重載化背景下鐵路貨車最佳經(jīng)濟(jì)年限分析研究

李丹凝

(中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 鐵道技術(shù)研修學(xué)院，北京 100081)

我國重載運輸達(dá)到世界領(lǐng)先主要體現(xiàn)在路網(wǎng)規(guī)模和質(zhì)量、裝備和創(chuàng)新能力、安全和效率等方面，為了實現(xiàn)到2020年重載鐵路技術(shù)世界領(lǐng)先的發(fā)展目標(biāo)，應(yīng)加快提高貨車軸重。與此同時，貨車作為鐵路貨物運輸?shù)闹匾d體，車種車型較多且參數(shù)各異，由于裝載的貨物品類也存在差異，即使是同一車種，不同車型的運輸效率、運用檢修情況也不盡相同，管理難度較大。因此，確定貨車最佳經(jīng)濟(jì)年限，充分發(fā)揮優(yōu)勢車型的使用效率，及時報廢老舊車型，加速推廣新型大軸重貨車，是貨車管理中亟待解決的問題。

1 鐵路貨車成本收益分析

1.1 鐵路貨車保有量分析

1.1.1 鐵路貨車車種結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)對2002—2017年鐵路貨車保有量總體變動趨勢的統(tǒng)計分析，貨車保有量總體呈現(xiàn)增長的趨勢，2013年之后受貨運市場形勢的影響，貨車保有量保持在71萬輛相對穩(wěn)定的水平。由于鐵路貨車的專用性和較長的使用周期，貨車保有量變動趨勢與鐵路貨運量變化趨勢相對一致[1]。隨著貨運形勢的好轉(zhuǎn)，2017年貨車保有量增長至75.4萬輛，潛在貨車供給能力增強(qiáng)。2002—2017年鐵路貨車總保有量及主要車種構(gòu)成情況如圖1所示。

在鐵路貨車構(gòu)成中，敞車、平車、棚車和罐車是主要車種，占比較大。其中，敞車是鐵路貨車的主力車種，占絕對比例；其次為棚車、平車和罐車；其他車種的合計數(shù)量也具有相當(dāng)規(guī)模。

圖1 2002—2017年鐵路貨車總保有量及主要車種構(gòu)成情況Fig.1 Inventory of railway wagons and major vehicle type composition from 2002 to 2017

1.1.2 鐵路貨車按載重分類情況分析

由于不同時期對鐵路貨車按凈載重劃分的標(biāo)準(zhǔn)存在一定的差異，為合理統(tǒng)一分析維度，按照貨車凈載重50 ～ 70 t作為分類依據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。2002—2017年鐵路貨車整體按凈載重分類標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成占比情況如圖2所示。

圖2 2002—2017年鐵路貨車整體按凈載重分類標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成占比情況Fig.2 Proportions of different types of railway wagons according to net load from 2002 to 2017

從圖2可以看出，各載重級別保有量的變化趨勢表明，隨著鐵路運輸企業(yè)對運輸效率和效益關(guān)注度的提高，以及鐵路貨車裝備技術(shù)水平的提升，鐵路貨車的重載化程度顯著提升。70 t及以上級別車輛保有量水平呈現(xiàn)逐年快速增長的趨勢，由2002年的占比0.18%快速增長為2017年的49.81%，接近鐵路貨車保有量的一半。與此同時，80 t及以上鐵路貨車基本為敞車，這表明對于以大宗散堆裝貨物為主要貨源的鐵路運輸企業(yè)而言，重載化發(fā)展的車種主要體現(xiàn)在敞車的重載化發(fā)展方面。

我國是資源、人口分布不均衡的大陸型國家，其中資源主要分布在西部、北部地區(qū)，工業(yè)集中在東部、南部地區(qū)，這也決定了我國鐵路貨運以能源、原材料等大宗貨物為主的特點[2]。隨著我國環(huán)保治理力度的加強(qiáng)和運輸結(jié)構(gòu)的調(diào)整，鐵路大宗貨物運量上升，大宗貨物仍然是我國鐵路貨運的支柱貨源。

1.2 鐵路貨車成本收益分析

1.2.1 鐵路貨車成本因素分析

從鐵路貨運收入對應(yīng)的全成本角度分析，主要包括鐵路線路等固定設(shè)施相關(guān)成本和移動裝備相關(guān)成本[3]。針對鐵路貨車成本收益分析，測算分析時不考慮固定設(shè)施相關(guān)成本。因此，鐵路貨車運行成本主要包括固定設(shè)備購置成本、維修費、運營費、人工費、財務(wù)費、管理費用等，相關(guān)的支出劃分為車輛購置費、維修費、運營費、財務(wù)費4部分，而其他成本支出與收入關(guān)聯(lián)度不大，因而視同不變或同比例變動。

具體來說，車輛購置費即采購成本，主要包括研制費、生產(chǎn)費和其他費用，在成本測算時，可以根據(jù)車輛的使用年限，以折舊的形式分?jǐn)偟矫總€運用年度。維修成本主要包括產(chǎn)品壽命周期發(fā)生的日常維修和更新改造費用，主要考慮車輛的日常維修費用，即車輛運用中產(chǎn)生的維修成本，車輛維修成本與維修周期、維修內(nèi)容相關(guān)，即主要考慮廠修及段修成本。運營費主要包括產(chǎn)品使用中消耗性費用，主要考慮機(jī)車車輛運行能耗，鐵路貨車的運行能耗費用主要是機(jī)車的牽引能耗，相同編組重量的列車運輸在同等運距下能耗基本一致。財務(wù)成本主要包括項目的籌資成本、銀行手續(xù)費等，暫不考慮。

1.2.2 鐵路貨車收入因素分析

鐵路貨車的收入主要來源于貨運收入，主要與運價、運量相關(guān)。針對整車、零擔(dān)、集裝箱等類別，分別有不同的運費計算方法；不同性質(zhì)的貨物及尺寸，制定有相應(yīng)的費率標(biāo)準(zhǔn)，具體可參考發(fā)改價格[2015] 183號的規(guī)定。另外，與車輛的購置成本相對應(yīng)，還需要考慮車輛的處置回收殘值收入，即車輛使用年限達(dá)到使用壽命后可以回收的價值。

2 鐵路貨車最佳經(jīng)濟(jì)年限分析框架構(gòu)建

結(jié)合對鐵路貨車收入和成本的對應(yīng)關(guān)系，從同一車種車型、不同種車種車型替代等2個維度，層層遞進(jìn)建立鐵路貨車最佳經(jīng)濟(jì)使用年限分析體系。另外，在各車型的經(jīng)濟(jì)效益比較時，應(yīng)在同一維度下開展。針對不同車種車型的貨車，在投入產(chǎn)出、量化成本與收入分析時，為了便于比較，簡化計算，采用同一牽引定數(shù)進(jìn)行分析，即牽引定數(shù)相同，在滿軸滿載的條件下，依據(jù)現(xiàn)階段收入結(jié)算辦法規(guī)定，計算各車型全壽命周期內(nèi)的效益情況。主要思路：針對相同車型，通過計算其全壽命周期內(nèi)的收益情況，合理確定使用年限、報廢年限。重載化背景下，由于技術(shù)的升級改造，同一車種不同車型的效益情況有差異，通過計算不同車型在最佳使用年限內(nèi)不同時間節(jié)點替換時的收入變動和與之相匹配的成本變動情況，比較分析鐵路貨車最佳經(jīng)濟(jì)年限。

2.1 同一車種車型最佳經(jīng)濟(jì)年限

假設(shè)在滿軸滿載運輸條件下每年的運輸收入一定，即假設(shè)各年份貨車周轉(zhuǎn)時間、平均運距及檢備率不變，而且運價水平相同。對于同車型替換，在確定最佳經(jīng)濟(jì)年限時，只從成本角度出發(fā)進(jìn)行計算即可，即從貨車成本角度評價繼續(xù)使用存量貨車，還是采取報廢新購的決策。

根據(jù)對鐵路貨車成本的分析，成本因素主要涉及車輛購置費、維修費、能耗成本等。由于同一牽引定數(shù)、運輸距離條件下，消耗的能耗相同，所以從增量成本的角度，這里只需要考慮車輛購置費及維修費，根據(jù)相關(guān)成本的關(guān)系做出合理的采購報廢決策，評價車輛的最佳經(jīng)濟(jì)年限。

在貨車運用周期內(nèi)，車輛購置費隨著運用年度的增加，每年分?jǐn)偟某杀緮?shù)額逐步降低，類似于財務(wù)折舊的概念。而維修費方面，在貨車維修結(jié)算單價差異化的背景下，貨車全周期維修成本將呈現(xiàn)隨貨車運用年度而產(chǎn)生調(diào)整變化的情況，各年度的維修成本也采取相應(yīng)的方式計算，隨著運用時間的增加，運用周期內(nèi)各年度平均維修成本應(yīng)呈現(xiàn)上升的趨勢。基于這種變化，可以構(gòu)建貨車全壽命周期成本分析體系，采取運用周期內(nèi)的年度平均成本指標(biāo)進(jìn)行評價，運用周期內(nèi)年度平均總成本最小的年度即為貨車的最佳經(jīng)濟(jì)年限。

購置成本發(fā)生在第0年，維修成本根據(jù)各車型修程來確定，由此可知各年份成本發(fā)生情況。設(shè)N表示年份，則可以計算出使用到第N年的平均購置費及累計維修費，并計算出第N年的平均維修費。

第N年平均成本合計=第N年平均購置費+第N年平均維修費

2.2 不同車種車型最佳經(jīng)濟(jì)年限

在各車種車型的最佳經(jīng)濟(jì)年限確定之后，由于技術(shù)的升級改造，需要用效益更好的車型代替老舊車型，在何時替換則是需要解決的問題。在收入因素方面，由于不同車種車型每年的運輸收入不同且差異較大，這也是造成不同車型效益差異的關(guān)鍵因素，因而在分析不同車種車型的替代關(guān)系時，需要引入收入因素。在成本因素方面，仍然以車輛購置費及維修費為重點進(jìn)行考量。車型替換分2種情況：①如果被替換的老舊車型換作他用，即在其他線路上繼續(xù)使用，有新型車后可以隨時替換；②如果老舊車型強(qiáng)制報廢，不再繼續(xù)使用，則需要根據(jù)效益分析的結(jié)果進(jìn)行綜合測算，以確定替換時間。

在老舊車型強(qiáng)制報廢的情況下，在舊車的最佳經(jīng)濟(jì)年限內(nèi)，替換(即舊車報廢)前，需要考慮舊車的折舊費、維修費、運輸收入，替換后需要考慮舊車剩余的折舊費、新車的收益，從而計算出整個壽命周期內(nèi)的總收益。該總收益與不報廢舊車(一直使用舊車到最佳使用年限)的總收益相減，差值最大的年份即為最佳替代年限。換言之，在舊車強(qiáng)制報廢后，新車的收益在抵減了舊車的剩余折舊后，與繼續(xù)使用舊車相比，收益差值最大的年份即為不同車種車型替換時的最佳經(jīng)濟(jì)年限。因此，確定不同車種車型最佳經(jīng)濟(jì)年限主要步驟如下。

（1）運輸收入。根據(jù)載重和編組數(shù)量，以及貨物平均運程、貨車周轉(zhuǎn)時間、檢備率的數(shù)據(jù)，可以得到整列的年周轉(zhuǎn)量及年周轉(zhuǎn)次數(shù)。結(jié)合貨物對應(yīng)的運價率，可以計算年運輸收入，即年運輸收入=(載重×貨物運價基價1 +周轉(zhuǎn)量×貨物運價基價2)×周轉(zhuǎn)次數(shù)。

（2）被替換車型的剩余收益。根據(jù)上節(jié)方法，可以計算出被替換車型的最佳使用年限，結(jié)合該車型的殘值率，計算相應(yīng)的折舊率。在車輛的最佳使用壽命內(nèi)，可以計算出每個年份的折舊費、維修費及運輸收入。如果被替換車型在使用了A年后被替換，則可以計算出被替換車型剩余年限的折舊費、維修費及運輸收入，即假設(shè)在這(25-A)年內(nèi)繼續(xù)使用該車型，則可以得到的收益。被替換車型的剩余收益=剩余運輸收入-剩余折舊費-剩余維修費。

（3）替換車型的年均收益。在替換車型的最佳使用年限內(nèi)，可以計算出該車型的總折舊費、維修費及運輸收入，則替換車型的年均收益= (總運輸收入-總折舊費-總維修費) /最佳使用年限。如果被替換車型在使用了A年后被替換，剩余年份內(nèi)，替換車型的總收益=替換車型的年均收益×(被替換車型的最佳使用年限-A)。

（4）最佳經(jīng)濟(jì)年限的確定。分別計算各年份替換時被替換車型的剩余收益，以及替換車型的總收益。由于是強(qiáng)制報廢，因此在剩余年限內(nèi)，替換車型不僅要比被替換車型的收益高，還要考慮到被替換車型的折舊，才能替換，差值最大的年份才是最佳替換節(jié)點。收益差值=替換車型的總收益-被替換車型的剩余收益-被替換車型的剩余折舊費。

3 案例分析

3.1 典型車種車型選擇

運輸裝備技術(shù)重載化方面，在既有線70 t通用貨車技術(shù)基礎(chǔ)上，我國已完成了27 t軸重系列通用貨車的研制，C80E、P80等貨車已完成運用考驗、取證等技術(shù)程序；綜合我國目前已具備的機(jī)車條件，以及重載列車配套的列車操控、電空制動技術(shù)和既有裝卸貨設(shè)施的適應(yīng)性情況，27 t軸重C80E、GQ80等通用貨車具備批量生產(chǎn)、可進(jìn)一步推廣應(yīng)用的條件[4]。因此，案例分析選擇21 t軸重通用敞車為21 t軸重鐵路貨車的代表車種，并選擇C64型通用敞車(以下簡稱C64)為21 t軸重運煤通用敞車(載重60 t級)的代表車型；選擇27 t軸重通用敞車為27 t軸重鐵路貨車的代表車種，并選擇C80E型通用敞車(以下簡稱C80E)為27 t軸重運煤通用敞車(載重80 t級)的代表車型。

3.2 典型車型經(jīng)濟(jì)年限計算

3.2.1 C64、C80E貨車最佳經(jīng)濟(jì)年限分析

（1）車型基本參數(shù)分析比較。C64、C80E貨車車型參數(shù)如表1所示。由表1可以看出，C80E車型載重有了明顯提升，其載重自重比較其他車型也有所提高，車輛運用效率增加。

表1 C64、C80E貨車車型參數(shù)Tab.1 Parameters of C64 and C80E

國際重載標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定車輛軸重達(dá)到27 t及以上、列車質(zhì)量8 000 t及以上、150 km及以上的線路上年運量4 000萬 t及以上，三者具二[5]。因此，選定牽引定數(shù)10 000 t作為同一維度進(jìn)行計算。根據(jù)相應(yīng)車型的載重和自重，結(jié)合牽引定數(shù)，可以計算出C64和C80E貨車的編組數(shù)量分別為119輛和93輛。

（2）成本計算。車輛購置費方面，根據(jù)工廠提供的相關(guān)車型采購價格，結(jié)合各車型編組輛數(shù)，可以得到各車型整列購置成本。維修費方面，貨車在使用中的主要費用為檢修費用。根據(jù)原鐵道部科技司2012年7月公布的《大軸重貨車暫行技術(shù)條件》(鐵科技[2012] 154號)對車輛的檢修周期規(guī)定為：大軸重貨車第一個廠修期為10年、第二個廠修期為8年，使用年限25年內(nèi)共2次廠修；段修周期為2年，使用年限25年內(nèi)共10次段修。根據(jù)《鐵路貨車廠修規(guī)程》[6]《鐵路貨車段修規(guī)程》[7]，C64貨車每9年進(jìn)行一次廠修，每1.5年進(jìn)行一次段修，因此使用年限內(nèi)，C64貨車共2次廠修、14次段修。結(jié)合差異化后的廠修、段修單價及各車型的編組輛數(shù)，可以得到相應(yīng)廠修、段修年份整列的維修費用。

（3）成本核算及最佳經(jīng)濟(jì)年限確定。根據(jù)上述計算方法，C64貨車使用年限內(nèi)平均成本如圖3所示，C80E貨車使用年限內(nèi)平均成本如圖4所示。

圖3 C64貨車使用年限內(nèi)平均成本Fig.3 Average costs of C64 in service

圖4 C80E貨車使用年限內(nèi)平均成本Fig.4 Average costs of C80E in service

從圖中可以看出，2種車型的年均成本呈現(xiàn)出下降的趨勢。因此，針對同一車型，平均成本合計最低的年份即為最佳經(jīng)濟(jì)年限。C64貨車在第25年平均成本最低，為364.09萬元，則最佳經(jīng)濟(jì)年限為25年，與其技術(shù)壽命相同。C80E貨車在第25年平均成本最低，為336.77萬元，則最佳經(jīng)濟(jì)年限為25年，與其技術(shù)壽命相同。

3.2.2 C80E替換C64貨車的最佳經(jīng)濟(jì)年限分析

（1）運輸收入計算。由于C64、C80E貨車主要用于煤炭、礦石、鋼材、木材、機(jī)械設(shè)備等大宗物資運輸，而大宗貨物中煤炭占了絕對比例，因此計算時取國家發(fā)展和改革委員會公布的國家鐵路貨物4號運價率近似進(jìn)行收入計算。在相關(guān)參數(shù)不變的情況下，可以計算出C64和C80E整列貨物列車年運輸收入分別為5 021.2萬元、5 146.4萬元。

（2）C64貨車剩余收益計算。基于以上計算結(jié)果，C64貨車的最佳使用年限為25年，結(jié)合《中國鐵路總公司固定資產(chǎn)管理辦法》(鐵總財[2015]45號)對貨車凈殘值率為4%的規(guī)定，折舊率為3.84%。以此為基礎(chǔ)，計算C64貨車的剩余收益。

（3）C80E貨車年均收益計算。C80E貨車的最佳使用壽命為25年，則折舊率也為3.84%。以此為基礎(chǔ)，計算C80E貨車的年均收益及總收益。

（4）收益差值計算。分別計算各年份替換時的收益差值。C80E替換C64貨車收益差值計算結(jié)果如圖5所示。

圖5 C80E替換C64貨車收益差值計算結(jié)果Fig.5 Results of pro fit difference when replacing C64 with C80E

從圖5可以看出，在C64貨車的每一個廠修周期(即第9年、第18年)內(nèi)，收益差值呈現(xiàn)出交替上升的趨勢，但是每經(jīng)歷一次廠修，收益差值就會有一個顯著的下降。因此，針對不同車型，收益差值最高的年份即為不同車型替換時的最佳經(jīng)濟(jì)年限。以C80E貨車替換C64貨車為例，第8.5年最高，為650.44萬元，則替換的最佳經(jīng)濟(jì)年限為第8年，即C64貨車第一次廠修前。如果在實際運用中，C64貨車已經(jīng)過了第一個廠修期，收益差值第二高的年份為第17.5年，收益差值為347.47萬元，則此時應(yīng)在第17年替換，即C64貨車第二次廠修前。如果C64貨車已經(jīng)過了第二個廠修期，從全壽命經(jīng)濟(jì)效益評價的角度，在其使用年限內(nèi)不再進(jìn)行替換，該種處置方式較為合理。

3.3 結(jié)果分析

根據(jù)效益評價的原理，同車型替換時，平均成本合計最低的年份為最佳經(jīng)濟(jì)年限。通過對相關(guān)數(shù)據(jù)的計算，C64和C80E貨車在技術(shù)壽命內(nèi)的年均運用成本逐漸降低，從經(jīng)濟(jì)性的角度最佳經(jīng)濟(jì)年限均為25年，等同于技術(shù)壽命，在整個運用過程中可以呈現(xiàn)出規(guī)模效應(yīng)，可以按照現(xiàn)行的修程修制加以運用。但是，在實際運用過程中，C64貨車已屬老舊車型，已逐漸被70 t敞車如C70所替代，隨著C80E貨車的研發(fā)與推廣，根據(jù)市場需求，老舊車型的淘汰勢在必行[8]。

隨著鐵路貨車重載化的不斷推進(jìn)，案例從效益評價的角度，對C80E貨車替換C64貨車進(jìn)行了分析，如果C64貨車調(diào)至其他線路繼續(xù)使用，則可以隨時用效益高的C80E貨車替換掉效益低的C64貨車；如果強(qiáng)制報廢，則應(yīng)以收益差值最高的年份作為替換的最佳經(jīng)濟(jì)年限。通過對相關(guān)數(shù)據(jù)的計算，該收益差值呈現(xiàn)周期性規(guī)律，隨著C64貨車運用年限的增加，收益差值在廠修周期間顯著降低，收益差值在廠修周期內(nèi)波動上升。因此，根據(jù)計算結(jié)果，建議在C64貨車第一個廠修前強(qiáng)制報廢，盡快加速C80E貨車的推廣使用，如果C64貨車已經(jīng)處于第二個廠修周期內(nèi)，則在C64貨車第二個廠修前強(qiáng)制報廢，否則繼續(xù)使用，不再提前報廢。

需要指出的是，上述結(jié)論是在一定的前提和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行分析并計算得出的。隨著數(shù)據(jù)和相關(guān)車輛運用信息的不斷完善和充實，得到的結(jié)果會更為準(zhǔn)確，但分析評價的框架、思路及計算的過程是一致的，需要根據(jù)計算的結(jié)果進(jìn)行綜合考量并制定相關(guān)決策。

4 結(jié)束語

發(fā)展重載運輸是實現(xiàn)大宗物資運輸降本、提質(zhì)、增效的最佳途徑[9]。發(fā)展鐵路重載運輸，全面提升重載運輸技術(shù)創(chuàng)新、運營管理和技術(shù)裝備的現(xiàn)代化水平，對充分發(fā)揮鐵路運輸安全、經(jīng)濟(jì)、綠色、環(huán)保等比較優(yōu)勢，提高國家綜合交通運輸能力具有重要的戰(zhàn)略意義。結(jié)合貨車精細(xì)化管理的要求，從全壽命周期的角度，從同一車型最佳經(jīng)濟(jì)年限、不同車型替換的最佳經(jīng)濟(jì)年限2個維度對貨車最佳經(jīng)濟(jì)年限加以分析計算，同時結(jié)合重載化發(fā)展要求，以C64和C80E為代表車型進(jìn)行案例分析，根據(jù)計算結(jié)果提出車輛使用、報廢建議，充分發(fā)揮優(yōu)勢車型的使用效率、有效滿足貨運市場需求、不斷優(yōu)化貨車資產(chǎn)結(jié)構(gòu)，推進(jìn)貨車的健康管理。