沈家軍，王　群

（揚州大學(xué)建筑科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇揚州225127）

可實現(xiàn)乘客與小汽車雙重載運功能的鐵路運輸模式

沈家軍，王群

（揚州大學(xué)建筑科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇揚州225127）

為了在一定程度上緩解日益嚴重的交通問題，且保證出行者到達目的地后的交通便捷性，基于交通擁堵、交通事故、燃油消耗及尾氣污染等交通問題論述可實現(xiàn)乘客與小汽車雙重載運功能的鐵路運輸模式實施的必要性，從技術(shù)可行性角度闡述車廂設(shè)計理念與方法，從經(jīng)濟可行性角度比較自駕模式和雙重載運模式的出行費用，從交通事故、出行時間、燃油消耗及尾氣排放剖析該模式產(chǎn)生的社會效益，并分別從出行者、管理者以及運營者3個方面分別分析各自效益.結(jié)果表明：該模式對于出行者、管理者以及運營者均具有較好的社會經(jīng)濟效益，是一種值得投入應(yīng)用和推廣的運輸模式.

運輸模式；雙重載運；技術(shù)可行性；經(jīng)濟可行性；社會效益

doi∶10.3969/j.issn.1671-7775.2015.06.004

隨著小汽車保有量的持續(xù)增長以及區(qū)域間聯(lián)系的不斷加強，小汽車中長距離的出行量日益增加，而這部分出行基本是通過高速公路完成的.高速交通量劇增導(dǎo)致的交通擁堵以及伴生出現(xiàn)的交通安全、能源消耗和交通環(huán)境問題日益嚴重，已經(jīng)受到社會各界的普遍關(guān)注.盡管高速交通出現(xiàn)了諸多問題，但出行者為了在到達目的地后能夠有車可用而不得不駕車出行.那有沒有兩全其美的途徑，既可以緩解高速出行量過大帶來的負面問題，又能保證出行者到達目的地后有車可用.基于以上考慮，筆者提出一種可實現(xiàn)乘客與小汽車雙重載運功能的鐵路運輸模式，此時小汽車可通過鐵路運輸進行拖運，并且通過人車載運空間的動態(tài)切換，所有列車可根據(jù)人車運輸總需求的動態(tài)變化進行載人或載車的最佳運力配置，從而實現(xiàn)運輸資源配置的優(yōu)化.

1 新型運輸模式實施的必要性

交通擁堵是高速公路出行量劇增導(dǎo)致的最為突出的問題，最為直接的后果就是增加了出行者個人成本，從而增加了社會出行總成本.出行量越大，平均出行時間越長，創(chuàng)造的社會價值總量減幅也越大.

交通事故越來越嚴重地威脅到人類的生命和財產(chǎn)安全，引起了國內(nèi)外諸多學(xué)者的關(guān)注.通常而言，交通事故的發(fā)生與人、車、路及環(huán)境等因素有關(guān)［1］，但主要因素在于人.已有研究表明交通事故與駕駛員疲勞駕駛密切相關(guān)［2-4］.且有具體數(shù)據(jù)表明交通事故中20％左右與疲勞駕駛相關(guān)［5］.而對于高速公路而言，疲勞駕駛更是交通事故的重要誘因［6］.由于高速車流是連續(xù)流，道路兩側(cè)景觀相對較為單調(diào)，因此長距離的連續(xù)駕駛極易導(dǎo)致疲勞駕駛，從而造成交通事故.

汽車保有量的劇增以及高速公路中長距離出行也導(dǎo)致了巨大的燃油消耗，使得我國能源形勢越發(fā)嚴峻.據(jù)統(tǒng)計，我國石油進口依存度從2000年的27.4％增加到2014年的59.5％，已超過國際公認的50％的警戒線水平［7］.為了應(yīng)對不斷嚴峻的能源形勢，政府也采取了積極的舉措，如大力推廣新能源汽車的應(yīng)用、出臺相應(yīng)的燃油消耗標(biāo)準(zhǔn)以及節(jié)能獎懲辦法等.

汽車尾氣污染是另一個引發(fā)廣泛關(guān)注的問題.由于汽車的過度使用，中國在2006年已超過美國成為世界上最大的CO2排放國.到2013年底，中國的CO2排放量為100億t，接近世界排放總量的1/3，超過了美國和歐盟排放量的總和［S］.

以上分析表明∶大量的高速出行帶來了諸多的交通問題，且這些問題還有進一步惡化的趨勢，因此若能從源頭上削減出行量，則對于緩解交通問題具有積極意義.高速出行與城市道路出行在出行特性上有所差異，后者由于距離較近使得其轉(zhuǎn)變出行方式較為靈活，從而具有較大的彈性，即當(dāng)城市道路擁堵不堪時，部分出行者可能會調(diào)整出行策略，如取消出行、改變出行時間或者改變出行方式等.但對于中長距離的高速出行而言，出行者可能較長時間之前已經(jīng)安排好出行計劃，因此其取消出行計劃的可能性不大.而中長距離出行由于時間較長，即便改變出行時間也會使得出行量在時間上發(fā)生重疊.因此較好的途徑就是改變出行方式，但前提是不僅保證出行者能夠到達目的地，還需保證其到達目的地后有車可用，這正是雙重載運功能的鐵路運輸模式構(gòu)想的出發(fā)點與落腳點.

2 新型運輸模式實施的可行性

主要從技術(shù)、經(jīng)濟及社會效益3方面來分析新型運輸模式實施的可行性.

2.1技術(shù)可行性

現(xiàn)有的列車車廂分為客運和貨運2種，單一的車廂功能難以適應(yīng)動態(tài)的人車運輸需求的變化.若起訖點間客運需求增加而貨運需求減小，此時需要增加客運列車數(shù)量而貨運列車則會出現(xiàn)閑置的情況，反之也同樣會造成資源的浪費.若車廂功能能在客運與貨運之間切換，則可以根據(jù)客運或貨運量的變化進行合理的調(diào)整，從而動態(tài)地滿足運輸?shù)男枨?，此時需對車廂進行重新設(shè)計.

列車車廂設(shè)計思路如圖1所示，為了實現(xiàn)乘客與小汽車載運功能的轉(zhuǎn)換，所有座椅均采用可折疊設(shè)計.當(dāng)僅需要為乘客服務(wù)時，所有座椅全部展開.當(dāng)僅需要為小汽車服務(wù)時，此時所有座椅均折疊至與地板平齊位置，從而為小汽車停放騰出空間.小汽車存取過程如下∶小汽車通過傳送帶運送至車廂外部，此時車廂門打開，承重橫梁通過上下以及左右移動將小汽車運送至車廂內(nèi)部.當(dāng)列車到達目的地后，承重橫梁再次工作，將小汽車從車廂內(nèi)部運送至外部傳送帶上，如此實現(xiàn)了小汽車存取的整個過程.

圖1　車廂設(shè)計俯視圖

2.2經(jīng)濟可行性

出行費用與出行距離D的關(guān)系如圖2所示.對于出行者而言，若選擇自駕模式，其費用主要包括油費C1=f1（D）和過路費C2=f2（D）；若選擇新型運輸模式，其費用主要為鐵路票價C3=f3（D）.鐵路運輸費用在較短距離時單位距離價格相對較高，但隨著距離的增加其單價越小.而對于油費和過路費，可以認為其與出行距離大致成線性關(guān)系，當(dāng)出行距離超過Dc時，選擇列車運載方式相對駕車而言較為經(jīng)濟.

圖2　出行費用與出行距離的關(guān)系

2.3社會效益

新型運輸模式的社會效益主要來源于4個方面∶交通事故的減少、出行時間的減少、能源消耗的減少以及尾氣排放的減少.

2.3.1交通事故的減少帶來的社會效益

《道路交通安全法實施條例》第六十二條明確規(guī)定∶駕駛員不允許連續(xù)駕駛機動車超過4 h未停車休息或者停車休息時間少于20 min［9］.《條例》出發(fā)點是為了避免疲勞駕駛導(dǎo)致交通事故，但在實際操作中對于疲勞駕駛的判定有較大的難度，因此導(dǎo)致了目前由疲勞駕駛造成的交通事故居高不下.而新型運輸模式則可以避免疲勞駕駛導(dǎo)致交通事故的發(fā)生.若要將安全性的提高轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟效益，可用下式表示∶

式中∶S1為交通事故減少節(jié)省的經(jīng)濟損失；qn為通過列車運輸?shù)男∑嚁?shù)量；q為原有的高速公路小汽車總量；A為在原有交通量條件下發(fā)生的交通事故數(shù)；L為交通事故平均的經(jīng)濟損失.

2.3.2出行時間的減少帶來的社會效益

出行時間與道路交通量相關(guān)，交通量越大導(dǎo)致出行時間也隨之增加，美國聯(lián)邦公路局提出的道路路阻函數(shù)表達了二者之間的關(guān)系［10］∶

式中∶t1為車輛實際出行時間；t0為自由流情形下的出行時間；Q為路段車流量；C為道路設(shè)計通行能力；α，β為參數(shù).

道路出行時間節(jié)省示意圖如圖3所示，假設(shè)交通量由Q2減小為Q1時，總出行時間的減小量為

圖3　道路出行時間節(jié)省示意圖

若M為駕駛者平均時間價值，則節(jié)省的經(jīng)濟費用為

2.3.3燃油消耗的減少帶來的社會效益

節(jié)省的總成本為

式中∶f為汽車油耗；b為每升燃油的成本.

2.3.4尾氣排放的減少帶來的社會效益

霧霾天氣越來越嚴重地影響城市的發(fā)展與居民的工作與生活，而汽車尾氣排放是造成霧霾天氣的重要原因之一.政府為了治理霧霾，投入了大量的人力、物力和資金，由于汽車尾氣排放的減少將會減輕霧霾天氣的嚴重程度，必將帶來一定的社會效益.假設(shè)U為造成的經(jīng)濟損失，通過新型運輸模式減少的經(jīng)濟損失為

3 不同群體效益分析

新型運輸模式涉及到出行者、管理者和運營者三方利益，其順利實施離不開三方的支持，因此該模式對于三方的效益如何至關(guān)重要，以下就這個問題加以分析.

3.1出行者效益

對于出行者而言，新型運輸模式將帶來2個方面的效益∶交通安全的改善帶來的主觀效益B1；該模式節(jié)省的實際效益B2.一般而言，交通安全的主觀效益B1為非負效益（B1≥0），即新型運輸模式的安全度高于自駕模式.實際效益由于運輸距離的不同可取不同數(shù)值，而決定一個出行者是否會選擇新型運輸模式的依據(jù)就在于B1+B2是正值還是負值.由于主觀效益B1是由出行者主觀確定的，因此對于不同的出行者而言其數(shù)值有所差異.

1）對于一個新手而言，其以往駕駛經(jīng)歷可能僅局限于城市道路，高速駕駛對其而言可能是較為冒險的選擇，這種情況下可以認為B1=+∞，此時即使B2是負值，B1+B2仍為正效益，其最終會選擇新型運輸模式，即只要其選擇中長距離出行，就會選擇新型模式.

2）對于一個完全實際的出行者而言，其自認為不管多遠的距離均能安全駕駛到達，即B1=0，此時影響其決策的因素為B2，即新型運輸模式相對自駕模式較為經(jīng)濟時（即B2＞0），其才會選擇新型模式.

3）對于一個理性出行者而言，其選擇何種出行模式的標(biāo)準(zhǔn)為是否會疲勞駕駛.若不會疲勞駕駛，B1=0，否則B1=+∞.此時假設(shè)若駕駛距離超出了非疲勞駕駛距離，其就會選擇新型模式.若按照安全法管理條例的規(guī)定，連續(xù)駕駛4 h以上會導(dǎo)致疲勞駕駛，駕駛速度按照120 km·h-1來確定，則駕駛距離D=4S0 km.即超過4S0 km，其會選擇新型模式. 3.2 管理者效益

對于管理者而言，其支持這種方式的前提在于∶就整個社會系統(tǒng)而言，這種方式是否具有正效益，正效益越大，政府支持力度則應(yīng)越大.從以上的分析可以看出，新型運輸模式主要產(chǎn)生以下幾方面的效益∶①交通事故減少帶來的社會效益；②高速車輛出行時間減少帶來的社會效益；③汽車燃油消耗減少帶來的社會效益；④尾氣排放減少帶來的社會效益.以上4個部分的社會效益對于整個交通系統(tǒng)的生態(tài)和諧、環(huán)境友好以及可持續(xù)發(fā)展無疑具有重要的現(xiàn)實意義，即新型運輸模式對于整個社會系統(tǒng)和交通系統(tǒng)而言均具有諸多積極的意義.從這個角度來看，政府理應(yīng)是最大的受益者.按照經(jīng)濟學(xué)中的“誰受益，誰買單”的基本原則［11］，我國政府理應(yīng)成為該模式推行的倡導(dǎo)者、組織者和保障者.

3.3運營者效益

對于運營者而言，其支持新型運輸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.假設(shè)列車整個運營空間大小固定，此時2種方式的差別在于原有乘客的空間被小汽車占用.因此運輸費用應(yīng)該按照小汽車的尺寸以及質(zhì)量來定價從而保證原有的收入不受影響，這部分收入理應(yīng)由出行者自行支付.考慮到政府是這種運輸模式的最大受益者，可以建立適當(dāng)?shù)难a貼機制，使得運營部門降低票價，從而可爭取到更多的小汽車運輸量，最終實現(xiàn)良性循環(huán).

4 結(jié) 論

新型運輸模式是一種乘客與小汽車均可通過列車運輸?shù)姆绞?，區(qū)別于傳統(tǒng)的客運列車或貨運列車的運輸模式.文中僅提出了運輸模式的構(gòu)想，若要投入實施還有諸多問題需深入探討與研究，如新型運輸模式收費標(biāo)準(zhǔn)的確定、合理運輸距離的確定、從國家層面如何建立推行機制以及如何定量評價該運輸模式的效益等等.

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（責(zé)任編輯 賈國方）

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

沈家軍，王 群.可實現(xiàn)乘客與小汽車雙重載運功能的鐵路運輸模式［J］.江蘇大學(xué)學(xué)報∶自然科學(xué)版，2015，36（6）∶641-644，654.

2015-03-25

國家自然科學(xué)基金資助項目（5120S451）；江蘇省“青藍工程”人才項目（2014）；揚州大學(xué)“新世紀(jì)人才工程”項目（2012）作者簡介：沈家軍（1979—），男，江蘇揚州人，副教授（jjshen@yzu.edu.cn），主要從事交通運輸規(guī)劃與管理的研究.

王 群（1991—），男，江蘇鹽城人，碩士研究生（17463S1494@qq.com），主要從事交通工程的研究.