中国高速铁路技术经济分析

王惠臣

（铁道部经济规划研究院副院长，北京 100038）

中国高速铁路技术经济分析

王惠臣

（铁道部经济规划研究院副院长，北京 100038）

在综合交通体系中，铁路具有运输能力大、成本低、能源消耗少、环境污染轻、占地少等技术经济优势，高速铁路的技术经济优势则更为显著。立足于中国国情，从技术特点、经济性、可持续发展三方面对中国高速铁路与相关运输方式的技术经济特征进行分析和比较。同时结合我国经济发展特点，就能源消耗、土地资源利用、安全等方面采用量化分析的方法对高速铁路与相关运输方式进行比较分析。

高速铁路；技术经济；定量分析；比较

1 中国国情需要高速铁路发挥其技术经济优势[1]

1.1 中国国情及其特点

中国幅员辽阔，内陆深广，需要大能力的交通运输方式密切经济联系。

东中部地区人口密集，需要大能力的交通运输方式确保畅通。

中国人均能源占有率很低（人均可开采石油资源仅相当于世界平均水平的7.7%），石油进口对外依存度逐年提高，2008年升至接近52%，预计2020年将达到66%。中国必须发展资源节约型的交通运输体系。

中国经济处于快速发展阶段，经济增长效率不断提高，但仍存在着大量的“高投入、高消耗、高排放、低效率”等问题，严重影响我国实现可持续发展，中国必须转变经济发展方式。铁路是资源节约型运输方式，加快铁路发展可以促进我国经济发展方式转变的步伐。同时，经济发展方式转变也促进了铁路产业结构优化升级。

根据中国政府批准的《中长期铁路网规划》，中国铁路发展强调以科技创新为动力，全面转变增长方式，以全新的方式大发展。在扩大铁路网规模的同时，将发展重点转变到优化路网结构、提升科技水平、提高路网质量上来。建设高速铁路，主要繁忙干线实现客货分线，加上城际客运铁路和既有线列车提速改造，实现了客运的高速快速运输。建设大能力煤运和集装箱运输通道，实现货运的重载和快捷运输。加上东部铁路率先实现现代化等措施，铁路的质量已经发生革命性变化。

中国处于城镇化进程加速期，2009年，中国城镇化率46.6%，2020年将提高到60%左右。城镇化，交通是基础。城镇化与城市发展带来高强度、高密度的旅客运输需求，需要运能大的轨道交通发挥主导作用。目前城市间客运快捷交流需求庞大，半小时、一小时交通圈建设十分迫切，铁路发展滞后将制约城镇化与城市发展。

1.2 中国国情决定了中国旅客运输需要高速铁路

2007年中国交通石油消耗约为20 285万t（经过专家修正，包括了私人和社会车辆油耗的数据），为美国的28%；按年人均交通消耗石油来计，中国为0.155 t/人·年，美国为2.512 t/人·年[2]。由于铁路和管道等节约能源的运输方式在美国货物运输中占有相当大的比重，美国较高的人均交通消耗石油主要是旅客运输造成的，因此，如果中国旅客运输采用美国私人小汽车加民航的模式，按照美国的2.512 t/人·年计算，则2007年中国交通石油消耗将高达329 108万t，是目前的16倍以上，接近全球目前每年的石油产量。因此，中国旅客运输需要依靠节约能源、大运量的高速铁路。

铁路运输具有运能大、速度快、成本低、能耗低、占地少、污染小、安全好、全天候等技术经济比较优势。其最显著的技术特征是具有极高的运输效率，是大运量的运输方式，可以在单位时间里输送更多的旅客和货物，由此派生出成本低、能耗低、占地少、污染小等优势。高速铁路更加充分地体现了铁路运输所具有的比较优势，并可以有效减少地面交通拥堵，提高能源利用效率，优化国土结构和推进城市化发展。

目前中国铁路电气化率约40%，电气化铁路不依赖石油资源，使用的电力可以来自火力发电，也可以来自水电、核电、风电等能源。大力发展铁路不但可以降低能耗，还符合中国煤多油少的国情，可以极大地改善整个交通运输体系的能耗结构。

大力发展铁路将稳定铁路承担的客货运输比重，大幅度降低能源消耗，进而大幅度降低CO2排放量，有利于节能减排，建立低碳交通体系。

中国国情和人均资源短缺的刚性约束，要求铁路的技术经济优势得到充分发挥，需要发展高速铁路。

2 高速铁路与相关运输方式的比较分析

2.1 高速铁路与高速公路用地比较

中国土地资源有限，人均耕地面积不到世界平均水平的1/2，节约土地和保护耕地是中国的基本国策。在土地资源稀缺、耕地面积日益减少的情况下，节约用地对交通运输可持续发展具有十分重要的意义。

水运、航空、管道等方式主要是港站用地。铁路和公路是我国主要的陆路交通运输方式，由于其运营需要大规模的网络布局，因此交通运输用地很大程度由这两种运输方式构成。因此这里仅对高速铁路与高速公路的线路用地进行比较。

2.1.1 新建高速铁路用地指标

由于高速铁路桥隧比例高，高速铁路用地大大减少。例如，京沪高速铁路北京到徐州段线路用地总共为1 566.98 hm2（23 493亩），平均每公里用地仅为2.36 hm2（35.4亩）。加上站场用地，平均每公里用地仅为2.67 hm2（40.1亩）。

根据铁道部、建设部、国土资源部2009年发布的《新建铁路工程项目建设用地指标》，结合高速铁路桥梁、隧道所占比重及相应的占地情况，按照各类地形所占比例进行综合平均，得出线路用地指标，如表1所示。

表1 高速铁路线路用地指标hm2/km

截至2010年10月底，我国投入运营的新建高速铁路营业里程达4 335 km，按开通时间分别为秦沈、合宁、胶济东段、京津城际、石太、合武、甬台温、温福、福厦、武广、郑西、成灌和沪宁城际高速铁路等。按不同速度比例结构对表1中的数据进行加权平均，得出最终的高速铁路线路用地指标为3.99 hm2/km。

2.1.2 公路线路用地单位指标

根据2000年开始施行的《公路建设项目用地指标》，等级公路在不同地形条件下占地指标不同。由于搜集各类型地形条件下的等级公路里程确切数据难度较大，并且大部分地形条件适用中值指标，因此，为了简化计算，本文根据路基标准宽度进行调整，以中值指标为基础计算公路占地。之后再根据我国不同地貌地形所占比例进行加权平均，得出表2。由此计算得出高速公路每公里线路建设用地约为高速铁路的1.5倍。

表2 高速铁路线路用地指标hm2/km

2.1.3高速铁路和高速公路单位用地能够完成的运输量比较

根据中国高速铁路和高速公路的设计能力，计算得出单位用地能够完成的旅客运输量，见表3。

表3 高速铁路和高速公路按设计能力进行用地比较

因此，按照设计能力进行单位用地比较，要完成同等的运输周转量，高速公路用地约为高速铁路的2.5倍。

特别需要强调的是，在实际情况中，中国铁路实际运输量总是很快能达到或接近设计运量，而公路运量则远非如此。以2009年实际为例，按公路和铁路实际占用的土地和完成的客货周转量计算，公路用地是铁路的16.33倍。

2.2 高速铁路与其他运输方式能源消耗比较

相对于其他运输方式，铁路在节约能源方面具有明显的比较优势。高速铁路都是电气化铁路，不依赖石油资源，节能效果更为突出。

2.2.1 中国铁路能源利用效率

根据铁道部《TB/T 1407-1998列车牵引计算规程》计算机车每万吨公里的能源消耗，除了由于机车车型不同外，主要是机车的牵引质量和速度不同从而导致能耗的不同。计算结果为电力方式客运单位能耗为35.9 kgce/万人·km（按热功当量折算为标准煤，电力折算系数为0.122 9）。

本文以目前铁路客运电力牵引的能耗数据进行比较。由于中国铁路“和谐号”CRH2型和CRH3型动车组，采用了流线型车体和轻量化技术，重量比一般铁路客车轻30%以上，但定员数低于普通铁路，单位能耗水平变化不大，因此以目前铁路客运电力牵引的能耗数据进行比较不会有太大误差。

2.2.2 中国公路能源利用效率

在经济快速发展及出行机动化背景下，中国公路交通燃油消耗总量一直呈增长趋势，但中国统计数据中的公路能源消耗只统计了营运企业的能源消耗，对大量社会和私人车辆的能源消耗没有统计，统计数据反映的能耗比重严重失真。

表4 不同车型百公里燃油消耗量L/100 km

由于缺少对社会和私人车辆的能源消耗统计数据，这里的公路能源利用效率使用营运性客车的数据计算，而事实上，社会和私人车辆的单位能耗远高于营业性车辆。营运性公路旅客运输能源单耗随着上座率起伏波动，近年有缓慢降低趋势。根据表4和公路统计数据计算得出2008年公路巴士能耗水平为165.1 kgce/万人·km（按热功当量折算为标准煤，燃油折算系数为1.457 1）。

2.2.3 高速铁路与其他运输方式能源消耗比较

交通能耗因子定义为单位交通运输工作量所消耗的能源量。旅客运输能耗因子为：kgce/万人· km。

测算不同交通运输方式能耗因子的指标范围：

1)铁路运输包括了运输生产过程能耗以及辅助生产过程（车站）能耗；

2)公路运输能耗特指营业性道路运输车辆的燃油消耗；

3)航空能耗指飞机燃油消耗，不包括机场。

中国水运客运已经极度萎缩，2008年旅客周转量比重仅占0.26%，且缺乏能源利用数据，故本文不做比较。

民航能耗因子由2008年统计数据直接计算得出。

各种能源品种按热当量法折算为标准煤，对于电力，采用热当量系数（0.122 9）进行折算。

计算结果见表5、图1。

表5 各种运输方式旅客运输能耗因子kgce/万人·km

2.3 中国各种运输方式事故成本比较

事故成本由人员伤亡损失、车辆损失、路产损失、社会机构的服务损失、交通延误损失等五部分构成，其中人员伤亡损失包括医疗费用、疼痛悲伤损失、生活质量下降的损失和丧葬费用等。采用综合评价方法评价我国事故成本，用市场定价法评价医疗费用、车辆损失和路产损失；用总产出法评价人员伤亡的社会产出损失和交通延误损失；用支付意愿法评价人员伤亡造成的疼痛悲伤损失和生活质量下降的损失(见表6）。

表62008 年各种运输方式事故统计

事故成本＝事故死亡人数×死亡1人的平均成本2008+事故重伤人数×重伤1人的平均成本2008+事故轻伤人数×轻伤1人的平均成本2008+事故次数×其他平均成本2008

用以上方法计算出的2008年度中国公路事故成本为722亿元人民币；铁路事故成本为14亿元人民币。根据2008年公路和铁路完成的旅客周转量，可以进一步计算得出公路和铁路的单位事故成本（见表7）。

表72008 年各种运输方式单位事故成本

特别指出：中国铁路事故99%是路外事故，是行人闯入铁路或铁路道口发生的事故。由于高速铁路是封闭的，因此高速铁路的事故率将大大低于普通铁路，目前为0。

此外，2008年中国水运事故342件，死亡351人，但与客运有关的仅为11人，而且水运旅客周转量份额很小，因此未进行比较计算。

3 主要结论

1）中国的经济地理条件、人口及布局、资源情况以及所处经济发展阶段需要高速铁路大发展。

2）按照设计能力进行用地比较，要完成同等的旅客周转量，高速公路用地约为高速铁路的2.5倍。但在实际运营中，这个差距要大更多。这取决于铁路和公路的实际运输效率，因此每年的情况不尽相同，各国的情况也不尽相同，但实际差距要比这个差距大数倍是一致的。

3）按照中国2008年旅客运输完成每万人公里的能源消耗计算，电力牵引铁路、巴士、民航能耗比例为1誜4.6誜16。公路私人和社会车辆的单位能耗未计算，其远高于巴士。

4）本文未对各种运输方式的环境污染进行比较，但以往的研究结论显示能源消耗的比较结果可以近似反映不同运输方式造成的某些污染，特别是碳排放与能源消耗直接相关。

5）中国2008年民航发生的事故成本为0，公路发生的单位事故成本是铁路的84倍。由于铁路事故99%是行人闯入铁路或铁路道口发生的事故，而高速铁路是全封闭的，因此高速铁路的事故率应该与民航相当。

[1]运输外部成本计算深化研究[R].北京：铁道部经济规划研究院，2008

[2]毛保华.中国综合交通发展及其能耗水平的测算与比较[R].北京：北京交通大学中国综合交通研究中心，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

魏艳红）

2010-12-03）