德國鐵路長途客運新運營理念

1 引言

近年來，鐵路長途客運在德國越來越受歡迎，逐漸成為替代私家車和短途航空運輸的重要交通方式。這歸因于鐵路基礎設施的擴建、與長途公交競爭過程中價格政策的變化，以及鐵路作為環保交通方式吸引力的增加。

然而，鐵路在德國長途運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，其原因在于列車準點率難以保證，而且通常需要換乘（這一點對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飽和，根據目前的運營理念很難再擴大供給，導致列車時常人滿為患。

列車全自動駕駛技術以及其他新技術的發展可以解決上述問題，并催生全新的運營理念，進一步提高鐵路長途客運的吸引力。在這種背景下，產生了3 種鐵路長途客運運營新理念，即直達客車、直通運營及市區快速列車（S-Bahn）理念。

2 新運營理念產生的技術基礎

新運營理念產生的技術基礎為列車全自動駕駛技術、移動閉塞技術和列車虛擬連掛技術。

（1）列車全自動駕駛技術。可減少對運營人員的需求，從而降低列車的固定運營成本，同時還使短編組列車的應用成為可能。

（2）移動閉塞技術。移動閉塞是指后續列車根據與先行列車之間的距離和進路條件自動設定運行速度的閉塞方式。與基于固定閉塞距離的傳統固定閉塞技術（列車行車間隔時間較長）不同，移動閉塞技術可縮短行車間隔，從而提高線路的通過能力和鐵路運輸的效率。

（3）列車虛擬連掛技術。該技術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（相對制動距離）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是對列車控制技術的要求極高，列車控制系統必須與行駛中的列車保持安全且快速的數據連接，以便能夠實時評估其行駛狀態。

3 新運營理念概述

3.1 直達客車理念

直達客車理念的目標是在車輛物理連接的情況下盡可能實現零換乘。直達客車采用全自動駕駛的短編組長途客運列車。它們可以通過物理連接形成一列長列車，在長途客運干線上行駛；也可以在與支線網絡連接的干線末端解編成單輛或短編組列車行駛，此時其功能與目前已有的支線列車相同。如此，可以將支線網絡與長途客運干線網絡直接連接起來，從而實現各地的直通。

此理念可在上文所述的3 大技術基礎上實現，因為全自動駕駛列車在干線末端解編的成本很低，所需時間很短。旅客可在通過物理連接的車輛間穿行，從而實現在乘車過程中的換乘，使換乘的地點不再局限于車站。

3.2 直通運輸理念

直通運輸理念聚焦于通過列車虛擬連掛實現零換乘。該理念與直達客車理念的相同點是均采用全自動駕駛的短編組列車，通過在干支線網絡邊緣編組或解編列車，實現各地的直通。其區別在于車輛之間的連接形式不同，直達客車的各車輛間采用物理連接，而直通運輸列車的各車輛間采用虛擬連掛，每輛車實際上均處于獨立行駛的狀態，這樣可以提高線路的通過能力。

由于根據該理念德國各大城市之間均會設置直通線路，其線路網絡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到極限，導致客流量較少線路的列車需要繞道行駛。

這個理念的主要受眾是度假或節假日旅客，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 線路網絡的優勢轉移到鐵路長途客運上來，也就是保證長途客運列車的高發車頻次，用許多短編組列車替代長列車，使其運行更加頻繁，從而縮短換乘時間。這個理念實現的前提是通過列車全自動駕駛、虛擬連掛、移動閉塞技術大幅降低列車和線路運營的成本。

為研究該理念，本文根據德國各大城市的人口密度，創建了一個示例性的鐵路線路網絡，如圖1 所示。線路走向還考慮了德國國內較小城市之間的聯系。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，車站的設計應確保其擁有最大通過能力，如采用平行進路，或在必要時采用高架橋結構，以避免出現平交道口。

圖1 德國示例性線路網絡

3.4 小結

上述3 種新理念及傳統長途客運方式的對比如表1所示。

為對這些理念進行初步定性，本文選定了德國大城市列車站之間的10 條線路，并對上述3 種理念及傳統長途客運方式的旅客平均旅行時間、列車每日開行次數和平均換乘次數進行對比，對比結果如圖2 所示。由圖可知，直通運輸和S-Bahn 理念是2 個極端，而直達客車理念則為折中方案。因此，本文在第4章僅對直通運輸和S-Bahn 理念進行探討，并評估其各自的潛力和成本。

表1 3 種新理念及傳統長途客運方式對比表

圖2 3 種理念及傳統長途客運方式對比圖

4 理念評估

本文將根據以下參數，對直通運輸和S-Bahn 這2 個理念及傳統鐵路長途客運方式進行比較，以初步評估各種理念的成本和收益，并據此推出對基礎設施通過能力的要求：

（1）旅客平均旅行時間（旅行距離＞50 km）；

（2）平均換乘次數（整個旅程，旅行距離＞50 km）；

（3）列車每日開行次數；

（4）列車每日行駛里程；

（5）所需列車/車輛數量。

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

為計算旅客平均旅行時間，本文采用了一種模型模擬德國鐵路線路網絡中的客流量，該模型是根據《2015年德國聯邦交通道路規劃（BVWP 2015）》中交通網分析得出的旅客需求數據進行計算的。新理念對應的列車運行圖根據現有列車的旅行時間計算得出，只考慮德國境內的線路。

比較結果如表2 所示。

從表2 中可得出以下結論。

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

（2）2 種理念的旅客平均換乘次數均高于圖2 中的數據。直通運輸理念設定的減少換乘的目標并不能完全實現。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。根據對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相關用戶群的潛力。

（3）在車輛需求方面，直通運輸理念需要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。這相當于目前線路網絡中服役車輛數量的近2 倍。考慮到德國近期推行的“強大鐵路”和“德國節拍”戰略，以及乘客數量將增加1 倍的預測，車輛需求增加1 倍的估計也并不過分。

（4）列車每日行駛里程數顯著增加，表示列車運輸服務供應充足。

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

表2 直通運輸理念、S-Bahn 理念及傳統長途客運方式對比表

5 結語

綜上所述，3 種理念共同的優點是可根據預期的需求增長，增加鐵路長途客運服務的供應量，并能夠減少換乘，縮短候車時間，避免無吸引力線路的出現，從而提高運輸服務質量。但這些理念也必然要求對鐵路基礎設施和車輛擴大投資，從而導致成本大幅提高。因此，只能通過發展和應用列車全自動駕駛、移動閉塞、列車虛擬連掛等新技術降低成本，使這些理念得以實現。

圖3 直通運輸和S-Bahn 理念在各個站點的乘客平均旅行時間對比