运输部署案例集/2015/中国高速铁路发展

介绍

在不同的语境下，高速铁路有不同的定义。最广泛的定义是由欧盟提出的

• 为时速 250 公里 (km/h) (150 英里/小时) 建设的独立线路，或
• 现有线路升级到时速 200 公里 (km/h) (125 英里/小时)，或
• 升级的线路，其速度受到地形或城市发展等因素的限制。

中华人民共和国国家铁路局发布的高速铁路定义是指

• 速度等于或大于 250 公里/小时 (155 英里/小时) 的动车组，或
• 速度等于或大于 200 公里/小时 (124 英里/小时) 的客运铁路。

尽管没有普遍接受的高速铁路定义，但世界各地，尤其是在中国，大多数高速铁路技术仍然具有几个共同特征：1) 大量更新或翻新的基础设施；2) 更大的最小转弯半径，以允许更高的速度；3) 轨道之间的更宽距离，以确保安全；4) 避免线路之间的多层交叉。中国的客运列车更加注重客运，而不是货运。

高速铁路有几个主要优势

• 更大的运载能力

与汽车和飞机相比，高速列车运载的乘客更多。目前中国高速列车的载客量可达每列约 800 人。高速列车的运营频率也高于飞机和高速公路。世界各地高速列车的平均间隔时间为 4 分钟。每天约有 280 列火车发车。假设平均载客量为每列 800 人，高速铁路的年客流量可达 82 亿人次。一条四车道的公路每年可能运载 8760 万人次。由于能力限制，飞机每年只能运载约 1500-1800 万人次。

• 更高的时间效率

乘客通常更关心出行时间，而不是出行速度。例如，在正常天气条件下，从北京到上海的行程大约需要 5 个小时（包括从市区到机场的行程时间和安检时间）。乘坐高速铁路总共也需要 5-6 个小时，而且票价更低。通过高速公路，从北京到上海的行程可能需要长达 16 个小时。

• 安全

除了 1998 年德国的埃舍德列车事故和 2011 年中国的温州列车相撞事故外，高速铁路诞生以来没有发生过其他重大致命事故。因此，高速铁路被认为是最安全的交通方式之一。相比之下，世界各地高速公路上发生的死亡人数约为 25 万到 30 万人。对于航空运输，每 10 亿公里（约 6.2 亿英里）的死亡人数高达 140 人。

• 更高的正点率

高速铁路的自动控制系统可以 24/7 运行，除非发生地震等严重的地理灾害。即使在大风情况下，高速铁路仍然可以在一定的限速条件下运行。另一方面，飞机和高速公路在类似情况下将无法正常运行。西班牙高速铁路公司 (AVE) 如果列车晚点 5 分钟以上，将向乘客全额退款。而 1997 年日本新干线铁路系统的平均延误时间仅为 0.3 分钟。

除了上述优势外，高速铁路还更加舒适，更加环保。

中国铁路的发展

诞生

中国从 19 世纪中期开始接触铁路运输知识，当时中国在第一次鸦片战争中败于英国。在那段时间，中国国内建设铁路仍然面临着技术和政治障碍。然而，许多西方工业国家试图在中国修建铁路，以运输他们的货物和商品。1876 年，由一些英国商人建造的中国第一条铁路——吴淞铁路开始投入使用。尽管这段第一段铁路因民众反对而被拆除，但此后修建了更多铁路。然而，由于中国封建政治制度的静止，19 世纪中国铁路发展缓慢。从 1894 年到 1876 年，仅修建了 400 公里（294 英里）的铁路。

早期发展阶段

自 1894 年以来，德国、日本、英国和俄罗斯等国家都在中国修建和运营铁路。同时，中国政府也开始修建自己的铁路。一个著名的例子是连接北京和张家口的京张铁路，这是中国完全自主资金、设计和建造的第一条铁路。1931 年日本入侵后，中国东北部超过 5900 公里（3666 英里）的铁路被日本占领。从 1931 年到第二次世界大战结束，日本殖民者在该地区修建了约 5700 公里（3542 英里）的铁路。尽管日本军队在中国的暴行令人发指，但他们修建的铁路为中国东北地区的工业发展奠定了基础。在日本入侵期间，中国也见证了其高速铁路服务的先驱。亚洲特快列车，这是一列从 1934 年到 1943 年在日本控制下的满洲运营的豪华客运列车，被认为是中国最早形式的高速列车。这列蒸汽机车列车甚至比当时日本最快的列车还要快。中华人民共和国成立后，这台机车由铁道部运营。

从 1949 年到 1978 年

中华人民共和国政府自 1949 年成立以来，就高度重视铁路发展。1949 年，中华人民共和国军队和工人修复了超过 8000 公里（4971 英里）的铁路，这些铁路在内战中被摧毁。自 1950 年以来，铁路发展政策也开始实施，中国政府在全国范围内发布了铁路管理国家标准。这一新标准将不同国家修建的铁路整合到中央政府统一运营之下。从 1953 年到 1978 年，中国开始根据每五年发布一次的五年计划建设铁路系统。尽管在这些十年中，铁路发展受到了几次政治动荡的严重干扰，但基本铁路网络仍然形成了。

从 1978 年到 1995 年

1978 年的“改革开放”极大地促进了中国交通体系的发展，包括铁路。到 1985 年，中国铁路里程达到 52,119 公里（32,385 英里），到 2009 年超过 86,000 公里（53,437 英里）。中国于 1990 年代初开始根据全国性综合计划建设高速铁路。在铁道部于 1990 年提交了关于高速铁路的提案后，中国的政策制定者开始讨论建设高速铁路的必要性和经济可行性。然后，在 1995 年，当时的中国总理宣布，中国第一条现代高速铁路的准备工作将在第九个五年计划（1996-2000 年）期间开始。

从 1995 年至今

为了为乘客提供更快的列车服务，中国政府从 1997 年到 2004 年启动了 5 次“提速运动”，对 7,700 公里（4,800 英里）现有线路的客运服务进行了升级，使其达到 160 公里/小时（100 英里/小时）的准高速速度。2007 年，第六轮“提速运动”也已完成，现有线路的速度达到 250 公里/小时（155 英里/小时）和 200 公里/小时（124 英里/小时）。

高速铁路之前

在高速铁路引入中国之前，长途旅行的主要方式是公路、飞机和传统火车。但它们都有一定的局限性。

公路驾驶成本最低。然而，在 1990 年代之前，中国只有少数人能负担得起私家车。随着收入水平的提高，越来越多的家庭能够负担得起汽车，但高速公路开始变得越来越拥堵。每年都有关于人们在高速公路上被困数天的新闻。

在高速铁路引入之前，乘坐飞机是时间效率最高的交通方式。然而，在很长一段时间里，中国大多数人负担不起飞机票价。当越来越多的人在 1990 年代开始乘坐飞机时，空中交通也开始变得拥挤。由于天气不稳定和空中交通管制，中国的航班经常延误。安全问题也是乘客最关心的问题之一。虽然飞机被认为是最安全的交通方式之一，但飞机失事的新闻通常比汽车撞车和火车相撞更能引起公众的注意。因此，许多人认为飞机不够安全。

长期以来，传统火车（或“绿皮火车”，因为中国许多老火车都漆成绿色）是中国长途旅行的主要方式。随着改革开放后的经济快速增长，对更快旅行的需求变得越来越迫切。与此同时，随着人们收入水平的提高，人们也对更好的服务提出了要求。中国传统的火车由于速度慢、服务质量不尽人意，逐渐变得过时。

生命周期分析

在第六次“提速运动”后，2007 年，中国开始运营速度为 200-250 公里/小时（124-155 英里/小时）的动车组。在本文中，我们将分析 2007 年至 2014 年的客运量数据。数据表明，中国高速铁路的客运量正在以相当稳定的速度增长。

该图表显示了 2007 年至 2014 年中国高速铁路的实际客运量和预测客运量。

年份	客运量（百万）
2007	61.21
2008	127.73
2009	179.58
2010	290.54
2011	440
2012	486
2013	672
2014	893.2

通过运行回归分析，我们可以建立一个模型来描述高速铁路客运量如何随时间变化。在本分析中，使用了一个三参数逻辑函数来拟合高速铁路客运量的生命周期曲线。方程如下所示。

$Y(t)={\frac {K}{1+e^{-b(t-to)}}}$

在此模型中

Y(t) = 预测客运量

b = 系数

K = 饱和状态水平常数

t = 年份

t_o = 拐点时间

模型的 R^2 为 92%，表明相关性非常显着。从我们生成的线形图可以看出，除了出现一些波动之外，预测客运量总体上与实际客运量非常接近。图表还表明，中国的高速铁路仍在增长，我们很可能在未来几年内仍然会看到中国高速铁路客运量稳步增长。

政策问题

管理机构

多年来，中国的铁路管理机构一直在发生变化。中国铁路曾经完全由铁道部管理。1990 年，中央政府开始将管理权分配给地方政府和企业。中国铁路管理也受到 1990 年代初颁布的《铁路法》的影响。不同级别的铁路由不同级别的政府实体管理

• 国家铁路由铁道部管理；
• 地方铁路由地区政府、省和城市管理；
• 工业铁路通常由私营企业维护和运营；专门用于他们的运输目的；

还有一些私营铁路，例如由企业控制的支线铁路。

腐败问题一直是困扰中国铁路发展的一个长期问题。铁道部前部长因腐败被撤职，发生在 2011 年。另一位部长张曙光也被撤职，也是因腐败。2011 年的温州动车追尾事故进一步暴露了中国铁路管理内部的腐败问题。在这起致命事故之后，中国决定降低中国高速列车的速度，并改变有关铁路的管理结构。2011 年，中国全国人大决定将市场化与政治管理分离，将铁道部改组为中国铁路总公司。

政策的作用

根据上述分析，我们可以说中国的高速铁路已经诞生，并且还在不断发展。政策在这两个阶段发挥了不同的作用。在开始阶段，政策帮助分配资源用于铁路建设。铁道部在设计铁路的综合网络方面也发挥了重要作用。然而，当中国高速铁路发展进入增长阶段时，政策开始限制中国铁路的发展潜力。政治控制降低了高速铁路的运营效率。正是在这个时候，中国将原铁道部改组为中国铁路总公司。

技术

中国高速铁路系统的技术创新包括两个主要方面：机车车辆和轨道。

中国从其他国家引进了高速动车组，并对这些列车的关键部件进行了重新设计，包括信号系统、车站设计、配套基础设施和控制软件。这些动车组在中国从CRH-1升级到CRH-5，经历了多次更新。动车组的动力并非来自单一引擎，为所有车厢供电，而是每个车厢都有独立的动力源，这样可以为列车提供更多动力，使其更灵活地运行。多个引擎还可以极大地提高列车的机动性。动车组两端都有驾驶室，这种设计可以方便地改变行驶方向。动车组还可以根据需要组成不同长度的列车。一列完整的列车可以在途中拆解成不同的部分，分别前往不同的目的地。动车组在日本、荷兰、英国和法国等国家得到广泛应用。

中国高速铁路创新的另一个方面是轨道技术，最初是从德国引进的。原有轨道的最大缺点是无法承受重载，需要持续维护。因此，原有轨道维护成本很高。新的轨道技术被称为无砟轨道，它可以在更高速度下实现更平稳的列车行驶，并且不会出现过度变形（GC Ticker）。因此，大大降低了维护成本。

在成功推出高速铁路系统后，中国最近开始向其他国家出口其技术。中国列车制造商和铁路建设者已经签署协议，在土耳其、委内瑞拉和阿根廷建设高速铁路（8 Bradsher）。2015年，中国与俄罗斯签署协议，共同设计连接俄罗斯莫斯科和喀山的这条高速铁路。中国公司将与两家俄罗斯公司合作，在未来两年内完成770公里（478英里）高速铁路的规划，总投资208亿卢布（3.83亿美元）。中国也正在竞标美国、巴西和墨西哥的高速铁路项目。

市场营销策略

客流量是衡量高速铁路系统是否成功的最重要的指标之一。客流量受几个主要因素的影响。

经济发展

出行目的主要是生产和消费需求。因此，客流量很大程度上取决于经济水平和经济增长速度。

人口和城市化

铁路沿线城市的规模是决定客流量的关键因素。随着中国城市化进程的加速，越来越多的人口涌入大城市，出行需求也随之增加。在服务水平相同的情况下，乘客往往会选择价格更低的交通方式。由于中国乘客的收入水平相对较低，他们对交通方式的选择对价格变化更为敏感。

竞争交通方式的服务

一种交通方式的客流量也会受到其他交通方式服务状况的影响。在中国，由于高速公路拥堵和航班延误频繁，高速铁路越来越受欢迎。

基于上述客流量决定因素，中国高速铁路系统采取了多项主要策略，以确保足够的高速铁路客流量。

• 提高速度，使高速铁路在所有交通方式中更具竞争力。根据以往的研究，在300公里（186英里）的距离内，如果列车速度不能超过100公里/小时（62英里/小时），那么列车将无法与高速公路竞争；如果列车速度不能超过250公里/小时（155英里/小时），那么列车将无法与飞机竞争。因此，为了使高速铁路脱颖而出，政策制定者和规划者需要将高速列车的速度维持在至少250公里/小时（155英里/小时）。

• 制定更合理的票价体系。中国列车的票价以前几乎完全由政府控制，因此票价不能很好地反映供求关系。在当前中国正在进行的改革中，高速列车的票价将与需求更加紧密地联系起来。

• 提供更好的服务。高速铁路主要与高速公路和飞机竞争乘客，因此服务是吸引顾客的重要因素。目前，中国的高速铁路以其准点率和优质的客户服务吸引着越来越多的乘客。

确保安全。人们对飞机失事的恐惧也是他们选择其他交通方式的原因之一。尽管2011年发生了温州列车追尾事故，但高速铁路的总体安全水平高于飞机或高速公路。因此，在长途旅行方面，人们可能出于安全原因选择高速铁路而不是飞机或高速公路。