德国铁路长途客运新运营理念

1 引言

近年来，铁路长途客运在德国越来越受欢迎，逐渐成为替代私家车和短途航空运输的重要交通方式。这归因于铁路基础设施的扩建、与长途公交竞争过程中价格政策的变化，以及铁路作为环保交通方式吸引力的增加。

然而，铁路在德国长途运输中所占市场份额仅为24%，有63%的长途旅客从未或者很少乘坐列车，其原因在于列车准点率难以保证，而且通常需要换乘（这一点对于携带行李的旅客而言非常不便）。并且许多线路和枢纽的通过能力和换乘能力已经饱和，根据目前的运营理念很难再扩大供给，导致列车时常人满为患。

列车全自动驾驶技术以及其他新技术的发展可以解决上述问题，并催生全新的运营理念，进一步提高铁路长途客运的吸引力。在这种背景下，产生了3 种铁路长途客运运营新理念，即直达客车、直通运营及市区快速列车（S-Bahn）理念。

2 新运营理念产生的技术基础

新运营理念产生的技术基础为列车全自动驾驶技术、移动闭塞技术和列车虚拟连挂技术。

（1）列车全自动驾驶技术。可减少对运营人员的需求，从而降低列车的固定运营成本，同时还使短编组列车的应用成为可能。

（2）移动闭塞技术。移动闭塞是指后续列车根据与先行列车之间的距离和进路条件自动设定运行速度的闭塞方式。与基于固定闭塞距离的传统固定闭塞技术（列车行车间隔时间较长）不同，移动闭塞技术可缩短行车间隔，从而提高线路的通过能力和铁路运输的效率。

（3）列车虚拟连挂技术。该技术是指列车车辆不再通过物理连接相连，而是在无线电的控制下以很小的间距（相对制动距离）同向同速行驶，因此可将其视为一列长列车。这种方法的最大挑战是对列车控制技术的要求极高，列车控制系统必须与行驶中的列车保持安全且快速的数据连接，以便能够实时评估其行驶状态。

3 新运营理念概述

3.1 直达客车理念

直达客车理念的目标是在车辆物理连接的情况下尽可能实现零换乘。直达客车采用全自动驾驶的短编组长途客运列车。它们可以通过物理连接形成一列长列车，在长途客运干线上行驶；也可以在与支线网络连接的干线末端解编成单辆或短编组列车行驶，此时其功能与目前已有的支线列车相同。如此，可以将支线网络与长途客运干线网络直接连接起来，从而实现各地的直通。

此理念可在上文所述的3 大技术基础上实现，因为全自动驾驶列车在干线末端解编的成本很低，所需时间很短。旅客可在通过物理连接的车辆间穿行，从而实现在乘车过程中的换乘，使换乘的地点不再局限于车站。

3.2 直通运输理念

直通运输理念聚焦于通过列车虚拟连挂实现零换乘。该理念与直达客车理念的相同点是均采用全自动驾驶的短编组列车，通过在干支线网络边缘编组或解编列车，实现各地的直通。其区别在于车辆之间的连接形式不同，直达客车的各车辆间采用物理连接，而直通运输列车的各车辆间采用虚拟连挂，每辆车实际上均处于独立行驶的状态，这样可以提高线路的通过能力。

由于根据该理念德国各大城市之间均会设置直通线路，其线路网络中存在大量的直通线路，因此即使列车采用虚拟连接，线路通过能力也可能达到极限，导致客流量较少线路的列车需要绕道行驶。

这个理念的主要受众是度假或节假日旅客，他们通常携带着大件行李，偏向于乘坐直通车，因此不介意绕道而行。

3.3 S-Bahn 理念

与前2 种理念不同，S-Bahn 理念试图将S-Bahn 线路网络的优势转移到铁路长途客运上来，也就是保证长途客运列车的高发车频次，用许多短编组列车替代长列车，使其运行更加频繁，从而缩短换乘时间。这个理念实现的前提是通过列车全自动驾驶、虚拟连挂、移动闭塞技术大幅降低列车和线路运营的成本。

为研究该理念，本文根据德国各大城市的人口密度，创建了一个示例性的铁路线路网络，如图1 所示。线路走向还考虑了德国国内较小城市之间的联系。图中每条线路的行车间隔均为30 min。由此可推出，包含2 条线路的线路行车间隔为15 min，4 条线路则为7.5 min。由于行车间隔非常短，车站的设计应确保其拥有最大通过能力，如采用平行进路，或在必要时采用高架桥结构，以避免出现平交道口。

图1 德国示例性线路网络

3.4 小结

上述3 种新理念及传统长途客运方式的对比如表1所示。

为对这些理念进行初步定性，本文选定了德国大城市列车站之间的10 条线路，并对上述3 种理念及传统长途客运方式的旅客平均旅行时间、列车每日开行次数和平均换乘次数进行对比，对比结果如图2 所示。由图可知，直通运输和S-Bahn 理念是2 个极端，而直达客车理念则为折中方案。因此，本文在第4章仅对直通运输和S-Bahn 理念进行探讨，并评估其各自的潜力和成本。

表1 3 种新理念及传统长途客运方式对比表

图2 3 种理念及传统长途客运方式对比图

4 理念评估

本文将根据以下参数，对直通运输和S-Bahn 这2 个理念及传统铁路长途客运方式进行比较，以初步评估各种理念的成本和收益，并据此推出对基础设施通过能力的要求：

（1）旅客平均旅行时间（旅行距离＞50 km）；

（2）平均换乘次数（整个旅程，旅行距离＞50 km）；

（3）列车每日开行次数；

（4）列车每日行驶里程；

（5）所需列车/车辆数量。

在分析所需列车/车辆数量时，本文仅对德国境内的线路区段进行探讨，以确保与现有车辆状况的良好可比性。2019 年，德国铁路股份公司（DB）下属长途客运子公司保有车辆的数量约为4 000 辆。随着更多ICE 4（城际高速列车）的交付，从近期看，德国铁路线路网络中可用的车辆约有5 000 辆。

为计算旅客平均旅行时间，本文采用了一种模型模拟德国铁路线路网络中的客流量，该模型是根据《2015年德国联邦交通道路规划（BVWP 2015）》中交通网分析得出的旅客需求数据进行计算的。新理念对应的列车运行图根据现有列车的旅行时间计算得出，只考虑德国境内的线路。

比较结果如表2 所示。

从表2 中可得出以下结论。

（1）2 种新理念的旅客平均旅行时间均缩短，其原因在于列车每日开行次数的增加。

（2）2 种理念的旅客平均换乘次数均高于图2 中的数据。直通运输理念设定的减少换乘的目标并不能完全实现。由于部分线路存在绕道的情况，因此旅客更偏向于选择换乘更多、但绕道较少的线路。根据对换乘具有较高要求的旅客的线路选择可知，这2 种理念目前还有开发相关用户群的潜力。

（3）在车辆需求方面，直通运输理念需要2 470 列列车，S-Bahn 理念需要1 200 列。由于S-Bahn 理念采用5 ～8 辆编组的短列车，直通运输理念甚至更短（2～4 辆编组），因此可推出这2 种理念仅需要7 000 或8 000 辆车。这相当于目前线路网络中服役车辆数量的近2 倍。考虑到德国近期推行的“强大铁路”和“德国节拍”战略，以及乘客数量将增加1 倍的预测，车辆需求增加1 倍的估计也并不过分。

（4）列车每日行驶里程数显著增加，表示列车运输服务供应充足。

图3 显示了2 种理念在各个站点的乘客平均旅行时间差异。绿色代表S-Bahn 理念的旅客平均旅行时间较短，红色代表直通运输理念的平均旅行时间较短，黄色或浅绿色代表2 种理念均能以相似的速度提供运输服务。由图可知，直通运输服务集中于重点大城市之间的干线，以及位于沿海和阿尔卑斯山前沿地带的6 个旅游目的地（深红色）；而S-Bahn 理念则可在干线网络的外围提供良好的服务（深绿色）。

表2 直通运输理念、S-Bahn 理念及传统长途客运方式对比表

5 结语

综上所述，3 种理念共同的优点是可根据预期的需求增长，增加铁路长途客运服务的供应量，并能够减少换乘，缩短候车时间，避免无吸引力线路的出现，从而提高运输服务质量。但这些理念也必然要求对铁路基础设施和车辆扩大投资，从而导致成本大幅提高。因此，只能通过发展和应用列车全自动驾驶、移动闭塞、列车虚拟连挂等新技术降低成本，使这些理念得以实现。

图3 直通运输和S-Bahn 理念在各个站点的乘客平均旅行时间对比