Elliot Fishman，Christopher Cherry著，秦 維譯

(1.智慧交通研究所，澳大利亞墨爾本維多利亞3078；2.田納西大學公共環(huán)境工程系，美國諾克斯維爾37996-2313；3.中國城市規(guī)劃設計研究院，北京100037)

電動自行車交通發(fā)展的主要趨勢
——近10年文獻綜述

Elliot Fishman1，Christopher Cherry2著，秦 維3譯

(1.智慧交通研究所，澳大利亞墨爾本維多利亞3078；2.田納西大學公共環(huán)境工程系，美國諾克斯維爾37996-2313；3.中國城市規(guī)劃設計研究院，北京100037)

電動自行車是交通市場增長最快的領(lǐng)域之一，2012年總銷售量超過3 100萬輛。相關(guān)研究的數(shù)量不斷上升，鑒于此，對過去蓬勃發(fā)展的與電動自行車最相關(guān)的主題進行綜合分析。將研究重點放在電動自行車交通及需要注意的最關(guān)鍵的研究缺口方面，而非休閑娛樂。中國的電動自行車銷量在世界占領(lǐng)先地位，荷蘭、德國緊隨其后。電動自行車能夠以較少能耗保持一定速度，也有研究發(fā)現(xiàn)電動自行車能增加自行車使用率。電動自行車有潛力取代傳統(tǒng)機動交通方式(內(nèi)燃式)，但在取代傳統(tǒng)自行車方面所扮演的角色仍存在爭議。電動自行車不僅有益身體健康，并且相同行駛里程下，碳排放水平顯著低于小汽車。在某些地區(qū)，安全問題上升到政策層面，目前電動自行車的數(shù)量已經(jīng)足以搜集到豐富的安全數(shù)據(jù)。盡管如此，關(guān)于電動自行車的研究目前仍處于萌芽階段。隨著電動自行車數(shù)量的不斷上升，為了向政策制定者以及整個行業(yè)提供必要的數(shù)據(jù)，相關(guān)領(lǐng)域的進一步研究需求也日益增長。

城市交通；電動自行車；綜述；出行行為；健康；環(huán)境；安全

0 引言

有關(guān)自行車在西方城市交通系統(tǒng)中作用的研究興趣日益濃厚[1-3]。更多自行車友好城市的增加以及與科技快速進步的結(jié)合導致電動自行車購買和使用量的急劇增長[4]。電動自行車的市場化銷售始于20世紀80年代初的日本[5]，但直到21世紀初，技術(shù)和成本對市場吸引力的限制才被打破[6]。電池和發(fā)動機的技術(shù)改進、組件模塊化以及規(guī)模經(jīng)濟的改善，意味著電動自行車可以行駛更長的里程、速度更快，并且價格比以往任何時候都更經(jīng)濟。過去10年，電動自行車銷售量超過1.5億輛[6]，是機動化歷史上規(guī)模最大、發(fā)展最迅速的燃料替代型交通工具。

電動自行車使用量的急劇增長，對科研人員以及業(yè)內(nèi)人士在多個領(lǐng)域具有重要啟示，包括交通規(guī)劃、工程學、交通安全、公共政策以及自行車市場等。自21世紀初期以來，越來越多的研究開始探討各種有關(guān)電動自行車的問題。本文旨在回顧過去10年新興的關(guān)于電動自行車的研究，聚焦于不斷涌現(xiàn)的相關(guān)主題，同時關(guān)注值得進一步研究的關(guān)鍵問題盲點。文章內(nèi)容圍繞多個主題展開，并考慮不同主題的地域差異。各章內(nèi)容如下：文獻概述、分類與定義、使用者統(tǒng)計特征、全球市場、購買動機、對出行頻率及方式選擇的影響、健康、環(huán)境以及安全。最后一章總結(jié)各個主題的關(guān)鍵研究成果。

1 文獻概述

本文使用電動自行車、電動踏板車(electric bike,electric bicycle,e-bike,pedelec)等關(guān)鍵詞，在斯高帕斯(Scopus)和谷歌學術(shù)(Google Scholar)兩個文獻數(shù)據(jù)庫中檢索2014年5—11月的相關(guān)文獻。文章綜述的對象僅限于大多數(shù)情況下能被分類為自行車的交通工具，它們的基本特征為：使用兩輪行駛，具有人力輔助模式(包括非電力輔助方式)，具有相對較低的行駛速度。這其中也包括在中國非常流行的按自行車法規(guī)進行管理的小型電動滑板車，但不包括另外一些行駛速度快且不具有輔助腳踏板的電動摩托車。下一章中介紹了這些與本文相關(guān)的定義及規(guī)范。大多數(shù)近幾年發(fā)表的文章重點關(guān)注亞洲市場的增長。北美和歐洲的研究集中在過去5年間。本文同時也檢索了其他非正式出版物上的相關(guān)文獻，特別是可能不會被學術(shù)搜索引擎識別的行業(yè)報告。本文的文獻僅限于英語出版物，并且強調(diào)交通運輸領(lǐng)域而非其他休閑類電動自行車研究。

電動自行車相關(guān)研究由于不同主題和地域而類型各異。東方國家(如中國)的研究傾向于圍繞大量電動自行車的運行、安全及市場增長。西方國家(如北美和歐洲)的研究傾向于新興市場、健康以及新興市場的動向。本文重點研究文獻中的地理和熱點主題，旨在回答電動自行車領(lǐng)域關(guān)于安全、方式轉(zhuǎn)變、行為、使用者統(tǒng)計特征以及技術(shù)發(fā)展趨勢等問題。本文的研究目的在于為決策者、研究人員和從業(yè)人員提供電動自行車使用、影響和發(fā)展趨勢最新研究的簡明成果。

圖1 電動自行車外形設計系列：從自行車式a到踏板式fFig.1 Range of e-bike designs,from BSEB a to SSEB f

2 類別、設計以及性能表現(xiàn)

市面上可以買到種類繁多的電動自行車，具有不同設計和性能[5,7]。電動自行車囊括了從自行車式(bicycle-style e-bikes,BSEBs)到踏板式(scooter-style e-bikes,SSEBs)等一系列設計樣式。這一章介紹不同類型電動自行車的定義、特征以及操作特性。

不同電動自行車技術(shù)之間存在一些明顯的界定標準。電動自行車的底層技術(shù)相同，包括三個主要的組件：電池、控制器和發(fā)動機。區(qū)別主要表現(xiàn)為性能(如速度)、外形設計和兩種操控模式(油門控制或腳蹬輔助)。電動自行車從自行車式到踏板式的系列設計如圖1所示，類型a是典型的自行車式，類型f是典型的踏板式。最顯著的設計改變發(fā)生在類型c和類型d，但兩者之間仍存在共同點(例如放腳的平板以及人力腳蹬)，關(guān)鍵的不同點僅限于外形設計。大多數(shù)踏板式電動自行車的腳蹬僅僅是為了符合法規(guī)而進行的配置，不具有實際的助力功能。自行車式電動自行車則既可以使用電力驅(qū)動也可以單純依靠人力。電動自行車的發(fā)動機功率從200W到1 000W不等，整車重量為20～45 kg，最遠的行駛里程可達150km，速度通常低于45km·h-1。歐洲和北美電動自行車設計主要為圖1中類型a及其衍生類型，而中國市場包括圖1中所有款式的電動自行車。在某些中國城市，類型d～f是主流產(chǎn)品，而在北美和歐洲則相對少見。因此北美和歐洲的大多數(shù)電動自行車的研究均遵循與自行車研究相同的主題。而中國對電動自行車的研究經(jīng)常使用與大功率兩輪機動車研究相似的方法。

必須要強調(diào)的是，文中自行車式和踏板式電動自行車統(tǒng)稱為電動自行車。除非明確說明，否則本文中的電動自行車將代指圖1中所有類型的兩輪電動自行車。通常來說，歐洲、北美以及澳大利亞的相關(guān)研究中指自行車式電動自行車(例如，具有人力腳蹬的傳統(tǒng)自行車設計，但依靠電動機驅(qū)動)，這與文獻[4]所提出的分類標準一致。亞洲地區(qū)的相關(guān)研究中，電動自行車則可能指代圖1中的任何一種類型。隨著電池和發(fā)動機技術(shù)的進步，電動自行車的設計有逐步向傳統(tǒng)自行車靠近的趨勢。在大多數(shù)國家，那些需要靠腳蹬來啟動的電動自行車會在法律上被劃分為傳統(tǒng)自行車。不同國家、地區(qū)甚至同一市域不同轄區(qū)的規(guī)定也不盡相同，部分地區(qū)將電動自行車與一般的摩托車劃為一類，有些是故意為之，而有些則是因為法規(guī)沒能跟上技術(shù)的快速發(fā)展。表1對這些錯綜復雜的規(guī)章制度進行了簡單總結(jié)(摘自文獻[8])。中國電動自行車的分類基于國家行業(yè)技術(shù)標準，如果重量小于45 kg、最高時速低于20km·h-1并且具有人力腳踏騎行功能，則與傳統(tǒng)自行車劃為一類。電動自行車在出廠前需要按規(guī)定做好技術(shù)上的限制，但大多數(shù)電動自行車在最高時速和重量方面都會適當放寬限制。一些城市還會強制加入地方使用限制。在美國，電動自行車歸消費者產(chǎn)品安全委員會(Consumer Product Safety Commission)管理，單純依靠電力行駛的速度須低于32km·h-1，發(fā)動機最大功率為750 W。歐盟委員會(European Commission)則根據(jù)一系列審批指標，將使用油門式控制器的電動自行車分為兩類：電動助力車(powered bicycles)(最高時速25km·h-1，最大功率1 000 W)和電動摩托車(moped)(最高時速25～45km·h-1，最大功率1 000～4 000 W)。而電動自行車(pedelecs)(最高時速25km·h-1，最大功率250 W)則與傳統(tǒng)自行車劃為一類。另一類被稱為高速電動自行車(Speed-pedelecs,SPedelecs)，被視為電動摩托車，通常需要額外的駕駛證件并遵守相關(guān)的行駛法規(guī)。感興趣的讀者可以進一步參考文獻[8]和文獻[9]。

表1 全球電動自行車市場的主要性能規(guī)范Tab.1 Main performance regulations of global e-bike markets(modified from Macarthur and Kobel(2014))

3 使用者統(tǒng)計

與其他交通方式一樣，電動自行車使用者類型多樣。已有大量研究對不同城市和國家的電動自行車使用者特征進行探討。

3.1 北美及歐洲

在加州開展的定性研究發(fā)現(xiàn)，參與者(薩克拉門托地區(qū)的電動自行車使用者)相對于一般加州人通常年齡更大，受教育程度更高且具有相對較高的收入[10]。在北美第一項針對電動自行車使用者的綜合性研究中[4]，85%的受訪者為男性，71%年齡超過44歲，90%為高加索人，約34%為大學學歷。幾乎所有的受訪者(94%)在使用電動自行車前均使用過傳統(tǒng)自行車。奧地利的一項研究[11]發(fā)現(xiàn)，電動自行車使用者的年齡普遍偏大，通常為退休人員。相比其他研究而言，文獻[11]的抽樣調(diào)查對象通常擁有一輛汽車，受教育程度較低，收入水平也相對較低。在某種程度上可以反映出，奧地利的這項研究是通過傳統(tǒng)的郵件方式進行抽樣，而其他研究則更多的是依靠在線調(diào)查，因此能涵蓋更年輕人群。

3.2 亞洲及澳大利亞

文獻[12]通過研究中國傳統(tǒng)自行車和電動自行車使用者發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)自行車相比，電動自行車使用者明顯具有較高收入和受教育程度的特征，表明電動自行車是中國經(jīng)濟增長的機動化墊腳石。澳大利亞一項共有529名電動自行車使用者的研究中[13]，71%為男性，超過50%的受訪者年齡為41～60歲。有意思的是，其中47%的受訪者收入高于平均水平，并且絕大部分都擁有小汽車(94%)[14]。同樣的，受訪者的受教育程度普遍較高(70%的人擁有大專學歷)。以上兩項研究有一個共同的缺陷，即自我選擇偏差，因為兩者的調(diào)查方法依賴于電動自行車使用者的反饋。更多利用抽樣調(diào)查技術(shù)來找到電動自行車更具代表性目標群體的研究是有必要的。

表2 全球電動自行車銷量(估計值)Tab.2 Global e-bike sales(estimates)輛

4 全球銷量

2012年電動自行車銷量約3 100萬輛，預計到2018年將達到4 760萬輛[4]。由于很難界定管轄區(qū)，并且缺乏公眾登記程序，電動自行車的銷量數(shù)據(jù)存在一定的局限性。現(xiàn)有數(shù)據(jù)顯示，2012年中國電動自行車銷量占全球銷量的93%(見表2)，使得擁有電動自行車的人數(shù)大約是擁有汽車人數(shù)的兩倍[15]。中國銷售的電動自行車幾乎都是油門控制，不需要蹬踏，并且大多采用踏板式結(jié)構(gòu)。

4.1 亞洲

中國的電動自行車銷量增速超過了其他個體交通方式[15]。文獻[16]發(fā)現(xiàn)通過立法制定電動自行車的尺寸及性能標準可以確保其可信度。此外，電動自行車被正式列為自行車[17]，從而不必遵照與其他電動雙輪車相關(guān)的許可證及頭盔規(guī)定，還允許其在標準自行車基礎設施上使用。也許與促進中國電動自行車發(fā)展最為相關(guān)的政策在于許多城市禁止使用小型燃油摩托車和電動摩托車[18]。

其他亞洲發(fā)展中國家的電動自行車銷量與中國相比較為緩慢。很多亞洲城市依靠與大多數(shù)電動自行車相比速度更快、載貨能力更強的汽油雙輪車。大多數(shù)亞洲城市沒有健全的自行車專用基礎設施，而在中國自行車專用基礎設施為電動自行車使用者帶來很多方便。此外，電動自行車市場、經(jīng)驗、維護設施建設的缺乏以及更高的前期成本降低了整體市場份額[19-20]。一些印度和南亞市場已經(jīng)經(jīng)歷了行業(yè)內(nèi)的增長。2012年亞洲發(fā)展中國家共銷售不到20萬輛電動自行車[6]。

日本是亞洲電動自行車市場中的一個特例。作為技術(shù)創(chuàng)新者，很多早期電動自行車發(fā)展的關(guān)鍵(電池與發(fā)動機)來自日本企業(yè)。日本每年的電動自行車銷量接近50萬輛，遠遠超過除中國以外的所有其他亞洲市場的總和[6]。

4.2 歐洲

德國和荷蘭是歐洲電動自行車兩個主要的市場，分別占歐盟銷售總量的44%和21%。在銷售總量方面，其次是法國、意大利和奧地利，均占歐盟銷售總量的5%[21]。歐洲電動自行車銷量2007—2012年增長近10倍[22]。在荷蘭，銷售的自行車中16.9%為電動自行車[21]。根據(jù)文獻[23]，2012年法國傳統(tǒng)自行車銷量下降9%，而電動自行車銷量增長15%。

表3顯示了2012年歐盟成員國(及瑞士)電動自行車的銷售總量及每千人銷量。荷蘭和丹麥是歐洲人均電動自行車銷量最高的國家，同時傳統(tǒng)自行車銷量也最高[27]。這些國家擁有基礎設施和安全隔離，因此為電動自行車的推廣提供了最廣闊的市場。2011年，瑞士每銷售7臺自行車就有1輛是電動自行車，與2010年相比總數(shù)增加25%。據(jù)目前估計，瑞士的電動自行車所占份額剛剛超過全國自行車數(shù)的5%[25]。由于跨國購買可享受優(yōu)惠匯率，瑞士的銷售額可能存在一定程度的誤差。

4.3 北美及澳大利亞

南美的電動自行車比較難調(diào)查，因為市場中大約50%的電動自行車是使用者將傳統(tǒng)自行車加裝發(fā)動機、電池以及控制器套件改裝而來[4]。文獻[28]通過梳理海關(guān)和進口數(shù)據(jù)，估計得到2013年美國購入20萬輛電動自行車。由于并未獲取澳大利亞系統(tǒng)的電動自行車銷售數(shù)據(jù)[13]，因此無法提供該地電動自行車銷量的近似數(shù)值。

5 使用者益處及購買原因

電動自行車的一項關(guān)鍵優(yōu)勢在于可以更省力地保持一定的行駛速度[10]。這一特性彌補了傳統(tǒng)自行車最被人詬病的缺點之一。北美一項覆蓋553名電動自行車使用者[4]以及澳大利亞一項包括529名電動自行車使用者的在線調(diào)查[13]表明，行駛速度提升以及運動強度降低是人們購買電動自行車的推動因素，這些優(yōu)點可以使用戶更舒適、便捷地到達目的地[10]。文獻[29]總結(jié)了與自行車通勤相關(guān)聯(lián)的影響因素，發(fā)現(xiàn)地形、距離和時間為人們使用自行車的障礙(非電動自行車)。而電動自行車可以有效地改善傳統(tǒng)自行車的這些限制因素。高溫天氣、糟糕的空氣質(zhì)量以及雨雪天氣也會使居民出行時更傾向于使用電動自行車而非傳統(tǒng)自行車[30]。有研究表明，電動自行車為一些不適合騎行的情況提供移動性[4,5,31]。對美國加州電動自行車使用者的調(diào)查顯現(xiàn)出一個一致的主題，即電動自行車提供的電力輔助使騎行又開始變得有趣[10]。電動自行車使更長距離及更多樣目的的出行變?yōu)榭赡躘32]。前面提到的奧地利的研究發(fā)現(xiàn)，出行目的不同，人們使用電動自行車的原因也不盡相同。對于那些將電動自行車視為主要交通工具的人群來說，社會背景(對電動自行車持支持態(tài)度)以及環(huán)保意識起到?jīng)Q定性影響，而對于那些將電動自行車作為休閑的人群來說，健康是更重要的動力[11]。

電動自行車最常被引用的益處是其在取代摩托車方面的潛力。這似乎已經(jīng)是澳大利亞和北美用戶購買電動自行車的關(guān)鍵原因[4,10,13]。盡管其中有大量研究依賴于用戶自述的使用行為并帶有一定的反饋偏差，這些研究表明電動自行車可能在一定程度上減少使用汽車出行的次數(shù)。

6 出行行為影響

當使用電動自行車替代摩托車出行時，電動自行車在緩解交通擁堵、減少空氣污染物排放、改善身體健康狀況以及當?shù)乜諝赓|(zhì)量等方面的優(yōu)勢將得以體現(xiàn)[5,33]。本章回顧了電動自行車對出行行為、健康和環(huán)境改變的影響。

6.1 對使用頻率和出行距離的影響

上文提及的北美的研究[4]發(fā)現(xiàn)，電動自行車可能會提高騎行參與度。在購買電動自行車之前約55%的受訪者表示每周或每天騎行一次，而在購買電動自行車之后，這一比例達到93%。盡管有潛在的自我選擇偏差，或?qū)﹄妱幼孕熊嚩唐诘男迈r感，這一結(jié)果也不能完全打折扣。在同時具有電動自行車和傳統(tǒng)自行車的環(huán)境中，電動自行車使用者的騎行距離比傳統(tǒng)自行車使用者多13%[32]。挪威最近的一項研究[34]隨機選擇了66人，提供給他們電動自行車，并將這66人使用電動自行車的情況與另外一組包含160人的對照組進行比較。研究發(fā)現(xiàn)，提供電動自行車的這一組，騎行次數(shù)從每天0.9次增至每天1.4次，騎行距離也從4.8km增至10.5km，而對照組則沒有變化。在提供電動自行車的這一組受試人群中，各項指標增幅最大的是女性受試者。

表3 2012年歐盟和瑞士電動自行車銷量Tab.3 E-bike sales in the European Union&Switzerland,2012

文獻[12]研究了電動自行車在中國兩個主要城市(昆明和上海)的使用情況。研究發(fā)現(xiàn)，電動自行車使用者的出行距離比傳統(tǒng)自行車使用者更遠(昆明高22%，上海高9%)。同時，電動自行車的行駛速度也要高10%～15%，但與傳統(tǒng)自行車平均行駛時間相差不大，結(jié)果印證了出行時間分配恒定這一已有的結(jié)論[35]。該作者的一項較新的研究發(fā)現(xiàn)，2006—2012年，電動自行車的出行距離增加了50%以上[36]。

6.2 對出行方式和交通工具選擇的影響

在中國，電動自行車是一種極可能取代其他機動化交通方式的主流方式。在昆明，高達25%的電動自行車使用者替代了汽車出行，而約60%的公共交通(公共汽車)出行被電動自行車取代。只有小部分(7%)電動自行車用戶替代了傳統(tǒng)自行車[36]。這與一些具有高水平公共交通體系城市的研究結(jié)論相一致，包括上海[12]和濟南[37]。與之相比，在石家莊[16]電動自行車取代了超過60%的傳統(tǒng)自行車出行。

另外兩項分別是在中國臺灣[38]和越南開展的研究[20]，利用陳述偏好方法調(diào)查了居民如何決定購買兩輪交通工具。文獻[38]發(fā)現(xiàn)電動自行車的接受度非常高，尤其是在女性群體中。文獻[20]發(fā)現(xiàn)在傳統(tǒng)摩托車競爭激烈的社會背景下，相對表現(xiàn)欠佳的電動自行車(如踏板式)如果沒有顯著性能改善和價格激勵，將很難有更大的市場滲透。

最近關(guān)于北美第一個電動自行車共享計劃的評估[31]顯示，被替代的汽車出行占所有電動自行車出行的11%，對于全部自行車出行而言卻微乎其微。這項共享計劃中，被取代最多的出行方式是步行，原因在于這是在校園中開展的項目。

文獻[4]發(fā)現(xiàn)大約65%的受訪者表示，替代汽車出行是他們使用電動自行車最主要的原因之一。澳大利亞近期的在線調(diào)查研究中，60%的受訪者表示購買電動自行車的主要動機是想取代汽車出行，49%因為電動自行車比較省力[13]。上述兩項研究均沒有記錄實際被替代的汽車出行量。挪威的一項近期研究[34]顯示，在那些擁有電動自行車的人群中，選擇自行車出行的比例從28%增至48%。

到目前為止，電動自行車對騎行以及汽車使用方面影響的研究表明，電動自行車促進了騎行頻率，增加了出行距離。在北美、澳大利亞以及中國的一些研究中，電動自行車被用來替代汽車出行，盡管幾乎沒有確切數(shù)據(jù)精確描述替代的程度。一項正在進行的研究致力于生成更科學的使用數(shù)據(jù)，可以用于詳細的替代問題分析。

7 健康影響

過去10年已經(jīng)有不少研究探討了如何衡量電動自行車對健康的影響。對于本文而言，健康的含義僅限于通過身體活動得到改善。

文獻[39]在荷蘭針對12項健康、運動主題開展了一項研究，測量利用電動自行車完成3次長度為4.3km騎行的生理表現(xiàn)。第一圈完全靠人力完成，不依靠電力驅(qū)動，第二圈將電動自行車調(diào)至環(huán)保模式，第三圈則完全依靠電力驅(qū)動。研究人員測量了包括心率、耗氧量在內(nèi)的一系列生理指標，同時也測量了依靠人力腳蹬提供的動力。結(jié)果顯示，三次騎行的設定都為實現(xiàn)最小運動量做出了貢獻。即使是在電力驅(qū)動的模式下，使用者也可以達到必要的運動強度(3～6個代謝當量①)，降低因久坐不動而引起疾病的概率。不足為奇，最強電力驅(qū)動的使用者可以達到更高的平均行駛速度，減少出行耗費的時間。盡管這會影響運動的持續(xù)性，有證據(jù)顯示電動自行車用戶相較于沒有電動自行車的用戶通常會花更多的時間用于騎車[4]。

文獻[33]試圖驗證電動自行車是否會給使用者提供充足的身體活動以獲得健康改善。研究在瑞士洛桑的一塊丘陵地帶開展，18名參與者(12名女性)按照自己設定的速度完成四次出行。第一次為1.7km上坡步行，第二次為5.1km主要依靠傳統(tǒng)自行車的上坡騎行，第三次為標準電力驅(qū)動的騎行，第四次為高電力驅(qū)動的騎行。其中步行和高電力驅(qū)動的騎行的平均代謝當量分別為6.5和6.1，幾乎沒有差異。而標準電力驅(qū)動和傳統(tǒng)自行車騎行的平均代謝當量分別為7.3和8.2。根據(jù)這些結(jié)果得出結(jié)論，在具有挑戰(zhàn)的地形條件下，電動自行車的使用能有效地提供身體所需要的運動量。

同樣，文獻[40]中，8名久坐不動的女性以各自的速度騎行9.5km，其中一次使用電動自行車，另一次使用傳統(tǒng)自行車(順序不限)。相較于傳統(tǒng)自行車，使用電動自行車得到的生理指標要低，但愉悅水平以及行駛速度都較高。盡管身體活動水平較低，使用電動自行車所帶來的熱量消耗已經(jīng)在改善健康所需范圍內(nèi)。文獻[41]通過對20名參與者使用6周電動自行車的研究發(fā)現(xiàn)，他們的身體狀況得以改善。

文獻[3]在美國田納西州的諾克斯維爾，通過實驗室儀器、GPS、車載功率計，調(diào)查了19名公共自行車與電動自行車使用者在騎行4.4km山路后的各項生理指標。該研究發(fā)現(xiàn)，電動自行車單位時間的熱量消耗比傳統(tǒng)自行車低11%，比步行高8%。步行、傳統(tǒng)自行車、電動自行車的平均速度分別為5.1km·h-1，14.4km·h-1，16.4km·h-1。步行雖然單位時間內(nèi)所需能量最少，但耗時最長，所以在整個活動中所需的總能量最多，這一點與其他相關(guān)的研究結(jié)論一致[42]。考慮到電動自行車在完成規(guī)定路程上的性能優(yōu)勢，電動自行車使用者所需要供給的總能量要比傳統(tǒng)自行車少21%，比步行少62%。

總的來說，關(guān)于電動自行車與身體活動的研究，一個明確的主題就是電動自行車相比傳統(tǒng)自行車需要較低水平的身體活動，但仍然達到了改善健康狀況所必需的水平。此外，在一些特定的實驗條件下，電動自行車會給使用者帶來愉悅感的提升，但這種愉悅感是否會隨其持續(xù)使用保持尚不明確(即排除新鮮感這一因素之后)。

8 環(huán)境影響

電動自行車對環(huán)境的影響取決于其替代的出行方式[12]。如果電動自行車替代的是非機動交通方式(例如步行或傳統(tǒng)自行車)，將給環(huán)境帶來負面影響。盡管如此，電動自行車依靠較輕的自重以及電力驅(qū)動技術(shù)依然算是非常節(jié)能的產(chǎn)品，大多數(shù)電動自行車功率不超過2 kWh·(100km)-1，能耗大約相當于一輛小型電動汽車的1/10[15]，行駛相同里程的情況下，以電力消耗換算，比標準燃油小汽車少排放40個單位②的二氧化碳[15]。

一項可能算是這個領(lǐng)域最為全面的研究[7]對中國電動自行車的環(huán)境影響進行了評估，并與其他具有競爭力的交通方式對比，包括車輛生產(chǎn)的環(huán)境成本。結(jié)果表明，以單位乘客公里的排放量衡量，相比于汽車使用甚至是公共汽車出行，電動自行車可以帶來相當可觀的環(huán)境改善(從減少排放量而言)。此外，相比于常規(guī)車輛，電動自行車的排放源通常遠離人口密集區(qū)，所以電動自行車對健康的影響比建議排放量還要小。在中國，電力的污染排放對健康的影響要低于等量的尾氣排放[15]。文獻[7]研究得出，當電動自行車被用作替代機動車時，環(huán)境將會得到改善。

即使在電力部門具有最高排放因子的地區(qū)(如中國和澳大利亞)，來自電動自行車的二氧化碳以及其他傳統(tǒng)污染物的排放也是相對較低的。在其他電動自行車廣受歡迎的國家(如荷蘭和德國)，電力部門的排放因子只有中國和澳大利亞的50%[43]，進一步降低電動自行車的排放。總而言之，即使是在電動自行車保有量大且電力生產(chǎn)主要依賴煤的國家(例如中國)，電動自行車的排放量都是微不足道的，并且通常來說比其他替代交通方式更為環(huán)保。

中國約95%的電動自行車(大多為踏板式電動自行車)均使用鉛酸電池，盡管其他類型的電池近年來陸續(xù)進入了市場[6]。電動自行車很大程度上導致了中國鉛消費量不斷增長[44]并影響到相關(guān)種類電池的生產(chǎn)、回收和報廢——這一過程被視為產(chǎn)生環(huán)境污染的主要來源。鉛污染會對人體健康產(chǎn)生一系列的負面影響，包括發(fā)育障礙、智力低下以及預期壽命縮短等[45]。鋰離子電池可以提高車輛性能并減少環(huán)境負面影響[5,46]，目前是主流趨勢。提高鉛工業(yè)的環(huán)境效率并不斷向其他電池技術(shù)發(fā)展變革，將有效對抗電池對環(huán)境污染的挑戰(zhàn)。

9 電動自行車與安全

安全問題可能是全球范圍內(nèi)制定電動自行車安全規(guī)范最主要的驅(qū)動因素。近年來越來越多的研究將重點放在與電動自行車相關(guān)的安全問題上。有相當一部分這類研究在中國開展，因為中國的電動自行車保有量較多，足以用于識別安全趨勢。基于中國的安全問題研究同時覆蓋了自行車式和踏板式兩種類型。亞洲以外的電動自行車安全問題研究大多只集中在自行車式上。

9.1 安全意識及行為

一些研究表明，相比于傳統(tǒng)自行車，電動自行車改變了人們對于安全的理解。北美一項調(diào)查顯示，60%的電動自行車用戶覺得更安全，42%的用戶表示電動自行車能幫助避免碰撞。對于這一結(jié)果的解釋原因多種多樣，例如電動自行車可以更為迅速地通過道路交叉口，緊跟車流，或者說速度較快可以提升平衡性[4]。在中國也有類似的研究發(fā)現(xiàn)，女性用戶感覺使用電動自行車通過道路交叉口更加安全，但對與傳統(tǒng)自行車共用車道，人們對進一步提高電動自行車的速度持保留態(tài)度[47]。另一項研究發(fā)現(xiàn)，只有50%的電動自行車用戶覺得比騎傳統(tǒng)自行車更安全[48]。最近的一項關(guān)于用戶行為與歷史碰撞關(guān)系的研究[49]發(fā)現(xiàn)，在因駕駛不當而發(fā)生的碰撞事故中，電動自行車用戶的安全意識通常更為淡薄，也因此更容易發(fā)生違規(guī)行為，包括操作錯誤、沖動易怒、具有進攻性以及違規(guī)等。

在美國，由于電動自行車性能的不斷提升，使用者們表示這使得他們相比于傳統(tǒng)自行車更傾向于遵守交通規(guī)則(例如在道路交叉口遇到紅燈等候)[10]。然而，文獻[50]在一個公共自行車系統(tǒng)中利用安裝在兩種自行車上的GPS設備，發(fā)現(xiàn)電動自行車和傳統(tǒng)自行車使用者們的交通行為非常類似，違章率相差無幾。

9.2 中國電動自行車安全行為實證研究

除中國以外的其他地區(qū)很少有機會可以對電動自行車事故做更進一步的分析。在中國，大多數(shù)安全方面的研究都是關(guān)注兩個關(guān)鍵點：1)行駛沖突及違章駕駛行為，通常都是通過道路交叉口的視頻監(jiān)控設備進行觀察；2)醫(yī)院和違章記錄的事故分析和人員損傷數(shù)據(jù)。

大多數(shù)研究道路交叉口處電動自行車相關(guān)行為的文章都得到了一致的結(jié)論：對于所有道路使用者來說，交叉口是不規(guī)范行駛行為最容易發(fā)生的區(qū)域，其中電動自行車用戶的情況比其他所有類型更嚴重。最早一批關(guān)于交叉口行為的研究[51]發(fā)現(xiàn)，中國傳統(tǒng)自行車和電動自行車用戶闖紅燈的比例非常高(56%)，并且指出影響闖紅燈行為的地理及環(huán)境因素非常多。在所有情景中電動自行車用戶闖紅燈的概率(63%)都比傳統(tǒng)自行車(50%)高，但如果對變量進行控制，則不能從統(tǒng)計學意義來證明兩者的不同是由于交通工具的不同造成的。研究人員提出了多種可能的原因來解釋這一差異，包括民眾對闖紅燈行為的寬容度，兩類自行車相關(guān)法規(guī)的微小差異，或者單純是因為樣本量太小而無法統(tǒng)計差異。在該作者的另一項類似的研究[52]中，評估了安裝遮陽板對闖紅燈的影響(如假設自行車用戶會因為增加了遮陽板而更愿意等紅燈)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在大樣本量的基礎上，對其他變量進行控制，電動自行車用戶闖紅燈的概率是傳統(tǒng)自行車用戶的1.8倍。其中一個可能的原因是，電動自行車的運行特性使得用戶更愿意承擔闖紅燈的風險。在不考慮直接闖紅燈的騎行者并控制其他變量的情況下，電動自行車用戶闖紅燈前的等候時長也相對較短[53]。

文獻[54]在蘇州各種類型的道路交叉口對1.8萬名電動自行車用戶進行觀測，以找尋不安全的騎行行為。他們關(guān)注那些主流的不安全行為(即使這些行為還沒有被列入相關(guān)法規(guī))，包括騎行時打電話、頭盔的使用、錯誤的駕駛方式、在自行車道以外行駛及闖紅燈等。結(jié)果發(fā)現(xiàn)這類不安全行為發(fā)生的概率比較高，1/4的人會在通過交叉口時選擇不遵守交通規(guī)則，這與傳統(tǒng)自行車的行為一致[55]，雖然其中闖紅燈的比例只有5%。但仍不能確定這一比例是對于全部電動自行車用戶來說，還是只針對那些需要等待紅燈的用戶。

文獻[56]利用監(jiān)控視頻分析道路交叉口沖突事件。這項研究首次對大量已經(jīng)發(fā)生的違規(guī)行為(輸入)進行分析并關(guān)注結(jié)果(如僥幸脫險)。與之前的研究類似，作者對高風險行為進行分類，發(fā)現(xiàn)7%的電動自行車用戶闖紅燈，稍高于傳統(tǒng)自行車用戶。在16類沖突事件類型中，作者發(fā)現(xiàn)小汽車不讓行導致的沖突超過3/4。而剩下1/4的事件中，電動自行車和傳統(tǒng)自行車各占50%。然而在不考慮責任的情況下，電動自行車發(fā)生沖突的比例要高于傳統(tǒng)自行車。

在中國，由于電動自行車與傳統(tǒng)自行車車道共用，二者運行速度的差異也引起了一些擔憂。三項針對行駛速度的研究發(fā)現(xiàn)，電動自行車的平均行駛速度比傳統(tǒng)自行車高40%～50%[48,57-58]。政策制定者主要擔心速度差異所包含的安全隱患，盡管目前還幾乎沒有相關(guān)的實證研究。

9.3 中國電動自行車交通事故實證研究

中國交通事故數(shù)據(jù)的可信度被人質(zhì)疑，因此最近的研究很少使用官方事故記錄數(shù)據(jù)。文獻[59]分析了2004—2008年的官方事故數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)電動自行車的普及相應導致了傷害負擔的增加。2004—2008年，事故中每10萬人死亡和受傷概率分別增長6.5倍和3.7倍。但對于每10萬注冊電動自行車用戶，同時期傷亡率均有所降低。研究者發(fā)現(xiàn)其他交通方式傷亡率在不斷下降。因此建議改進現(xiàn)行法規(guī)，并需要依靠更多強制性的手段來提高安全水平。

近期有學者對蘇州農(nóng)村地區(qū)7個月內(nèi)超過500名非致命性住院患者進行統(tǒng)計分析[60]。在這期間，25%的患者為電動自行車用戶，在因道路交通事故而住院人中占50%以上。約半數(shù)電動自行車用戶與摩托車沖突而受傷，46%的人頭部受傷，導致政策建議在使用電動自行車時鼓勵或強制佩戴頭盔。作者指出目前電動自行車用戶不斷升高的受傷率正替代傳統(tǒng)自行車相對較低的事故率。文獻[61]參考早期研究方法，對合肥2009—2011年共205名傳統(tǒng)自行車及電動自行車用戶(其中包括6名死者)的住院記錄進行分析。其中1/3電動自行車用戶受重傷，而傳統(tǒng)自行車用戶受重傷率僅為17%。近2/3的用戶由于違反交通法規(guī)而入院。與大型機動車發(fā)生事故受重傷的概率是小型車的2.5倍。

中國關(guān)于電動自行車安全問題的研究最主要的盲點在于，在電動自行車傷亡率不斷升高的背景下，缺少關(guān)于事故過錯歸因或因果碰撞分析的研究。電動自行車用戶屬于交通系統(tǒng)中弱勢的一方，相對于傳統(tǒng)自行車用戶擁有可能引起暴露和風險的特性(如速度)，但用戶很大程度上受到重型車輛的傷害。

9.4 歐洲電動自行車交通事故實證研究

一些歐洲國家的電動自行車已經(jīng)達到了足以觀察交通事故的市場滲透水平。最近兩項研究集中在調(diào)查交通事故及住院治療數(shù)據(jù)上。文獻[62]研究了瑞士電動自行車騎行者的住院數(shù)據(jù)。作者調(diào)查了報告給急診科(Emergency Department,ED)的23起交通事故。導致頭部受傷的事故超過1/4，上肢是第二大受傷區(qū)域。有趣的是，大多數(shù)交通事故是由陷入有軌電車軌道造成的，而不是機動車碰撞。研究人員發(fā)現(xiàn)，瑞士的交通事故往往沒有中國嚴重，部分原因是頭盔使用更廣泛，并且涉及機動車的電動自行車事故數(shù)量相對較少。

文獻[63]利用ED和對未經(jīng)歷過交通事故的騎行者調(diào)查的數(shù)據(jù)，比較了荷蘭電動自行車和自行車使用的安全情況。研究共選取294個電動自行車和1 699個自行車事故受害者作為實驗組，以及未經(jīng)歷過交通事故的791個電動自行車和517個自行車使用者(對照組)。結(jié)論表明，在控制了年齡、性別和騎行量等變量后，電動自行車使用因與發(fā)生交通事故接受急診治療的風險略微增加存在關(guān)聯(lián)，但是相比自行車騎行者，電動自行車使用者進入醫(yī)院急診室治療的可能性并非提高(如事故同樣嚴重的情況下)。進入急診室治療的人中女性更少，然而兩性之間自我報告的精確度存在一定的不確定性，這使得性別對照有些困難。相比于16～49歲的人，50～56歲的人可能不太需要急診治療。最有可能進行急診治療的年齡組為65歲及以上的人群?？傮w來說，電動自行車和自行車騎行者之間的安全情況差異并不顯著。最后，研究人員指出電動自行車可能會引發(fā)交通方式轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變一般會對交通安全產(chǎn)生更廣泛的影響，尤其是如果能替代機動車。

10 結(jié)論

通過總結(jié)發(fā)現(xiàn)，電動自行車相關(guān)研究包含了幾個主要的主題。過去10年，電動自行車的使用量大幅增加，由于目前在大多數(shù)國家電動自行車的市場滲透率仍然較低，很少有證據(jù)表明未來10年的增長趨勢是否會放緩。表4是對本文關(guān)注的一些研究主題的總結(jié)。

盡管近年來關(guān)于電動自行車的研究在不斷增加，仍可以明顯地看出一系列重要理論知識的缺失。在交通調(diào)查、入院就診以及公安事故數(shù)據(jù)庫方面，政府機關(guān)目前基本上還沒有將電動自行車劃分為一類單獨的車輛類別。隨著電動自行車的普及，將電動自行車作為交通相關(guān)標準化形式的一個選項分類變得越來越重要，這將在人口層面提供急需的電動自行車使用數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)集將有助于提高眾多相關(guān)研究的樣本量。在人口調(diào)查中設計關(guān)于電動自行車的問題也會幫助發(fā)現(xiàn)電動自行車用戶與其他居民在人口統(tǒng)計學上的差異。

尚有眾多相關(guān)的話題在文中沒有展開討論，包括電動自行車相關(guān)法規(guī)、技術(shù)層面問題、公共自行車整合以及載貨電動自行車的發(fā)展?jié)摿Φ取４送?，也不包含政府政策在推進電動自行車使用方面的成效及電動自行車與行人共道的安全問題的討論。

為了能更好地理解電動自行車所產(chǎn)生的各種影響，需要更為綜合詳盡的研究定量分析其在出行行為上的影響。電動自行車可以受益于整個交通領(lǐng)域?qū)Ω嗫茖W數(shù)據(jù)采集技術(shù)的運用，依靠更好的科技收集更多便于詳細分析的信息。這將為研究電動自行車現(xiàn)狀和未來對健康、氣候變化、當?shù)乜諝饧霸肼曃廴?、擁堵、交通成本以及安全等方面影響的模型提供必要的細?jié)。重要的是，與電動自行車相關(guān)的安全問題，需要加入對所有道路使用者的影響，而不僅僅是電動自行車用戶自身的傷害負擔。

表4 主要研究主題及結(jié)論Tab.4 Major Themes and findings

注釋

①利用體力活動的能量消耗來表征的一項生理測試指標，定義為在某項特定的體力活動中，當前代謝率相對于標準代謝率的高低程度(即能量消耗的高低程度)，這個當量被設定為 3.5mlO2·kg-1·min-1。

②根據(jù)發(fā)電因素和車輛類型的不同而不同。

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E-bikes in the Mainstream:Reviewing a Decade of Research

Written by Elliot Fishman1,Christopher Cherry2,Translated by Qin Wei3
(1.Institute for Sensible Transport,Melbourne Victoria 3078,Australia;2.Department of Civil and Environmental Engineering,University of Tennessee-Knoxville,TN 37996-2313,USA;3.China Academy of Urban Planning&Design,Beijing 100037,China)

Electric bicycles(e-bikes)represent one of the fastest growing segments of the transport market.Over 31 million e-bikes were sold in 2012.Research has followed this growth and this paper provides a synthesis of the most pertinent themes emerging over the past on the burgeoning topic of e-bikes.The focus is transport rather than recreational e-bike research,as well as the most critical research gaps requiring attention.China leads the world in e-bike sales,followed by the Netherlands and Germany.E-bikes can maintain speed with less effort.E-bikes are found to increase bicycle usage.E-bikes have the potential to displace conventional motorised(internal combustion)modes,but there are open questions about their role in displacing traditional bicycles.E-bikes have been shown to provide health benefits and an order of magnitude less carbon dioxide than a car travelling the same distance.Safety issues have emerged as a policy issue in several jurisdictions and e-bike numbers are now approaching levels in which adequate safety data are able to be collected.Research on e-bikes is still in its infancy.As e-bike usage continues to grow,so too will theneed for further research,in order to provide the necessary data to inform policy-makers and industry.

urban transportation;E-bikes;review;travel behaviour;health;environment;safety

1672-5328（2016）02-0083-14

U484

A

10.13813/j.cn11-5141/u.2016.0212

2015-07-20

Elliot Fishman(1976—)，男，澳大利亞人，博士，博士后，主要研究方向：可持續(xù)交通、自行車交通規(guī)劃、共享交通(shared transport)、健康城市(healthy cities)。

E-mail:info@sensibletransport.org.au

譯者簡介：秦維(1987—)，男，重慶人，碩士，助理工程師，主要研究方向：大數(shù)據(jù)與城市交通。

E-mail:513587449@qq.com

文章來源：Transport Reviews，2016年第36卷第1期72-91頁，Taylor&Francis Ltd.(http://www.tandfonline.com)版權(quán)所有，文章鏈接：http://dx.doi.org/10.1080/01441647.2015.1069907

聲明作者承諾無潛在利益沖突。