港口集疏运“公转铁”的减排影响分析

吴 琴，陶学宗，尹传忠，陈继红

（上海海事大学 交通运输学院，上海 201306）

绿色发展是以共享发展为目的、创新发展为动力、协调发展为核心、开放发展为保证的一种经济增长和社会发展方式。就交通运输领域而言，树立绿色发展理念是推进交通运输行业转型升级和提质增效，实现交通运输可持续发展的必然选择。在此背景下，调整运输结构、提高铁路货运比例成为交通运输业贯彻执行绿色发展理念的重点任务，港口集疏运“公转铁”应运而生。与公路相比，铁路能耗低、排放少，其单位货物周转量的能耗和污染物排放仅为公路的1/7和1/13[1]，在节能减排方面具有明显优势。因此，推动长距离货物集疏运方式由公路向铁路转移，有利于提高综合运输效率、促进节能减排，对打好污染防治攻坚战、打赢蓝天保卫战、推动经济高质量发展具有重要意义。

1 概述

根据国家统计局发布的数据，2017年全国规模以上港口完成货物吞吐量126亿t，其中外贸货物吞吐量40亿t，约占全球的20%[2]。据2018年劳氏日报发布的全球100大集装箱港口排名，中国有24个港口入围，前10大港口中国占据7个，共处理集装箱1.65亿TEU，占100大港口集装箱处理总量的28%。上述数据表明，中国已成为名副其实的港口大国。

港口作为重要的交通枢纽，对经济社会的发展起到重要的促进作用。然而，长期以来我国港口集疏运结构不协调，公路集疏运比例过高，铁路集疏运比例过低。例如，全国大宗散货转运规模庞大的津冀港口群，其公路集疏运比例超过70%，铁路占比尚不足20%[2]。集装箱运输方面，全国港口公路集疏运比例超过80%，水路约15%，而铁路却不足2%[3]。以2017年为例，沿海主要港口中，除营口港铁路占比(11.61%)超过10%外，其余大部分港口都在5%以下。其中，海铁联运运量最多的青岛港，铁路集疏运占比为4.26%；海铁联运增速最快的宁波舟山港，其铁路集疏运占比为1.63%；连续9年集装箱吞吐量排名世界第一的上海港，其铁路集疏运占比仅为0.17%[3]。

反观国外，大型港口基本上都设有铁路场站，铁路集疏运比例普遍较高。例如，欧洲最大的铁路集散港——汉堡港，拥有300 km的铁路运输网络，每天有200列货运列车穿梭于港口与欧洲腹地之间，铁路集疏运比例高达42%。欧洲最大集装箱港口——鹿特丹港，大部分码头都有自己的铁路换装设施，全港160 km铁路专用线通过德国铁路网与欧洲150个内陆网点相连，港区的鹿特丹铁路服务中心负责铁路班列和联运相关事务，提供每周超过250班次的铁路多式联运服务，铁路集疏运比例约为16%。美国最大的集装箱港口——洛杉矶长滩港，共有10个港内铁路堆场、5个港外铁路堆场和1个临港集装箱多式联运转运站，每天大约有100列货运列车通过32 km阿拉米达走廊(Alameda Corridor)、太平洋联合铁路公司和伯灵顿北方圣特菲铁路公司的铁路网络发往北美各地，铁路集疏运比例约为40%。

由此可见，我国大型港口铁路集疏运比例明显偏低，不利于区域可持续交通运输体系建设，应贯彻落实绿色发展理念，积极实施“公转铁”，促进可持续交通运输体系建设，支撑经济社会高质量发展。

2 港口集疏运“公转铁”的减排影响分析

2.1 “公转铁”的减排原理

由于铁路和公路运输在运输设施、载运工具、运输能力、作业模式、能源类型等方面存在的差异，公路运输的能耗强度和排放强度分别约为铁路的6倍和12倍，显著高于铁路[1]，因而“公转铁”具有显著的节能减排效果。“公转铁”的节能减排原理如图1所示。

对于公路运输而言，可通过柔性引导和刚性推动2种模式使托运人主动或被动改变其货物运输方式，从而使一部分公路运量转移到铁路，实现“公转铁”。柔性引导模式的发展思路为：政府出台鼓励性政策，创造有利条件，通过完善铁路设施、提高服务水平、下浮铁路运价、提供财政补贴等柔性化手段，吸引一部分公路托运人主动选择铁路集疏运，从而实现“公转铁”。刚性推动模式的发展思路为：政府出台抑制性政策，设置约束条件，通过提高准入标准、加强监管执法、实行绿色税收等强制性手段，迫使一部分公路托运人不得不放弃公路而转向铁路，从而实现“公转铁”。因铁路的能耗和排放强度低于公路，因而“公转铁”使得相应能耗总量下降，污染物排放量减少，从而达到减排的目的。

图1 “公转铁”的节能减排原理Fig.1 Principle of shifting road to rail in emissions reduction

2.2 “公转铁”减排效果测算

以港口及其某一腹地之间货物集疏运为例，参考“自下而上”方法[4]，构建公路、铁路2种集疏运方式对应污染物排放量的测算方法如下。

式中：Et，Er分别为公路和铁路的污染物排放量；V为港口与其腹地之间的运量；Lt，Lr，Lrt分别为公路平均运距(工厂/仓库至沿海港口)、铁路平均运距(内陆铁路站至临港铁路站)、公路短驳平均运距(工厂/仓库至内陆铁路站及临港铁路站至沿海港口)；α为铁路的电气化率；Itd，Ie，Ird分别为柴油卡车、电力机车、内燃机车的能耗强度；fd，fe分别为柴油和电力的排放系数。

“公转铁”的减排效果可用减排量、减排率表示，其计算公式如下。

式中：ΔE为“公转铁”的减排量；δE为“公转铁”的减排率。

对于某一具体项目而言，同时采用减排量和减排率能够更加客观地反映“公转铁”的减排效果。对于不同项目的横向比较而言，减排率更为合适，因其与转移运量无关。

以义乌至宁波港域的出口箱运输为例，参考《非道路移动源大气污染物排放清单编制技术指南(试行)》、浙江省燃煤电厂大气污染物排放标准、既有研究成果及实地调研资料，得到相关数据如下：铁路运距为324 km，铁路电气化率为98.15%，电力机车和内燃机车的能耗强度分别为0.122 kW·h / (TEU·km)和0.028 L / (TEU·km)，公路短驳运距为34 km，柴油卡车能耗强度为0.168 L / (TEU·km)；公路运距为242 km，柴油卡车能耗强度为0.168 L / (TEU·km)；电力CO2排放系数为0.809 kg / (kW·h)，柴油CO2排放系数为3.758 kg / L；电力PM排放系数为0.012 g / (kW·h)，内燃机车颗粒物(PM)排放系数为1.739 g / L，柴油卡车PM排放系数为0.580 g / L。根据公式⑴至公式 ⑷，义乌至宁波港域单位运量(1 TEU)出口箱“公转铁”的CO2减排效果计算如下。

由此可知，义乌至宁波港域出口箱运量每转移1 TEU可减少CO2排放99.31 kg，减排率为65.00%。同理，可以计算出每转移1 TEU可减少PM排放19.51 g，减排率为82.74%。可见，“公转铁”在减少CO2和PM排放方面具有显著效果。为进一步说明“公转铁”的减排效果，结合国内外部分相关研究成果[5-6]进行梳理，得到港口集疏运“公转铁”的减排效果如表1所示。

表1 港口集疏运“公转铁”的减排效果Tab.1 Emissions reduction effect of shifting road to rail for port-hinterland transport

从表1可以看出，义乌至宁波港域的CO2减排效果(65.00%)和既有研究成果(58.70% ～ 71.90%)非常接近，其存在差异的原因主要在于，不同研究区域其公路和铁路的运输距离、能耗强度、排放系数、铁路电气化率等各不相同。此外，义乌至宁波港域的PM减排效果明显优于美国纽约港至迈阿密的PM减排效果，主要原因在于义乌至宁波港域的铁路电气化率极高(98.15%)，而电力的PM排放系数远远小于柴油卡车(仅为其2.15%)，故铁路的PM综合排放强度较低(约为0.011 g / (TEU·km))。

2.3 提高“公转铁”减排效果的对策

综合公式 ⑴ 至公式 ⑷ 对 ， 进行解析和化简，得到

式中：β1，β2分别为铁路平均运距、公路短驳平均运距与公路平均运距的比值，β1=Lr/Lt，β2=Lrt/Lt；γ1，γ2分别为电力机车、柴油机车的能耗强度与柴油卡车能耗强度的比值，γ1=Ie/Itd，γ2=Ird/Itd；φ为电力排放系数与柴油排放系数的比值，φ=fe/fd。

根据公式 ⑸ 和公式 ⑹，“公转铁”的减排量和减排率均与公路和铁路的运输距离(包括铁路运输的公路短驳距离)、能耗强度、排放系数、铁路电气化率等因素有关，“公转铁”的减排量还与转移运量有关。由于电力、柴油的排放系数比值为确定值，因而在公路运输相关参数不变的条件下，可通过以下措施提高“公转铁”的减排效果。

（1）增加“公转铁”运量。一方面，铁路应加强建设与港口、航运、货代、货物和物流企业之间的合作联动机制，积极引导和规范铁水联运市场，强化货源组织和集散功能，扩大五定班列规模和范围，积极发展双层集装箱运输[7]，优化主要港口、铁路站场之间的运输组织，不断提升运输服务水平，吸引更多公路运量转移至铁路。另一方面，交通主管部门应加大货车超限超载治理力度，加大执法力度，严格实施“一超四罚”，严禁违规车辆上路，在条件具备的地区禁止公路运输，通过刚性管制措施推动“公转铁”，增加铁路运量。

（2）避免公路短驳运输。贯彻落实“十三五”港口集疏运系统建设方案，加快推进港口集疏运铁路建设及扩能，提高铁路进港率；加强港口与铁路的规划对接，推进港站一体化，实现铁路与港口高效衔接。通过完善基础设施，有效减少公路短驳距离，尽力避免公路短驳。

（3）降低铁路能耗强度。加快新型电力机车、动车组、轨道、重载运输设备等先进技术的投入应用，推进重要港口非电气化集疏运铁路的电气化改造，充分利用现代信息技术和管理手段，提高铁路货物运输效率[8]。通过技术手段和管理手段，降低铁路货物运输的综合能耗。

3 结束语

“公转铁”是我国深化交通运输供给侧结构性改革的战略举措，也是新时期国民经济与社会高质量发展的必由之路。以“公转铁”的重点领域——港口集疏运为例，基于“自下而上”方法建立了“公转铁”减排效果测算模型，证实了“公转铁”对CO2、PM减排的重要作用。研究成果可为《打赢蓝天保卫战三年行动计划》减排绩效评估提供技术支撑，为政府相关部门遴选高效的“公转铁”政策措施提供决策参考。进一步可以将中转换装作业、短驳车辆能源类型差异、其他污染物排放等因素纳入“公转铁”减排效果测算模型，以提高评估结果的准确性。