中國高速鐵路技術經(jīng)濟分析

王惠臣

（鐵道部經(jīng)濟規(guī)劃研究院副院長，北京 100038）

中國高速鐵路技術經(jīng)濟分析

王惠臣

（鐵道部經(jīng)濟規(guī)劃研究院副院長，北京 100038）

在綜合交通體系中，鐵路具有運輸能力大、成本低、能源消耗少、環(huán)境污染輕、占地少等技術經(jīng)濟優(yōu)勢，高速鐵路的技術經(jīng)濟優(yōu)勢則更為顯著。立足于中國國情，從技術特點、經(jīng)濟性、可持續(xù)發(fā)展三方面對中國高速鐵路與相關運輸方式的技術經(jīng)濟特征進行分析和比較。同時結合我國經(jīng)濟發(fā)展特點，就能源消耗、土地資源利用、安全等方面采用量化分析的方法對高速鐵路與相關運輸方式進行比較分析。

高速鐵路；技術經(jīng)濟；定量分析；比較

1 中國國情需要高速鐵路發(fā)揮其技術經(jīng)濟優(yōu)勢[1]

1.1 中國國情及其特點

中國幅員遼闊，內(nèi)陸深廣，需要大能力的交通運輸方式密切經(jīng)濟聯(lián)系。

東中部地區(qū)人口密集，需要大能力的交通運輸方式確保暢通。

中國人均能源占有率很低（人均可開采石油資源僅相當于世界平均水平的7.7%），石油進口對外依存度逐年提高，2008年升至接近52%，預計2020年將達到66%。中國必須發(fā)展資源節(jié)約型的交通運輸體系。

中國經(jīng)濟處于快速發(fā)展階段，經(jīng)濟增長效率不斷提高，但仍存在著大量的“高投入、高消耗、高排放、低效率”等問題，嚴重影響我國實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，中國必須轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式。鐵路是資源節(jié)約型運輸方式，加快鐵路發(fā)展可以促進我國經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的步伐。同時，經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變也促進了鐵路產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化升級。

根據(jù)中國政府批準的《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，中國鐵路發(fā)展強調(diào)以科技創(chuàng)新為動力，全面轉(zhuǎn)變增長方式，以全新的方式大發(fā)展。在擴大鐵路網(wǎng)規(guī)模的同時，將發(fā)展重點轉(zhuǎn)變到優(yōu)化路網(wǎng)結構、提升科技水平、提高路網(wǎng)質(zhì)量上來。建設高速鐵路，主要繁忙干線實現(xiàn)客貨分線，加上城際客運鐵路和既有線列車提速改造，實現(xiàn)了客運的高速快速運輸。建設大能力煤運和集裝箱運輸通道，實現(xiàn)貨運的重載和快捷運輸。加上東部鐵路率先實現(xiàn)現(xiàn)代化等措施，鐵路的質(zhì)量已經(jīng)發(fā)生革命性變化。

中國處于城鎮(zhèn)化進程加速期，2009年，中國城鎮(zhèn)化率46.6%，2020年將提高到60%左右。城鎮(zhèn)化，交通是基礎。城鎮(zhèn)化與城市發(fā)展帶來高強度、高密度的旅客運輸需求，需要運能大的軌道交通發(fā)揮主導作用。目前城市間客運快捷交流需求龐大，半小時、一小時交通圈建設十分迫切，鐵路發(fā)展滯后將制約城鎮(zhèn)化與城市發(fā)展。

1.2 中國國情決定了中國旅客運輸需要高速鐵路

2007年中國交通石油消耗約為20 285萬t（經(jīng)過專家修正，包括了私人和社會車輛油耗的數(shù)據(jù)），為美國的28%；按年人均交通消耗石油來計，中國為0.155 t/人·年，美國為2.512 t/人·年[2]。由于鐵路和管道等節(jié)約能源的運輸方式在美國貨物運輸中占有相當大的比重，美國較高的人均交通消耗石油主要是旅客運輸造成的，因此，如果中國旅客運輸采用美國私人小汽車加民航的模式，按照美國的2.512 t/人·年計算，則2007年中國交通石油消耗將高達329 108萬t，是目前的16倍以上，接近全球目前每年的石油產(chǎn)量。因此，中國旅客運輸需要依靠節(jié)約能源、大運量的高速鐵路。

鐵路運輸具有運能大、速度快、成本低、能耗低、占地少、污染小、安全好、全天候等技術經(jīng)濟比較優(yōu)勢。其最顯著的技術特征是具有極高的運輸效率，是大運量的運輸方式，可以在單位時間里輸送更多的旅客和貨物，由此派生出成本低、能耗低、占地少、污染小等優(yōu)勢。高速鐵路更加充分地體現(xiàn)了鐵路運輸所具有的比較優(yōu)勢，并可以有效減少地面交通擁堵，提高能源利用效率，優(yōu)化國土結構和推進城市化發(fā)展。

目前中國鐵路電氣化率約40%，電氣化鐵路不依賴石油資源，使用的電力可以來自火力發(fā)電，也可以來自水電、核電、風電等能源。大力發(fā)展鐵路不但可以降低能耗，還符合中國煤多油少的國情，可以極大地改善整個交通運輸體系的能耗結構。

大力發(fā)展鐵路將穩(wěn)定鐵路承擔的客貨運輸比重，大幅度降低能源消耗，進而大幅度降低CO2排放量，有利于節(jié)能減排，建立低碳交通體系。

中國國情和人均資源短缺的剛性約束，要求鐵路的技術經(jīng)濟優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，需要發(fā)展高速鐵路。

2 高速鐵路與相關運輸方式的比較分析

2.1 高速鐵路與高速公路用地比較

中國土地資源有限，人均耕地面積不到世界平均水平的1/2，節(jié)約土地和保護耕地是中國的基本國策。在土地資源稀缺、耕地面積日益減少的情況下，節(jié)約用地對交通運輸可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

水運、航空、管道等方式主要是港站用地。鐵路和公路是我國主要的陸路交通運輸方式，由于其運營需要大規(guī)模的網(wǎng)絡布局，因此交通運輸用地很大程度由這兩種運輸方式構成。因此這里僅對高速鐵路與高速公路的線路用地進行比較。

2.1.1 新建高速鐵路用地指標

由于高速鐵路橋隧比例高，高速鐵路用地大大減少。例如，京滬高速鐵路北京到徐州段線路用地總共為1 566.98 hm2（23 493畝），平均每公里用地僅為2.36 hm2（35.4畝）。加上站場用地，平均每公里用地僅為2.67 hm2（40.1畝）。

根據(jù)鐵道部、建設部、國土資源部2009年發(fā)布的《新建鐵路工程項目建設用地指標》，結合高速鐵路橋梁、隧道所占比重及相應的占地情況，按照各類地形所占比例進行綜合平均，得出線路用地指標，如表1所示。

表1 高速鐵路線路用地指標hm2/km

截至2010年10月底，我國投入運營的新建高速鐵路營業(yè)里程達4 335 km，按開通時間分別為秦沈、合寧、膠濟東段、京津城際、石太、合武、甬臺溫、溫福、福廈、武廣、鄭西、成灌和滬寧城際高速鐵路等。按不同速度比例結構對表1中的數(shù)據(jù)進行加權平均，得出最終的高速鐵路線路用地指標為3.99 hm2/km。

2.1.2 公路線路用地單位指標

根據(jù)2000年開始施行的《公路建設項目用地指標》，等級公路在不同地形條件下占地指標不同。由于搜集各類型地形條件下的等級公路里程確切數(shù)據(jù)難度較大，并且大部分地形條件適用中值指標，因此，為了簡化計算，本文根據(jù)路基標準寬度進行調(diào)整，以中值指標為基礎計算公路占地。之后再根據(jù)我國不同地貌地形所占比例進行加權平均，得出表2。由此計算得出高速公路每公里線路建設用地約為高速鐵路的1.5倍。

表2 高速鐵路線路用地指標hm2/km

2.1.3高速鐵路和高速公路單位用地能夠完成的運輸量比較

根據(jù)中國高速鐵路和高速公路的設計能力，計算得出單位用地能夠完成的旅客運輸量，見表3。

表3 高速鐵路和高速公路按設計能力進行用地比較

因此，按照設計能力進行單位用地比較，要完成同等的運輸周轉(zhuǎn)量，高速公路用地約為高速鐵路的2.5倍。

特別需要強調(diào)的是，在實際情況中，中國鐵路實際運輸量總是很快能達到或接近設計運量，而公路運量則遠非如此。以2009年實際為例，按公路和鐵路實際占用的土地和完成的客貨周轉(zhuǎn)量計算，公路用地是鐵路的16.33倍。

2.2 高速鐵路與其他運輸方式能源消耗比較

相對于其他運輸方式，鐵路在節(jié)約能源方面具有明顯的比較優(yōu)勢。高速鐵路都是電氣化鐵路，不依賴石油資源，節(jié)能效果更為突出。

2.2.1 中國鐵路能源利用效率

根據(jù)鐵道部《TB/T 1407-1998列車牽引計算規(guī)程》計算機車每萬噸公里的能源消耗，除了由于機車車型不同外，主要是機車的牽引質(zhì)量和速度不同從而導致能耗的不同。計算結果為電力方式客運單位能耗為35.9 kgce/萬人·km（按熱功當量折算為標準煤，電力折算系數(shù)為0.122 9）。

本文以目前鐵路客運電力牽引的能耗數(shù)據(jù)進行比較。由于中國鐵路“和諧號”CRH2型和CRH3型動車組，采用了流線型車體和輕量化技術，重量比一般鐵路客車輕30%以上，但定員數(shù)低于普通鐵路，單位能耗水平變化不大，因此以目前鐵路客運電力牽引的能耗數(shù)據(jù)進行比較不會有太大誤差。

2.2.2 中國公路能源利用效率

在經(jīng)濟快速發(fā)展及出行機動化背景下，中國公路交通燃油消耗總量一直呈增長趨勢，但中國統(tǒng)計數(shù)據(jù)中的公路能源消耗只統(tǒng)計了營運企業(yè)的能源消耗，對大量社會和私人車輛的能源消耗沒有統(tǒng)計，統(tǒng)計數(shù)據(jù)反映的能耗比重嚴重失真。

表4 不同車型百公里燃油消耗量L/100 km

由于缺少對社會和私人車輛的能源消耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)，這里的公路能源利用效率使用營運性客車的數(shù)據(jù)計算，而事實上，社會和私人車輛的單位能耗遠高于營業(yè)性車輛。營運性公路旅客運輸能源單耗隨著上座率起伏波動，近年有緩慢降低趨勢。根據(jù)表4和公路統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算得出2008年公路巴士能耗水平為165.1 kgce/萬人·km（按熱功當量折算為標準煤，燃油折算系數(shù)為1.457 1）。

2.2.3 高速鐵路與其他運輸方式能源消耗比較

交通能耗因子定義為單位交通運輸工作量所消耗的能源量。旅客運輸能耗因子為：kgce/萬人· km。

測算不同交通運輸方式能耗因子的指標范圍：

1)鐵路運輸包括了運輸生產(chǎn)過程能耗以及輔助生產(chǎn)過程（車站）能耗；

2)公路運輸能耗特指營業(yè)性道路運輸車輛的燃油消耗；

3)航空能耗指飛機燃油消耗，不包括機場。

中國水運客運已經(jīng)極度萎縮，2008年旅客周轉(zhuǎn)量比重僅占0.26%，且缺乏能源利用數(shù)據(jù)，故本文不做比較。

民航能耗因子由2008年統(tǒng)計數(shù)據(jù)直接計算得出。

各種能源品種按熱當量法折算為標準煤，對于電力，采用熱當量系數(shù)（0.122 9）進行折算。

計算結果見表5、圖1。

表5 各種運輸方式旅客運輸能耗因子kgce/萬人·km

2.3 中國各種運輸方式事故成本比較

事故成本由人員傷亡損失、車輛損失、路產(chǎn)損失、社會機構的服務損失、交通延誤損失等五部分構成，其中人員傷亡損失包括醫(yī)療費用、疼痛悲傷損失、生活質(zhì)量下降的損失和喪葬費用等。采用綜合評價方法評價我國事故成本，用市場定價法評價醫(yī)療費用、車輛損失和路產(chǎn)損失；用總產(chǎn)出法評價人員傷亡的社會產(chǎn)出損失和交通延誤損失；用支付意愿法評價人員傷亡造成的疼痛悲傷損失和生活質(zhì)量下降的損失(見表6）。

表62008 年各種運輸方式事故統(tǒng)計

事故成本＝事故死亡人數(shù)×死亡1人的平均成本2008+事故重傷人數(shù)×重傷1人的平均成本2008+事故輕傷人數(shù)×輕傷1人的平均成本2008+事故次數(shù)×其他平均成本2008

用以上方法計算出的2008年度中國公路事故成本為722億元人民幣；鐵路事故成本為14億元人民幣。根據(jù)2008年公路和鐵路完成的旅客周轉(zhuǎn)量，可以進一步計算得出公路和鐵路的單位事故成本（見表7）。

表72008 年各種運輸方式單位事故成本

特別指出：中國鐵路事故99%是路外事故，是行人闖入鐵路或鐵路道口發(fā)生的事故。由于高速鐵路是封閉的，因此高速鐵路的事故率將大大低于普通鐵路，目前為0。

此外，2008年中國水運事故342件，死亡351人，但與客運有關的僅為11人，而且水運旅客周轉(zhuǎn)量份額很小，因此未進行比較計算。

3 主要結論

1）中國的經(jīng)濟地理條件、人口及布局、資源情況以及所處經(jīng)濟發(fā)展階段需要高速鐵路大發(fā)展。

2）按照設計能力進行用地比較，要完成同等的旅客周轉(zhuǎn)量，高速公路用地約為高速鐵路的2.5倍。但在實際運營中，這個差距要大更多。這取決于鐵路和公路的實際運輸效率，因此每年的情況不盡相同，各國的情況也不盡相同，但實際差距要比這個差距大數(shù)倍是一致的。

3）按照中國2008年旅客運輸完成每萬人公里的能源消耗計算，電力牽引鐵路、巴士、民航能耗比例為1誜4.6誜16。公路私人和社會車輛的單位能耗未計算，其遠高于巴士。

4）本文未對各種運輸方式的環(huán)境污染進行比較，但以往的研究結論顯示能源消耗的比較結果可以近似反映不同運輸方式造成的某些污染，特別是碳排放與能源消耗直接相關。

5）中國2008年民航發(fā)生的事故成本為0，公路發(fā)生的單位事故成本是鐵路的84倍。由于鐵路事故99%是行人闖入鐵路或鐵路道口發(fā)生的事故，而高速鐵路是全封閉的，因此高速鐵路的事故率應該與民航相當。

[1]運輸外部成本計算深化研究[R].北京：鐵道部經(jīng)濟規(guī)劃研究院，2008

[2]毛保華.中國綜合交通發(fā)展及其能耗水平的測算與比較[R].北京：北京交通大學中國綜合交通研究中心，2010

[3]Social cost of railways relative to other modes of transport[R].Institute for Transport Studies University of Leeds，2008

In this paper,on the 3 aspects of technical characteristics,economy,sustainable development,analyses and comparisons of the technical and economic features are made for the high-speed railway and relevant transport modes of China based on the specific condition of the Country.Combined with the characteristics of the national economic development,on the aspects of energy consumption,utilization of land,safety,etc.,a quantitative analysis and comparisons are made as well for the high-speed railway and the other modes.

the high-speed railway;technical and economic；quantitative analysis；comparisons

A

1004-9746（2010）06-0035-04

魏艷紅）

2010-12-03）