1 引言

近年來，鐵路長途客運(yùn)在德國越來越受歡迎，逐漸成為替代私家車和短途航空運(yùn)輸?shù)闹匾煌ǚ绞健＿@歸因于鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的擴(kuò)建、與長途公交競爭過程中價(jià)格政策的變化，以及鐵路作為環(huán)保交通方式吸引力的增加。

然而，鐵路在德國長途運(yùn)輸中所占市場份額僅為24%，有63%的長途旅客從未或者很少乘坐列車，其原因在于列車準(zhǔn)點(diǎn)率難以保證，而且通常需要換乘（這一點(diǎn)對(duì)于攜帶行李的旅客而言非常不便）。并且許多線路和樞紐的通過能力和換乘能力已經(jīng)飽和，根據(jù)目前的運(yùn)營理念很難再擴(kuò)大供給，導(dǎo)致列車時(shí)常人滿為患。

列車全自動(dòng)駕駛技術(shù)以及其他新技術(shù)的發(fā)展可以解決上述問題，并催生全新的運(yùn)營理念，進(jìn)一步提高鐵路長途客運(yùn)的吸引力。在這種背景下，產(chǎn)生了3 種鐵路長途客運(yùn)運(yùn)營新理念，即直達(dá)客車、直通運(yùn)營及市區(qū)快速列車（S-Bahn）理念。

2 新運(yùn)營理念產(chǎn)生的技術(shù)基礎(chǔ)

新運(yùn)營理念產(chǎn)生的技術(shù)基礎(chǔ)為列車全自動(dòng)駕駛技術(shù)、移動(dòng)閉塞技術(shù)和列車虛擬連掛技術(shù)。

（1）列車全自動(dòng)駕駛技術(shù)。可減少對(duì)運(yùn)營人員的需求，從而降低列車的固定運(yùn)營成本，同時(shí)還使短編組列車的應(yīng)用成為可能。

（2）移動(dòng)閉塞技術(shù)。移動(dòng)閉塞是指后續(xù)列車根據(jù)與先行列車之間的距離和進(jìn)路條件自動(dòng)設(shè)定運(yùn)行速度的閉塞方式。與基于固定閉塞距離的傳統(tǒng)固定閉塞技術(shù)（列車行車間隔時(shí)間較長）不同，移動(dòng)閉塞技術(shù)可縮短行車間隔，從而提高線路的通過能力和鐵路運(yùn)輸?shù)男省?/p>

（3）列車虛擬連掛技術(shù)。該技術(shù)是指列車車輛不再通過物理連接相連，而是在無線電的控制下以很小的間距（相對(duì)制動(dòng)距離）同向同速行駛，因此可將其視為一列長列車。這種方法的最大挑戰(zhàn)是對(duì)列車控制技術(shù)的要求極高，列車控制系統(tǒng)必須與行駛中的列車保持安全且快速的數(shù)據(jù)連接，以便能夠?qū)崟r(shí)評(píng)估其行駛狀態(tài)。

3 新運(yùn)營理念概述

3.1 直達(dá)客車?yán)砟?/h3>

直達(dá)客車?yán)砟畹哪繕?biāo)是在車輛物理連接的情況下盡可能實(shí)現(xiàn)零換乘。直達(dá)客車采用全自動(dòng)駕駛的短編組長途客運(yùn)列車。它們可以通過物理連接形成一列長列車，在長途客運(yùn)干線上行駛；也可以在與支線網(wǎng)絡(luò)連接的干線末端解編成單輛或短編組列車行駛，此時(shí)其功能與目前已有的支線列車相同。如此，可以將支線網(wǎng)絡(luò)與長途客運(yùn)干線網(wǎng)絡(luò)直接連接起來，從而實(shí)現(xiàn)各地的直通。

此理念可在上文所述的3 大技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槿詣?dòng)駕駛列車在干線末端解編的成本很低，所需時(shí)間很短。旅客可在通過物理連接的車輛間穿行，從而實(shí)現(xiàn)在乘車過程中的換乘，使換乘的地點(diǎn)不再局限于車站。

3.2 直通運(yùn)輸理念

直通運(yùn)輸理念聚焦于通過列車虛擬連掛實(shí)現(xiàn)零換乘。該理念與直達(dá)客車?yán)砟畹南嗤c(diǎn)是均采用全自動(dòng)駕駛的短編組列車，通過在干支線網(wǎng)絡(luò)邊緣編組或解編列車，實(shí)現(xiàn)各地的直通。其區(qū)別在于車輛之間的連接形式不同，直達(dá)客車的各車輛間采用物理連接，而直通運(yùn)輸列車的各車輛間采用虛擬連掛，每輛車實(shí)際上均處于獨(dú)立行駛的狀態(tài)，這樣可以提高線路的通過能力。

由于根據(jù)該理念德國各大城市之間均會(huì)設(shè)置直通線路，其線路網(wǎng)絡(luò)中存在大量的直通線路，因此即使列車采用虛擬連接，線路通過能力也可能達(dá)到極限，導(dǎo)致客流量較少線路的列車需要繞道行駛。

這個(gè)理念的主要受眾是度假或節(jié)假日旅客，他們通常攜帶著大件行李，偏向于乘坐直通車，因此不介意繞道而行。

3.3 S-Bahn 理念

與前2 種理念不同，S-Bahn 理念試圖將S-Bahn 線路網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢轉(zhuǎn)移到鐵路長途客運(yùn)上來，也就是保證長途客運(yùn)列車的高發(fā)車頻次，用許多短編組列車替代長列車，使其運(yùn)行更加頻繁，從而縮短換乘時(shí)間。這個(gè)理念實(shí)現(xiàn)的前提是通過列車全自動(dòng)駕駛、虛擬連掛、移動(dòng)閉塞技術(shù)大幅降低列車和線路運(yùn)營的成本。

為研究該理念，本文根據(jù)德國各大城市的人口密度，創(chuàng)建了一個(gè)示例性的鐵路線路網(wǎng)絡(luò)，如圖1 所示。線路走向還考慮了德國國內(nèi)較小城市之間的聯(lián)系。圖中每條線路的行車間隔均為30 min。由此可推出，包含2 條線路的線路行車間隔為15 min，4 條線路則為7.5 min。由于行車間隔非常短，車站的設(shè)計(jì)應(yīng)確保其擁有最大通過能力，如采用平行進(jìn)路，或在必要時(shí)采用高架橋結(jié)構(gòu)，以避免出現(xiàn)平交道口。

圖1 德國示例性線路網(wǎng)絡(luò)

3.4 小結(jié)

上述3 種新理念及傳統(tǒng)長途客運(yùn)方式的對(duì)比如表1所示。

為對(duì)這些理念進(jìn)行初步定性，本文選定了德國大城市列車站之間的10 條線路，并對(duì)上述3 種理念及傳統(tǒng)長途客運(yùn)方式的旅客平均旅行時(shí)間、列車每日開行次數(shù)和平均換乘次數(shù)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比結(jié)果如圖2 所示。由圖可知，直通運(yùn)輸和S-Bahn 理念是2 個(gè)極端，而直達(dá)客車?yán)砟顒t為折中方案。因此，本文在第4章僅對(duì)直通運(yùn)輸和S-Bahn 理念進(jìn)行探討，并評(píng)估其各自的潛力和成本。

表1 3 種新理念及傳統(tǒng)長途客運(yùn)方式對(duì)比表

圖2 3 種理念及傳統(tǒng)長途客運(yùn)方式對(duì)比圖

4 理念評(píng)估

本文將根據(jù)以下參數(shù)，對(duì)直通運(yùn)輸和S-Bahn 這2 個(gè)理念及傳統(tǒng)鐵路長途客運(yùn)方式進(jìn)行比較，以初步評(píng)估各種理念的成本和收益，并據(jù)此推出對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施通過能力的要求：

（1）旅客平均旅行時(shí)間（旅行距離＞50 km）；

（2）平均換乘次數(shù)（整個(gè)旅程，旅行距離＞50 km）；

（3）列車每日開行次數(shù)；

（4）列車每日行駛里程；

（5）所需列車/車輛數(shù)量。

在分析所需列車/車輛數(shù)量時(shí)，本文僅對(duì)德國境內(nèi)的線路區(qū)段進(jìn)行探討，以確保與現(xiàn)有車輛狀況的良好可比性。2019 年，德國鐵路股份公司（DB）下屬長途客運(yùn)子公司保有車輛的數(shù)量約為4 000 輛。隨著更多ICE 4（城際高速列車）的交付，從近期看，德國鐵路線路網(wǎng)絡(luò)中可用的車輛約有5 000 輛。

為計(jì)算旅客平均旅行時(shí)間，本文采用了一種模型模擬德國鐵路線路網(wǎng)絡(luò)中的客流量，該模型是根據(jù)《2015年德國聯(lián)邦交通道路規(guī)劃（BVWP 2015）》中交通網(wǎng)分析得出的旅客需求數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算的。新理念對(duì)應(yīng)的列車運(yùn)行圖根據(jù)現(xiàn)有列車的旅行時(shí)間計(jì)算得出，只考慮德國境內(nèi)的線路。

比較結(jié)果如表2 所示。

從表2 中可得出以下結(jié)論。

（1）2 種新理念的旅客平均旅行時(shí)間均縮短，其原因在于列車每日開行次數(shù)的增加。

（2）2 種理念的旅客平均換乘次數(shù)均高于圖2 中的數(shù)據(jù)。直通運(yùn)輸理念設(shè)定的減少換乘的目標(biāo)并不能完全實(shí)現(xiàn)。由于部分線路存在繞道的情況，因此旅客更偏向于選擇換乘更多、但繞道較少的線路。根據(jù)對(duì)換乘具有較高要求的旅客的線路選擇可知，這2 種理念目前還有開發(fā)相關(guān)用戶群的潛力。

（3）在車輛需求方面，直通運(yùn)輸理念需要2 470 列列車，S-Bahn 理念需要1 200 列。由于S-Bahn 理念采用5 ～8 輛編組的短列車，直通運(yùn)輸理念甚至更短（2～4 輛編組），因此可推出這2 種理念僅需要7 000 或8 000 輛車。這相當(dāng)于目前線路網(wǎng)絡(luò)中服役車輛數(shù)量的近2 倍?？紤]到德國近期推行的“強(qiáng)大鐵路”和“德國節(jié)拍”戰(zhàn)略，以及乘客數(shù)量將增加1 倍的預(yù)測，車輛需求增加1 倍的估計(jì)也并不過分。

（4）列車每日行駛里程數(shù)顯著增加，表示列車運(yùn)輸服務(wù)供應(yīng)充足。

圖3 顯示了2 種理念在各個(gè)站點(diǎn)的乘客平均旅行時(shí)間差異。綠色代表S-Bahn 理念的旅客平均旅行時(shí)間較短，紅色代表直通運(yùn)輸理念的平均旅行時(shí)間較短，黃色或淺綠色代表2 種理念均能以相似的速度提供運(yùn)輸服務(wù)。由圖可知，直通運(yùn)輸服務(wù)集中于重點(diǎn)大城市之間的干線，以及位于沿海和阿爾卑斯山前沿地帶的6 個(gè)旅游目的地（深紅色）；而S-Bahn 理念則可在干線網(wǎng)絡(luò)的外圍提供良好的服務(wù)（深綠色）。

表2 直通運(yùn)輸理念、S-Bahn 理念及傳統(tǒng)長途客運(yùn)方式對(duì)比表

5 結(jié)語

綜上所述，3 種理念共同的優(yōu)點(diǎn)是可根據(jù)預(yù)期的需求增長，增加鐵路長途客運(yùn)服務(wù)的供應(yīng)量，并能夠減少換乘，縮短候車時(shí)間，避免無吸引力線路的出現(xiàn)，從而提高運(yùn)輸服務(wù)質(zhì)量。但這些理念也必然要求對(duì)鐵路基礎(chǔ)設(shè)施和車輛擴(kuò)大投資，從而導(dǎo)致成本大幅提高。因此，只能通過發(fā)展和應(yīng)用列車全自動(dòng)駕駛、移動(dòng)閉塞、列車虛擬連掛等新技術(shù)降低成本，使這些理念得以實(shí)現(xiàn)。

圖3 直通運(yùn)輸和S-Bahn 理念在各個(gè)站點(diǎn)的乘客平均旅行時(shí)間對(duì)比