港口集疏運(yùn)“公轉(zhuǎn)鐵”的減排影響分析

吳 琴，陶學(xué)宗，尹傳忠，陳繼紅

（上海海事大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院，上海 201306）

綠色發(fā)展是以共享發(fā)展為目的、創(chuàng)新發(fā)展為動(dòng)力、協(xié)調(diào)發(fā)展為核心、開(kāi)放發(fā)展為保證的一種經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)發(fā)展方式。就交通運(yùn)輸領(lǐng)域而言，樹(shù)立綠色發(fā)展理念是推進(jìn)交通運(yùn)輸行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和提質(zhì)增效，實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。在此背景下，調(diào)整運(yùn)輸結(jié)構(gòu)、提高鐵路貨運(yùn)比例成為交通運(yùn)輸業(yè)貫徹執(zhí)行綠色發(fā)展理念的重點(diǎn)任務(wù)，港口集疏運(yùn)“公轉(zhuǎn)鐵”應(yīng)運(yùn)而生。與公路相比，鐵路能耗低、排放少，其單位貨物周轉(zhuǎn)量的能耗和污染物排放僅為公路的1/7和1/13[1]，在節(jié)能減排方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。因此，推動(dòng)長(zhǎng)距離貨物集疏運(yùn)方式由公路向鐵路轉(zhuǎn)移，有利于提高綜合運(yùn)輸效率、促進(jìn)節(jié)能減排，對(duì)打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)、打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

1 概述

根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的數(shù)據(jù)，2017年全國(guó)規(guī)模以上港口完成貨物吞吐量126億t，其中外貿(mào)貨物吞吐量40億t，約占全球的20%[2]。據(jù)2018年勞氏日?qǐng)?bào)發(fā)布的全球100大集裝箱港口排名，中國(guó)有24個(gè)港口入圍，前10大港口中國(guó)占據(jù)7個(gè)，共處理集裝箱1.65億TEU，占100大港口集裝箱處理總量的28%。上述數(shù)據(jù)表明，中國(guó)已成為名副其實(shí)的港口大國(guó)。

港口作為重要的交通樞紐，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展起到重要的促進(jìn)作用。然而，長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)港口集疏運(yùn)結(jié)構(gòu)不協(xié)調(diào)，公路集疏運(yùn)比例過(guò)高，鐵路集疏運(yùn)比例過(guò)低。例如，全國(guó)大宗散貨轉(zhuǎn)運(yùn)規(guī)模龐大的津冀港口群，其公路集疏運(yùn)比例超過(guò)70%，鐵路占比尚不足20%[2]。集裝箱運(yùn)輸方面，全國(guó)港口公路集疏運(yùn)比例超過(guò)80%，水路約15%，而鐵路卻不足2%[3]。以2017年為例，沿海主要港口中，除營(yíng)口港鐵路占比(11.61%)超過(guò)10%外，其余大部分港口都在5%以下。其中，海鐵聯(lián)運(yùn)運(yùn)量最多的青島港，鐵路集疏運(yùn)占比為4.26%；海鐵聯(lián)運(yùn)增速最快的寧波舟山港，其鐵路集疏運(yùn)占比為1.63%；連續(xù)9年集裝箱吞吐量排名世界第一的上海港，其鐵路集疏運(yùn)占比僅為0.17%[3]。

反觀國(guó)外，大型港口基本上都設(shè)有鐵路場(chǎng)站，鐵路集疏運(yùn)比例普遍較高。例如，歐洲最大的鐵路集散港——漢堡港，擁有300 km的鐵路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，每天有200列貨運(yùn)列車穿梭于港口與歐洲腹地之間，鐵路集疏運(yùn)比例高達(dá)42%。歐洲最大集裝箱港口——鹿特丹港，大部分碼頭都有自己的鐵路換裝設(shè)施，全港160 km鐵路專用線通過(guò)德國(guó)鐵路網(wǎng)與歐洲150個(gè)內(nèi)陸網(wǎng)點(diǎn)相連，港區(qū)的鹿特丹鐵路服務(wù)中心負(fù)責(zé)鐵路班列和聯(lián)運(yùn)相關(guān)事務(wù)，提供每周超過(guò)250班次的鐵路多式聯(lián)運(yùn)服務(wù)，鐵路集疏運(yùn)比例約為16%。美國(guó)最大的集裝箱港口——洛杉磯長(zhǎng)灘港，共有10個(gè)港內(nèi)鐵路堆場(chǎng)、5個(gè)港外鐵路堆場(chǎng)和1個(gè)臨港集裝箱多式聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)站，每天大約有100列貨運(yùn)列車通過(guò)32 km阿拉米達(dá)走廊(Alameda Corridor)、太平洋聯(lián)合鐵路公司和伯靈頓北方圣特菲鐵路公司的鐵路網(wǎng)絡(luò)發(fā)往北美各地，鐵路集疏運(yùn)比例約為40%。

由此可見(jiàn)，我國(guó)大型港口鐵路集疏運(yùn)比例明顯偏低，不利于區(qū)域可持續(xù)交通運(yùn)輸體系建設(shè)，應(yīng)貫徹落實(shí)綠色發(fā)展理念，積極實(shí)施“公轉(zhuǎn)鐵”，促進(jìn)可持續(xù)交通運(yùn)輸體系建設(shè)，支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展。

2 港口集疏運(yùn)“公轉(zhuǎn)鐵”的減排影響分析

2.1 “公轉(zhuǎn)鐵”的減排原理

由于鐵路和公路運(yùn)輸在運(yùn)輸設(shè)施、載運(yùn)工具、運(yùn)輸能力、作業(yè)模式、能源類型等方面存在的差異，公路運(yùn)輸?shù)哪芎膹?qiáng)度和排放強(qiáng)度分別約為鐵路的6倍和12倍，顯著高于鐵路[1]，因而“公轉(zhuǎn)鐵”具有顯著的節(jié)能減排效果?！肮D(zhuǎn)鐵”的節(jié)能減排原理如圖1所示。

對(duì)于公路運(yùn)輸而言，可通過(guò)柔性引導(dǎo)和剛性推動(dòng)2種模式使托運(yùn)人主動(dòng)或被動(dòng)改變其貨物運(yùn)輸方式，從而使一部分公路運(yùn)量轉(zhuǎn)移到鐵路，實(shí)現(xiàn)“公轉(zhuǎn)鐵”。柔性引導(dǎo)模式的發(fā)展思路為：政府出臺(tái)鼓勵(lì)性政策，創(chuàng)造有利條件，通過(guò)完善鐵路設(shè)施、提高服務(wù)水平、下浮鐵路運(yùn)價(jià)、提供財(cái)政補(bǔ)貼等柔性化手段，吸引一部分公路托運(yùn)人主動(dòng)選擇鐵路集疏運(yùn)，從而實(shí)現(xiàn)“公轉(zhuǎn)鐵”。剛性推動(dòng)模式的發(fā)展思路為：政府出臺(tái)抑制性政策，設(shè)置約束條件，通過(guò)提高準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)、加強(qiáng)監(jiān)管執(zhí)法、實(shí)行綠色稅收等強(qiáng)制性手段，迫使一部分公路托運(yùn)人不得不放棄公路而轉(zhuǎn)向鐵路，從而實(shí)現(xiàn)“公轉(zhuǎn)鐵”。因鐵路的能耗和排放強(qiáng)度低于公路，因而“公轉(zhuǎn)鐵”使得相應(yīng)能耗總量下降，污染物排放量減少，從而達(dá)到減排的目的。

圖1 “公轉(zhuǎn)鐵”的節(jié)能減排原理Fig.1 Principle of shifting road to rail in emissions reduction

2.2 “公轉(zhuǎn)鐵”減排效果測(cè)算

以港口及其某一腹地之間貨物集疏運(yùn)為例，參考“自下而上”方法[4]，構(gòu)建公路、鐵路2種集疏運(yùn)方式對(duì)應(yīng)污染物排放量的測(cè)算方法如下。

式中：Et，Er分別為公路和鐵路的污染物排放量；V為港口與其腹地之間的運(yùn)量；Lt，Lr，Lrt分別為公路平均運(yùn)距(工廠/倉(cāng)庫(kù)至沿海港口)、鐵路平均運(yùn)距(內(nèi)陸鐵路站至臨港鐵路站)、公路短駁平均運(yùn)距(工廠/倉(cāng)庫(kù)至內(nèi)陸鐵路站及臨港鐵路站至沿海港口)；α為鐵路的電氣化率；Itd，Ie，Ird分別為柴油卡車、電力機(jī)車、內(nèi)燃機(jī)車的能耗強(qiáng)度；fd，fe分別為柴油和電力的排放系數(shù)。

“公轉(zhuǎn)鐵”的減排效果可用減排量、減排率表示，其計(jì)算公式如下。

式中：ΔE為“公轉(zhuǎn)鐵”的減排量；δE為“公轉(zhuǎn)鐵”的減排率。

對(duì)于某一具體項(xiàng)目而言，同時(shí)采用減排量和減排率能夠更加客觀地反映“公轉(zhuǎn)鐵”的減排效果。對(duì)于不同項(xiàng)目的橫向比較而言，減排率更為合適，因其與轉(zhuǎn)移運(yùn)量無(wú)關(guān)。

以義烏至寧波港域的出口箱運(yùn)輸為例，參考《非道路移動(dòng)源大氣污染物排放清單編制技術(shù)指南(試行)》、浙江省燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)、既有研究成果及實(shí)地調(diào)研資料，得到相關(guān)數(shù)據(jù)如下：鐵路運(yùn)距為324 km，鐵路電氣化率為98.15%，電力機(jī)車和內(nèi)燃機(jī)車的能耗強(qiáng)度分別為0.122 kW·h / (TEU·km)和0.028 L / (TEU·km)，公路短駁運(yùn)距為34 km，柴油卡車能耗強(qiáng)度為0.168 L / (TEU·km)；公路運(yùn)距為242 km，柴油卡車能耗強(qiáng)度為0.168 L / (TEU·km)；電力CO2排放系數(shù)為0.809 kg / (kW·h)，柴油CO2排放系數(shù)為3.758 kg / L；電力PM排放系數(shù)為0.012 g / (kW·h)，內(nèi)燃機(jī)車顆粒物(PM)排放系數(shù)為1.739 g / L，柴油卡車PM排放系數(shù)為0.580 g / L。根據(jù)公式⑴至公式 ⑷，義烏至寧波港域單位運(yùn)量(1 TEU)出口箱“公轉(zhuǎn)鐵”的CO2減排效果計(jì)算如下。

由此可知，義烏至寧波港域出口箱運(yùn)量每轉(zhuǎn)移1 TEU可減少CO2排放99.31 kg，減排率為65.00%。同理，可以計(jì)算出每轉(zhuǎn)移1 TEU可減少PM排放19.51 g，減排率為82.74%?？梢?jiàn)，“公轉(zhuǎn)鐵”在減少CO2和PM排放方面具有顯著效果。為進(jìn)一步說(shuō)明“公轉(zhuǎn)鐵”的減排效果，結(jié)合國(guó)內(nèi)外部分相關(guān)研究成果[5-6]進(jìn)行梳理，得到港口集疏運(yùn)“公轉(zhuǎn)鐵”的減排效果如表1所示。

表1 港口集疏運(yùn)“公轉(zhuǎn)鐵”的減排效果Tab.1 Emissions reduction effect of shifting road to rail for port-hinterland transport

從表1可以看出，義烏至寧波港域的CO2減排效果(65.00%)和既有研究成果(58.70% ～ 71.90%)非常接近，其存在差異的原因主要在于，不同研究區(qū)域其公路和鐵路的運(yùn)輸距離、能耗強(qiáng)度、排放系數(shù)、鐵路電氣化率等各不相同。此外，義烏至寧波港域的PM減排效果明顯優(yōu)于美國(guó)紐約港至邁阿密的PM減排效果，主要原因在于義烏至寧波港域的鐵路電氣化率極高(98.15%)，而電力的PM排放系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于柴油卡車(僅為其2.15%)，故鐵路的PM綜合排放強(qiáng)度較低(約為0.011 g / (TEU·km))。

2.3 提高“公轉(zhuǎn)鐵”減排效果的對(duì)策

綜合公式 ⑴ 至公式 ⑷ 對(duì) ， 進(jìn)行解析和化簡(jiǎn)，得到

式中：β1，β2分別為鐵路平均運(yùn)距、公路短駁平均運(yùn)距與公路平均運(yùn)距的比值，β1=Lr/Lt，β2=Lrt/Lt；γ1，γ2分別為電力機(jī)車、柴油機(jī)車的能耗強(qiáng)度與柴油卡車能耗強(qiáng)度的比值，γ1=Ie/Itd，γ2=Ird/Itd；φ為電力排放系數(shù)與柴油排放系數(shù)的比值，φ=fe/fd。

根據(jù)公式 ⑸ 和公式 ⑹，“公轉(zhuǎn)鐵”的減排量和減排率均與公路和鐵路的運(yùn)輸距離(包括鐵路運(yùn)輸?shù)墓范恬g距離)、能耗強(qiáng)度、排放系數(shù)、鐵路電氣化率等因素有關(guān)，“公轉(zhuǎn)鐵”的減排量還與轉(zhuǎn)移運(yùn)量有關(guān)。由于電力、柴油的排放系數(shù)比值為確定值，因而在公路運(yùn)輸相關(guān)參數(shù)不變的條件下，可通過(guò)以下措施提高“公轉(zhuǎn)鐵”的減排效果。

（1）增加“公轉(zhuǎn)鐵”運(yùn)量。一方面，鐵路應(yīng)加強(qiáng)建設(shè)與港口、航運(yùn)、貨代、貨物和物流企業(yè)之間的合作聯(lián)動(dòng)機(jī)制，積極引導(dǎo)和規(guī)范鐵水聯(lián)運(yùn)市場(chǎng)，強(qiáng)化貨源組織和集散功能，擴(kuò)大五定班列規(guī)模和范圍，積極發(fā)展雙層集裝箱運(yùn)輸[7]，優(yōu)化主要港口、鐵路站場(chǎng)之間的運(yùn)輸組織，不斷提升運(yùn)輸服務(wù)水平，吸引更多公路運(yùn)量轉(zhuǎn)移至鐵路。另一方面，交通主管部門應(yīng)加大貨車超限超載治理力度，加大執(zhí)法力度，嚴(yán)格實(shí)施“一超四罰”，嚴(yán)禁違規(guī)車輛上路，在條件具備的地區(qū)禁止公路運(yùn)輸，通過(guò)剛性管制措施推動(dòng)“公轉(zhuǎn)鐵”，增加鐵路運(yùn)量。

（2）避免公路短駁運(yùn)輸。貫徹落實(shí)“十三五”港口集疏運(yùn)系統(tǒng)建設(shè)方案，加快推進(jìn)港口集疏運(yùn)鐵路建設(shè)及擴(kuò)能，提高鐵路進(jìn)港率；加強(qiáng)港口與鐵路的規(guī)劃對(duì)接，推進(jìn)港站一體化，實(shí)現(xiàn)鐵路與港口高效銜接。通過(guò)完善基礎(chǔ)設(shè)施，有效減少公路短駁距離，盡力避免公路短駁。

（3）降低鐵路能耗強(qiáng)度。加快新型電力機(jī)車、動(dòng)車組、軌道、重載運(yùn)輸設(shè)備等先進(jìn)技術(shù)的投入應(yīng)用，推進(jìn)重要港口非電氣化集疏運(yùn)鐵路的電氣化改造，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)和管理手段，提高鐵路貨物運(yùn)輸效率[8]。通過(guò)技術(shù)手段和管理手段，降低鐵路貨物運(yùn)輸?shù)木C合能耗。

3 結(jié)束語(yǔ)

“公轉(zhuǎn)鐵”是我國(guó)深化交通運(yùn)輸供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的戰(zhàn)略舉措，也是新時(shí)期國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。以“公轉(zhuǎn)鐵”的重點(diǎn)領(lǐng)域——港口集疏運(yùn)為例，基于“自下而上”方法建立了“公轉(zhuǎn)鐵”減排效果測(cè)算模型，證實(shí)了“公轉(zhuǎn)鐵”對(duì)CO2、PM減排的重要作用。研究成果可為《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》減排績(jī)效評(píng)估提供技術(shù)支撐，為政府相關(guān)部門遴選高效的“公轉(zhuǎn)鐵”政策措施提供決策參考。進(jìn)一步可以將中轉(zhuǎn)換裝作業(yè)、短駁車輛能源類型差異、其他污染物排放等因素納入“公轉(zhuǎn)鐵”減排效果測(cè)算模型，以提高評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性。