折叠电动自行车作为地铁接驳工具的探讨

2022-03-08 05:21檀丛啸
中国设备工程 2022年4期
关键词:电池容量磷酸锂电池

檀丛啸

(福州职业技术学院,福建 福州 350000)

1 地铁接驳方式的探讨

1.1 地铁接驳现状

目前主流的地铁接驳方式有步行、公交车、打车(网约车)、(共享)自行车、电动自行车、私家车等。有学者针对郑州地铁1号线不同类型车站最后一公里接驳方式进行问卷调查。结果显示最主要的接驳方式为步行和常规公交车,两者共占所有接驳方式的70%左右;其他30%左右的接驳方式包括电动自行车、自行车、出租车和私家车等。其中,电动自行车接驳方式占比为2%~9%之间,占比不高。其他学者针对其他地区所进行的调查同样显示,电动自行车接驳方式占比不高。

1.2 各接驳方式主要问题

步行是地铁最主要的接驳方式,但其接驳距离较短,一般在1km以内。成年人的正常步行速度为3~5km/h,1km接驳距离耗时为15min左右,若接驳距离增加到3km,需要耗费45min左右时间。且步行耗费体力较大,更适合以休闲娱乐为目的的出行。人们更多选择公交车作为中长距离的接驳方式。公交车运行速度一般为16~25km/h,远大于步行速度。但公交车线路固定可达性差,且易受路面交通影响准点率低,所耗费的接驳时间较长。

电动自行车作为近十年国内兴起的交通方式,有着成本低、可达性好、灵活方便等特点。我国电动自行车不仅保有量大,数量也在不断增加。

据工信部数据统计:2021年1~4月,全国电动自行车完成产量1039.8万辆,同比增长64.0%。按规定电动自行车运行最高速度为15km/h,远大于步行速度,且相对于步行和自行车来说,更加节省体力,本可以成为主流的接驳方式。但结合上文可知,目前选择电动自行车接驳的乘客占比较低。

本文以福州地铁2号线金屿站和南门兜站乘客为调查对象,针对电动自行车地铁接驳问题发布问卷。本次调查共发放275张问卷,其中有效问卷252份,有效率为91.7%。在回答“为什么不选择电动自行车接驳”这个问题时,有62.7%的乘客选择了电动自行车无法同时提供进站前和出站后双边接驳;38.1%的乘客选了停车不方便;18.3%乘客选择其他接驳方式已经足够满足其接驳需求;还有15.9%的乘客选择了出行不够舒适、出行不够安全及不会骑车等。

1.3 折叠电动自行车作为接驳工具

从调查结果可以看出,电动自行车通常只能满足单边接驳需求,即进站前接驳或出站后接驳,是导致目前选择电动自行车接驳的乘客较少的主要原因。若能采用折叠电动自行车,即将电动自行车携带进地铁,出站后继续采用电动自行车接驳,能够有效解决该问题。同时还能解决电动自行车停车不方便的问题。

2 折叠电动自行车电池安全问题

采用折叠电动自行车接驳同样会存在其他问题,其中电池安全性便是绕不开的首要问题。

2.1 电动自行车安全形势

电动自行车火灾造成伤亡情形近几年逐年增多。据应急管理部消防救援局统计:近10年来,仅一次死亡3人以上的电动自行车火灾就有87起,死亡413人。但需要注意的是,大多数电动自行车引发的火灾事故,是在电动自行车充电过程中发生的。有学者统计了2008年至2016年河南省发生的1467起电动自行车引发的火灾事故,其中,90%左右的事故是在电动自行车停放期间发生的。特别是其中77%左右的事故发生在充电过程中,仅有10%左右的事故发生在电动自行车行驶过程中。在地铁上携带折叠电动自行车的场景,类似于电动自行车停放但未充电的场景,约占总事故的13%。

2.2 锂电池安全性的分析

非充电过程中电动自行车火灾事故主要由锂电池引起。电池系统绝缘性能失效、系统短路或由于震动导致电池内部短路都有可能使锂电池过热、变形、冒烟、起火甚至爆炸。有学者针对三元锂、锰酸锂和磷酸铁锂三种电动自行车常用锂电池进行了热过载条件下的燃烧特性试验。

其中,三元锂电池和锰酸锂电池从对样品进行加热至发生形变均耗时2min左右,随后发生猛烈燃烧,并释放出CO、H2、CH4、C2H2、C2H4等多种易燃易爆气体及HCL、PF5等酸性气体。值得注意的是,三元锂电池和锰酸锂电池热失控持续燃烧的时间和电池容量相关。根据相关试验,123Wh容量的电池在热过载条件下持续燃烧时间约为30s;36Wh的电池在热过载条件下持续燃烧时间约为10s。

磷酸铁锂电池由热过载导致热失控的进程与其他两种电池差异很大,在加热后只有形变和冒烟两个阶段,无明火及持续燃烧的阶段。但热失控后磷酸铁锂电池同样会产生明显多于三元锂电池及锰酸锂电池的CO、H2、CH4、C2H2、C2H4等多种易燃易爆气体及HF、HCN、HCL、PF5等酸性气体。

由此试验和其他多项试验研究表明,控制锂电池容量是保证锂电池使用、携带安全的重要手段之一。同时,虽然磷酸铁锂电池热失控后也有燃烧爆炸的风险,但相对于三元锂和锰酸锂电池,是相对安全的。

2.3 针对地铁接驳使用场景的探讨

对于目前电动自行车主要采用的三元锂和磷酸铁锂两种电池,三元锂电池在电池能量密度、电池放电能力、快充性能等方面都优于磷酸铁锂电池。但地铁接驳距离一般不长,对电池能量密度要求不高;同时,地铁载客量大、空间相对封闭,应该优先考虑电池安全性,所以磷酸铁锂电池更具优势。此外,电池的容量与电池热失控后持续燃烧的时间、释放的能量和释放有毒气体的含量都正相关。所以,在考虑地铁接驳的折叠电动自行车时,可优先考虑磷酸铁锂电池,并严格控制电池容量。

3 关于折叠电动自行车带进地铁的相关规定

生活中有不少尝试过采用折叠电动自行车进行接驳的乘客,但他们都会遇到不确定能否将其带进地铁站的问题。这是阻碍折叠电动自行车作为地铁接驳工具的另一大原因。

3.1 交通部关于折叠电动自行车相关规定

由交通部印发,2020年4月1日起实施的《城市轨道交通客运组织与服务管理办法》第三十六条中明确规定,乘客不得在地铁内骑行平衡车、电动车(不包括残疾人助力车)、自行车,使用滑板鞋、溜冰鞋。但并未对携带自行车或折叠电动自行车做出明确规定。由交通运输部和公安部于2021年6月9日印发的《道路客运车辆禁止、限制携带和托运物品目录》中,同样未对携带折叠电动自行车乘地铁做出明确规定,但规定了锂电池属于限制携带和托运的物品。目录中明确可携带“标识清晰的充电宝、锂电池数量不超过5块,单块额定能量不超过100Wh”。

3.2 各地铁公司规定

本文查阅了北京、上海、广州、深圳、郑州、武汉、福州、厦门等8个国内大中城市地铁公司的官网,相关内容详见表1。其中,仅上海地铁公司明确规定禁止携带折叠自行车;郑州、厦门、深圳、福州等地铁公司明确可以携带折叠自行车;北京、广州、武汉等地铁公司未对折叠自行车做出明确规定。针对锂电池的限制方面,仅有厦门地铁规定运行携带充电宝不超过5块,锂电池不超过10块。

表1 各地铁公司相关规定

虽然近年来锂电池安全问题引起社会广泛关注,携带折叠电动自行车进地铁在实际场景中有较大的困难,但交通部相关规定并未限制装有电池容量小于500Wh(单体容量小于100Wh)的折叠电动自行车进地铁,同时大多数地铁公司也未明确限制携带折叠电动自行车进地铁。

4 折叠电动自行车产品现状

由上文可知,相关法规已经对携带锂电池进地铁做出了一定限制。目前市面上主流的折叠电动自行车,是针对代驾、日常出行等使用场景设计的。此类场景往往对折叠电动自行车续航里程要求较高,一般要求达到60km以上。此类电动自行车的电池容量通常在1500Wh以上,已经远超过“锂电池数量不超过5块,单块额定能量不超过100Wh”中电池容量合计不超过500Wh的规定。但针对地铁接驳的使用场景,乘客对折叠电动自行车续航里程的要求较低,一般不会超过15km,但要求折叠自行车的重量轻、尺寸小。

经调研发现,市面上已经有电池容量384Wh、续航里程25km以上的轻型折叠电动自行车,甚至已经有电池容量为216Wh、续航45km以上的电助力折叠电动自行车。此类型产品在电池总容量上已经满足了锂电池相关要求,但在锂电池“单块额定能量不超过100Wh”方面产品表述相对模糊,未做出针对性优化,不能全面满足携带进地铁的要求。但是由此也可以看出,生产出符合国家规定的、能够带进地铁的折叠电动自行车在技术层面和乘客体验方面并不存在问题。

5 结语

折叠电动自行车作为地铁接驳工具是改善地铁接驳问题的有效手段,能够满足一大部分乘客通勤的需求。结合上文分析可知,有必要重视携带锂电池进地铁的安全性问题,但只要合理选择锂电池种类及控制携带锂电池的容量,锂电池造成的风险是可控的。交通部近两年发布的相关规定也支持了允许携带符合规定的锂电池进地铁的观点。由此,本文建议各地铁公司完善相关规章,及时针对携带锂电池问题做出明确的规定,方便乘客出行的同时确保地铁安全运行。此外,折叠电动自行车制造商应该结合用户需求和相关规章规范,特别是有关锂电池方面的规范要求,有针对性地推出符合携带进地铁的折叠电动自行车产品。

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