基于共享工业化平台研发的高速动车组经济效益评价

肖翔， 李晓月， 倪付峰， 刘晨辉， 赵志铎

（1. 北京交通大学经济管理学院，北京 100044；2. 中车长春轨道客车股份有限公司，吉林长春 130062；3. 中车唐山机车车辆有限公司，河北唐山 064000）

1 共享工业化平台高速动车组研发背景

至2019年底，我国高速铁路营业里程达到3.5 万km，规模居世界首位。目前，我国“八纵八横”规划总里程完成率刚刚达75%，未来仍有25%的建设空间。并且随着我国社会经济持续快速地发展，消费者对于我国高铁客运的需求呈现出急剧增长的趋势，且具有多样性的特点，这给我国高铁客运的发展提出了更高要求［1]。同时现代物流的飞速发展，使得货运需求高层次化、货主需求多样化，这也为铁路运输行业提出了更新要求［2]。然而目前我国高铁行业客货运输存在供需矛盾，高铁资源无法得到充分利用、竞争优势不足。固定编组模式动车组无法实现精细化的经济编组运行，不能高效地缓解客流量突然增加的压力［3]，货物运输也在速度、数量、质量等各方面都无法满足多样的运输需求［4]。

通过国家战略及政策扶持、经营模式革新、运营模式革新等多种方式确实能够提升高铁的经济效益，但这些方式实施难度较大且周期相对较长［5]。现阶段最快捷有效的方式就是通过供给侧改革，加快动车组技术创新，在动车组方面深入挖掘潜能，充分利用既有线路运输能力来减少成本，进而实现高铁的可持续发展。

中国中车股份有限公司基于共享工业化平台研发的高速动车组在此背景下应运而生，且此新型动车组的技术成熟，技术可行性也已通过验证［5]。共享工业化平台是中车公司通过研制全球首创的动车组牵引动力集成单元、自适应网络和制动系统搭建的动车组高通用性生产平台［6]。基于此平台可生产不同车种、车型、编组数量、速度等级的动车组，大幅提升生产、检修维护效率，在创新性、安全性、实用性及舒适性等方面都取得了突破［7]。

2 共享工业化平台高速动车组节约成本分析与预测

共享工业化平台旅客界面的创新设计依照我国国情，打破几十年的观念和设计定式，开创新思维和新理念，力求从生理、心理、行为学等方面改善和提高旅客的舒适度和方便性，研发了多种车种，有能满足高端旅客出行需求的VIP座及商务座车、能够大幅提高定员的双层车、提升旅客乘坐私密性舒适性并大幅提高定员的卧铺车、具有快捷货运功能的餐货车等，补全高铁运输短板以及提高动车组利用效率［8]。同时，共享工业化平台高速动车组由于动力集成、可实现快速的检修备用更换，降低检修备用率，从而减少整列购置成本。进而由于备用车数量的减少，也能进一步节约折旧费及列车维护人工费等。

2.1 既有动车组检备情况分析

目前我国投入运营的动车组数量约为3000 列，每列年均运行60 万km，8年可完成一个高级修循环；每年需开展一、二级检修30 次，其中检修周期1 d 的24次，检修周期2 d的4次，检修周期3 d的2次，合计38 d；动车组发生风挡玻璃破损等约20 类故障需进行临时检修。据统计，每年每列车至少发生9次临修，平均每次3 d。而工业化平台高速动车组能够实现各节车厢快速解编、故障车辆更换。动力单元可整体下车实行周转检修，保证高级修时动车和拖车的同周期检修，并且可将平均检修作业时间缩短为1 d［9]。

根据动车组检修循环周期，计算可得既有动车组的检备率为23.8%，而工业化平台高速动车组检修备用率可降低至15.6%。

2.2 共享工业化平台高速动车组节约总成本计算

截至2017年底，我国动车组保有量为3000列。根据铁路中长期规划，2020年，我国动车组列车保有量将达到3800 列，2025年将达到5000 列，且2025年我国高速铁路中长期规划也已建设完成，由于线路容积率一定，因此2025年以后动车组的保有量会有增加但幅度较小，预计2025年以后动车组保有量将稳定在5000列。

通常动车组的寿命周期为20～30年。按照其他国家高速动车组检修维护经验，动车组使用寿命一般为20年，如果按照寿命周期20年计算，我国动车组自2007年开始投入使用，2027年后既有动车组逐步开始报废。因此，要使动车组保有量稳定在5000 列，则每年新增动车组的数量应等于本年度报废动车组的数量［10]。由于假设动车组每年投入量是均匀的，那么既有动车组报废数量也应是均匀的。2020年以前投入运营的3560列既有动车组车自2027年开始报废，到2039年将完全报废，2027—2039年共13年时间，即平均每年报废274列动车组。若未来继续应用既有动车组，每年新增车组数量及年末总数统计情况见表1。

表1 动车组增量替换数量统计 列

如果工业化平台高速动车组检修备用率下降，2020—2025年每年新增217 列动车组，就能实现与新增的240 列既有动车组相同的上线运行能力。同样，2027年及以后仅新增247 列动车组即可弥补274 列既有动车组的运力。至2039年既有动车组完全被淘汰，此时运行的动车组均为工业平台化高速动车组，每年新增动车组数量及年末动车组总数统计见表2。表中在运行动车组数量4511 列，与新增工业化平台高速动车组累计数量4513 列之间相差2 列，是由于动车组数量要取整数，在扣除检备率时四舍五入引起的。此处按新增工业平台化高速动车组4513 列计算，即可实现与既有动车组5000 列具有相同的上线运行动车组数量。

表2 工业化平台高速动车组增量替换数量统计 列

若采取上述旧线增量替换和新线全部替换的方式，应用共享工业化平台高速动车组节约的成本计算如下：

（1）节约车辆购置成本。假设既有动车组与工业化平台高速动车组购置成本相当，按8辆编组计算，速度等级为250 km/h 动车组的购置费用约为1.35 亿，速度等级350 km/h 动车组的购置费用约为1.75 亿。此处计算取二者均值，约为1.55亿元。

2020—2025年节约车辆购置成本累计：

式中，EEN表示应用既有动车组需购置数量；NEN表示应用工业化平台动车组需购置数量；UC表示单列购置成本。

2026年节约车辆购置成本累计0 亿元（无车辆购入）。

2027—2039年节约车辆购置成本累计：

（2）节约折旧费用。按动车组平均使用寿命为20年计算，则平均每年折旧率为5%。

2020—2025年节约折旧费累计：

式中，EEC表示应用既有动车组累计购置成本；NEC表示应用工业化平台动车组累计购置成本；DR表示折旧率。

2026年节约折旧费累计：

2027—2039年节约折旧费累计：

（3）节约维护人员薪酬。假定每列动车组需10 人进行维护，人均薪酬为4000元/月，即4.8万/年。

2020-2025年节约维护人员薪酬累计：

式中，EECN表示应用既有动车组累计购置数量；NECN表示应用工业化平台动车组累计购置数量；SN表示每列动车组需维护人员数量；AS表示人均年薪。

2026年节约维护人员薪酬累计：

2027—2039年节约维护人员薪酬累计：

（4）成本节约合计见表3。

表3 新增动车组全部应用工业化平台高速动车组节约成本统计亿元

可见在成本方面，共享工业化平台高速动车组的优势不仅表现在投资期机车车辆购置费的节约，同时也节约了运营期的付现成本（检修费用）和非付现成本（折旧费）。

3 新增收入分析与预测

3.1 算例分析

以2016年京沪高铁为例，京沪线日均客运量达44.88 万（见图1），日均开行列车接近190 对（包括跨线列车），平均每趟列车运送448800/380=1181 人/列。目前在京沪高铁上运营的CRH380BL 定员为1043 人（16 辆车编组，商务座28 个，一等座186 个，二等座791 个，餐车定员38 人）。由此可见京沪高铁上座率极高。通过对京沪高铁1个月（2017年7月）的售票情况进行跟踪观测，各级别席位票几乎均售空。

图12011 —2016年京沪高铁日均客流统计

目前京沪线、沪杭线、沪宁线等多条繁忙干线的多个车次间隔为5 min。京沪高铁线车次已十分密集，进一步增加车次非常困难。因此，根据乘客需求，可将京沪线高铁日间开行列车的车厢同车种替换为共享工业化平台高速动车组车厢，即可实现总定员为1431 人（商务座50 人，一等座180 人，二等座1161人，餐车定员40人，货运60 m³或6 t）的动车组。统计2017年7月20日仅在京沪高铁主要干线各站点间运行的“始发终到”动车组开行时间、开行数量及各席别票价，不考虑从其他高铁线路转入京沪高铁线及由京沪高铁线转至其他高铁线路的跨线动车组，且剔除北京与天津间、上海与南京间始发终到的短距离运行的动车组。现假设，将现行京沪线动车组全部替换为工业化平台高速动车组，2017年京沪高铁全程满员，新增收入计算如下：

既有动车组客票年收入：

式中，P为不同席位票价；Q为不同席位定员；n为开行列数。

共享工业化平台双层动车组客票年收入：

目前，高铁货物运输与航空货物运输类似，具有较高的时效性，可实现当日达。且我国航空快捷货运已成规模化，运输业务较为成熟，以其当日达运价作为共享工业化平台高速动车组快捷货运运价的参考依据更为准确。据统计计算可知航空当日达货运平均运价率为13.99元/（t·km）。但由于这个价格是包含了第三方公司收取的单程配送费用（“门到港”或“港到门”）、包装费用等。仅有一部分是归属运输部门收取的，本文假设货运费用70%归属于运输部门，则可得货运平均运价率为9.8元/（t·km），并以此来估算共享工业化平台高速动车组的货运收入。

餐货两用车货运收入：

式中，PFR为单列共享工业化平台动车组货运收入，N为开行列数。

3.2 京沪高铁新增收入总计

京沪线应用共享工业化平台双层动车组年新增运营收入总计：317.84+26.66-236.31=108.19亿元。

上述计算仅考虑京沪高铁主干线中长距离各站点间运行的“始发终到”动车组，计算得出使用工业化平台双层动车组年收入增加108.19 亿元，相关资料表明，2016年京沪高铁收入近234 亿元，净利润近65.81 亿元，可见，共享工业化平台双层动车组的使用在有效缓解客运压力的同时，也为高铁公司带来了良好的收入。

4 未来经济效益估算

如果共享工业化平台高速动车组自2020年开始投入使用，最迟至2039年既有车将完全报废。由上文可知，若将京沪线现行102 列动车组（16 辆编组）全部替换为工业化平台高速动车组，满员时总收入为344.50亿元、新增收入108.19亿元，平均每列实现总收入3.38亿元、新增1.06亿元，折合为8辆编组，平均每列实现总收入约1.69 亿元、新增收入约0.53 亿元。全国的平均客座率在65%（β）左右，估算全国平均客座率系数β。具体新增收益计算见表4：

表4 应用共享工业化平台高速动车组新增收益计算表 亿元

结合收入和成本2方面的分析，若共享工业化平台高速动车组在以增量替换方式应用于全国高速铁路，总收益预期可见表5。

表5 全国高铁应用共享工业化平台高速动车组收益汇总 亿元

由此可见，2020—2039年这20年中，新增动车组应用工业化平台高速动车组能够带来高达14319.50 亿元的累计收益。在计算成本节约时暂未考虑水电、能耗等运营成本的节约，若综合考虑各方面运营成本，新增收益则会更多。此外，由于新型车的检备率低和制造成本低的特点，在投资期亦可节约机车车辆购置费，减少投资成本，有助于合理利用资源，为其他方面的投资创造条件［11]。

5 结束语

加快动车组创新是提升铁路经营效益、实现高铁可持续发展的快捷高效途径，共享工业化平台高速动车组是从高铁运营运输的供给侧改革方面提出具体实际的解决方案。与现行同类型的动车组相比，其创新性、先进性、实用性、舒适性等诸多方面都有很大改进，经济性更好，更符合我国实际情况。一方面可减少成本，增加运能，降低检备率及高级修周期，使列车资源得到充分利用；另一方面可实现快速高效的货物运输及冷链运输，为国计民生带来更大便利。