综合交通各种运输方式技术经济特征与比较优势研究

刘 洋，欧阳斌，杨雪英，费文鹏，王雪成，苏昊通

（交通运输部科学研究院，北京 100029）

0 引言

2021 年2 月，中共中央、国务院印发《国家综合立体交通网规划纲要》[1]，提出：到2035年，基本建成便捷顺畅、经济高效、绿色集约、智能先进、安全可靠的现代化高质量国家综合立体交通网；到本世纪中叶，全面建成现代化高质量国家综合立体交通网。在综合交通运输体系的基础理论中，各种运输方式的技术经济特征与比较优势一直是核心内容。技术经济特性是指在当前交通运输发展水平和技术水平的状态下，从供给角度体现的各种交通运输方式固有的、能够发挥出来的比较优势，是技术上的特性（如速度、运输能力等）和经济上的特性（如成本、运价等）的总称[2]，比较优势的体现则基于各种运输方式的技术经济特征。《交通大辞典》将综合运输体系解释为：综合运输体系是指铁路、公路、水路、航空、管道等各种运输方式在社会化运输范围内和统一运输过程中，按其技术经济特点组成的分工协作、有机结合、连接贯通、布局合理的交通运输综合体[3]。因此，构建综合交通运输体系，关键是要充分发挥各种运输方式基于其技术经济特征的比较优势，合理配置和有效利用各种交通运输资源。

多年来，学界围绕运输方式技术经济特征与比较优势开展了多项研究，普遍认为不同交通方式技术经济特性及比较优势分析是综合交通布局规划的基础[4]。许多学者对不同运输方式的技术经济特征进行了分析。赵琪[2]从经济性、效率、时效性、运输能力、环境友好性、安全性等方面提出了各种运输方式的技术经济特征指标。沈志云等[5]从运达速度、投资、运输成本、能源消耗、运输能力、运输的经常性和机动性等方面，张雪芹等[6]从运送速度、运输成本、运输能力、运输灵活性、经济里程等方面分析了各种运输方式的技术经济特征。高杨斌[7]从技术特性（速度、运输能力）、服务特性（舒适性、安全性、方便性、机动性、准点性）、可持续发展性（土地资源占用、能源消耗、对环境的影响）的角度对各种运输方式的技术经济特征进行了分析。张之[8]从运输能力、最高速度、通用性、连续性、机动性、运输成本、运输消耗、固定资产效率等方面，张曾种[9]从运输能力、运输速度、运输成本、灵活性、通用性、连续性等方面，胡贵麟[10]从线路基建投资、运具基建投资、运输能力、最高速度、通用性、机动性、运输成本、运输能耗、固定资产效率、劳动生产率、安全性等方面，对各种运输方式基于技术经济特征的比较优势进行了排序。还有一些学者在研究客运广义费用时，对不同运输方式的技术经济特征进行了费用化分析。白惠涛[11]指出城市快捷客运系统的广义费用由出行票价费用、出行时间费用、出行拥挤费用、出行可靠性费用构成。史佩红[12]提出经济性费用、快速性费用、方便性费用、舒适性费用、准时性费用、安全性费用是道路客运广义费用的主要组成，并给出了各项费用的计算方法。陈爽等[13]将经济性、快速性、方便性、舒适度、安全性作为衡量指标计算了成都—重庆间客运专线、铁路、高速公路、普通公路四种客运方式的广义费用。

总体来看，现有文献主要利用定性分析方法研究各种运输方式的技术经济特征与比较优势，一些针对运输方式广义费用的研究虽然对运输方式技术经济特征进行了量化分析，但主要局限于客运领域，且没有覆盖铁路、公路、水路、航空所有方式，对安全性、绿色性技术经济特征的量化研究较少，模型参数缺乏系统分析与论证，取值较为简单，无法客观、精准地反映各种运输方式的技术经济特征与比较优势。为此，本文将在建立相对完善的运输方式技术经济特征与比较优势评价指标体系的基础上，针对各项指标构建量化模型，提出指标计算方法，系统论证参数取值，并以长江通道的上海—重庆为例，测算各种运输方式的技术经济特征与比较优势量化值。

1 运输方式技术经济特征与比较优势评价指标体系

对运输方式的技术经济特征与比较优势进行量化分析，首先要建立评价指标体系。运输方式的技术经济特征主要体现在社会成本与运输效用两方面。社会成本包括外部成本和私人成本。外部成本是指由运输活动引起但运输活动本身并不承担的成本，如环境影响、交通事故、资源占用和资源消耗等。私人成本是指运输生产者自己必须承担的成本，包括固定成本和可变成本，也可分为直接成本和间接成本。运输效用是指运输服务满足社会需要的程度，包括安全性、完好性、快速性、准时性、方便性、灵活性、舒适性以及运输能力和运输价格等。成本与效用反映了各种运输方式的优势与不足，成本-效用的权衡决定了社会对运输发展与运输消费的选择。

由相关研究可知，衡量各种运输方式技术经济特征的因素主要聚焦在经济性、时效性、便捷性、安全性、绿色性等方面。尤其是近些年来，对运输方式安全性、绿色性方面的技术经济特征评价逐步强化，体现了现代化高质量发展和新发展理念下的技术经济特征评价趋势，与《交通强国建设纲要》［14］提出的“构建安全、便捷、高效、绿色、经济的现代化综合交通体系”的目标紧密契合。

分析学术界提出的运输方式技术经济特征与比较优势评价指标，将其按照经济性、时效性、便捷性、安全性、绿色性进行归类，得到运输方式技术经济特征与比较优势的评价指标体系，如表1所示。

表1 运输方式技术经济特征与比较优势评价指标体系

2 各种运输方式技术经济特征与比较优势定性分析

在经济性、时效性、便捷性、安全性、绿色性方面，综合交通运输系统所包含的铁路、公路、水运、航空、管道等五种运输方式有其不同的特性和功能。

2.1 铁路运输

铁路运输的主要优势是运能大、速度快、成本低，不足之处是通达性差、固定资本庞大、营运缺乏弹性。铁路运输技术经济特征与比较优势见表2。

表2 铁路运输技术经济特征与比较优势

2.2 公路运输

公路运输的主要优势是覆盖面广、适应性强、直达性好、机动灵活，不足之处是土地占用多、能源消耗高，环境污染大，交通事故多。公路运输技术经济特征与比较优势见表3。

表3 公路运输技术经济特征与比较优势

2.3 水路运输

水路运输的主要优势是占地少、投资少、运能大、能耗低、成本低、公害小，不足之处是受自然条件限制大、覆盖面窄、通达性差，运输速度慢。水路运输技术经济特征与比较优势见表4。

表4 水路运输技术经济特征与比较优势

2.4 航空运输

航空运输的主要优势是快速、安全、舒适、货损少，不足之处是投资大、成本高，货运的体积和重量受到限制。航空运输技术经济特征与比较优势见表5。

表5 航空运输技术经济特征与比较优势

2.5 管道运输

管道运输的主要优势是运能大、成本低、占地少、能耗低、污染小，而且安全程度高，易于实现自动化管理，但管道运输的货种有限、流向单一，主要用于油、气的运输。管道运输技术经济特征与比较优势见表6。

表6 管道运输技术经济特征与比较优势

3 运输方式技术经济特征与比较优势评价指标量化模型构建

为了对各种运输方式的技术经济特征与比较优势进行量化分析，本文首先从费用化的角度，甄选各种运输方式技术经济特征与比较优势指标体系中的代表性指标，在此基础上构建指标量化模型，提出指标费用化计算方法。

3.1 经济费用（经济性）

在经济性方面，运输价格是最能体现运输方式经济成本高低的评价指标，其本身也是费用性指标，指标数据易得，故选择其作为代表性指标。

3.1.1 客运运价

1）客运运价指标解释

客运运价指单个出行者选择某种运输方式出行，平均单位里程所支付的运费，单位为：元/（人·km）。

2）客运运价模型

一直以来，我国客运运价实行政府指导价，根据有关文件规定，可获得各种方式客运运价基准价。但近年来，客运运价有放开趋势。

铁路客运方面，根据国家发展改革委《关于改革完善高铁动车组旅客票价政策的通知》（发改价格〔2015〕3070 号）[15]，高铁动车组列车一、二等座旅客票价，由铁路运输企业依据价格法律法规自主制定。

航空客运方面，从2014年开始，中国民用航空局多次调整航空旅客运输票价改革政策。总体方向是对经济舱旅客运价根据市场竞争状况分别实行市场调节价、政府指导价。市场竞争程度大的，实行市场调节价；市场竞争程度小的，实行政府指导价。

水路客运方面，根据《国家计委、交通部关于全面放开水运价格有关问题的通知》（计价格〔2001〕315号）[16]，自2001年起全部开放市场。

道路客运方面，根据《交通运输部国家发展改革委关于深化道路运输价格改革的意见》（交运规〔2019〕17 号）[17]，农村客运原则上实行政府指导价；对班车客运，市场竞争程度大的，实行市场调节价，市场竞争程度小的，实行政府指导价。

本模型提供了各种运输方式客运运价参考值。客运运价模型参数见表7。

3.1.2 货运运价

1）货运运价指标解释

货运运价是指运输企业对特定货物提供运输服务的价格，单位为：元/（t·km）。

2）货运运价模型

目前，交通运输领域的公路货运、水路货运、航空货运、铁路集装箱、铁路零担运输以及12个货物品类的铁路整车运输等均实行市场调节价，管道运输、12个货物品类之外的铁路整车运输实行政府指导价。

本模型提供了暂不区分货类的各种运输方式平均货运运价参考值。货运运价模型参数见表8。

表8 货运运价模型参数

3.2 时间价值（时效性、便捷性）

运输全程的时间消耗体现了运输方式的时效性和便捷性，包括运输速度决定的站点间运行时间和体现运输方式便捷性的客运候车（船、飞机）时间，货运的运输组织时间等，可以通过时间价值这一费用性指标来评价。

3.2.1 客运时间价值

1）客运时间价值指标解释

客运时间价值指旅客完成一次出行所用时间的全部价值。旅客在途时间之所以具有价值，是因为从机会成本的角度看，人们在旅途中的时间如果用于生产或休闲，将会增加他们的收入或效用[24]。

2）客运时间价值模型

客运时间价值计算公式为：

式（1）中：Vtop为客运时间价值，单位元/人；Yatp为单位时间价值，单位元/（人·h），以单位时间人均产值Y1或单位休闲时间价值Y2体现，选二者中高值计算。

单位时间人均产值计算公式为：

式（2）中：Ya为地区生产总值，单位万元；p为地区就业人口数量，单位万人；T0为劳动者平均劳动时间，单位h。

单位休闲时间价值可通过对通道所处地区开展典型调查得到。

T为出行时间（单位为h），计算公式为：

式（3）中：Tb为购票时间，单位h；Ta为到达站点时间，单位h；Tw为候车（船、飞机）时间，单位h；Ttr为站点间旅行时间，单位h；Tr为站点到目的地时间，单位h。

客运时间价值模型参数见表9。各种运输方式非旅行时间比较见表10。

表10 各种运输方式非旅行时间比较 单位：min

3.2.2 货运时间价值

1）货运时间价值指标解释

通常情况下，货主把货物在途时间延长视为一种损失，一是因为货物运输途中本身对资金的占用，另一方面是因为货物运输时间长，不仅会增加周转及其他环节所需费用，而且某些种类的货物在流通领域停留的时间超越一定界限后会发生损耗[25-26]。

货物的时间价值受到多种因素影响，除了最主要的受运输方式不同带来的在途时间差异导致的资金占用成本不同外，不同种类的货物其时间价值也不同，对时间敏感度高的货物，如生鲜产品，时间价值往往高于一般货物[27]。

我国对货物时间价值的研究多应用于建设项目的经济评价，主要是基于货物运送速度的提高引起资金周转速度加快，从而缩短了货物占用资金周转时间这一前提，将货物在途时间节约视为资金占用时间的节约，最终把货物时间价值转化为资金的时间价值来考虑。

2）货运时间价值模型

根据原国家计委和原建设部2006 年发布的《建设项目经济评价方法与参数》（第三版）的规定[28]，货物运输时间价值的计算公式为：

式（4）中：Bhs为货物在途时间价值，单位万元；Pr为在途货物平均价值，单位元/t；Qh为年度新建或改建项目上的货运量，单位万t；R为社会折现率（收益率）；Ts为节约的运输时间，单位h。

结合运输方式技术经济特征比较需求，将上述模型转化为各种运输方式的单位货物运输时间价值计算公式：

式（5）～式（6）中：VTOF为货运时间价值，单位元/t；Pr为货物平均价值，单位元/t；R为社会折现率（收益率）；T为货物在途时间，单位h，包括站点间运行时间T1、非行车（船、飞机）时间（主要考虑运输组织、装卸时间）T2、起终点与站点间的联络时间T3。

为了使货物的时间价值更能反映实际情况，对该模型进行优化，考虑货物运输途中物流费用的时间价值，优化之后的模型为：

式（7）中：CL为物流费用，单位元/t。

该模型中涉及4个参数：在途货物平均价值、货物在途时间（包括3 个子时间参数）、物流费用、社会折现率。货运时间价值模型参数如表11所示。

表11 货运时间价值模型参数

表12 安全成本模型参数

3.3 安全成本（安全性）

在安全性方面，交通事故导致的损失是安全成本的核心体现。

3.3.1 安全成本指标解释

安全成本指在出行中发生交通事故导致的损失，事故损失通常可按直接损失和间接损失划分。直接损失是由事故后果所产生的物质损失和必要的服务所产生的费用，包括：财产损失、急救和交通紧急服务费用、医疗费用、法律诉讼等费用。间接损失包含事故所涉及的人和社会所体验到的不可弥补的损失，这些损失包括生活中不可见的部分（如痛苦和承受）和可见的部分（如事故发生后个人不能生产产品或提供服务的损失，即人力资本损失）[30]。

3.3.2 安全成本模型

鉴于现有统计资料中对各种运输方式事故导致的“直接财产（经济）损失”、受伤人数的统计不完整，痛苦和承受等间接损失较难量化，本文用各种运输方式发生的交通事故中死亡导致的人力资本损失来估算安全成本。

单位运输周转量的安全成本计算如下：

式（8）中：VS为单位运输周转量（换算周转量）的安全成本，单位元/（t·km）；N为运输方式的年度事故死亡人数，单位人；A为人均年产值，单位元/（人·年）；C为死亡人员平均损失劳动年限；TV为运输方式的年度换算运输周转量，单位t·km。

3.4 绿色费用（绿色性）

绿色费用是指各种运输方式在基础设施建设、生产运营过程中对环境、生态的影响，为治理这些影响所产生的费用。近年来，世界各国越来越重视在交通项目评价和定价中充分反映各种运输方式的资源消耗和环境影响[31]。

限于数据可得性，本文主要考虑各种运输方式在运营过程中产生的温室气体排放、大气污染物排放的量化费用。

3.4.1 交通运输温室气体（CO2）排放费用

1）CO2排放费用指标解释

交通运输排放的温室气体主要包括由燃料燃烧所排放出的CO2、CH4、N2O、HFCs。其中，CO2是最主要的温室气体排放物，占所有温室气体排放量的97%以上。本文主要聚焦温室气体中CO2的排放做量化费用分析。各种运输方式CO2排放费用为单位周转量排放的CO2所产生的治理费用。

2）CO2排放费用模型

单位旅客周转量的CO2排放费用计算如下：

式（9）中：VCOP为单位旅客周转量CO2排放费用，单位元/（人·km）；IP为单位旅客周转量CO2排放量即客运CO2排放强度，单位kg/（人·km）；PC为碳价，单位元/kg。

单位货物周转量的CO2排放费用计算如下：

式（10）中：VCOF为单位货物周转量CO2排放费用，单位元/(t·km）；IF为单位货物周转量CO2排放量即货运CO2排放强度，单位kg/(t·km）；PC为碳价，单位元/kg。

CO2排放费用模型参数见表13。各种能源的碳排放系数见表14。

表13 CO2排放费用模型参数

表14 各种能源的碳排放系数

表15 大气污染费用模型参数

3.4.2 大气污染费用

1）大气污染费用指标解释

交通运输空气污染主要指由机动车船、飞机等运输工具尾气中的微粒物质（PM）、NOx、HC、CO 等排放造成的健康损失、建筑和器物损坏、植物和生态系统（生物圈、土壤、水）恶性改变等[35]。

各种运输方式大气污染费用为单位运输周转量排放的微粒物质（PM）、NOx、HC、CO 等大气污染物所产生的治理费用。

2）大气污染费用模型

单位运输周转量的大气污染费用计算如下：

式（11）中：VA为单位运输周转量（换算周转量）的大气污染费用，单位元/（t·km）；Ni为第i种污染物的排放量，单位kg；P为第i种污染物的边际治理成本，单位元/kg；TV为换算周转量，单位t·km。

4 运输方式技术经济特征与比较优势案例分析与讨论

根据各运输方式技术经济特征与比较优势评价指标模型，以长江通道的上海—重庆为例，对各种运输方式基于技术经济特征的量化费用进行测算。考虑到指标数据的平稳性，选取2019年进行测算。由于上海—重庆无通勤性质的水路客运，涉及客运相关指标计算时暂不考虑水路运输方式。

4.1 经济费用（经济性）

4.1.1 客运运价

以上海—重庆为例，2019 年各种运输方式客运运价从高到低依次为：航空经济舱2 000元/人、高铁二等座1 100 元/人、动车二等座600 元/人、长途客车400 元/人、普通铁路350 元/人。从经济性方面考虑，最具优势的客运方式是普通铁路，其次是长途客车、动车、高铁，航空运输的经济费用最高。

4.1.2 货运运价

以上海—重庆为例，2019 年典型大宗货物（航空为货邮）各种运输方式的平均运价从高到低依次为：航空（货邮）2 200元/t，公路900元/t，管道（天然气）500 元/t，铁路300 元/t，管道（石油）200 元/t，水运85 元/t。从经济性方面考虑，最具优势的货运方式是水运，其次是管道（石油）、铁路、管道（天然气）、公路，航空运输的经济费用最高。

4.2 时间价值（时效性、便捷性）

4.2.1 客运时间价值

在运输过程中，旅行时间相比于购票、等候、联络（从起终点到站点的时间）等时间而言是最主要花费的时间，如果仅考虑旅行时间，各种运输方式运行速度的快慢直接决定了运输效率的高低。根据当前各种运输方式的运行速度，航空的运行效率最高，其次是高铁、动车、普通铁路、高速公路、普通公路、水运，这是运输方式自身的技术特征使然。

购票时间、等候时间、联络时间等，这些是各种运输方式技术发展附带的结果，运输组织效率高、信息化方式应用广泛，带来的非旅行时间就低，效率就高，体现了便捷程度。结合经验数值进行各运输方式比较，公路的效率最高，其次为水运、铁路、航空。铁路的便捷性主要受高铁站离城区较远影响，联络时间较长，影响了总体的运行效率。

以上海—重庆为例，2019 年各种运输方式的客运时间价值从高到低依次为：普通公路3 050 元/人、高速公路1 380 元/人、普通铁路1 350 元/人、动 车990 元/人、高 铁870 元/人、航空370 元/人。从时间价值上考虑，最具优势的客运方式是航空，其次是高铁、动车、普通铁路、高速公路，普通公路的时间价值成本最高。

4.2.2 货运时间价值

货运时间价值主要受各种运输方式所运货物的平均价值、物流费用、在途时间影响。无论采用何种运输方式，每类货物的平均价值是相同的，不同的是物流费用和在途时间。

各种运输方式的物流费用与运输价格成正比，从高到低依次为航空、公路、管道（天然气）、铁路、管道（石油）、水运。

在途时间的比较上，站点间运行时间的长短可以通过各种运输方式速度的大小体现，各种运输方式速度从高到低（即站点间运行时间从短到长）的顺序为：航空、铁路、公路、管道（天然气）、水运、管道（石油）。根据经验和节点间实际情况调查，非行车（船、飞机）和联络耗时从低到高依次为：管道、公路、航空、水运、铁路。

由于不同种类货物的价格不同，货物时间价值也有所差异，价值高的货物其时间价值也相应高。以上海—重庆的原油和黄金运输为例计算2019 年货运时间价值，各种运输方式的原油运输时间价值从高到低依次为：水运11 元/t，铁路8 元/t，管道2.2元/t，公路1.7元/t；黄金运输时间价值从高到低依次为：水运95 万元/t，铁路62 万元/t，公路10 万元/t，航空1.1 万元/t。即从时间价值上考虑，最具优势的货运方式是航空，其次是公路、管道、铁路，水运的时间价值成本最高。

4.3 安全成本（安全性）

安全成本的比较，主要取决于各种运输方式的单位换算周转量死亡人数。根据全国相关统计数据测算，从全国平均水平看，多年来，各种运输方式单位换算周转量死亡人数由多到少依次为：公路、铁路、水运、航空。

根据上海—重庆各种运输方式的里程，可测算得到2019年上海—重庆各种运输方式的安全成本从高到低依次为：公路78.1 元/t，铁路1.6 元/t，水运0.14 元/t，航空0 元/t。从安全性方面考虑，最具优势的运输方式是航空，其次是水运、铁路，公路的安全成本最高。

4.4 绿色费用（绿色性）

4.4.1 交通运输温室气体（CO2）排放费用

CO2排放费用的比较，主要取决于各种运输方式的CO2放强度，即单位周转量CO2排放量。根据全国相关统计数据测算，从全国平均水平看，客运CO2排放强度从高到低依次为航空、公路、水运、铁路，货运CO2排放强度从高到低依次为航空、公路、水运、铁路、管道。

以上海—重庆为例，根据上海—重庆各种运输方式的里程和上海—重庆地区的平均碳价，可测算得到：2019 年上海—重庆各种运输方式的客运CO2排放费用从高到低依次为：航空4.0 元/人、公路1.6元/人、水运0.6元/人、铁路0.1元/人，即从碳排放方面考虑，最具优势的客运方式是铁路，其次是水运、公路，航空的CO2排放治理费用最高；货运CO2排放费用从高到低依次为航空42.9元/t、公路4元/t、水运0.8元/t、铁路0.1元/t，管道0元/t，最具优势的货运方式是管道，其次是铁路、水运、公路，航空的CO2排放治理费用最高。

4.4.2 大气污染费用

根据全国相关统计数据测算，从全国平均水平看，各种运输方式单位换算周转量的大气污染费用从高到低依次为航空、公路、水运、铁路、管道。

以上海—重庆为例，根据上海—重庆各种运输方式的里程，可测算得到2019年上海—重庆各种运输方式的大气污染费用从高到低依次为：航空111.9 元/t、公 路26.7 元/t、水 运3.9 元/t、铁路0.1元/t、管道0元/t。从大气污染方面考虑，最具优势的运输方式是管道，其次是铁路、水运、公路，航空的大气污染治理费用最高。

5 结束语

本文提供的各种运输方式技术经济特征及比较优势分析模型，能够量化分析各种运输方式在经济性、时效性（便捷性）、安全性、绿色性等方面的技术经济特征量化水平，为测算通道主要节点间各种运输方式的直接费用和外部成本提供了方法指南。

科学编制综合立体交通网规划，要重视对各种运输方式技术经济特征与比较优势进行分析，尤其是要创新思维，引入安全、绿色等外部性特征的量化分析，统筹交通运输服务供给与需求，贯穿于综合立体交通网规划建设的全领域、全过程和全要素，应用于规划方案预评估和实施效果后评估，以更加客观、全面、合理地综合评判各种运输方式的比较优势。同时，鉴于技术经济特征与比较优势量化分析参数在不同地区、不同条件、不同时间下各不相同，为进一步提高量化分析质量，今后应持续深入开展各种运输方式技术经济特征与比较优势量化参数跟踪调查与动态调整。