Fuel Consumption as a Spatial Proxy: Measuring Urban Infrastructure Performance in Juba, South Sudan

想象一下，仅凭听汽车引擎的声音就能判断出路面有多颠簸。在城市规划和工程领域，这通常需要使用高科技传感器、卫星地图和昂贵的交通数据来完成。但如果你生活在一个这些高级工具并不存在的地方，情况又会如何呢？对于许多快速发展的开发中国家城市来说，这就是现实——那里的道路地图往往只是猜测，且缺乏交通数据。为了解决这个问题，科学家们有时会寻找“代理指标”（proxies）——即作为复杂数据替代品的简单、日常事物。其中一个想法是观察汽车消耗了多少燃料。通常，我们认为燃油消耗是衡量汽车效率的指标，就像衡量自行车骑手蹬踏效率一样。但在一个道路状况糟糕的城市里，燃油消耗讲述了一个不同的故事：它衡量的是道路本身在多大程度上与汽车“对抗”。如果一辆车在平坦的高速公路上轻盈地“啜饮”燃料，而在一段短途城市行程中却在“狂饮”燃料，那并不是汽车的问题，而是道路的问题。这篇论文提出了一个简单而好奇的问题：我们能否利用汽车的油箱作为一个“秘密间谍”，来告诉我们一个城市的道路实际运作得有多好？

故事始于南苏丹的朱巴（Juba），这是一个数据匮乏、道路充满挑战的城市。作者 Adhar Machar Malok Machar 在一次前往参加文化节的自发旅行中，发现了一些奇怪的现象。在行驶了 65 到 70 公里的平坦高速公路前往特雷凯卡（Terekeka）的过程中，汽车的油箱似乎几乎没有下降。这太令人惊讶了，以至于作者决定取消参加节日，掉头直接开回朱巴，以测试一个理论。这个想法是观察每公里消耗的燃料量是否可以作为一种“空间摩擦代理指标”。把“空间摩擦”想象成你在深水中奔跑与在跑道上奔跑时感受到的阻力。在城市中，这种摩擦来自于坑洼、走走停停的交通以及迫使发动机更加努力工作的粗糙土路。

为了测试这一点，作者驾驶一辆 2010 年款的日产 Juke 进行了一系列“断面”（transect）运行，这只是一个术语，指沿着特定路径来回行驶。他们选择了四条不同的路线进行对比：

1. 路线 A： 朱巴与特雷凯卡之间的一条长距离、平坦的高速公路（140 公里）。
2. 路线 B： 城市内部的一条短距离、100% 的土路（marram）（18.2 公里）。
3. 路线 C： 城市内部的一条混合路面，包含部分土路和部分铺装路段（11.5 公里）。
4. 路线 D： 城市内部的一条布满坑洼的铺装路面（12.8 公里）。

团队将每条路线往返行驶了三次，以获得可靠的数据，并使用汽车仪表盘上的续航里程指示器来测量油量下降情况。他们计算了一个“归一化燃油消耗”（Normalized Fuel Consumption, NFC）得分，以观察每条路径每公里的燃油消耗量。

结果令人大吃一惊。尽管高速公路行程（路线 A）最长且速度最快，但它却是最高效的。汽车每公里的耗油量极小，NFC 得分仅为 0.27。就像在冰面上滑行一样。

相比之下，城市内部的短途行程简直是“燃油怪兽”。尽管距离短得多，但城市路线的每公里耗油量是高速公路的 6.9 到 10 倍。

• 路线 C（混合路面）： 这是最严重的违规者，NFC 为 2.70。尽管它不是最长的路，也不是最破的路，但由于它在土路和铺装路之间切换，使得汽车工作得最为吃力。
• 路线 B（100% 土路）： 其 NFC 为 2.07。
• 路线 D（坑洼铺装路）： 其 NFC 为 1.85。

研究表明，问题不仅仅在于道路是土路还是铺装路，而在于行驶的连贯性。混合路面（路线 C）效率最低，因为在不同路面类型之间的不断切换破坏了驾驶者的节奏和发动机的效率，创造了比单一类型的烂路更多的“摩擦”。此外，拥有更多交叉路口和走走停停交通的道路也消耗了更多燃料。

作者将这些数据转化为金钱，以展示其隐藏的成本。使用约 1.8 美元/升 的预估油价，在短促且颠簸的路线 B（18.2 公里）上进行一次往返行程的费用约为 4.52 美元。而在混合路面 C（11.5 公里）上的往返行程费用约为 3.72 美元。对比那段 140 公里的高速公路行程，其费用也大约是 4.52 美元。这意味着，由于城市道路效率低下，居民们在行驶极短距离的情况下，支付的费用却几乎与长途高速行驶相同。

论文得出结论，燃油消耗是一个强大的、低成本的工具，可以用来衡量一个城市的基础设施表现，尤其是在那些缺乏高级交通数据的地区。它建议，通过解决一些细小的、具体的问题——比如平整混合路面或优化繁忙的交叉路口——可以节省居民大量的金钱和能源。然而，作者谨慎地指出，这是一项探索性研究。他们承认，仅使用一辆车（日产 Juke）并读取仪表盘（而不是使用精确的量杯测量燃油）存在局限性。他们还提到，交通和天气是变化的，因此这些数字只是特定时间的快照。但核心观点非常明确：在像朱巴这样的城市，汽车的油箱就是一个扩音器，准确地告诉我们道路在哪里造成了最大的痛苦。