高速铁路经济效益及其影响因素研究

张书明 王晓文 王树恩

(天津大学 管理与经济学部，天津 300072)

高速铁路是20世纪后半叶以来旅客运输发展中最著名的技术突破，是科技、社会与经济发展的产物，是信息技术等高科技在交通运输领域应用与创新的重要形式。高速铁路改善了环境条件，节约了土地和能源，使运输模式发生重大变化，降低了交通运输的外部成本，修建高速铁路成为政府部门在交通运输行业政策支持的投资方向。高速铁路具有巨大的载客运输能力，能够引致大量的转移旅客和诱发旅客，对交通市场结构造成显著冲击。高速铁路的建造、运营与维护成本巨大。本研究从经济学角度对高速铁路的市场、成本效益及宏观经济影响因素进行分析。

一、高速铁路概述

国际铁路联盟(UIC)认为，各国可以根据具体国情确定本国高速铁路的概念，运行速度达到250km/h的新建专线或200km/h的既有线，均可称为高速铁路。①林仲洪:《瑞典和法国高速铁路经营与管理考察报告铁道经济研究》，《铁道经济研究》2007年第1期。

列车要在运营中达到高速铁路的要求，不仅需要提升车辆的性能，还需要在路轨、车站、操作等方面相应配合提升。因此，综合而言，高速铁路是指新建专线运行速度达到250km/h以上或改造线路运行速度达到200km/h以上的铁路，是由适用于高速运行的基础设施、轨道系统、列车及检修设施、列车运行控制系统、动力牵引系统、移动设备、运营综合调度系统、旅客服务系统、安全保障系统等高度系统化的当代高新技术的集合体。

与其他运输方式相比，高速铁路具有独特的竞争优势，概括起来:

第一，高速、快捷。速度是高速铁路技术水平最主要的标志，目前高速铁路系统的列车运行速度高于高速公路一般速度。飞机虽然比高速铁路快，但机场一般远离市区，候机时间更长。与轿车和飞机相对，高速铁路在某一区间内，一般为(205，1058)(km)左右的区间范围内，具有最短的到达时间。②张书明:《高速铁路对沿线区域经济的影响分析与评估研究》，天津大学博士学位论文，2012年。

第二，运行密度高、运量大。一方面高速铁路延续了传统铁路承载量大的优点;另一方面，由于发车密度更高，不仅运量更大，而且为旅客提供了更加便捷的服务。高速铁路除了可以解决城际旅客往来的问题之外，还可以提高营运收益。高速铁路、高速公路、民航在单位时间内运送旅客人数之比为1:0．34:0．32。①李东荣、袁笑颜:《我国高速铁路发展状况初探》，《商场现代化》2010年第14期。

第三，安全性好。高速铁路具有专用路权，整条路线与外界道路完全隔离，列车行驶由中央系统电脑控制，列车运行采用自动化控制系统，安装有自动停车、自动操作、设备和道路故障报警、灾害防护报警等装置，有效地防止了列车事故，大大减轻了行车事故的损害程度。统计显示:火车、飞机、汽车的单位旅客周转量的旅客伤亡人数之比为 0．018:0．14:19．2(人/亿人·公里)。②刘万明:《我国高速铁路客运专线主要技术经济问题研究》，西南交通大学博士学位论文，2002年。

第四，适应性强、正点率高、兼容性好。首先，高速铁路继承了传统铁路受地理、天气等自然条件影响小的优点。由于高速铁路装备了现代化列车运行控制系统，保证了列车在各种恶劣天气条件下都能安全正点全天候运营，除非发生地震。其次，正点率高是高速铁路深受旅客欢迎的原因之一。由于高速铁路系统设备的可靠性和较高的运输组织水平，可以做到旅客列车极高的正点率。此外，高速铁路还能兼容既有铁路线网，可下到既有线行驶，也可进入高速线运行。

第五，节省能源、占地较少、污染轻。高速铁路不仅能耗低，还能够综合利用资源。由于高速铁路采用电力机车牵引，其能源来自多方面，而当前的航空和绝大多数高速公路交通工具只能由高级汽油提供能源。另外，虽然高速铁路比机场占地多，但比高速公路占地少。在相同运量下，高速铁路所需用地只相当于4车道高速公路的1/4～1/6。而且，电气化高速铁路基本上消除了粉尘、油烟和其他废气污染，噪声污染也较低。

第六，效益高。高速铁路是推动经济起飞的动力，可以产生良好的社会经济效益。一是人均工程造价和人均运营成本低，投资回收快。二是带动相关产业的配套发展，为国民经济可持续发展提供源动力。三是高速铁路为人们的出行节省了大量的时间，累计节约了大量的社会时间价值。四是吸引了大量资金进入沿线地区，促成铁路沿线地区的城市化进程，创造新的就业机会，推动区域国民经济产值和个人经济收入增长。

实践证明，高速铁路的技术经济优势使其在一定距离范围内成为一种更为经济、有效的运输方式。

二、高速铁路的市场分析

高速铁路具有速度快、准时性好、安全性高、便利舒适、占地面积少、环境友好等特点，能极大地削弱距离对人们出行活动的制约，大大提高了区域的可达性，高速铁路的出现导致人们出行方式发生相应的变化。高速铁路在(205，1058)(km)中距离区间具有最短时间优势，同时高速铁路通常具有更低的单位距离票价，并通过增加列车密度、增加舒适度、提供更人性化的服务等措施吸引更多的乘客，对公路旅客运输业与航空旅客运输业产生强烈冲击，促使不同交通运输方式的市场结构重新定位。

(一)高速铁路的市场定位与效用目标

高速铁路运营实践显示:高速铁路通常用于中长距离旅客运输，对长途通勤、日常休闲旅游的旅客具有吸引力，其目标市场主要定位于通勤和远距离客运市场。

高速铁路提供高速服务的主要社会效用目标有:①李东荣、袁笑颜:《我国高速铁路发展状况初探》，《商场现代化》2010年第14期。节省旅客出行时间;②刘万明:《我国高速铁路客运专线主要技术经济问题研究》，西南交通大学博士学位论文，2002年。吸引从其他交通方式的转移旅客;③诱发新的出行旅客;④由于高速铁路承担了大量旅客输送任务，减轻了现有铁路线路的运输压力，尤其是本地区客运服务和紧张的货运压力;⑤减少交通拥堵;⑥高速客运专线提高了轨道的使用效率，减少了高低速列车运行的冲突，提高铁路运输的稳定性;⑦吸引旅客从公路转向铁路，减少了道路拥堵，降低了交通事故的发生;⑧高速铁路的能耗低、排放量小，对环境更加友好;⑨将沿线城市连接更加紧密，扩大了劳动力市场的区域范围，振兴区域经济。

(二)高速铁路对航空客运的冲击

高速铁路与航空在中长距离运输方面具有明显的替代性，两者的相互竞争，改变了中长距离的交通格局。飞机的运行速度是高速铁路的三倍多，但是高速铁路通常直接连接市场市中心的铁路车站，而航空运输连接城市中心以外的机场，考虑前往机场(通常为郊区)与搭乘飞机的繁杂手续所需时间，高速铁路在1000公里以下的中距离旅行总时间更短。事实上，高速铁路列车的设备与航空客机大同小异，在整体舒适性、便利性、适应性等方面甚至超过了航空客机，如高速铁路的乘坐手续更加便捷高效，无需重复排队，拥有更多的设施，如没有低空电子产品禁令，手机支持、电源插座、无线宽带互联网，餐桌和精致的餐饮服务，行李寄存/提取自助服务等。

高速铁路与航空运输的竞争不只是速度的竞争，而是整体服务的竞争，主要包括:出行总时间的节约、交通枢纽与地铁、公路等其他交通网络的衔接程度、旅行舒适程度、服务的周到与人性化水平等。这些竞争依赖于包括交通基础设施、交通工具在内的交通方式因素的设计、运营、维护与管理。

(三)高速铁路对公路客运和传统铁路运输的影响

一方面相对于高速铁路的高速性、稳定性、准时性而言，公路客运明显处于劣势，因此高速铁路的运营能够吸引部分公路旅客转移。另一方面，公路客运具有较强的便利性和机动性，在短途客运市场上具有不可替代的作用。高速铁路对传统铁路旅客的影响包括:吸引部分传统旅客转移，高速铁路的运营导致传统列车班次减少。但是，传统铁路客运具有更低的价格优势，尤其是不开通高速铁路的小站和夕发朝至等有特点的运营方式通常拥有一定的市场人群，因此就当前的技术及社会发展而言，传统铁路客运不会被高速铁路完全取代。此外，由于传统铁路客运长期处于亏损状态，高速铁路的收益可以用做传统铁路的发展基金，以使铁路交通网络系统的结构更加合理、完善。

三、高速铁路成本效益分析

(一)成本分析

1．基础设施建造成本。高速铁路新线的建造成本主要包括:①数据来源:HSR Database．Elaborated from UIC(2005b)．设计与土地费用，包括技术经济可行性研究、技术设计、土地征用等，通常这些费用占项目总投资额的5～10%。②基础设施建设费用，包括地形准备准备和平台建设相关的所有费用，这些费用因地形特点不同而数额差别很大，通常占项目总投资额的10～25%。在遇到某些技术特别困难的地理障碍时，需要建设高架道路、桥梁或隧道，这时的基础设施建设费用很可能翻倍，使其占项目总投资的份额达到40～50%。③上层建筑成本，包括铁路的特定元素，如导轨、沿线旁轨、信号系统、接触网及电气化机制，通信和安全设施等。这些元素通常分别占总投资的5～10%。①

2．运营成本。高速铁路服务运营成本主要有:①基础设施运营成本是指导轨、码头、车站、能源供应和信号系统、交通管理和安全系统日常运营与维护所需的劳动力、能源及其他物质消耗。包括日常运营固定成本和可变成本，如列车的维护费用受交通密度影响，电力牵引装置和接触网的维护费用与沿线运行的列车密度相关。一般而言，基础设施运营成本主要有轨道维护、电力系统、信号系统、电信系统和其他成本，其中轨道维护成本约占50%。②车辆运营成本。车辆运营成本主要包括调度和列车运营成本、车辆和设备、能源、销售和管理成本等。其中，车辆运营成本主要有车辆服务、驾驶、安全等所有劳动力成本，车辆和设施主要指车辆和设备的折旧与维护费用。主要国家在发展高速铁路的同时都各自研发了不同系统的机车车辆，这些车辆在长度、组成、质量、重量、功率、牵引力、倾斜功能等方面具有各自不同特点，在运载能力、速度和运营成本等方面具有较大差异，这里不赘述。③外部成本。高速铁路的对环境影响产生的外部成本是不可忽略的，高速铁路的建造和运营都对环境产生影响，如土地征用、屏障效应、视觉入侵、噪音、空气污染和全球变暖等。

(二)效益分析

假设高速铁路是新建高速铁路线，项目的使用寿命为T年，高速铁路基础设施及其上层建筑完成的时间为初始时间t=0，高速铁路运营商在初始时间购置高速机车车辆。在［0，T］时间区域内，假设票价珔P和每年的客运量Q为常数。

项目投资成本I，包括基础设施建造成本和机车车辆现值。在高速铁路运营期间，将会产生路轨、车站、信号和其他不动产的运营与维护成本、劳动力成本、能耗等。在客运量Q状态下，固定成本Ct(t)不变，可变成本为Cq(Q)。所有成本以机会成本计算，则能获得正净现值NPV的条件可以表示为:

其中，B(Q)为项目的年度社会收益;Cq(Q)为基于Q的年度运营与维护成本;Ct是年度固定成本;I为投资成本;T为项目生命周期;r为折现率;θ为Q的年度成本效益增长率。

设一般成本g=p+vt，vt的变化是旅客时间节约带来的总价值;当客流转向高速铁路时，传统模式被打破，成本完全可以避免，那么，Cc=p0q0和p1Q0=Cc+|ΔP|Q0，令α=ΔQ/Q0，则可以计算得出满足正净现值NPV条件的Q0的最小值:

(三)简单的结论

高速铁路项目可行与否不仅取决于短期经济效益，还依赖于项目所能带来的社会效益是否能够补偿基础设施建设成本、运营与维护成本，需要考虑项目所带来的时间节约效益、战略价值、环境影响、区域发展作用等。高速铁路项目是否能够带来足够的社会效益，取决于本地区的条件，这些条件决定了成本数量、需求水平、减少其他交通方式造成的拥堵和环境污染等。在既定成本条件下，高速铁路投资的预期社会净收益主要取决于乘客的数量、组成结构(转移乘客、诱发乘客)、沿线的交通拥堵程度。高速铁路项目需要能够补偿其高额运营与维护费用的足够大量人群带来足够的经济价值，不仅需要大量的旅客目标市场，还要有较高的支付能力和支付意愿。

高速铁路不仅能够节约时间，而且能够通过提供大量自身运载能力和释放既有线的运载能力方式来增加客、货运的运载能力，适用于那些已经成为严重瓶颈的线路，渴望通过对既有线进行高速化升级改造来缓解压力的情况。Vickerman(1997)对比欧洲现在高速铁路网运营情况后，总结了高速铁路商业成功需要具备的条件:一是依靠车站城市常驻人口至少75万人，在400～750km的运营距离内每年最少能够产生12～15百万的旅客流量;二是高铁车站至旅客目的地之间具有良好的配套交通网络状况，否则将会对高速铁路的运营造成负面影响;三是铁路运营单位具有超越主要城市中心，在更广泛区域提供交通设施使用服务的能力，并尽可能的增加投资收益;四是高速铁路带来的社会经济效益，足以减少交通拥堵和抵消公路事故的巨大成本。

四、高速铁路客运量影响因素分析

在一定的安全技术条件下，影响高速铁路运载量的原因通常包括:高速铁路的长度、经济发展水平、城市人口、来访游客等。这些因素对高铁客运量的影响是动态的、相对的，如在高速铁路发展初期，供不应求，每建筑运营新的路段都能开拓新的数量较大的高铁客运市场，这时高速铁路的长度成为限制高铁客运量的瓶颈;相反，在高速铁路发展已经饱和的状态下，高铁线路的延长就不一定能带来客运量的显著增加。又如，旅客乘坐高速铁路的目的主要有上学、通勤、出差、旅行等其他私人活动。这些活动均在不同程度上受地区经济发展水平的影响，并在不同的地区具有不同的影响结构。另外，目标市场的大小最终取决于有支付能力的人群的多少，这些人群可能来自本国也可能是国际旅客，其影响程度与结构的分配比率与地区的经济结构直接相关，显然，国际游客对高速铁路客运量的影响不容忽视。根据日本新干线运营40多年来(1964－2007年)的数据，对高速铁路客运量的影响因素，包括高速铁路的长度、经济发展水平、城市人口、来访游客等。

需要指出的是，高速铁路是高技术难度与复杂程度融于一体的现代系统工程，是运载量巨大的公共交通工具，其技术安全水平的稳定性不可避免地影响旅客的选择，影响客运量水平的变化。如日本新干线1976～1978年间出现运载量的显著下降，其中不仅有石油危机造成的经济原因，还与新干线的技术安全问题直接相关。东海道新干线是世界上首条商业运营的高速铁路，在列车运行磨合期中也曾暴露出一些技术与管理问题。1974年7月前后，列车运行故障急剧增加，主要问题是钢轨损伤、路基翻浆冒泥，当时列车运行密度为137．5对/天，轨道与路基等问题导致大量列车运行晚点、堵塞，对其旅客运输量产生了严重影响。为此，日本运输大臣对新干线的安全性提出警告，并于1974年10月成立“新干线综合调查委员会”，负责监督铁路行车安全。1975～1982年，日本国家铁路投资400亿日元，用于路基整治、轨道加强与维护等，经过大修后，东海道列车的运行状况大幅好转，1979年客运量开始回升，1982年后稳步持续增长。①P．Hall，K．Pain，eds．The Polycentric Metropolis:Learning from Mega－city Regions in Europe［M］，London:Earthscan Publications，2006．虽然日本新干线自运营以来一直保持零伤亡的安全记录，但高速铁路技术始终是运营部门最关心的问题，因此对安全技术的投资一直维持在高位。