“双碳”目标下铁路专用线全生命周期效益计算方法

Calculation Method of Full Life Cycle Benefit of Railway Special Line amid “Carbon Peaking and Carbon Neutrality”

摘要

预期效益是铁路专用线项目建设立项决策的核心依据。基于全生命周期理念分析了新建铁路专用线全生命周期成本的构成并构建了其计算模型。基于吸引货流转移的特征，提出了碳减排、货物运输方式节支和全生命周期的收益模型，测算了某水泥企业拟建铁路专用线的全生命周期效益，结果表明，专用线每年可为该企业减少碳排放约3.5万t，节约运输费用0.25亿元，取得全生命周期碳减排收益与货物运输方式节支共计1.46亿元。研究表明：物料运距超过350 km时，大型工矿企业可考虑新建专用线；专用线项目可行性研究时，可将货物运输方式节支的1.1倍作为其综合收益；研究提出的全生命周期效益计算方法，可为专用线项目预可研中的效益评价和多个项目并存时政府的建设时序分析提供快速测算的理论方法。

Abstract

The expected benefit is the core basis for the decision-making of railway special line project construction. According to the full life cycle concept, the composition of the full life cycle cost of the newly built railway special line was analyzed, and its calculation model was constructed. Based on the characteristics of attracting cargo flow transfer, a profit model covering carbon emission reduction, transportation cost saving, and full life cycle was proposed. The full life cycle benefit of the railway special line to be built by a cement enterprise was calculated. The results show that the special line can reduce the carbon emission of the enterprise by about 35 000 tons per year and save the transportation cost by 25 million yuan. A benefit of 146 million yuan was achieved in terms of reducing carbon emissions and saving transportation costs throughout the full life cycle. The research shows that after the material transportation distance exceeds 350 km, large industrial and mining enterprises can consider building new special lines; in the feasibility study of the special line project, 1.1 times the transportation cost savings can be used as its comprehensive income; the full life cycle benefit calculation method proposed in this paper can provide theoretical support for fast calculation of the benefit evaluation in the pre-feasibility study of the special line project and the construction timing analysis of multiple government projects.

Graphical abstract

关键词

铁路专用线 / 全生命周期 / 成本分析 / 效益分析 / 碳减排

Key words

Special Railway Line / Full Life Cycle / Cost Analysis / Benefit Analysis / Carbon Emission Reduction

0　引言

碳排放及相关气候变化问题越来越受到重视^[1]。在交通运输领域，“公转铁”是完成“双碳”目标的重要举措之一。近年来，各级政府部门陆续出台相关政策以推进实现“公转铁”，2021年12月国务院印发的《推进多式联运发展优化调整运输结构工作方案(2021—2025年)》将“推动大宗物资‘公转铁’”列为重点任务。专用线作为解决铁路运输“最后一公里”问题的重要抓手，因其建设的预期效益较低，企业建设积极性不高，部分线路甚至被废弃。如何盘活既有专用线资源，积极推进专用线建设，是企业专用线建设立项决策的关键。

在当前交通运输领域快速发展的背景下，成本效益分析法作为一种重要的经济评估工具，已被广泛应用于各类交通基础设施项目的评价与决策中。通过全面比较项目实施过程中的所有成本与预期效益，该方法能够精准衡量项目的经济价值和社会贡献^[2]，特别是在城际铁路枢纽的综合开发设计^[3]、公交专用道建设^[4]、城际铁路项目^[5]、城市轨道交通网络扩展^[6]以及物流中心规划^[7]等方面，成本效益分析法的应用已取得了显著成效。

众多学者围绕公转铁碳减排效益展开了深入研究。李利军等^[8]综合评估了天津地区货运公转铁的经济、社会及环境效益，为政策制定提供了有力依据；杨晓乐等^[9]通过建立货运公转铁碳减排模型，量化评估邯黄公司实施公转铁后的碳减排成效；索延栋^[10]不仅考虑了经济效益和环境效益，还纳入了安全、健康及其他社会效益，构建了更为全面的综合效益评估模型；陶学宗等^[11]基于改进的ASIF方法，对集装箱公转铁的减排潜力进行了科学评估，为行业减排路径提供了新思路。

尽管公转铁研究已取得丰富的成果，但现有研究大多聚焦于铁路长途运输与两端公路短驳运输，对于铁路末端专用线运输的深入探讨相对匮乏。特别是针对企业专用线的全生命周期效益分析，目前仍属于研究空白。鉴于此，通过综合运用成本效益分析法，对某水泥生产企业拟建的专用线项目进行深入剖析，构建全生命周期成本、收益及效益模型，全面评估专用线项目的经济可行性、环境友好性和社会贡献度，以期为企业专用线项目的投资决策提供科学依据和实践指导，对于推动交通运输行业的绿色低碳转型具有重要意义。

1　铁路专用线全生命周期成本分析

1.1　成本构成分析

根据全生命周期理论，专用线成本可分为规划设计成本、建设成本、运营维护成本与报废拆除成本。规划设计成本一般为工程总造价的1%左右，企业发展过程中也无需考虑报废拆除，故专用线成本仅考虑建设成本和运营维护成本。

（1）建设成本分析。建设成本包括土建工程投资和机车车辆购置费(或租赁费)。

土建工程投资包括征地拆迁、路基工程、桥涵工程、隧道工程、轨道工程、通信及信号工程、电力及电力牵引供电工程、站场工程、房屋工程及其他运营生产设备及建筑物等的建造成本，还包括临时设施等间接费用、预备费、工程造价增长预留费等。如果专用线建设使用贷款，还应包括建设期贷款利息。考虑到专用线建设需控制成本，建议采用内燃机车调车或蓄电池机车调车，此时不计算电力牵引供电工程的成本。

机车车辆购置费用于采购机车和货车。因专用线的长度一般较短，车列可采用调车机车牵引。即在企业场站进行编组，采用调车机车将车列牵引至铁路正线车站，再改为本务机车牵引车列。若企业货运量不大，可租用机车。对于车辆而言，若企业货运量较大，可采用自备车，反之可租赁。因此，机车车辆购置费以购置费或租赁费的形式计入成本。

（2）运营维护成本分析。运营维护成本包括线路日常维护成本、行车设备维护成本和机车车辆维护成本。

中小企业大多将专用线委托给铁路部门代为维护^[12]，此时线路日常维护成本、行车设备维护成本、机车车辆维护成本以向铁路部门支付服务费的形式存在。铁路专用线代运营代维护费应按铁路部门上限标准取值。

对于大煤矿、钢铁厂等大型企业，运量大、线路多、延展里程长，线路、行车设备、机车车辆可自行维护。此时，运营维护成本主要体现为设备费、配件费、材料费、维护人员工资等。当运量较低时，购置机车车辆会出现闲置而产生较高的运营成本，可选择租赁的方法，此时运营维护成本体现为租赁费。

1.2　全生命周期成本模型

为了更准确地分析全生命周期成本，采用折现率法构建成本模型。资金有时间价值，折现率i在计算期内动态变化。为计算方便，参考目前折现率常见取值方法，假定折现率i在全生命周期内保持不变。建设成本为建设年限内累加每年投资的净现值得到。运营维护成本为投入运营年份至全生命周期内累加每年的维护费净现值得到。由此，可得到铁路专用线全生命周期成本现值。

C={\displaystyle \sum _{t=\mathrm{1}}^{T_{\mathrm{1}}}}{C}_t{(\mathrm{1}+i)}^{-t}+{\displaystyle \sum _{t\mathrm{\text{'}}=T_{\mathrm{1}}+\mathrm{1}}^T}{C}_{t^{\text{'}}}{(\mathrm{1}+i)}^{-t\mathrm{\text{'}}}⑴

式中：C为铁路专用线全生命周期成本现值，元；C_t 为第t年建设费用，元；C_t' 为第t'年运营维护费用，元；T₁为铁路专用线建设年限，年；T为铁路专用线全生命周期，年；i为折现率，铁路目前取8%。

2　铁路专用线全生命周期收益分析

2.1　货流转移分析

铁路专用线解决了点到点运输难题，可吸引企业货流由公路(或部分由公路)转移至铁路，单股货流转移示意图如图1所示。单股货流转移有2种：①原采用公路直达运输的中长距离货流，转移至拟建专用线-既有铁路-既有专用线(或公路短驳)，此种情况的碳减排效益较为显著；②原企业发端由公路短驳至铁路车站、再经既有铁路中长途运输的货流，转移至拟建专用线-既有铁路-既有专用线(或公路短驳)，此时仅在企业发端专用线的路段内实现了货流转移，碳减排收益低于第①种情况。

2.2　全生命周期收益测算方法

铁路专用线建设阶段无收益，铁路专用线全生命周期收益仅限于运营阶段。因此，专用线建设项目为企业自身带来的收益，包括碳减排收益与货物运输方式节支。碳减排收益指因货物运输方式转变使货物全程运输碳排量减少而产生的收益；货物运输方式节支指因货物运输方式改变使货物全程运输费用降低而产生的支出节约值。以企业发端为例，分析专用线全生命周期收益。

2.2.1　碳减排收益

公路运输涉及柴油货车、汽油货车、电力货车等运载工具，此处仅考虑柴油货车和汽油货车。各运输方式不同环节运载工具类型如表1所示。为了使测算模型简单适用，假定A，B，C3种运输方式的发端单位重量货物的装车工作量相等，到端单位重量货物的卸车工作量相等。故不计入其产生的碳排放量和费用，不影响碳减排收益分析结果和货物运输费用节约数值。

在专用线运营阶段，设企业采用A方式运输中有a股货流、B方式运输中有b股货流均转移至C方式运输，A方式下a股货流产生的碳排放量为E_A，B方式下b股货流产生的碳排量为E_B，转移货流采用C方式运输产生的碳排放量为E_C，则拟建专用线碳减排量\mathrm{\Delta }E可表示为

\mathrm{\Delta }E=E_A+E_B-E_C⑵

为将碳减排量货币化，引入碳交易政策，构建拟建专用线在运营阶段的全部碳减排收益I₁。

I_{\mathrm{1}}=\mathrm{\Delta }E\times c⑶

式中：c为碳配额均价，元/t。

货物列车属于移动源，其碳排放测算方式大体上可分为自上而下算法及自下而上算法。其中，自上而下算法是由能源消耗量及相应能源的能量转换因子来计算碳排放量，能源消耗量已知时，其计算较为简单^[13]。最典型的自上而下方法的改进为作业活动-方式结构-能耗强度-排放因子(ASIF)方法^[14]，采用该方法构建B方式与C方式运输过程中的碳排放量测算模型。

（1）A方式碳排放量E_A 测算。A方式为全程公路运输，其中的a股货流产生的碳排放量计算式为

E_A={\displaystyle \sum _{i=\mathrm{1}}^{\mathrm{2}}}{\displaystyle \sum _{x=\mathrm{1}}^a}{m}_x\times l_{x，A}\times S_{i，A}^{}\times I_{i，A}^{}\times F_{if，A}^{}⑷

式中：m_x 为方式A中第x股货流量，t；l_x，A 为第x股货流采用A方式运输的距离，km；S_i，A 为采用A方式运输的第i种运载工具所占比重，%；I_i，A 为采用A方式运输的第i种运载工具的能耗强度，L/(t·km)或kW·h/(t·km)；F_if，A 为采用A方式运输的第i种运载工具所消耗能源f的排放系数，kg/L或kg/(kW·h)。

（2）B方式碳排放量E_B 测算。B方式包括发端公路运输、铁路干线运输、到端公路或铁路专用线运输及货物途中装卸产生的碳排放，其中的b股货流产生的碳排放量计算式为

E_B=E_{B\mathrm{1}}+E_{B\mathrm{2}}⑸

E_{B\mathrm{1}}={\displaystyle \sum _{j=\mathrm{1}}^{\mathrm{4}}}{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{1}}^{\mathrm{3}}}{\displaystyle \sum _{y=\mathrm{1}}^b}{m}_y\times l_{y，B}^n\times S_{y，B}^{nj}\times I_{y，B}^{nj}\times F_{y，B}^{njf}⑹

E_{B\mathrm{2}}={\displaystyle \sum _{y=\mathrm{1}}^b}{q}_{y，B}\times m_y\times E_{ZY}⑺

式中：E_B1，E_B2分别为B方式货流于发端与到端之间运输产生的碳排放量和因运输方式转换产生的碳排放量，tCO₂；m_y 为方式B的第y股货流量，t；n为运输过程，n=1，2，3分别表示发端公路运输、铁路干线运输和到端运输；l_{y，B}^n为第y股货流采用B方式运输的第n个运输过程的运输距离，km；S_{y，B}^{nj}为运载工具j的所占比重，%；I_{y，B}^n为运载工具j的能耗强度，L/(t·km)或kW·h/(t·km)；F_{y，B}^{njf}为运载工具j所消耗能源f的排放系数，kg/L或kg/(kW·h)；q_y，B 为第y股货流采用B方式运输的运输方式转换次数，次；E_ZY 为转运碳排放因子，kgCO_2e/t。

（3）C方式碳排放量E_C 测算。C方式包括发端和铁路干线运输、到端公路或铁路专用线运输及货物途中装卸产生的碳排放。当A方式和B方式的货流转移至C方式时，采用C方式运输产生的碳排放量计算式为

E_C=E_{C\mathrm{1}}+E_{C\mathrm{2}}⑻

E_{C\mathrm{1}}={\displaystyle \sum _{k=\mathrm{1}}^{\mathrm{4}}}{\displaystyle \sum _{p=\mathrm{1}}^{\mathrm{3}}}{\displaystyle \sum _{z=\mathrm{1}}^{a+b}}{m}_z\times l_{z，C}^p\times S_{z，C}^{pk}\times I_{z，C}^{pk}\times F_{z，C}^{pkf}⑼

E_{C\mathrm{2}}={\displaystyle \sum _{z=\mathrm{1}}^{a+b}}{q}_{z，C}\times m_z\times E_{ZY}⑽

式中：E_C1，E_C2分别为C方式货流于发端与到端之间运输产生的碳排放量和C方式货流因运输方式转换产生的碳排放量，tCO₂；m_z 为经A方式或B方式转移的第z股货流的流量，t；p为运输过程，p=1，2，3分别表示发端铁路专用线运输、铁路干线运输和到端运输；l_{z，C}^p为第z股货流采用C方式运输的第p个运输过程的运输距离，km；S_{z，C}^{pk}为运载工具k的所占比重，%；I_{z，C}^{pk}运载工具k的能耗强度，L/(t·km)或kW·h/(t·km)；F_{z，C}^{pkf}为运载工具k所消耗能源f的排放系数，kg/L或kg/(kW·h)；q_Z，C 为第z股货流采用C方式的运输方式转换次数，次。

2.2.2　货物运输方式节支

在专用线运营阶段，设A方式下a股货流的货物运输费用为I_A，B方式下b股货流的货物运输费用为I_B，当A方式与B方式货流转移至C方式时，C方式货流的货物运输费用为I_C，则拟建专用线货物运输方式节支I₂为

I_{\mathrm{2}}=I_A+I_B-I_C⑾

（1）A方式运输费用I_A测算。

I_A={\displaystyle \sum _{x=\mathrm{1}}^a}{m}_x\times l_{x，A}^{}\times C_g⑿

式中：C_g为公路货运的单位运费，元/(t·km)。

（2）B方式运输费用I_B 测算。B方式运输费用包括发端公路短驳运输费用、铁路干线运输费用及到端短驳运输费用和货物途中装卸费用，其计算式为

I_B={\displaystyle \sum _{y=\mathrm{1}}^b}{m}_y\times (l_{y，F}\times g+q_{y，B}\times e)+{\displaystyle \sum _{y=\mathrm{1}}^b}{I}_y^T+{\displaystyle \sum _{y=\mathrm{1}}^b}{I}_y^D⒀

当到端为公路运输时，第y股货流的到端短驳运输费用I_y^D为

I_y^D=m_y\times g_y⒁

当到端为铁路专用线运输时，产生取送车费用，第y股货流的到端短驳运输费用I_y^D为

I_y^D=m_y\times \mathrm{2}{l}_{y，td}^{}\times h_y⒂

式中：l_{y，F}^{}为第y股货流的发端公路短驳运输距离，km；g_y 为第y股货流的公路短驳费率，元/(t·km)；e为中转装卸费，元/t；I_y^T为第y股货流的铁路干线运输费用，元；I_y^D为第y股货流的到端短驳运输费用，元；l_{y，td}^{}为第y股货流的到端铁路专用线长度，km；h_y 为第y股货流的铁路取送车费率，元/(t·km)。

（3）C方式运输费用I_C测算。C方式运输费用包括发端铁路专用线运输费用、铁路干线运输费用及到端短驳运输费用和货物途中装卸费用。当A方式与B方式的货流转移至C方式后，采用C方式运输费用计算式为

I_C={\displaystyle \sum _{z=\mathrm{1}}^{a+b}}{m}_z\times (\mathrm{2}{l}_{zyx}\times h_z+q_{z，C}\times e)+{\displaystyle \sum _{z=\mathrm{1}}^{a+b}}{I}_z^T+{\displaystyle \sum _{z=\mathrm{1}}^{a+b}}{I}_z^D⒃

式中：l_{zyx}为企业拟建铁路专用线长度，km；h_z 为第z股货流的铁路取送车费率，元/(t·km)；I_z^T为第z股货流的铁路干线运输费用，元；I_z^D为第z股货流的到端短驳运输费用，元。

当到端为公路运输时，第z股货流的到端短驳费用I_z^D为

I_z^D=m_z\times g_z⒄

式中：g_z为第z股货流的公路短驳费率，元/(t·km)。

当到端为铁路专用线运输时，产生取送车费用，第z股货流的到端短驳费用I_z^D为

I_z^D=m_z\times \mathrm{2}{l}_{z，td}\times h_z⒅

式中：l_{z，td}为第z股货流的到端铁路专用线长度，km。

2.2.3　全生命周期收益模型

在专用线运营阶段，设第t'年的碳减排收益为I_1t'，货物运输方式节支为I_2t'，考虑资金的时间价值，构建专用线全生命周期收益现值。

I={\displaystyle \sum _{t^{\text{'}}=T_{\mathrm{1}}+\mathrm{1}}^T}(I_{\mathrm{1}{t}^{\text{'}}}+I_{\mathrm{2}{t}^{\text{'}}}){(\mathrm{1}+i)}^{-t^{\text{'}}}⒆

式中：I为铁路专用线全生命周期收益现值，元；I_1t' 为第t'年碳减排效益，元；I_2t' 为第t'年货物运输费用节约效益，元。

3　铁路专用线全生命周期效益测算方法

将铁路专用线全生命周期收益与成本的差值作为全生命周期效益，其计算式为

B={\displaystyle \sum _{t^{\text{'}}=T_{\mathrm{1}}+\mathrm{1}}^T}(I_{\mathrm{1}{t}^{\text{'}}}+I_{\mathrm{2}{t}^{\text{'}}}){(\mathrm{1}+i)}^{-t^{\text{'}}}-({\displaystyle \sum _{t=\mathrm{1}}^{T_{\mathrm{1}}}}{C}_t{(\mathrm{1}+i)}^{-t}+{\displaystyle \sum _{t\text{'}=T_{\mathrm{1}}+\mathrm{1}}^T}{C}_{t^{\text{'}}}{(\mathrm{1}+i)}^{-t\text{'}})⒇

采用投资回收期的方法对专用线建设项目进行评价。投资回收期也称返本期，是反映项目技术方案盈利能力的静态指标。动态投资回收期是在计算回收期时考虑了资金的时间价值，其计算式为

{\displaystyle \sum _{t^{\text{'}}=T_{\mathrm{1}}+\mathrm{1}}^{T^{\mathrm{\text{'}}}}}(I_{\mathrm{1}{t}^{\text{'}}}+I_{\mathrm{2}{t}^{\text{'}}}){(\mathrm{1}+i)}^{-t^{\text{'}}}-({\displaystyle \sum _{t=\mathrm{1}}^{T_{\mathrm{1}}}}{C}_t{(\mathrm{1}+i)}^{-t}+{\displaystyle \sum _{t\text{'}=T_{\mathrm{1}}+\mathrm{1}}^{T\text{'}}}{C}_{t^{\text{'}}}{(\mathrm{1}+i)}^{-t\text{'}})=\mathrm{0} 21

式中：T'为动态投资回收期，年，动态投资回收期越短，项目的经济效益就越高。

铁路专用线建设项目累计成本-收益-效益折现值示意图如图2所示，C₁为专用线项目的建设总投资。建设总投资C₁一般是固定的，随着运营的推进，累计成本值(初值为C₁)逐年增加，但增速低于累计收益值，累计收益减去累计成本即可得到每年末的累计效益值。当累计效益值为0时，可求得动态投资回收期T'。

4　案例分析

4.1　案例概况

为了分析所提出成本和效益模型的合理性，选择某家工矿企业进行验证。所选工矿企业应具备以下条件：①原材料或产量较大；②原材料或产品适合铁路运输，且运距较长；③货物运到期限要求不高；④企业属于碳交易八大行业；⑤10 km范围内存在运营铁路。经过梳理筛选，选择石家庄某水泥生产企业(以下简称“Z厂”)为例进行分析。Z厂主要生产水泥和熟料，其销售地主要包括河北省各地市、北京市、天津市、山西省、山东省、河南省。实地考察后发现，Z厂邻近已有一条铁路专用线(以下简称“TH专用线”)为X企业和Y企业服务，故将其作为专用线效益分析的数据来源。

根据Z厂提供的销售数据，统计其运量和运距。因Z厂在S市和T市有同类的企业，Z厂在这2个市的销量极低，货运量不予统计。Z厂主要原材料来自于矿山，无大宗运进物资，故不予统计在内。在销量较大的各市中，R市主要采用B方式运输，其余9市主要采用A方式运输。邻近五省(市)也主要采用A方式运输。为简化货物周转量的计算，分别统计A，B2方式运往河北省各市和周边各省(市)的近3年平均总运量与平均运距(以市中心、省会城区中心为运距计算基准)，A方式货物的近3年平均总运量和平均运距如表2所示，B方式货物的近3年平均总运量和平均运距如表3所示。Z厂未来20年内无改扩建需求，假定其未来年运量不变。

水泥、熟料有散装水泥罐车运输、袋装水泥集装箱运输或公路货车运输等方式。其中散装水泥罐车运输可节约包装费并降低运输成本，无尘装卸与密封储运可减少粉尘排放，环境保护效益高。假定转移货流全部采用散装水泥罐式集装箱(20 ft)运输，以便于公路与铁路运输方式的转换。

根据现行铁路线路设计规范，Z厂地形适合自建专用线，其与TH专用线接轨(接轨点距既有铁路正线上的X站中心1.5 km)，货物线长500 m(2条)，连接线长1 500 m，线路总长2.5 km，Z厂拟建铁路专用线示意图如图3所示。拟建专用线工程建设难度低，可一年内竣工投运；按照企业规划，线路将于2029年建成，2030年投运。

4.2　数据来源

（1）运量与运距。一般而言，铁路的经济运距为500 km以上。水泥运输具有低时间价值和集装箱运输特点，可采用20 ft罐式集装箱的铁路经济运距范围，取350 km以上^[15]。为此，对于A方式货流转移至C方式货流的转换模式，仅考虑本省的I市、J市、K市、L市以及N省、Q市；对于R市，原本主要采用铁路运输，新增企业专用线后，预期仍将继续采用铁路运输方式，即全转化为C方式。转移货流预期数据如表4所示，其中N省原货流52.3万t，转移32.8万t，Q市原货流39.2万t，转移18.5万t，其他市(I市、J市、K市、L市、R市)货流全部转移。

在采用C方式运输的货流中，到端均按无铁路专用线考虑(有专用线时，其效益会更佳)，且公路短驳距离最长为20 km，超过该值则其经济性变差，为简化计算，在实际计算中，到端短驳距离按20 km计算。

（2）各运载工具所占比重和能耗强度。企业专用线全部为内燃机车牵引。根据《2023年铁道统计公报》，2023年我国铁路电化率75.2%，故假定电力机车完成75%的任务量，内燃机车完成25%的任务量。根据《中国铁道年鉴2022》，内燃机车能耗强度(单位周转量能耗)取37.67 kg/(10⁴ t·km)，电力机车能耗强度(单位周转量能耗)取108.11 kW·h/(10⁴ t·km)。通过企业调研，A方式长途、B方式短驳均采用柴油货车；柴油货车能耗强度取5.6 L/(100 t·km)^[16]。

（3）碳排放系数。柴油碳排放系数取3.1 kgCO₂/kg^[16]。根据生态环境部发布的《关于做好2023—2025年发电行业企业温室气体排放报告管理有关工作的通知》，2022年度全国电网平均碳排放因子0.570 3 kgCO₂/(kW·h)。转运碳排放因子取0.156 kgCO₂/t^[17]。

（4）碳配额均价。根据上海环境能源交易所发布的最新全国碳市场每年综合价格行情及成交信息(2023年1月3日—2023年12月29日)数据，2023年全国碳排放配额成交均价为68.15元/t，对于未来年的碳价，基于已有研究对2060碳中和情景下碳价的预测^[18]，未来碳价预测如表5所示。

（5）运价。公路罐车运价取0.38元/(t·km)，短驳25 km以内按起步价10元/t计^[19]。公路装卸车费10元/t，铁路装卸仓储及相关杂费30元/t^[20]，即运输方式转换1次产生的装卸费为20元/t。

根据《铁路货物运价规则》，罐式集装箱的运价率按“铁路货物运价率表”的规定加成30%计算，则罐式集装箱货物运费的计算式为：罐式集装箱运费=(基价1+基价2×运价里程)×箱数×(1+30%)。

根据铁路95306网相关数据，20 ft集装箱的基价1为440元/TEU，基价2为3.185元/(TEU·km)，此外，20 ft集装箱的取送车费为4.05元/(TEU·km)。

4.3　案例计算结果及分析

专用线土建工程投资取0.43亿元/km^[21]，则工程投资为1.075亿元。因调车机车的维护、保养、驾驶等工作较为复杂，故考虑租赁，租赁费取360万元/a(含司机工资、维修保养费、燃油费)；罐式集装箱也考虑租用，参照铁路95306网相关数据，20 ft集装箱使用费为运价里程250 km以内35元/TEU；运价里程251 km以上，每增加100 km加收6元/TEU，不足100 km的部分按100 km计算，考虑罐式集装箱的空返，则转移货流共产生集装箱使用费275.544万元/a。参照铁路专用线运营维护的上限标准，其运营维护成本为77.175万元/a。根据构建的碳减排收益模型与货物运输方式节支模型，计算得到预计Z厂2030年拟建专用线碳减排收益如表6所示，预计Z厂2030年拟建专用线货物运输方式节支如表7所示。

由表6和表7可知。

（1）建设专用线并投运后，除R市外，Z厂货物运输碳排放降低率总体在90%左右，充分说明公转铁所产生的碳收益良好；原本采用铁路运输的R市，发端的短驳公转铁后，碳排放降低率也能达到30%以上，说明专用线在公转铁中也能起到货流吸引作用和减碳作用。

（2）公转铁后，除Q市外，运输费用可节约20%以上，充分说明经济收益显著；运输费用的降低，有利于吸引其他邻近企业货流实现公转铁。

（3）Q市的运输费用节约收益仅为3.3%，系因该地与Z企业的铁路运距比公路运距长113 km所致；由此可认为，当铁路运距远高于公路运距时，运输费用节约率下降较快，甚至出现运价倒挂，此时会降低专用线的吸引能力。

（4）建设专用线后，碳减排收益达到369.83万元/a，运输费用节约收益达到2 516万元，碳减排收益约为运输费用节约收益的10%，该数值可作为专用线项目建设必要性论证的快速估算系数；即在运输费用节约收益的基础上增加10%，作为专用线的综合经济收益。

考虑资金的时间价值，铁路专用线运营20年(到2049年)后，按铁路常用的8%折现率折算到2029年初，全生命周期的成本现值为1.64亿元，收益现值为3.10亿元，效益现值为1.46亿元，预计2035年成本与收益持平，投资回收期为7年。该专用线预期效益显著，这是Z厂与其他企业共用专用线的结果。由此可认为，近邻(或串连)企业群、产业园区联合建设专用线，其预期综合效益一般会较为显著。

5　结束语

通过构建铁路专用线全生命周期成本、收益和效益模型，并采用企业案例定量计算拟建铁路专用线的成本、收益和效益。对于大型工矿企业，当原材料或产品运距超过350 km后，可考虑新建铁路专用线(但线路不宜太长)，通过中长距离运输的公转铁，所产生的货物运输费用节约收益和碳减排收益开始凸显。案例中，企业专用线碳减排收益约为货物运输方式节支的1/10；类似地进行专用线项目可行性研究时，可粗略地将运输费用节约效益的1.1倍作为其综合收益；当需要提高综合收益的测算精度时，可根据新建专用线长度情况(与本案例中的2 km线路长度做比较)做出合理调整。在既有专用线旁新建大型工矿企业，从企业引出专用线与既有专用线接轨，利用其进行原材料及产品运输，应作为未来专用线建设、企业选址规划和运输规划的一个重要考量因素。产业园区、位置相近的大型工矿企业、可利用专用线串连的工矿企业应充分利用政府的双碳政策联合建设专用线、共享专用线过轨权，是预期综合效益较高、值得推广的一种公转铁模式。

参考文献

[1] 袁振洲，袁晓敬，杨　洋，等. 城市轨道交通低碳效应研究综述[J]. 铁道运输与经济，2024，46(8)：8-23，57.

[2] YUAN Zhenzhou， YUAN Xiaojing， YANG Yang，et al. Review on Research of Low-Carbon Effects in Urban Rail Transit[J]. Railway Transport and Economy，2024，46(8)：8-23，57.

[3] 姚敏峰. 市郊轨道交通车站核心区城市设计[M]. 南京：东南大学出版社，2018.

[4] 王子璇. 基于成本效益分析的地下城际铁路枢纽综合开发设计[D]. 北京：北京交通大学，2022.

[5] 王　瑶. 公交专用道全寿命周期成本效益分析理论与方法研究[D]. 西安：长安大学，2014.

[6] 高　龙，谢秉磊，宗传苓，等. 城际铁路建设项目全寿命周期成本效益测算[J]. 交通科技与经济，2023，25(5)：66-71.

[7] GAO Long， XIE Binglei， ZONG Chuanling，et al. Life Cycle Cost-Benefit Calculation of Intercity Railway Construction Project[J]. Technology & Economy in Areas of Communications，2023，25(5)：66-71.

[8] 杨　洋，王雪纯，袁振洲，等. 基于碳回收期理论的城市轨道交通碳减排效应测算[J]. 交通运输系统工程与信息，2023，23(5)：1-11，23.

[9] YANG Yang， WANG Xuechun， YUAN Zhenzhou，et al. Calculation for Carbon Emission Reduction Effect of Urban Rail Transit Based on Carbon Recovery Period Theory[J]. Journal of Transportation Systems Engineering and Information Technology，2023，23(5)：1-11，23.

[10] 赵艳艳. 基于成本效益的铁路货运站向物流中心转型的可行性分析[D]. 兰州：兰州交通大学，2014.

[11] 李利军，常媛媛，贾书琳. 天津货运“公转铁”综合效益分析[J]. 铁道运输与经济，2023，45(1)：82-87.

[12] LI Lijun， CHANG Yuanyuan， JIA Shulin. Comprehensive Benefit Analysis of “Shifting Freight Traffic from Road to Railway” in Tianjin[J]. Railway Transport and Economy，2023，45(1)：82-87.

[13] 杨晓乐，孙凯扬，贾腾飞，等. “双碳” 背景下邯黄公司港口货运公转铁减碳量测评研究[J]. 铁道货运，2024，42(12)：81-87，97.

[14] YANG Xiaole， SUN Kaiyang， JIA Tengfei，et al. Carbon Reduction Amount Evaluation of Hanhuang Port Freight Transit from Highways to Railways under the Background of “Carbon Peaking and Carbon Neutrality”[J]. Railway Freight Transport，2024，42(12)：81-87，97.

[15] 索延栋. 城域大宗货物运输公转铁综合效益分析[D]. 石家庄：石家庄铁道大学，2022.

[16] 陶学宗，吴　琴，尹传忠. 绿色交通目标下集装箱“公转铁”的CO₂减排潜力评估[J]. 气候变化研究进展，2019，15(6)：660-669.

[17] TAO Xuezong， WU Qin， YIN Chuanzhong. CO₂ Reduction Potential of Shifting Containers from Road to Rail for Green Transport Development[J]. Climate Change Research，2019，15(6)：660-669.

[18] 武中凯，鲁　玉，尹传忠，等. 基于模糊综合评价的铁路专用线建设及经营模式研究[J]. 铁道运输与经济，2017，39(4)：53-57.

[19] WU Zhongkai， LU Yu， YIN Chuanzhong，et al. Study on the Mode of Railway Industrial Siding Construction and Operation Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation[J]. Railway Transport and Economy，2017，39(4)：53-57.

[20] 蒋文韬，吴　兵. 道路交通碳排放测算方法研究综述[J]. 综合运输，2023，45(3)：93-97，109.

[21] JIANG Wentao， WU Bing. A Review on the Measurement Method of Carbon Dioxide Emission from Road Traffic[J]. China Transportation Review，2023，45(3)：93-97，109.

[22] SCHIPPER L， MARIE C.Transportation and CO₂ Emissions：Flexing the Link：a Path for the World Bank[R].Washington DC：World Bank Environmentally and Socially Sustainable Development，1999.

[23] 徐广岩. 内陆集装箱多式联运经济运距研究[J]. 铁道运输与经济，2019，41(12)：39-44，76.

[24] XU Guangyan. A Study on Economic Transport Distance of Inland Container Multi-Modal Transport[J]. Railway Transport and Economy，2019，41(12)：39-44，76.

[25] 杨　瑞. “公转铁” 政策对铁路货运业经济效益及碳排放效果影响分析：以地方铁路为例[D]. 北京：北京交通大学，2022.

[26] 沈志军，杨　斌. 考虑碳排放下的集装箱物流运作策略研究[J]. 武汉理工大学学报，2012，34(5)：70-75.

[27] SHEN Zhijun， YANG Bin. Considering Greenhouse Gas Emission in Operation Strategies of Container Logistics[J]. Journal of Wuhan University of Technology，2012，34(5)：70-75.

[28] 张希良，黄晓丹，张　达，等. 碳中和目标下的能源经济转型路径与政策研究[J]. 管理世界，2022，38(1)：35-66.

[29] ZHANG Xiliang， HUANG Xiaodan， ZHANG Da，et al. Research on the Pathway and Policies for China’s Energy and Economy Transformation Toward Carbon Neutrality[J]. Journal of Management World，2022，38(1)：35-66.

[30] 高文杰. 梅州市蕉岭县水泥铁路专用线运量研究[J]. 铁道货运，2020，38(5)：10-16.

[31] GAO Wenjie. A Study on Traffic Volume of Jiaoling Cement Railway Special Line in Meizhou City[J]. Railway Freight Transport，2020，38(5)：10-16.

[32] 姚尚君. “公转铁”背景下铁路网车流组织与扩能改造优化研究[D]. 北京：北京交通大学，2023.

[33] 王人洁，王　玮，杨道源，等. 内蒙古自治区交通运输结构调整减排成本效益分析[J]. 交通节能与环保，2022，18(4)：34-39.

[34] WANG Renjie， WANG Wei， YANG Daoyuan，et al. Cost-Benefit and Emission Reduction Analysis of Transportation Structural Adjustment in Inner Mongolia Autonomous Region[J]. Transport Energy Conservation & Environmental Protection，2022，18(4)：34-39.

基金资助

河北省社会科学发展研究课题(20230203029)

河北省自然科学基金项目(E2021210142)