高铁超载“无力运行”背后的技术经济学

　　来源：北京科技报

　　国庆期间一列因超载“无力运行”的高铁列车引发热议。技术领先的高铁怎么多拉了几个乘客就跑不动了？背后的原因其实没这么简单。

　　“本次列车已无力运行，请丹阳北无锡东短途旅客抓紧时间下车。”今年国庆期间，不少网友被这段高铁上拍摄的视频刷屏，10月1日8时17分左右，当G108列车途经常州北站时，车站开启广播，表示复兴号动车组“超载”了，并要求无票旅客下车。

　　技术先进、时速领先的复兴号动车组竟然因为乘客过多就“无力运行”？近几年高铁上卖站票的情况并不少见，春运期间也出现过过道内站满人的情况，但“无力运行”却是第一次出现。火车是否有超载界限？人数太多对列车运行会有怎样的影响？对此，铁路行业专业人士认为，高速列车与普通列车不同，速度和载重必须有所取舍，高铁“无力运行”的背后，不能忽视的是铁路经营和成本因素等“技术经济学”。

　　载重和速度要有所取舍

　　火车速度的提升，除了牵引技术的不断优化以外，很大程度上取决于轨道技术的发展进步。

　　铁轨是列车行驶的基础，轨道承受着多变化的垂直、横向、纵向的静荷载和动荷载，火车比汽车跑的更快更稳，和火车轨道有很大关系。如今的高铁轨道，以混凝土地基取代道渣、枕木及路基，称之为“无砟轨道”，可以降低维修时间，维持良好的质量及行车安全。

　　而在火车方面，“轴重”指的是每根车轴允许分摊的最大整车重量，也是衡量列车载重标准的重要数据。举个例子来说，一辆重量为120吨的火车，有两个转向架和6个车轴，那么轴重用120除以6就是20吨。在不超出轴重限制条件下，转向架、车体承载能力可满足运用需求。


▲CRH380型旅客列车技术参数表

　　在高铁时代，由于动车组列车动力分散，并且需要高速平稳运行，因此必须用降低轴重的方式来提升速度。北京交通大学交通运输学院教授、博士生导师贾元华告诉北京科技报|科学加客户端记者，与普速列车相比，高铁轴重更低，承重水平也相对普速列车低一些。

　　“但高铁更低的轴重意味着自身更灵活的动力学特性，以及对钢轨和轨基更小的压力，特别是高速行驶状态下，载重和速度不可兼得，必须要有所取舍。”


▲与运行速度120km/h的25G型列车和运行速度140km/h的25K型列车相比，动车组列车无论从轴重还是载客量上都不占优势，但更低的轴重意味着自身更灵活的动力学特性，以及对钢轨和轨基更小的压力。图为25B型旅客列车

　　记者查阅数据发现，无论是最新的“复兴号”列车还是“和谐号”动车组，载客量的确小于100多公里的普速列车；以不允许超员的“复兴号”为例，576座8节编组设计，每节车厢大约为72名乘客，最满的一节车厢仅为90名乘客；而T字打头，最高时速140公里的25K旅客列车，硬座车厢定员118人，硬卧车厢定员66人，仅仅7节硬座车厢就可以乘坐826人，比满载的复兴号列车多了将近30%。

　　其次，铁轨不是柏油马路，钢轨和钢轨之间是有缝隙的，这种缝隙叫做轨缝，我们坐火车低速时听到“咣当咣当”的响声，就是车轮压过轨缝的声音。高铁铁轨为保证平稳和舒适，使用的都是无砟轨道，要求长轨窄缝，即每段铁轨越长越好，中间的缝隙越小越好；而专门运货的重载铁路则相反，要求短轨大缝，以防相临两条铁轨因为重压相碰。

　　时速超过250公里的高铁去跑普铁，轻则乘客出现不适，重则列车倾覆；而拿重载货车去跑高铁，铁轨断裂，车翻人亡是抬眼可见的结果。


▲高铁铁轨为保证平稳和舒适，使用的都是无砟轨道，要求长轨窄缝，即每段铁轨越长越好，中间的缝隙越小越好，与有砟轨道相比，无砟轨道避免了飞溅道砟，平顺性好，稳定性好，使用寿命长

　　当然，动车组列车在设计上也考虑了超员的问题，一位火车设计师表示，经核算，“复兴号”动车组超员20%时可正常运行，超过后乘坐舒适性会有所下降，而在超员20%车重基础上，各车还留有一定裕量，设定为超员报警值。换言之，定员72人的列车，理论上只能卖14张站票。

　　据了解，目前“复兴号”动车组超员报警有两种设置，单车超员报警和整列超员报警。当单车载员超过设定值时，会报警提示，列车员会引导旅客均匀流动；当整列乘客超过荷定20%后，则会自动报警，并提醒乘务员需要疏散旅客。因此，也就出现了国庆期间“无力运行”的尴尬局面。

　　允许超员20%？

　　“你是怎么来的？”“别提了，买的站票。”“去北京的车就只有站票了么？”对于不少火车乘车者而言，拥挤的春运、暑运和无座的站票是不少人共同的回忆，尤其是在2010年以前，时速100多公里的普速列车在铁路运力当中占比很大之时，因为运力紧张，“一票难求”之时，不少人迫不得已购买十几个小时或更多时间的长距离站票。

　　梳理“站票”的历史，不难发现这种特殊的乘车方式其实一直存在，从原铁道部到如今的铁路总公司，关于列车超员卖“站票”的规定也一直在不断变化当中，有时甚至并不完全按照规定执行。

　　记者查阅资料发现，铁道部1994年颁布的118号文件中规定，特快列车、直快列车、双层直快列车始发均不得超员。其中，双优列车始发均不得超员，途中超员率不超过20%。其他直通旅客列车超员率为：始发快速、普快列车不超过20%，途中快速列车不超过40%，普快不超过50%。

　　也就是说，一列火车上到底卖多少张站票，和车型并无直接关系，而是和列车等级挂钩，以绿皮车、红皮车为主的普快列车，最多可以超员一半，再加上不少逃票或中途补票乘客，火车变成“公交车车厢”，也就不足为奇了。


▲春运期间拥挤的绿皮车车厢。一列火车上到底卖多少张站票，和车型并无直接关系，而是和列车等级挂钩

　　2007年，随着高铁动车组的开行，当时的铁道部曾表示，动车组全面采用航空式服务，每人发送一瓶铁路专供的西藏5100矿泉水。由于动车组运行速度快，出于安全考虑，列车上不允许超员。而这份118文件的补充文件当中也明确的指出“动车组，直达旅客列车全程均不得超员” 。

　　不过，航空式的动车组服务很快被废止了，因为飞机上是不允许超员的，显然动车组列车并未做到这些。

　　从2007年5月开始，铁路部门重新作出规定，允许动车组在客流高峰时段最高超员20%，但与普速列车相比，动车组的超员被严格限制：“管内动车组列车二等座车最高超员率为20%，但动车组跨局列车不得超员。”

　　“动车卖站票”一度在社会上引发了很大争议。在2007年颁布的《动车组旅客列车管理办法》中，记者也找到了对动车组超员做出明确的规定的文字：“车站应采取多点分布和多样化的售票方式，方便旅客购票。动车组直通列车不得超员；铁路局管内短途一等座车不得超员，二等座车最高超员率为20%。”

　　此外，对于复兴号列车组，铁路总公司后来专门做了规定，不允许超员，也就是不卖站票，就连铁路职工乘坐复兴号列车，都必须签票才能乘坐。


▲尽管可以超员20%，但目前，铁路总公司不允许复兴号列车售卖无座车票

　　铁路局是中国铁路管理体制的特色产物，是中国铁路三级体制的重要组成部分。中国目前有18个铁路局。所谓跨局列车，顾名思义就是指跨越两个或者两个以上铁路局管辖的列车，比如北京到上海的火车就是跨局列车。

　　不过，令人费解的是，一位购票者表示，自己曾经购买过从北京到济南的无座动车票，从路线图上来看，这是一趟典型的从北京铁路局开往济南铁路局的跨局列车。

　　“技术经济学”制约成本

　　近年来，随着沪昆高铁、渝万高铁等陆续投入运营，八纵八横的路网初步形成，中国高铁已经处于世界领先地位。数据显示，截止2017年年底，中国高铁里程数已突破2.5万公里，占世界高铁总量的66.3%，运送旅客超过30亿人次，平均每个中国人一年都要坐两次高铁，一些热门线路的高铁票在节假日更是一票难求。

　　但与 “全民坐高铁”热潮形成鲜明对比的是，已经公司化运营的铁路总公司却连年出现亏损。

　　在网上搜索“铁总负债”“高铁负债”等关键词，从3万亿到5万亿，铁路总公司一直处于亏损状态。贾元华认为，高铁“无力运行”的背后，既说明供需关系出现了失衡，也是技术经济学原理的体现。


▲高铁造价成本也很高，收回成本并实现盈利，并非想象中的那样简单

　　首先，高铁不同于普通列车，造价少则一千多万，多则四五千万。以和谐号380A动车组为例来计算，动车的造价是5000万人民币以上，拖车的造价是1000万人民币左右，有的动车一节车厢的造价比普通列车一列都高。此外，高铁铁轨造价成本也很高，每公里有上亿元，后期维护的成本也是一大笔支出。

　　其次，从技术上看“多拉”和“快跑”本身就相互矛盾，从物理学角度看更不符合牛顿定律。高速铁路追求的是速度，而并非单纯的客流量，如果无限制的增加编组，或者提高载客量，能量消耗等运行成本会增加更多，安全性也没有保障，是一种加剧亏损的行为。“这和大货车是一个道理，拉20吨货物和50吨，在公路上速度一样，50吨的时候肯定更费油，也更不安全。”

　　贾元华解释说，从客流量上看，高铁一年可以运送几十亿乘客，但实际上与公路、民航的竞争十分激烈。除了京沪、京广等干线高铁，很多线路在平时上座率并不高，尤其是中西部地区的线路，在客流量上并无优势。


▲耗资1435亿元的兰新高铁（兰州―乌鲁木齐），虽然全线设有39个站，但从兰州到乌鲁木齐人口密度不断递减，从兰州到乌鲁木齐每天仅开行5对动车组的前提下，亏损严重，收回成本“遥遥无期”，但这只是许多中西部高铁亏损的一个缩影

　　“国外的高铁，很少出现十几节编组的情况。”对于高铁亏损，贾元华说，近几年，铁路施行“政企分开”，目的就是投入市场化，这与铁道部时代绿皮车“多拉快跑”模式是有本质区别的，前者有一定政府公益性，客运市场基本是在“赔本赚吆喝”；而后者是纯市场化运营，需要核算成本，不可能再让绿皮车时代的一些乘车行为延续。

　　“经济和技术应该有平衡点，公众应该有足够的认识，高铁不是公交车或者地铁，不可能让无票的旅客随便乘坐或者严重超员。”

　　令人欣慰的是，2017年，铁总收入首次突破万亿元，同比增长11.9%，收益能力进一步提高。分析人士认为，这与科学调整运行图以及部分调整客运票价有关。税前利润124亿元，税后利润18亿元也创造了近5年来的新高，负债增幅也在明显减小，中国高铁正向着“又好又快”的方向大力发展。