運輸部署案例集/2015/中國高速鐵路發展

介紹

在不同的語境下，高速鐵路有不同的定義。最廣泛的定義是由歐盟提出的

• 為時速 250 公里 (km/h) (150 英里/小時) 建設的獨立線路，或
• 現有線路升級到時速 200 公里 (km/h) (125 英里/小時)，或
• 升級的線路，其速度受到地形或城市發展等因素的限制。

中華人民共和國國家鐵路局釋出的高速鐵路定義是指

• 速度等於或大於 250 公里/小時 (155 英里/小時) 的動車組，或
• 速度等於或大於 200 公里/小時 (124 英里/小時) 的客運鐵路。

儘管沒有普遍接受的高速鐵路定義，但世界各地，尤其是在中國，大多數高速鐵路技術仍然具有幾個共同特徵：1) 大量更新或翻新的基礎設施；2) 更大的最小轉彎半徑，以允許更高的速度；3) 軌道之間的更寬距離，以確保安全；4) 避免線路之間的多層交叉。中國的客運列車更加註重客運，而不是貨運。

高速鐵路有幾個主要優勢

• 更大的運載能力

與汽車和飛機相比，高速列車運載的乘客更多。目前中國高速列車的載客量可達每列約 800 人。高速列車的運營頻率也高於飛機和高速公路。世界各地高速列車的平均間隔時間為 4 分鐘。每天約有 280 列火車發車。假設平均載客量為每列 800 人，高速鐵路的年客流量可達 82 億人次。一條四車道的公路每年可能運載 8760 萬人次。由於能力限制，飛機每年只能運載約 1500-1800 萬人次。

• 更高的時間效率

乘客通常更關心出行時間，而不是出行速度。例如，在正常天氣條件下，從北京到上海的行程大約需要 5 個小時（包括從市區到機場的行程時間和安檢時間）。乘坐高速鐵路總共也需要 5-6 個小時，而且票價更低。透過高速公路，從北京到上海的行程可能需要長達 16 個小時。

• 安全

除了 1998 年德國的埃舍德列車事故和 2011 年中國的溫州列車相撞事故外，高速鐵路誕生以來沒有發生過其他重大致命事故。因此，高速鐵路被認為是最安全的交通方式之一。相比之下，世界各地高速公路上發生的死亡人數約為 25 萬到 30 萬人。對於航空運輸，每 10 億公里（約 6.2 億英里）的死亡人數高達 140 人。

• 更高的正點率

高速鐵路的自動控制系統可以 24/7 執行，除非發生地震等嚴重的地理災害。即使在大風情況下，高速鐵路仍然可以在一定的限速條件下執行。另一方面，飛機和高速公路在類似情況下將無法正常執行。西班牙高速鐵路公司 (AVE) 如果列車晚點 5 分鐘以上，將向乘客全額退款。而 1997 年日本新幹線鐵路系統的平均延誤時間僅為 0.3 分鐘。

除了上述優勢外，高速鐵路還更加舒適，更加環保。

中國鐵路的發展

誕生

中國從 19 世紀中期開始接觸鐵路運輸知識，當時中國在第一次鴉片戰爭中敗於英國。在那段時間，中國國內建設鐵路仍然面臨著技術和政治障礙。然而，許多西方工業國家試圖在中國修建鐵路，以運輸他們的貨物和商品。1876 年，由一些英國商人建造的中國第一條鐵路——吳淞鐵路開始投入使用。儘管這段第一段鐵路因民眾反對而被拆除，但此後修建了更多鐵路。然而，由於中國封建政治制度的靜止，19 世紀中國鐵路發展緩慢。從 1894 年到 1876 年，僅修建了 400 公里（294 英里）的鐵路。

早期發展階段

自 1894 年以來，德國、日本、英國和俄羅斯等國家都在中國修建和運營鐵路。同時，中國政府也開始修建自己的鐵路。一個著名的例子是連線北京和張家口的京張鐵路，這是中國完全自主資金、設計和建造的第一條鐵路。1931 年日本入侵後，中國東北部超過 5900 公里（3666 英里）的鐵路被日本佔領。從 1931 年到第二次世界大戰結束，日本殖民者在該地區修建了約 5700 公里（3542 英里）的鐵路。儘管日本軍隊在中國的暴行令人髮指，但他們修建的鐵路為中國東北地區的工業發展奠定了基礎。在日本入侵期間，中國也見證了其高速鐵路服務的先驅。亞洲特快列車，這是一列從 1934 年到 1943 年在日本控制下的滿洲運營的豪華客運列車，被認為是中國最早形式的高速列車。這列蒸汽機車列車甚至比當時日本最快的列車還要快。中華人民共和國成立後，這臺機車由鐵道部運營。

從 1949 年到 1978 年

中華人民共和國政府自 1949 年成立以來，就高度重視鐵路發展。1949 年，中華人民共和國軍隊和工人修復了超過 8000 公里（4971 英里）的鐵路，這些鐵路在內戰中被摧毀。自 1950 年以來，鐵路發展政策也開始實施，中國政府在全國範圍內釋出了鐵路管理國家標準。這一新標準將不同國家修建的鐵路整合到中央政府統一運營之下。從 1953 年到 1978 年，中國開始根據每五年釋出一次的五年計劃建設鐵路系統。儘管在這些十年中，鐵路發展受到了幾次政治動盪的嚴重干擾，但基本鐵路網路仍然形成了。

從 1978 年到 1995 年

1978 年的“改革開放”極大地促進了中國交通體系的發展，包括鐵路。到 1985 年，中國鐵路里程達到 52,119 公里（32,385 英里），到 2009 年超過 86,000 公里（53,437 英里）。中國於 1990 年代初開始根據全國性綜合計劃建設高速鐵路。在鐵道部於 1990 年提交了關於高速鐵路的提案後，中國的政策制定者開始討論建設高速鐵路的必要性和經濟可行性。然後，在 1995 年，當時的中國總理宣佈，中國第一條現代高速鐵路的準備工作將在第九個五年計劃（1996-2000 年）期間開始。

從 1995 年至今

為了為乘客提供更快的列車服務，中國政府從 1997 年到 2004 年啟動了 5 次“提速運動”，對 7,700 公里（4,800 英里）現有線路的客運服務進行了升級，使其達到 160 公里/小時（100 英里/小時）的準高速速度。2007 年，第六輪“提速運動”也已完成，現有線路的速度達到 250 公里/小時（155 英里/小時）和 200 公里/小時（124 英里/小時）。

高速鐵路之前

在高速鐵路引入中國之前，長途旅行的主要方式是公路、飛機和傳統火車。但它們都有一定的侷限性。

公路駕駛成本最低。然而，在 1990 年代之前，中國只有少數人能負擔得起私家車。隨著收入水平的提高，越來越多的家庭能夠負擔得起汽車，但高速公路開始變得越來越擁堵。每年都有關於人們在高速公路上被困數天的新聞。

在高速鐵路引入之前，乘坐飛機是時間效率最高的交通方式。然而，在很長一段時間裡，中國大多數人負擔不起飛機票價。當越來越多的人在 1990 年代開始乘坐飛機時，空中交通也開始變得擁擠。由於天氣不穩定和空中交通管制，中國的航班經常延誤。安全問題也是乘客最關心的問題之一。雖然飛機被認為是最安全的交通方式之一，但飛機失事的新聞通常比汽車撞車和火車相撞更能引起公眾的注意。因此，許多人認為飛機不夠安全。

長期以來，傳統火車（或“綠皮火車”，因為中國許多老火車都漆成綠色）是中國長途旅行的主要方式。隨著改革開放後的經濟快速增長，對更快旅行的需求變得越來越迫切。與此同時，隨著人們收入水平的提高，人們也對更好的服務提出了要求。中國傳統的火車由於速度慢、服務質量不盡人意，逐漸變得過時。

生命週期分析

在第六次“提速運動”後，2007 年，中國開始運營速度為 200-250 公里/小時（124-155 英里/小時）的動車組。在本文中，我們將分析 2007 年至 2014 年的客運量資料。資料表明，中國高速鐵路的客運量正在以相當穩定的速度增長。

該圖表顯示了 2007 年至 2014 年中國高速鐵路的實際客運量和預測客運量。

年份	客運量（百萬）
2007	61.21
2008	127.73
2009	179.58
2010	290.54
2011	440
2012	486
2013	672
2014	893.2

透過執行迴歸分析，我們可以建立一個模型來描述高速鐵路客運量如何隨時間變化。在本分析中，使用了一個三引數邏輯函式來擬合高速鐵路客運量的生命週期曲線。方程如下所示。

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

在此模型中

Y(t) = 預測客運量

b = 係數

K = 飽和狀態水平常數

t = 年份

t_o = 拐點時間

模型的 R^2 為 92%，表明相關性非常顯著。從我們生成的線形圖可以看出，除了出現一些波動之外，預測客運量總體上與實際客運量非常接近。圖表還表明，中國的高速鐵路仍在增長，我們很可能在未來幾年內仍然會看到中國高速鐵路客運量穩步增長。

政策問題

管理機構

多年來，中國的鐵路管理機構一直在發生變化。中國鐵路曾經完全由鐵道部管理。1990 年，中央政府開始將管理權分配給地方政府和企業。中國鐵路管理也受到 1990 年代初頒佈的《鐵路法》的影響。不同級別的鐵路由不同級別的政府實體管理

• 國家鐵路由鐵道部管理；
• 地方鐵路由地區政府、省和城市管理；
• 工業鐵路通常由私營企業維護和運營；專門用於他們的運輸目的；

還有一些私營鐵路，例如由企業控制的支線鐵路。

腐敗問題一直是困擾中國鐵路發展的一個長期問題。鐵道部前部長因腐敗被撤職，發生在 2011 年。另一位部長張曙光也被撤職，也是因腐敗。2011 年的溫州動車追尾事故進一步暴露了中國鐵路管理內部的腐敗問題。在這起致命事故之後，中國決定降低中國高速列車的速度，並改變有關鐵路的管理結構。2011 年，中國全國人大決定將市場化與政治管理分離，將鐵道部改組為中國鐵路總公司。

政策的作用

根據上述分析，我們可以說中國的高速鐵路已經誕生，並且還在不斷發展。政策在這兩個階段發揮了不同的作用。在開始階段，政策幫助分配資源用於鐵路建設。鐵道部在設計鐵路的綜合網路方面也發揮了重要作用。然而，當中國高速鐵路發展進入增長階段時，政策開始限制中國鐵路的發展潛力。政治控制降低了高速鐵路的運營效率。正是在這個時候，中國將原鐵道部改組為中國鐵路總公司。

技術

中國高速鐵路系統的技術創新包括兩個主要方面：機車車輛和軌道。

中國從其他國家引進了高速動車組，並對這些列車的關鍵部件進行了重新設計，包括訊號系統、車站設計、配套基礎設施和控制軟體。這些動車組在中國從CRH-1升級到CRH-5，經歷了多次更新。動車組的動力並非來自單一引擎，為所有車廂供電，而是每個車廂都有獨立的動力源，這樣可以為列車提供更多動力，使其更靈活地執行。多個引擎還可以極大地提高列車的機動性。動車組兩端都有駕駛室，這種設計可以方便地改變行駛方向。動車組還可以根據需要組成不同長度的列車。一列完整的列車可以在途中拆解成不同的部分，分別前往不同的目的地。動車組在日本、荷蘭、英國和法國等國家得到廣泛應用。

中國高速鐵路創新的另一個方面是軌道技術，最初是從德國引進的。原有軌道的最大缺點是無法承受過載，需要持續維護。因此，原有軌道維護成本很高。新的軌道技術被稱為無砟軌道，它可以在更高速度下實現更平穩的列車行駛，並且不會出現過度變形（GC Ticker）。因此，大大降低了維護成本。

在成功推出高速鐵路系統後，中國最近開始向其他國家出口其技術。中國列車製造商和鐵路建設者已經簽署協議，在土耳其、委內瑞拉和阿根廷建設高速鐵路（8 Bradsher）。2015年，中國與俄羅斯簽署協議，共同設計連線俄羅斯莫斯科和喀山的這條高速鐵路。中國公司將與兩家俄羅斯公司合作，在未來兩年內完成770公里（478英里）高速鐵路的規劃，總投資208億盧布（3.83億美元）。中國也正在競標美國、巴西和墨西哥的高速鐵路專案。

市場營銷策略

客流量是衡量高速鐵路系統是否成功的最重要的指標之一。客流量受幾個主要因素的影響。

經濟發展

出行目的主要是生產和消費需求。因此，客流量很大程度上取決於經濟水平和經濟增長速度。

人口和城市化

鐵路沿線城市的規模是決定客流量的關鍵因素。隨著中國城市化程序的加速，越來越多的人口湧入大城市，出行需求也隨之增加。在服務水平相同的情況下，乘客往往會選擇價格更低的交通方式。由於中國乘客的收入水平相對較低，他們對交通方式的選擇對價格變化更為敏感。

競爭交通方式的服務

一種交通方式的客流量也會受到其他交通方式服務狀況的影響。在中國，由於高速公路擁堵和航班延誤頻繁，高速鐵路越來越受歡迎。

基於上述客流量決定因素，中國高速鐵路系統採取了多項主要策略，以確保足夠的高速鐵路客流量。

• 提高速度，使高速鐵路在所有交通方式中更具競爭力。根據以往的研究，在300公里（186英里）的距離內，如果列車速度不能超過100公里/小時（62英里/小時），那麼列車將無法與高速公路競爭；如果列車速度不能超過250公里/小時（155英里/小時），那麼列車將無法與飛機競爭。因此，為了使高速鐵路脫穎而出，政策制定者和規劃者需要將高速列車的速度維持在至少250公里/小時（155英里/小時）。

• 制定更合理的票價體系。中國列車的票價以前幾乎完全由政府控制，因此票價不能很好地反映供求關係。在當前中國正在進行的改革中，高速列車的票價將與需求更加緊密地聯絡起來。

• 提供更好的服務。高速鐵路主要與高速公路和飛機競爭乘客，因此服務是吸引顧客的重要因素。目前，中國的高速鐵路以其準點率和優質的客戶服務吸引著越來越多的乘客。

確保安全。人們對飛機失事的恐懼也是他們選擇其他交通方式的原因之一。儘管2011年發生了溫州列車追尾事故，但高速鐵路的總體安全水平高於飛機或高速公路。因此，在長途旅行方面，人們可能出於安全原因選擇高速鐵路而不是飛機或高速公路。