货运产品设计和实践经验

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摘要：20世纪80年代，在发展铁路高速货运的基础设施条件已具备、铁路包裹和快件运输市场份额大幅下降以及政府让铁路承担更多运输任务的背景下，原德国联邦铁路开始致力于发展铁路高速货运。介绍铁路高速货运的界定、目标市场定位，分析高速货运产品经历了研发货运动车组、推出机车牵引的快运列车InterCargoExpress、与原德国邮政联合开行行包快运列车PIC以及与多家物流公司联合推出快捷联合运输产品XPressNet等发展历程。总结得出：德国铁路高速货物列车一般为连接货运中心的整列直达联合运输列车，目标市场主要为信件、快件和包裹运输，开展铁路高速货运需着重解决机车车辆改造、运营组织、前后端联合运输接驳和成本经济性等方面的问题。

关键词：德国铁路；高速货运；货运动车组；行包快运；PIC；XPressNet

1发展背景

1.1发展铁路高速货运的基础设施条件已具备。1970年，德国政府出台了以21世纪线路标准为基础的联邦铁路网扩建改造规划，提出了建设最高速度为300 km/h的高速铁路计划。在设计第一条新建高速铁路时，原德国联邦铁路（德国铁路股份公司DB的前身）就强调新建高速线应按客货混运模式建设，在选择曲线半径时，要求综合考虑长途旅客列车的舒适度和较慢传统货物列车的运行以及线路荷载和维修成本，规定线路纵向坡度最大为12.5‰，标准曲线半径为7 000 m、最小为5 100 m。并且在德国第一条高速新线开通前，原德国联邦铁路就已考虑如何利用高速线路推出新的快速货运产品，例如，20世纪80年代已开始研究高速铁路货运动车组，但由于各种原因并未付诸实施。1.2铁路包裹和快件运输市场份额大幅下降。20世纪70～80年代，德国对包裹和快件的运输需求快速上升，但铁路在该市场的运量却逐年下降。1970—1985年，原德国联邦铁路包裹和快件发送量分别从80万t降至40万t和从550万t降至270万t，而同期全社会包裹及快件货物发送量增加了近2倍，铁路的市场份额从40%下降到10%以下。对于这种情况，原德国邮政等物流公司认为主要原因是铁路缺乏具有吸引力的夜间快速货运产品[1]。1.3国家政策向铁路运输倾斜。1950—1990年间，在发展强劲的汽车工业和公路运输的冲击下，铁路货运市场份额从60%下滑至29%，1970—1990年间亏损额从12.5亿马克上升到49.4亿马克。但由于公路运输的快速发展带来了严重的社会问题和环境负担，德国政府认识到只有把公路运量向对环境污染最小的铁路转移，才能适应社会经济的发展并达到环保要求。20世纪80年代末，德国政府明确宣布要达到“让铁路承担更多运输任务”的目标，鼓励距离超过300 km的货物运输采用更加环保的铁路运输方式，为此，德国政府、铁路行业一直在探索哪部分由公路、航空承担的运输任务可转移至铁路[2]。

2产品设计及发展

2.1铁路高速货运的界定。从技术标准来看，德国铁路技术规范规定货物列车最长制动距离为700 m，由此将货物列车的速度限定在120 km/h以内。从运输速度及时间来看，卡车门到门运输的平均速度约为70 km/h，对于采用联合运输方式的铁路货运而言，前后端的集装箱转运各需约1 h，此外还需要1 h用于中途站停车作业，只有列车平均速度达到120 km/h，且运距在500 km以上，与卡车运输相比才具有速度优势[3]。在此背景下，将速度超过120 km/h、运距在500 km以上的铁路货运都称为铁路高速货运[2]。由于高速货运超过了技术规范中规定的速度限制，需要根据相关法律规定申请“允许运行”的特别许可。2.2产品目标市场定位。铁路货运产品通常包括整列运输、整车运输以及联合运输。由于联合运输灵活性高，可实现门到门作业，因此联合运输被视为铁路高速货运产品的主要形式。实践中，德国铁路高速货物列车被设计为来往于转运车站间的直达货物列车，中途尽量避免解编重组。高速线路在总线路里程中的占比越高、运距越长，铁路高速货运就越能发挥速度优势。铁路高速货运可承担以下细分市场中的货运任务：（1）包裹快递、零担货物运输市场。包裹快递和零担货物运输是货运市场的重要组成部分，要求快速、准时和可靠性高，一般将货物集装至7.15 m标准交换箱来运输。铁路高速货运产品可承担该市场中原本由航空或卡车完成的、大型货运中心间的长距离运输任务。例如，由德国联邦经济和技术部支持的“XPressNet”研究项目旨在将包裹快递和零担货物运输从公路转移至铁路。（2）精准配送市场。在该市场上，各地区物流公司互相合作，以达到德国境内24 h内、欧洲范围48 h内送达的目标。精准配送的客户主要包括汽车制造业、商业贸易公司等。相较于卡车运输易遭遇堵车风险，铁路高速货运可通过其配送的高可靠性获取部分市场。目前德国铁路在为汽车制造商提供零配件及整车物流领域取得了较为显著的成效。（3）取代部分航空货运。对铁路高速货运而言，航空货运市场也存在发展机会。例如，由欧盟资助的项目Cargo Rail Express（Carex）通过利用大型机场的货运中心，由铁路高速货运替代接续的中短途航空运输或卡车运输。上述大型机场只集中于少数几个大枢纽，如德国法兰克福、莱比锡和法国巴黎等。由于该市场对铁路货运的可靠性、货源的稳定性提出了较高要求，德国开展了数次让铁路货运取代莱比锡、法兰克福机场部分中转业务的尝试，但可能因为线路或货源原因，均未取得成功。2.3产品发展历程。德国高速铁路在设计之初就计划采用客货混运模式，因此在第一条高速铁路建成之前原德国联邦铁路就开始着手研究货运动车组，但并未付诸实施；1991年原德国联邦铁路在高速线路上开行机车牵引的快运列车（速度为160 km/h的InterCargoExpress），但该业务由于经济原因于1995年中断；2000年，DB与DHL合作共同开行了160 km/h的行包快运列车（PIC），并取得一定成效；2007年12月，德国政府联合DB等大型物流公司在PIC的经验基础上开展了XPressNet项目研究，旨在设计和开发高效、快捷的联合运输产品，2011年PIC产品降速后归入此项目范围内。2.3.1货运动车组ICE-G德国较早就开始研究货运动车组的可行性与技术方案，即在ICE 1列车基础上开发速度可达250 km/h的铁路高速货运动车组（ICE-G）。最初的设想中，ICE-G属于动力集中型动车组，头型与ICE动车组保持一致，中间则进行相应改造，以便装卸货物。但经研究发现，ICE-G的开行成本较高，初期平均速度只有130 km/h。在与普通货物列车时速接近的情况下，ICE-G需要进行大量调度干预才能保证列车的准点率，而且还会降低夜间线路货运能力。综合上述原因，ICE-G的研究仅停留在设计阶段，最终未付诸实施[4]。2.3.2InterCargoExpress列车1991年，随着ICE客运列车的投入使用以及汉诺威—维尔茨堡、斯图加特—曼海姆2条新建高速线路的开通，原德国联邦铁路推出了160 km/h的InterCargoExpress。列车采用客货通用的BR120型机车，设计时速达200 km；货车由两轴的侧板推拉式货车和集装箱平车构成，可运输标准集装箱、交换箱以及零担货物。1991年6月，InterCargoExpress每日20：00—次日6：00间在不来梅—斯图加特、汉堡—慕尼黑间成对开行。列车采用20辆编组，总质量为900 t，有效载质量为500 t。列车在新建线路上以160 km/h运行，在改造线路上以140 km/h运行。InterCargoExpress运行的线路中只有一部分是高速线路，相对于速度120 km/h的普通货物列车而言只能节省20多分钟，但用电更多、所能运输的集装器类型也有局限，因此该列车由于性价比不高于1995年停运。2.3.3行包快运列车（PIC）DB的铁路货运子公司与原德国邮政的子公司Dazas经过冗长的谈判后，于2000年1月合作开行了PIC。PIC由BR101型机车和Sgss703型转向架货车组成，装载ISO标准集装箱。2000年每日开行11列，主要于20：00—次日5：00运行在原德国邮政的13个中心之间。由于试运行取得了较好效果，之后PIC大大拓展了开行范围，从南北干线拓展到东西干线以及东南干线等。但由于缺乏货源，东西干线和东南干线的PIC几次中断，又几次恢复。2011年，DB取消PIC列车，改为XPressNet项目中的快捷联合运输（KT）产品，并将业务萎缩至南北干线和东西干线2条线路[5-7]。2.3.4XPressNet项目在成功开行PIC的基础上，2007年12月德国联邦经济和能源部联合DB、DHL、Hellmann、Kombiverkehr等大型物流公司开展了XPressNet项目研究，旨在设计和开发适应运输时效性强货物的铁路网络，并形成高效、协同的门到门联合运输产品。该产品与普通的联合运输产品相比，速度更快，准点率和可靠性更高，铁路要达到的准点率为98%，无缓冲时间[8-9]。该项目主要针对由卡车完成的快件、包裹运输，最终达到将部分快件、包裹运输业务转移至铁路的目的。XPressNet项目组首先调研了快捷货运所要求的速度和时间节点，确定140 km/h可以满足物流企业的需要，最终形成了连接德国各大经济中心的7条快速货运通道和铁路高速货运新产品。XPressNet列车每条线路每周开行5对，采用夕发朝至模式，例如，汉堡—慕尼黑线路，20：00从汉堡出发，次日4：30到达慕尼黑。XPressNet采用用于多式联运的普通货车，门到门的平均运输速度为108～120 km/h。

3主要经验

3.1绿色环保只占次要地位。德国政府历来重视气候保护和环境保护，由此带动物流企业、货主及大众也越来越关注物流的绿色环保性。尽管如此，物流企业在选择交通方式时，仍把成本和速度作为决定性条件，绿色环保只占据次要地位。对德国物流企业进行的调查显示，67.5%的企业不会为了减少二氧化碳排放而选择铁路运输。由于铁路联合运输本身灵活性相对较差，并不适合快递企业当下“小批量、多频次”的作业模式，如果铁路加上两端运输的平均速度低或成本比公路运输高，铁路在环保方面的优势很大程度上就会被抵消。从德国的经验看，卡车集装箱运输的成本通常为0.8欧元/km，门到门的平均运输速度为70 km/h，据此，铁路高速货运产品包括两端运输的平均速度至少要达到120 km/h，而成本不能高于0.8欧元/km。实践中，速度达到160 km/h的InterCargoExpress、PIC产品虽然速度快，但线路使用费比其他货运产品高65%，能耗也明显上升，运营成本远高于1.0欧元/km[3]。由于成本过高，上述2种产品最终予以取消或降速。3.2更实用和更经济是发展趋势。德国经历了从研发货运动车组到开行160 km/h的高速货物列车，再到采用140 km/h的联合运输的过程，可见，面对激烈的市场竞争，德国铁路高速货运的技术方案趋向实用性和经济性。由于货运动车组的研发费用、改装费用较高，且只能在夜间运行，运用效率较低，因此原德国联邦铁路很快放弃了货运动车组的设想，转为利用现有机车车辆发展160 km/h的快捷货运。机车方面，一般用于牵引旅客列车的BR120、BR101以及BR189型机车具备较高的作用系数，可直接用于快捷货运。货车方面，普通货车由于采用Y25型转向架，最高运营速度为120 km/h。对此，原德国联邦铁路采用了2种解决方案：一是鉴于快捷货运所运输的货物较轻，通过降低轴重的方法提高运行速度；二是开发新型、低噪声且保护线路的转向架，如DB自行研发了速度可达160 km/h的Sgss转向架，不仅速度更快，还安装了一般用于旅客列车的制动系统和集装箱中央锁定装置。由于专为铁路高速货运设计的货车通用性差、利用率低，所能运输的集装箱类型较少[10]。在2011年推行的XPressNet项目中，项目组抛弃了专用货车加客运机车的技术方案，选用了经简单改装运行速度即最高可达140 km/h的普通货车，由此快捷货运运行能耗更小，对货车改装和机车的技术要求更低，可装载的集装箱类型更多，通用性更大，而由于降速带来的时间延长可通过进一步优化运营组织予以补偿。3.3高效的运营组织是成功的关键。在列车运行计划方面，铁路高速货运采用夕发朝至的运营模式较为有利。夕发朝至的模式符合德国高速铁路“白天跑客，夜间跑货”的运营模式，也可使物流企业最大限度地利用白天时间进行快件的收集、包装及安检，符合快递业“前半夜分拣，后半夜运输，次日早晨派件”的运作方式[5]。但运营方面还须避免列车在隧道中会车以及尽量减少由速度不均衡造成路网利用率的下降。高速新线隧道的设计基本为单洞单线，但经提速的既有线以及早期新建高速线路的隧道很多是单洞双线，铁路高速货物列车在隧道内交会，会产生较大的气压波动，因此这种情况下必须通过停车来避免会车，由此降低了铁路高速货运的速度优势。此外，普通货物列车运行速度为120 km/h，快速货物列车会不断超车，造成路网利用率下降，也部分抵消了其在速度上的优势。在接驳运输方面，铁路高速货运通常是大型货运中心间的联合运输，因此前后端卡车运输必不可少，这就要求货运中心必须具备一定的空间用于转运。为配合前后端的卡车运输，DHL等物流公司为时效性强的快递货物在分拣中心以及各大转运车站间提供定时定点的公路接驳运输，接驳距离一般在20 km以内。为达到市场要求的时间节点，DHL和Hellmann通过自研发的信息系统提前告知转运中心货物的发送时刻，并在铁路货运过程中予以全程监控，尽可能减少装卸作业所需的时间。3.4多家物流企业共同参与是成功的保障。铁路高速货运列车通常由15～20节集装箱平车编组而成，每列车至少要装载40个交换箱才能覆盖成本，通常铁路公司单纯作为运输企业无法承担独立集货的任务，需要多家物流企业共同参与集货。PIC项目中，DB与原德国邮政采用企业和快递共同主导、合作的模式。原德国邮政主要负责组织货源，委托DB货运公司开行城际包裹列车，并向其支付相关费用。铁路企业负责相关固定资产的投资，如车辆的改造、购置和生产等，DB货运公司与德国铁路路网公司协商申请运行线，并向其支付使用费。其中，原德国邮政的货物仅占PIC列车30%的装载能力，剩余70%为其他物流企业服务。XPressNet项目则联合了DHL、Hellmann和Kombiverkehr等大型物流公司以及数家经营转运枢纽的公司共同参与（见图1）。3.5政府出台配套政策促进联合运输的发展。为促进铁路与公路的联合运输，德国政府制定了相应的配套政策：一是通过《公路运输条例》规定，与铁路、内河运输联运的卡车载质量可达到44 t，而单独公路运输限重为40 t；多式联运的卡车免收高速公路通行费；公铁联运距货运站200 km以内的公路运输可以在节假日和周日运输，而单一的公路运输卡车禁止在周日和节假日的0：00—22：00间运输，且要征收高速公路通行费。这为德国发展多式联运提供了政策基础。二是德国政府还对多式联运中转站进行资金补助，鼓励对集装箱集散地、车站等进行投资，规定对经营10年以上的投资项目可给予政府补贴。例如，德国目前有多式联运中转站122个，其中77个得到了政府的财政补贴。在联邦政府主导的物流园区规划建设中，将多式联运中转功能作为必要条件，联邦政府对联运设施设备的资助比例最高可达85%。

4结束语

德国铁路从20世纪80年代就开始考虑如何开展高速货运。从产品形式上看，德国铁路高速货运一般采用往返于大型货运中心之间的整列直达的联合运输列车，运行距离在500 km以上；从目标市场上看，德国铁路高速货运主要瞄准信件、快件和包裹运输市场，也从事部分精准配送任务，但数次取代部分短途航空运输的尝试均以失败告终。为体现铁路高速货运最核心的竞争力，即速度和成本优势，在实施过程中必须克服来自技术、运营、物流和经济等方面的问题。技术方面，必须研发适应高速行驶的货车，为降低成本和提高通用性，须尽可能将改造成本降至最低；运营方面，为避免空气压力出现巨大波动，应尽量避免快速货物列车与旅客列车在隧道中交会，并减少速度不均衡所造成的线路能力浪费；物流方面，要体现铁路高速货运的速度优势，必须合理安排前后端的公路运输，尽可能做到无缝衔接；经济性方面，铁路高速货运由于速度快，线路使用费、电费等均比普通货运高，降低成本只能通过尽量提高装载量，因此一般要与多家物流公司形成长期稳定的合作，政府也需出台相应的支持政策。

作者:方奕 单位:中国铁道科学研究院 科学技术信息研究所