能运输：新一代物流科技的应用  54 
智能运维：城市道路维护管理新路径  56 
5G 边缘计算驱动智能交通变革  57 

第6章 典型案例：全球智能交通系统建设  61 
美国：洛杉矶ATSAC 系统的应用  61 
瑞典：斯德哥尔摩智慧公路交通  62 
韩国：智能公交系统的建设实践  63 
日本：VICS 与ETC 系统的应用  66 

第三部分 智能网联  69 
第7章 智能网联：5G 车联网的实践路径  70 
车联网行业面临的运营挑战  70 
5G 在车联网领域的应用优势  72 
基于5G 的车载信息娱乐服务  75 
5G 车联网安全框架与关键技术  77 

第8章 自动驾驶：5G 车路协同应用场景  80 
5G 自动驾驶的典型应用场景  80 
5G 时代的车与路，将更加协同  82 
5G 车路协同技术的落地实践  85 
机器学习在自动驾驶领域的应用  87 

第9章 新能源汽车：助力绿色交通碳中和  90 
新能源汽车的类型划分  90 
新能源汽车的关键技术  92 
燃料电池汽车工作原理与优缺点  94 
混合动力汽车工作原理与优缺点  95 
纯电动汽车工作原理与优缺点  97 

第10章 全球电动汽车产业的政策与实践  100 
德国电动汽车产业的实践路径  100 
英国电动汽车产业的实践路径  101 
日本电动汽车产业的实践路径  103 
我国电动汽车产业的实践路径  104 

第四部分 大数据交通  109 
第11章 数据智能：赋能城市交通精准治理  110 
交通大数据：赋能智慧城市建设  110 
交通大数据的类型与研究方向  113 
交通大数据的核心技术体系  116 
基于大数据的智能交通应用系统  119 

第12章 应用场景：大数据交通的实践路径  122 
场景1：智慧交通提供决策支持  122 
场景2：公交智能调度管理系统  124 
场景3：个性化交通服务平台  125 
场景4：交通行为分析与预测  128 

第13章 基于大数据的物流资源共享平台  131 
大数据重塑城市物流模式  131 
物流资源共享平台的建设主体  133 
构建大数据物流共享平台  136 
大数据驱动下的物流企业管理变革  139 

第五部分 物联网交通  143 
第14章 万物智能：物联网智能交通系统  144 
基于物联网的智能交通系统  144 
智能交通中的物联网技术  147 
物联网交通系统的主要功能  150 
基于图像识别的智能交通应用  152 

第15章 实践路径：基于物联网的智能交通  154 
基于IoT 的智能交通监控系统  154 
基于GPS 技术的智能运输系统  156 
物联网在智能交通管理中的应用  159 
物联网在智慧停车领域的应用  162 

第六部分 数智化转型  165 
第16章 智慧物流：基于IoT 的云物流平台  166 
大数据驱动的云物流运作机理  166 
基于IoT 的云物流平台架构  168 
智慧云物流平台的功能设计  170 
智慧云物流面临的挑战与对策  172 

第17章 智慧民航：让民航机场更“聪明”  175 
5G 赋能智慧民航建设  175 
智慧民航的数字化服务体验  176 
基于AI 技术的智慧机场运营  178 
AI 技术在智慧机场中的应用场景  181 

第18章 智慧城轨：5G 驱动轨道交通变革  185 
5G 开启轨道交通数智化变革  185 
5G 智慧城轨的架构与关键技术  187 
“5G  智慧城轨”的解决方案  191 
5G 在城市轨道交通中的应用场景  195 

第19章 智慧港口：引领港口数字化转型  199 
智慧港口的概念特征与演变  199 
智慧港口领域的硬核科技应用  201 
智慧港口建设的实践路径  203 
PLC 驱动的港口电气自动化  206 
PLC 在港口电气自动化中的应用  208

本书立足于我国“双碳”目标的政策背景、概念内涵与实现路径，借鉴全球主要进碳中和工作的举措与经验，全面阐述“双碳”目标下我国交通运输行业的发展理念与战略规划，以绿色低碳技术的创新应用为切入点，结合新兴数字技术在智慧交通领域的实践场景与融合路径，涵盖5G智能交通、自动驾驶、新能源汽车、大数据交通、物联网交通等多个维度，并深度剖析智慧物流、智慧民航、智慧城轨、智慧港口等重点细分领域的数智化转型实践，试图描绘出我国交通运输行业“碳达峰与碳中和”愿景的行动路径。

肖宝兰，浙江大学博士学位、吉林大学硕士学位，浙大城市学院副教授，杭州市自动驾驶测试评审专家委员会成员，主要从事车辆热管理方向的研究。2016至2019年，从事博士后研究工作，研究方向为智能网联汽车测试示范场景设计，发表EI收录论文多篇，申请专利 余项，指导学生参加方程式赛车设计制造，多次获全国奖项。张宇，浙江大学博士，浙大城市学院工程学院机械系副教授，曾在香港理工大学、浙江大学担任访问学者。主要从事低碳/无碳燃料的反应机理、氢能动力系统传热机理、混合动力车辆热管理技术、机器学习算法等方面的研究工作，主持省部级科研教研项目2项，地厅级科研教研项目3项，发表论文10余篇、授权专利10余项。傅佳宏，浙大城市学院工程学院机械系副教授、先进材料增材制造创新研究中心高端装备方向学术带头人，并担任浙江大学、浙江工业大学硕士生导师，浙江省科学技术厅专家库成员。主要从事强化传热理论及其工程应用研究，主持相关领域省部级科研教研项目3项，地厅级科研教研项目5项，发表学术论文20余篇，其中期刊论文4篇，授权相关专利7项。伍茜，浙江大学博士，目前任职于浙大城市学院，曾先后任职于博世集团、上汽集团等世界500强企业，一直从事电控汽车相关研发及量产工作。