可实现乘客与小汽车双重载运功能的铁路运输模式

沈家军，王　群

（扬州大学建筑科学与工程学院，江苏扬州225127）

可实现乘客与小汽车双重载运功能的铁路运输模式

沈家军，王群

（扬州大学建筑科学与工程学院，江苏扬州225127）

为了在一定程度上缓解日益严重的交通问题，且保证出行者到达目的地后的交通便捷性，基于交通拥堵、交通事故、燃油消耗及尾气污染等交通问题论述可实现乘客与小汽车双重载运功能的铁路运输模式实施的必要性，从技术可行性角度阐述车厢设计理念与方法，从经济可行性角度比较自驾模式和双重载运模式的出行费用，从交通事故、出行时间、燃油消耗及尾气排放剖析该模式产生的社会效益，并分别从出行者、管理者以及运营者3个方面分别分析各自效益.结果表明：该模式对于出行者、管理者以及运营者均具有较好的社会经济效益，是一种值得投入应用和推广的运输模式.

运输模式；双重载运；技术可行性；经济可行性；社会效益

doi∶10.3969/j.issn.1671-7775.2015.06.004

随着小汽车保有量的持续增长以及区域间联系的不断加强，小汽车中长距离的出行量日益增加，而这部分出行基本是通过高速公路完成的.高速交通量剧增导致的交通拥堵以及伴生出现的交通安全、能源消耗和交通环境问题日益严重，已经受到社会各界的普遍关注.尽管高速交通出现了诸多问题，但出行者为了在到达目的地后能够有车可用而不得不驾车出行.那有没有两全其美的途径，既可以缓解高速出行量过大带来的负面问题，又能保证出行者到达目的地后有车可用.基于以上考虑，笔者提出一种可实现乘客与小汽车双重载运功能的铁路运输模式，此时小汽车可通过铁路运输进行拖运，并且通过人车载运空间的动态切换，所有列车可根据人车运输总需求的动态变化进行载人或载车的最佳运力配置，从而实现运输资源配置的优化.

1 新型运输模式实施的必要性

交通拥堵是高速公路出行量剧增导致的最为突出的问题，最为直接的后果就是增加了出行者个人成本，从而增加了社会出行总成本.出行量越大，平均出行时间越长，创造的社会价值总量减幅也越大.

交通事故越来越严重地威胁到人类的生命和财产安全，引起了国内外诸多学者的关注.通常而言，交通事故的发生与人、车、路及环境等因素有关［1］，但主要因素在于人.已有研究表明交通事故与驾驶员疲劳驾驶密切相关［2-4］.且有具体数据表明交通事故中20％左右与疲劳驾驶相关［5］.而对于高速公路而言，疲劳驾驶更是交通事故的重要诱因［6］.由于高速车流是连续流，道路两侧景观相对较为单调，因此长距离的连续驾驶极易导致疲劳驾驶，从而造成交通事故.

汽车保有量的剧增以及高速公路中长距离出行也导致了巨大的燃油消耗，使得我国能源形势越发严峻.据统计，我国石油进口依存度从2000年的27.4％增加到2014年的59.5％，已超过国际公认的50％的警戒线水平［7］.为了应对不断严峻的能源形势，政府也采取了积极的举措，如大力推广新能源汽车的应用、出台相应的燃油消耗标准以及节能奖惩办法等.

汽车尾气污染是另一个引发广泛关注的问题.由于汽车的过度使用，中国在2006年已超过美国成为世界上最大的CO2排放国.到2013年底，中国的CO2排放量为100亿t，接近世界排放总量的1/3，超过了美国和欧盟排放量的总和［S］.

以上分析表明∶大量的高速出行带来了诸多的交通问题，且这些问题还有进一步恶化的趋势，因此若能从源头上削减出行量，则对于缓解交通问题具有积极意义.高速出行与城市道路出行在出行特性上有所差异，后者由于距离较近使得其转变出行方式较为灵活，从而具有较大的弹性，即当城市道路拥堵不堪时，部分出行者可能会调整出行策略，如取消出行、改变出行时间或者改变出行方式等.但对于中长距离的高速出行而言，出行者可能较长时间之前已经安排好出行计划，因此其取消出行计划的可能性不大.而中长距离出行由于时间较长，即便改变出行时间也会使得出行量在时间上发生重叠.因此较好的途径就是改变出行方式，但前提是不仅保证出行者能够到达目的地，还需保证其到达目的地后有车可用，这正是双重载运功能的铁路运输模式构想的出发点与落脚点.

2 新型运输模式实施的可行性

主要从技术、经济及社会效益3方面来分析新型运输模式实施的可行性.

2.1技术可行性

现有的列车车厢分为客运和货运2种，单一的车厢功能难以适应动态的人车运输需求的变化.若起讫点间客运需求增加而货运需求减小，此时需要增加客运列车数量而货运列车则会出现闲置的情况，反之也同样会造成资源的浪费.若车厢功能能在客运与货运之间切换，则可以根据客运或货运量的变化进行合理的调整，从而动态地满足运输的需求，此时需对车厢进行重新设计.

列车车厢设计思路如图1所示，为了实现乘客与小汽车载运功能的转换，所有座椅均采用可折叠设计.当仅需要为乘客服务时，所有座椅全部展开.当仅需要为小汽车服务时，此时所有座椅均折叠至与地板平齐位置，从而为小汽车停放腾出空间.小汽车存取过程如下∶小汽车通过传送带运送至车厢外部，此时车厢门打开，承重横梁通过上下以及左右移动将小汽车运送至车厢内部.当列车到达目的地后，承重横梁再次工作，将小汽车从车厢内部运送至外部传送带上，如此实现了小汽车存取的整个过程.

图1　车厢设计俯视图

2.2经济可行性

出行费用与出行距离D的关系如图2所示.对于出行者而言，若选择自驾模式，其费用主要包括油费C1=f1（D）和过路费C2=f2（D）；若选择新型运输模式，其费用主要为铁路票价C3=f3（D）.铁路运输费用在较短距离时单位距离价格相对较高，但随着距离的增加其单价越小.而对于油费和过路费，可以认为其与出行距离大致成线性关系，当出行距离超过Dc时，选择列车运载方式相对驾车而言较为经济.

图2　出行费用与出行距离的关系

2.3社会效益

新型运输模式的社会效益主要来源于4个方面∶交通事故的减少、出行时间的减少、能源消耗的减少以及尾气排放的减少.

2.3.1交通事故的减少带来的社会效益

《道路交通安全法实施条例》第六十二条明确规定∶驾驶员不允许连续驾驶机动车超过4 h未停车休息或者停车休息时间少于20 min［9］.《条例》出发点是为了避免疲劳驾驶导致交通事故，但在实际操作中对于疲劳驾驶的判定有较大的难度，因此导致了目前由疲劳驾驶造成的交通事故居高不下.而新型运输模式则可以避免疲劳驾驶导致交通事故的发生.若要将安全性的提高转化为经济效益，可用下式表示∶

式中∶S1为交通事故减少节省的经济损失；qn为通过列车运输的小汽车数量；q为原有的高速公路小汽车总量；A为在原有交通量条件下发生的交通事故数；L为交通事故平均的经济损失.

2.3.2出行时间的减少带来的社会效益

出行时间与道路交通量相关，交通量越大导致出行时间也随之增加，美国联邦公路局提出的道路路阻函数表达了二者之间的关系［10］∶

式中∶t1为车辆实际出行时间；t0为自由流情形下的出行时间；Q为路段车流量；C为道路设计通行能力；α，β为参数.

道路出行时间节省示意图如图3所示，假设交通量由Q2减小为Q1时，总出行时间的减小量为

图3　道路出行时间节省示意图

若M为驾驶者平均时间价值，则节省的经济费用为

2.3.3燃油消耗的减少带来的社会效益

节省的总成本为

式中∶f为汽车油耗；b为每升燃油的成本.

2.3.4尾气排放的减少带来的社会效益

雾霾天气越来越严重地影响城市的发展与居民的工作与生活，而汽车尾气排放是造成雾霾天气的重要原因之一.政府为了治理雾霾，投入了大量的人力、物力和资金，由于汽车尾气排放的减少将会减轻雾霾天气的严重程度，必将带来一定的社会效益.假设U为造成的经济损失，通过新型运输模式减少的经济损失为

3 不同群体效益分析

新型运输模式涉及到出行者、管理者和运营者三方利益，其顺利实施离不开三方的支持，因此该模式对于三方的效益如何至关重要，以下就这个问题加以分析.

3.1出行者效益

对于出行者而言，新型运输模式将带来2个方面的效益∶交通安全的改善带来的主观效益B1；该模式节省的实际效益B2.一般而言，交通安全的主观效益B1为非负效益（B1≥0），即新型运输模式的安全度高于自驾模式.实际效益由于运输距离的不同可取不同数值，而决定一个出行者是否会选择新型运输模式的依据就在于B1+B2是正值还是负值.由于主观效益B1是由出行者主观确定的，因此对于不同的出行者而言其数值有所差异.

1）对于一个新手而言，其以往驾驶经历可能仅局限于城市道路，高速驾驶对其而言可能是较为冒险的选择，这种情况下可以认为B1=+∞，此时即使B2是负值，B1+B2仍为正效益，其最终会选择新型运输模式，即只要其选择中长距离出行，就会选择新型模式.

2）对于一个完全实际的出行者而言，其自认为不管多远的距离均能安全驾驶到达，即B1=0，此时影响其决策的因素为B2，即新型运输模式相对自驾模式较为经济时（即B2＞0），其才会选择新型模式.

3）对于一个理性出行者而言，其选择何种出行模式的标准为是否会疲劳驾驶.若不会疲劳驾驶，B1=0，否则B1=+∞.此时假设若驾驶距离超出了非疲劳驾驶距离，其就会选择新型模式.若按照安全法管理条例的规定，连续驾驶4 h以上会导致疲劳驾驶，驾驶速度按照120 km·h-1来确定，则驾驶距离D=4S0 km.即超过4S0 km，其会选择新型模式. 3.2 管理者效益

对于管理者而言，其支持这种方式的前提在于∶就整个社会系统而言，这种方式是否具有正效益，正效益越大，政府支持力度则应越大.从以上的分析可以看出，新型运输模式主要产生以下几方面的效益∶①交通事故减少带来的社会效益；②高速车辆出行时间减少带来的社会效益；③汽车燃油消耗减少带来的社会效益；④尾气排放减少带来的社会效益.以上4个部分的社会效益对于整个交通系统的生态和谐、环境友好以及可持续发展无疑具有重要的现实意义，即新型运输模式对于整个社会系统和交通系统而言均具有诸多积极的意义.从这个角度来看，政府理应是最大的受益者.按照经济学中的“谁受益，谁买单”的基本原则［11］，我国政府理应成为该模式推行的倡导者、组织者和保障者.

3.3运营者效益

对于运营者而言，其支持新型运输模式的前提是采用新型模式后的收入不低于采用之前的收入.假设列车整个运营空间大小固定，此时2种方式的差别在于原有乘客的空间被小汽车占用.因此运输费用应该按照小汽车的尺寸以及质量来定价从而保证原有的收入不受影响，这部分收入理应由出行者自行支付.考虑到政府是这种运输模式的最大受益者，可以建立适当的补贴机制，使得运营部门降低票价，从而可争取到更多的小汽车运输量，最终实现良性循环.

4 结 论

新型运输模式是一种乘客与小汽车均可通过列车运输的方式，区别于传统的客运列车或货运列车的运输模式.文中仅提出了运输模式的构想，若要投入实施还有诸多问题需深入探讨与研究，如新型运输模式收费标准的确定、合理运输距离的确定、从国家层面如何建立推行机制以及如何定量评价该运输模式的效益等等.

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（责任编辑 贾国方）

Dual function railway transPortmodel for Passengers and cars

Shen Jiajun，Wang qun
（College of Civil Science and Engineering，Yangzhou University，Yangzhou，Jiangsu 225127，China）

∶In order to relieve the increasingly severe traffic Problems to some extent and ensure the convenience of travelers after arriving at destination，a concePtion of dual function railway transPortmodel for Passengers and carswas ProPosed.The necessity of the transPortmodel was discussed based on the Problems of traffic congestion，traffic accident，fuel consumPtion and exhaust Pollution.The carriage Pattern was introduced from the asPect of technical feasibility，and the triP costs of self-drivingmodel and dual function railway transPortmodel were comPared from economic feasibility.The social feasibility was demonstrated from the asPects of traffic accident，triP time，fuel consumPtion and exhaust emission，and the social and economic benefits of travelers，managers and oPeratorswere analyzed.The results indicate that the dual function railway transPortmodel is beneficial to travelers，managers and oPerators.The ProPosed model isworth Putting into Practice and extending.

∶transPortationmodel；dual function；technical feasibility；economic feasibility；social benefit

U29

A

1671-7775（2015）06-0641-04

沈家军，王 群.可实现乘客与小汽车双重载运功能的铁路运输模式［J］.江苏大学学报∶自然科学版，2015，36（6）∶641-644，654.

2015-03-25

国家自然科学基金资助项目（5120S451）；江苏省“青蓝工程”人才项目（2014）；扬州大学“新世纪人才工程”项目（2012）作者简介：沈家军（1979—），男，江苏扬州人，副教授（jjshen@yzu.edu.cn），主要从事交通运输规划与管理的研究.

王 群（1991—），男，江苏盐城人，硕士研究生（17463S1494@qq.com），主要从事交通工程的研究.