劉杰倫

（中國鐵路總公司 發(fā)展和改革部，北京 100844）

湘桂鐵路 (衡陽—南寧) 既是一條通往東南亞的陸路動脈，又是一條旅游專線，連接著湖南省、廣西壯族自治區(qū)，始建于 20 世紀(jì) 30 年代，線路標(biāo)準(zhǔn)低、速度慢、運(yùn)輸能力小。隨著湖南、廣西等省區(qū)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，以及我國與東南亞地區(qū)經(jīng)濟(jì)貿(mào)易的迅速擴(kuò)大，湘桂鐵路運(yùn)輸量快速增長，既有湘桂鐵路能力利用率接近 100%，已經(jīng)不能滿足地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和旅客出行的需要。新建的湘桂鐵路 (以下稱“湘桂客運(yùn)專線”) 桂林至柳州段按速度 250 km/h 標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，建成后，旅客列車行車速度達(dá)到 250 km/h，只承擔(dān)旅客列車運(yùn)營。既有湘桂鐵路承擔(dān)通道全部貨運(yùn)量和少量旅客列車。湘桂鐵路柳州至南寧段在 2002 年已經(jīng)完成了雙線改造，南寧至憑祥段運(yùn)量不是很大，而衡陽至柳州段作為湖南、廣西的重要通道，以及防城港、北海等港口連通內(nèi)陸的主要通道，運(yùn)量增長迅速，已經(jīng)不能滿足近遠(yuǎn)期的運(yùn)輸需求。因此，研究既有湘桂鐵路的擴(kuò)能改造方案，對滿足當(dāng)前及長遠(yuǎn)的客貨運(yùn)輸需求，完善湖南、廣西地區(qū)鐵路路網(wǎng)布局，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義和長遠(yuǎn)意義[1-3]。

1 湘桂鐵路衡陽至柳州段運(yùn)量預(yù)測與能力適應(yīng)性分析

1.1 湘桂鐵路衡陽至柳州段運(yùn)量預(yù)測

（1）基于湖南和廣西兩省區(qū) GDP 的運(yùn)量預(yù)測。改革開放以來，湖南和廣西兩省區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展很快，地區(qū) GDP 總量不斷增長，到 2015 年，湖南省GDP 總量已經(jīng)突破 2.9 萬億元大關(guān)，廣西 GDP 總量接近 1.7 萬億元。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，湘桂鐵路運(yùn)量近年來取得快速增長。通過對兩省區(qū) GDP 和湘桂鐵路運(yùn)量數(shù)據(jù)分析，兩省區(qū) GDP 與湘桂鐵路貨運(yùn)量的相關(guān)系數(shù)達(dá) 0.954。對湘桂鐵路貨物總運(yùn)量與兩省區(qū) GDP 進(jìn)行回歸分析，湘桂鐵路貨物運(yùn)輸量與湖南和廣西兩省區(qū) GDP 的線性關(guān)系可以描述為

式中：P1為湘桂鐵路上、下行貨運(yùn)總量，萬 t；G1為湖南省 GDP 總量，億元；G2為廣西省 GDP 總量，億元。

（2）考慮經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)影響的運(yùn)量預(yù)測。貨物運(yùn)輸量不僅與經(jīng)濟(jì)發(fā)展總量有關(guān)，而且與國民經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、國家產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向有關(guān)，從交通運(yùn)輸來看，國民經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)比重的變化主要體現(xiàn)在單位 GDP 的運(yùn)輸量上[4-6]。據(jù)廣東省統(tǒng)計(jì)資料測算，2005 年廣東省全省貨物運(yùn)輸強(qiáng)度每萬元 GDP 為 9.7 t，而經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的珠三角地區(qū)同期的貨物運(yùn)輸強(qiáng)度每萬元 GDP為 4.8 t?？梢?，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，GDP 總量不斷增加，但貨物運(yùn)輸量并不同比例上升，單位 GDP 的運(yùn)輸量會逐步下降。這主要是由于隨著技術(shù)的進(jìn)步、產(chǎn)品附加值的提高和第三產(chǎn)業(yè)比重的增大，第一、第二產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的比重逐漸下降，輕快貨物的運(yùn)輸量逐漸上升造成的。從全國鐵路運(yùn)輸?shù)那闆r來看，近年來單位 GDP 產(chǎn)生的鐵路貨物發(fā)送量也呈逐年下降趨勢，2002 年每萬元 GDP 為1.99 t，2008 年每萬元 GDP 下降到 1.1 t，2015 年每萬元 GDP 為 0.5 t。綜合考慮 GDP 總量與單位 GDP運(yùn)量的影響，采用全路平均單位 GDP 鐵路運(yùn)量和湖南、廣西兩省區(qū) GDP 總量的乘積，對湘桂鐵路貨運(yùn)量進(jìn)行回歸分析。湘桂鐵路貨物運(yùn)輸量與湖南、廣西兩省區(qū) GDP 總量及單位 GDP 鐵路運(yùn)輸量的線性關(guān)系可以描述為

式中：Q1為湘桂鐵路上、下行貨運(yùn)總量，萬 t；K為平均單位 GDP 的鐵路運(yùn)量，t/億元。

1.2 湘桂鐵路通過能力適應(yīng)性分析

通過與鐵道設(shè)計(jì)單位調(diào)查、分析的運(yùn)量進(jìn)行比較，由于公式 ⑴ 沒有考慮到隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，因而運(yùn)量預(yù)測偏大；而公式 ⑵ 既考慮了經(jīng)濟(jì)總量的影響，又考慮了經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)變化的影響，對湘桂鐵路貨運(yùn)量的預(yù)測更切合實(shí)際。因此，按公式 ⑵ 計(jì)算得出 2020 年、2030 年湘桂鐵路上、下行貨運(yùn)總量分別為 4 548 萬 t、6 241 萬 t。根據(jù)運(yùn)量預(yù)測，按照湘桂客運(yùn)專線運(yùn)行絕大部分旅客列車，既有線承擔(dān)全部貨運(yùn)量和少量旅客列車，并維持既有牽引質(zhì)量為 2 700 t 標(biāo)準(zhǔn)的情況下，湘桂鐵路衡陽至柳州段各研究年度的能力均不足。

2 湘桂鐵路衡陽至柳州段擴(kuò)能改造方案研究

2.1 擴(kuò)能改造方案

根據(jù)湘桂鐵路衡陽至柳州段線路狀況和運(yùn)量增長情況，以及鐵路常用的擴(kuò)能改造措施，湘桂鐵路衡陽至柳州段擴(kuò)能改造研究以下 5 種不同的改造方案[7]。

（1）單線自動閉塞改造 (方案Ⅰ)。湘桂鐵路將現(xiàn)有的單線半自動閉塞和計(jì)軸自動閉塞一并改造為單線四顯示區(qū)間自動閉塞，維持既有牽引質(zhì)量2 700 t。工程靜態(tài)總投資約為 6.5 億元。

（2）單線自動閉塞加提高牽引質(zhì)量到 3 000 t(方案Ⅱ)。將現(xiàn)有的單線半自動閉塞和計(jì)軸自動閉塞改造為單線四顯示區(qū)間自動閉塞，考慮既有線到發(fā)線為 650 m，最大縱坡 16.2‰，通過更換較大功率的內(nèi)燃機(jī)車 (如 DF8B) 提高牽引質(zhì)量到 3 000 t。工程靜態(tài)總投資約為 12 億元。

（3）單線自動閉塞加電氣化改造提高牽引質(zhì)量到 4 000 t (方案Ⅲ)。既有線電氣化、延長到發(fā)線到850 m，并適當(dāng)軟化部分坡度到 13‰ 以下，通過更換大功率電力機(jī)車提高牽引質(zhì)量到 4 000 t，并結(jié)合電氣化及坡度軟化對既有線條件較好路段進(jìn)行提速改造。工程靜態(tài)總投資約為 48.6 億元。

（4）單線自動閉塞加電氣化改造提高牽引質(zhì)量到 5 000 t (方案Ⅳ)。既有線電氣化改造，延長到發(fā)線到 1 050 m，并適當(dāng)軟化部分坡度到 13‰ 以下，通過更換大功率電力機(jī)車提高牽引質(zhì)量到 5 000 t，并結(jié)合電氣化及坡度軟化對既有線條件較好路段進(jìn)行提速改造。工程靜態(tài)總投資約為 54 億元。

（5）增建第二線同步電氣化改造并提高牽引質(zhì)量到 4 000 t (方案Ⅴ)。增建第二線，同步進(jìn)行電氣化改造，延長到發(fā)線到 850 m，并適當(dāng)軟化部分坡度到 13‰ 以下，通過更換大功率電力機(jī)車提高牽引質(zhì)量到 4 000 t，對既有線條件較好路段進(jìn)行提速改造。工程靜態(tài)總投資約為 165 億元[8]。

2.2 方案分析比選

湘桂鐵路衡陽至柳州段擴(kuò)能改造方案應(yīng)滿足湘桂鐵路近遠(yuǎn)期各研究年度內(nèi)的運(yùn)輸需求，改造措施應(yīng)符合鐵路技術(shù)發(fā)展方向和鐵路網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，同時遵循經(jīng)濟(jì)效益最大化原則。

2.2.1 方案經(jīng)濟(jì)評價

（1）前提假設(shè)。根據(jù)國家和鐵路行業(yè)規(guī)定，方案經(jīng)濟(jì)評價一般采用有無對比法。為便于上述方案經(jīng)濟(jì)評價，需要確定以下基本前提：①運(yùn)輸收入增量。由于是 5 個方案的比較，因而只考慮增加的運(yùn)輸收入。增加的運(yùn)輸收入按周轉(zhuǎn)量計(jì)算，鐵路平均收入率為 682 元/(萬 t · km)。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，內(nèi)燃機(jī)車、電力機(jī)車牽引線路平均單位運(yùn)輸量能耗支出分別為 173.7 元/(萬 t · km) 和 81.3 元/(萬 t · km)，內(nèi)燃機(jī)車和電力機(jī)車單位運(yùn)輸量能耗支出差異 92.4 元/(萬 t · km)。②內(nèi)燃機(jī)車與電力機(jī)車經(jīng)濟(jì)性差異。內(nèi)燃機(jī)車與電力機(jī)車除了在能耗上的差異外，在日常修理費(fèi)上也存在較大差異，按統(tǒng)計(jì)資料，內(nèi)燃、電力機(jī)車每機(jī)車公里平均修理費(fèi)的差異在 0.9～1.6 元不等，內(nèi)燃、電力機(jī)車修理費(fèi)的差額按 2004 年的1.32 元/機(jī)車公里計(jì)算。貨物列車 2020 年前按 30 對/d計(jì)算，2021 年至 2030 年按 40 對/d 計(jì)算，年修理費(fèi)用的差異分別是 1 555 萬元和 2 072 萬元，為便于處理，修理費(fèi)用差異在電力牽引中按增加收入計(jì)算。③客運(yùn)收入?？紤]在近期不增加旅客列車，旅客列車基本上全部由新建的湘桂客運(yùn)專線擔(dān)當(dāng)，客運(yùn)收入增長不予考慮。④運(yùn)輸組織優(yōu)化。由于當(dāng)前湘桂鐵路運(yùn)輸能力已經(jīng)沒有空間，假定以后年度增加的貨運(yùn)量全部由新建工程引起，不考慮運(yùn)輸組織優(yōu)化等因素。⑤內(nèi)部收益率?？紤]鐵路屬公共基礎(chǔ)設(shè)施，而且是在各方案之間進(jìn)行比較，收益率高低不影響對各方案的經(jīng)濟(jì)評價，因而內(nèi)部收益率按 I =6% 計(jì)。

（2）各方案經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果。從累計(jì)凈現(xiàn)值 NPV和投資回收期 2 個方面對方案Ⅰ～方案Ⅴ進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，各累計(jì)凈現(xiàn)值 NPV 和投資回收期如表 1 所示。從表 1 得以看出，方案Ⅰ～方案Ⅳ均為經(jīng)濟(jì)可行方案，方案Ⅴ在經(jīng)濟(jì)上不可行。

表 1 各方案累計(jì)凈現(xiàn)值 NPV 和投資回收期Tab.1 The cumulative npvs and payback periods of the plans

2.2.2 風(fēng)險分析

方案Ⅰ至方案Ⅴ采用的都是國內(nèi)成熟技術(shù)，因而方案上不存在技術(shù)風(fēng)險問題，項(xiàng)目主要存在的風(fēng)險是運(yùn)量預(yù)測偏差風(fēng)險和投資增長風(fēng)險。方案Ⅴ在經(jīng)濟(jì)上不可行，不再進(jìn)行風(fēng)險分析。對方案Ⅰ～方案Ⅳ在實(shí)際運(yùn)量下降 10% 和實(shí)際投資增長 10% 的情況下進(jìn)行風(fēng)險分析，方案Ⅰ～方案Ⅳ風(fēng)險分析結(jié)果如表 2 所示。

從表 2 可以看出，如果各年度實(shí)際運(yùn)量較預(yù)測量下降 10%，方案Ⅰ和方案Ⅱ?qū)\(yùn)量預(yù)測敏感性不大，項(xiàng)目對運(yùn)量變化的抗風(fēng)險能力較強(qiáng)，方案Ⅲ和方案Ⅳ對運(yùn)量變化敏感，項(xiàng)目對運(yùn)量變化的抗風(fēng)險能力弱。如果項(xiàng)目實(shí)際投資增長 10%，方案Ⅰ對投資上漲的敏感性不大，項(xiàng)目抗風(fēng)險能力強(qiáng)，方案Ⅱ?qū)ν顿Y上漲的敏感性一般，項(xiàng)目對投資上漲的抗風(fēng)險能力較強(qiáng)，方案Ⅲ和方案Ⅳ對投資上漲的敏感性大，項(xiàng)目對投資上漲的抗風(fēng)險能力弱。

2.2.3 方案合規(guī)性分析

鐵路電氣化改造可以減輕環(huán)境污染、節(jié)約能源、提高列車牽引質(zhì)量，是鐵路的重點(diǎn)發(fā)展方向。按照《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，到 2020 年鐵路電氣化率要達(dá)到 65%。另外，根據(jù)鐵路重載發(fā)展規(guī)劃研究，京廣線(北京—廣州)以東要實(shí)現(xiàn)重載網(wǎng)絡(luò)，車站到發(fā)線長 1 050 m，其中京廣線株洲以南車站的到發(fā)線長度維持 850 m。因此，湘桂鐵路的牽引質(zhì)量與到發(fā)線長度宜與京廣線南段相匹配，以減少列車編組工作量。

2.2.4 方案輸送能力適應(yīng)性分析

結(jié)合各研究年度的運(yùn)輸需求：方案Ⅰ的能力適應(yīng)年限為 2018 年，2018 年之后不能滿足要求。方案Ⅱ的能力適應(yīng)年限桂林—柳州段為 2019 年，衡陽—桂林段為 2020 年。方案Ⅲ的能力適應(yīng)年限衡陽—永州、桂林—柳州段為 2029 年，永州—桂林段為 2030 年。方案Ⅳ各研究年度的能力均可滿足要求。方案Ⅴ在研究年度內(nèi)均能滿足運(yùn)輸需求。

2.3 方案建議

通過上述比較分析，可以看出，方案Ⅲ累計(jì)凈現(xiàn)值最高，如果建設(shè)資金充裕，從節(jié)能減排、減少環(huán)境污染、鐵路技術(shù)發(fā)展方向及綜合考慮社會效益來看，方案Ⅲ是較好的選擇，但方案Ⅲ對運(yùn)量和投資的敏感性強(qiáng)，抗風(fēng)險能力不強(qiáng)。如果目前資金緊張，而且需要避免運(yùn)量預(yù)測偏差帶來的風(fēng)險，綜合以上各方面的分析意見，從滿足近、遠(yuǎn)期能力需要和鐵路網(wǎng)發(fā)展要求、鐵路建設(shè)的經(jīng)濟(jì)社會效益出發(fā)，可以按以下方案對湘桂鐵路進(jìn)行擴(kuò)能改造，即先進(jìn)行自動閉塞改造，牽引方式及牽引質(zhì)量維持現(xiàn)狀，再根據(jù)運(yùn)輸需求增長情況適時對湘桂鐵路進(jìn)行電氣化改造，并延長車站到發(fā)線至 850 m，牽引質(zhì)量提高至 4 000 t。這樣項(xiàng)目方案既充分發(fā)揮了自動閉塞改造工期短、見效快的優(yōu)點(diǎn)，滿足近期運(yùn)量增長需要，較好地防范運(yùn)量變化等因素帶來的投資風(fēng)險，又通過電氣化改造，滿足了遠(yuǎn)期運(yùn)量需求，并且符合鐵路技術(shù)和鐵路網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃。

3 結(jié)束語

鐵路建設(shè)項(xiàng)目決策是一個十分復(fù)雜的過程，運(yùn)量的有效預(yù)測和方案的精確比較是項(xiàng)目決策的基本前提。由于鐵路運(yùn)量受多種因素的干擾，改造方案的投資估算沒有考慮未來通貨膨脹等因素的影響，需要在實(shí)際實(shí)施時進(jìn)一步確定。同時，方案實(shí)施時機(jī)也受各種因素影響，經(jīng)濟(jì)評價僅是一種較直接、客觀的評價方法，進(jìn)一步還應(yīng)結(jié)合經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求，收集、完善各種前期資料，為項(xiàng)目科學(xué)決策夯實(shí)基礎(chǔ)。

表 2 方案Ⅰ～方案Ⅳ風(fēng)險分析結(jié)果Tab.2 Risk analysis results of plan Ⅰ～Ⅳ

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