重载化背景下铁路货车最佳经济年限分析研究
李丹凝
(中国铁道科学研究院集团有限公司 铁道技术研修学院，北京 100081)
摘 要： 为了提升重载运输技术装备水平，需要对铁路货车资产进行有效的管理。以铁路重载化发展为背景，在概述铁路货车保有量现状及车种结构的基础上，对铁路货车成本因素和收入因素进行分析，进而从同一货车车型使用时的最佳经济年限，以及不同货车车型替换的最佳经济年限2个维度，对铁路货车的最佳经济年限加以分析，确定报废旧车、替换新车时间，筛选典型车种车型进行案例分析，为评价不同车种车型经济年限分析提供研究论据。
关键词： 铁路货车；重载化；车种结构；保有量；经济年限；成本收益分析
我国重载运输达到世界领先主要体现在路网规模和质量、装备和创新能力、安全和效率等方面，为了实现到2020年重载铁路技术世界领先的发展目标，应加快提高货车轴重。与此同时，货车作为铁路货物运输的重要载体，车种车型较多且参数各异，由于装载的货物品类也存在差异，即使是同一车种，不同车型的运输效率、运用检修情况也不尽相同，管理难度较大。因此，确定货车最佳经济年限，充分发挥优势车型的使用效率，及时报废老旧车型，加速推广新型大轴重货车，是货车管理中亟待解决的问题。
1 铁路货车成本收益分析
1.1 铁路货车保有量分析
1.1.1 铁路货车车种结构分析
根据对2002—2017年铁路货车保有量总体变动趋势的统计分析，货车保有量总体呈现增长的趋势，2013年之后受货运市场形势的影响，货车保有量保持在71万辆相对稳定的水平。由于铁路货车的专用性和较长的使用周期，货车保有量变动趋势与铁路货运量变化趋势相对一致[1]。随着货运形势的好转，2017年货车保有量增长至75.4万辆，潜在货车供给能力增强。2002—2017年铁路货车总保有量及主要车种构成情况如图1所示。
在铁路货车构成中，敞车、平车、棚车和罐车是主要车种，占比较大。其中，敞车是铁路货车的主力车种，占绝对比例；其次为棚车、平车和罐车；其他车种的合计数量也具有相当规模。
图1 2002—2017年铁路货车总保有量及主要车种构成情况
Fig.1 Inventory of railway wagons and major vehicle type composition from 2002 to 2017
注：数据来源于2002—2017年《全国铁路统计资料汇编》。
1.1.2 铁路货车按载重分类情况分析
（2）成本计算。车辆购置费方面，根据工厂提供的相关车型采购价格，结合各车型编组辆数，可以得到各车型整列购置成本。维修费方面，货车在使用中的主要费用为检修费用。根据原铁道部科技司2012年7月公布的《大轴重货车暂行技术条件》(铁科技[2012] 154号)对车辆的检修周期规定为：大轴重货车第一个厂修期为10年、第二个厂修期为8年，使用年限25年内共2次厂修；段修周期为2年，使用年限25年内共10次段修。根据《铁路货车厂修规程》[6]《铁路货车段修规程》[7]，C64货车每9年进行一次厂修，每1.5年进行一次段修，因此使用年限内，C64货车共2次厂修、14次段修。结合差异化后的厂修、段修单价及各车型的编组辆数，可以得到相应厂修、段修年份整列的维修费用。
由于不同时期对铁路货车按净载重划分的标准存在一定的差异，为合理统一分析维度，按照货车净载重50 ～ 70 t作为分类依据进行统计分析。2002—2017年铁路货车整体按净载重分类标准构成占比情况如图2所示。
图2 2002—2017年铁路货车整体按净载重分类标准构成占比情况
Fig.2 Proportions of different types of railway wagons according to net load from 2002 to 2017
注：数据来源于2002—2017年《全国铁路统计资料汇编》。
从图2可以看出，各载重级别保有量的变化趋势表明，随着铁路运输企业对运输效率和效益关注度的提高，以及铁路货车装备技术水平的提升，铁路货车的重载化程度显著提升。70 t及以上级别车辆保有量水平呈现逐年快速增长的趋势，由2002年的占比0.18%快速增长为2017年的49.81%，接近铁路货车保有量的一半。与此同时，80 t及以上铁路货车基本为敞车，这表明对于以大宗散堆装货物为主要货源的铁路运输企业而言，重载化发展的车种主要体现在敞车的重载化发展方面。
我国是资源、人口分布不均衡的大陆型国家，其中资源主要分布在西部、北部地区，工业集中在东部、南部地区，这也决定了我国铁路货运以能源、原材料等大宗货物为主的特点[2]。随着我国环保治理力度的加强和运输结构的调整，铁路大宗货物运量上升，大宗货物仍然是我国铁路货运的支柱货源。
张家姐妹从小就跟着父母听昆曲，大姐元和、三妹兆和演主角，二毛允和呢，则是永远的配角，为主角们插科打诨、开锣喝道。
1.2 铁路货车成本收益分析
（3）成本核算及最佳经济年限确定。根据上述计算方法，C64货车使用年限内平均成本如图3所示，C80E货车使用年限内平均成本如图4所示。
从铁路货运收入对应的全成本角度分析，主要包括铁路线路等固定设施相关成本和移动装备相关成本[3]。针对铁路货车成本收益分析，测算分析时不考虑固定设施相关成本。因此，铁路货车运行成本主要包括固定设备购置成本、维修费、运营费、人工费、财务费、管理费用等，相关的支出划分为车辆购置费、维修费、运营费、财务费4部分，而其他成本支出与收入关联度不大，因而视同不变或同比例变动。
具体来说，车辆购置费即采购成本，主要包括研制费、生产费和其他费用，在成本测算时，可以根据车辆的使用年限，以折旧的形式分摊到每个运用年度。维修成本主要包括产品寿命周期发生的日常维修和更新改造费用，主要考虑车辆的日常维修费用，即车辆运用中产生的维修成本，车辆维修成本与维修周期、维修内容相关，即主要考虑厂修及段修成本。运营费主要包括产品使用中消耗性费用，主要考虑机车车辆运行能耗，铁路货车的运行能耗费用主要是机车的牵引能耗，相同编组重量的列车运输在同等运距下能耗基本一致。财务成本主要包括项目的筹资成本、银行手续费等，暂不考虑。
3.2.1 C64、C80E货车最佳经济年限分析
步骤2 对子制造任务集合MTask={mt1,mt2,,mtn}进行逐个任务类型判断，获得子制造任务类型矩阵TP(MTask)。
（4）加热温度：可以根据材质确定，根据材料不同，可以选择材料的焊后热处理温度或略低于热处理温度。加热时间可不需要太长，一般控制在将加热区域温度均匀，且能够将整个壁厚加热到同一温度为准。
1.2.2 铁路货车收入因素分析
一道橙色的光从一面石墙中斜射出来。基地深坑的顶部是一个个玻璃窗格，在玻璃上方，有个建筑物能让阳光透进来。当我们坐火车经过时，它也许就是车窗外一幢普通建筑。
铁路货车的收入主要来源于货运收入，主要与运价、运量相关。针对整车、零担、集装箱等类别，分别有不同的运费计算方法；不同性质的货物及尺寸，制定有相应的费率标准，具体可参考发改价格[2015] 183号的规定。另外，与车辆的购置成本相对应，还需要考虑车辆的处置回收残值收入，即车辆使用年限达到使用寿命后可以回收的价值。
2 铁路货车最佳经济年限分析框架构建
结合对铁路货车收入和成本的对应关系，从同一车种车型、不同种车种车型替代等2个维度，层层递进建立铁路货车最佳经济使用年限分析体系。另外，在各车型的经济效益比较时，应在同一维度下开展。针对不同车种车型的货车，在投入产出、量化成本与收入分析时，为了便于比较，简化计算，采用同一牵引定数进行分析，即牵引定数相同，在满轴满载的条件下，依据现阶段收入结算办法规定，计算各车型全寿命周期内的效益情况。主要思路：针对相同车型，通过计算其全寿命周期内的收益情况，合理确定使用年限、报废年限。重载化背景下，由于技术的升级改造，同一车种不同车型的效益情况有差异，通过计算不同车型在最佳使用年限内不同时间节点替换时的收入变动和与之相匹配的成本变动情况，比较分析铁路货车最佳经济年限。
2.1 同一车种车型最佳经济年限
假设在满轴满载运输条件下每年的运输收入一定，即假设各年份货车周转时间、平均运距及检备率不变，而且运价水平相同。对于同车型替换，在确定最佳经济年限时，只从成本角度出发进行计算即可，即从货车成本角度评价继续使用存量货车，还是采取报废新购的决策。
斫轮徐，则甘而不固；疾，则苦而不入。不徐不疾，得之于手而应于心，口不能言，有数存焉于其间。（斫轮：有的书上写成“斲轮”，砍木头做车轮的意思。“斫”和“斲”都读zhuó。徐：宽松，这里指车孔大了。甘而不固：滑动而不牢固。疾：紧，这里指车孔小了。无苦而不入：滞涩而难进入。）
根据对铁路货车成本的分析，成本因素主要涉及车辆购置费、维修费、能耗成本等。由于同一牵引定数、运输距离条件下，消耗的能耗相同，所以从增量成本的角度，这里只需要考虑车辆购置费及维修费，根据相关成本的关系做出合理的采购报废决策，评价车辆的最佳经济年限。
购置成本发生在第0年，维修成本根据各车型修程来确定，由此可知各年份成本发生情况。设N 表示年份，则可以计算出使用到第N 年的平均购置费及累计维修费，并计算出第N 年的平均维修费。
在货车运用周期内，车辆购置费随着运用年度的增加，每年分摊的成本数额逐步降低，类似于财务折旧的概念。而维修费方面，在货车维修结算单价差异化的背景下，货车全周期维修成本将呈现随货车运用年度而产生调整变化的情况，各年度的维修成本也采取相应的方式计算，随着运用时间的增加，运用周期内各年度平均维修成本应呈现上升的趋势。基于这种变化，可以构建货车全寿命周期成本分析体系，采取运用周期内的年度平均成本指标进行评价，运用周期内年度平均总成本最小的年度即为货车的最佳经济年限。
入选标准：所有入选对象均经临床检查确诊为妊娠期急性脂肪肝，且并发多器官功能衰竭(如肝、肾、血液、呼吸等功能)[5]；无精神疾病、认知障碍，具备一定沟通、理解能力；无药物过敏史；无感染性疾病、恶性肿瘤；存在不同程度的呼吸困难、少尿、意识障碍及出血等情况。
第N 年平均成本合计=第N 年平均购置费+第N 年平均维修费
2.2 不同车种车型最佳经济年限
在各车种车型的最佳经济年限确定之后，由于技术的升级改造，需要用效益更好的车型代替老旧车型，在何时替换则是需要解决的问题。在收入因素方面，由于不同车种车型每年的运输收入不同且差异较大，这也是造成不同车型效益差异的关键因素，因而在分析不同车种车型的替代关系时，需要引入收入因素。在成本因素方面，仍然以车辆购置费及维修费为重点进行考量。车型替换分2种情况：①如果被替换的老旧车型换作他用，即在其他线路上继续使用，有新型车后可以随时替换；②如果老旧车型强制报废，不再继续使用，则需要根据效益分析的结果进行综合测算，以确定替换时间。
在老旧车型强制报废的情况下，在旧车的最佳经济年限内，替换(即旧车报废)前，需要考虑旧车的折旧费、维修费、运输收入，替换后需要考虑旧车剩余的折旧费、新车的收益，从而计算出整个寿命周期内的总收益。该总收益与不报废旧车(一直使用旧车到最佳使用年限)的总收益相减，差值最大的年份即为最佳替代年限。换言之，在旧车强制报废后，新车的收益在抵减了旧车的剩余折旧后，与继续使用旧车相比，收益差值最大的年份即为不同车种车型替换时的最佳经济年限。因此，确定不同车种车型最佳经济年限主要步骤如下。
（1）运输收入。根据载重和编组数量，以及货物平均运程、货车周转时间、检备率的数据，可以得到整列的年周转量及年周转次数。结合货物对应的运价率，可以计算年运输收入，即年运输收入=(载重×货物运价基价1 +周转量×货物运价基价2)×周转次数。
（2）被替换车型的剩余收益。根据上节方法，可以计算出被替换车型的最佳使用年限，结合该车型的残值率，计算相应的折旧率。在车辆的最佳使用寿命内，可以计算出每个年份的折旧费、维修费及运输收入。如果被替换车型在使用了A 年后被替换，则可以计算出被替换车型剩余年限的折旧费、维修费及运输收入，即假设在这(25-A )年内继续使用该车型，则可以得到的收益。被替换车型的剩余收益=剩余运输收入-剩余折旧费-剩余维修费。
从图中可以看出，2种车型的年均成本呈现出下降的趋势。因此，针对同一车型，平均成本合计最低的年份即为最佳经济年限。C64货车在第25年平均成本最低，为364.09万元，则最佳经济年限为25年，与其技术寿命相同。C80E货车在第25年平均成本最低，为336.77万元，则最佳经济年限为25年，与其技术寿命相同。
（4）最佳经济年限的确定。分别计算各年份替换时被替换车型的剩余收益，以及替换车型的总收益。由于是强制报废，因此在剩余年限内，替换车型不仅要比被替换车型的收益高，还要考虑到被替换车型的折旧，才能替换，差值最大的年份才是最佳替换节点。收益差值=替换车型的总收益-被替换车型的剩余收益-被替换车型的剩余折旧费。
3 案例分析
3.1 典型车种车型选择
运输装备技术重载化方面，在既有线70 t通用货车技术基础上，我国已完成了27 t轴重系列通用货车的研制，C80E、P80等货车已完成运用考验、取证等技术程序；综合我国目前已具备的机车条件，以及重载列车配套的列车操控、电空制动技术和既有装卸货设施的适应性情况，27 t轴重C80E、GQ80等通用货车具备批量生产、可进一步推广应用的条件[4]。因此，案例分析选择21 t轴重通用敞车为21 t轴重铁路货车的代表车种，并选择C64型通用敞车(以下简称C64)为21 t轴重运煤通用敞车(载重60 t级)的代表车型；选择27 t轴重通用敞车为27 t轴重铁路货车的代表车种，并选择C80E型通用敞车(以下简称C80E)为27 t轴重运煤通用敞车(载重80 t级)的代表车型。
3.2 典型车型经济年限计算
在学生掌握一定专业技能的基础上，教师应该将专业认知和教学训练的方法教授给学生。例如，挺拔的身体姿态，需要首先找到身体的每一个姿态(包括头、颈、肩、后背肩胛骨、手、肌肉内侧等等)，然后通过沉肩，展开手臂，大腿肌肉内侧摩擦等，共同完成。以教授学生运用具体的方法加以练习，并注重内容要规范和细致。
（1）车型基本参数分析比较。C64、C80E货车车型参数如表1所示。由表1可以看出，C80E车型载重有了明显提升，其载重自重比较其他车型也有所提高，车辆运用效率增加。
表1 C64、C80E货车车型参数
Tab.1 Parameters of C64 and C80E
国际重载标准规定车辆轴重达到27 t及以上、列车质量8 000 t及以上、150 km及以上的线路上年运量4 000万 t及以上，三者具二[5]。因此，选定牵引定数10 000 t作为同一维度进行计算。根据相应车型的载重和自重，结合牵引定数，可以计算出C64和C80E货车的编组数量分别为119辆和93辆。
高校在“爱校”教育上应做到：组织学生学习校史、校歌、校训、章程等活动，让学生了解学校的发展历史，关心学校的建设和发展；组织“知荣辱、守纪律、有品行”主题教育活动，鼓励学生自觉地践行社会荣辱观，遵纪守法，具有良好的道德品行，争做文明大学生。
1.2.1 铁路货车成本因素分析
图3 C64货车使用年限内平均成本
Fig.3 Average costs of C64 in service
图4 C80E货车使用年限内平均成本
Fig.4 Average costs of C80E in service
（3）替换车型的年均收益。在替换车型的最佳使用年限内，可以计算出该车型的总折旧费、维修费及运输收入，则替换车型的年均收益= (总运输收入-总折旧费-总维修费) /最佳使用年限。如果被替换车型在使用了A 年后被替换，剩余年份内，替换车型的总收益=替换车型的年均收益×(被替换车型的最佳使用年限-A )。
3.2.2 C80E替换C64货车的最佳经济年限分析
3.2 更换费时、耗人力 更换气管套管固定带的时间与操作者的熟练程度及患者的配合程度有密切关系。为取得具体数据，随机抽取60例需要更换气管套管固定带的患者，分为对照组30例与观察组30例，两组患者在年龄、性别、插管时间等方面差异无统计学意义(P＞0.05)，具有可比性。对照组操作者均为1名医师和1名护士，患者采用传统的气管套管更换气管套管固定带的时间平均为(5.78±3.83)min。观察组操作者为1名护士，患者予以安全过度梁式气管套管，更换气管套管固定带的时间平均为(1.99±0.16)min。两组比较，差异均有统计学意义(P＜0.05)。
（1）运输收入计算。由于C64、C80E货车主要用于煤炭、矿石、钢材、木材、机械设备等大宗物资运输，而大宗货物中煤炭占了绝对比例，因此计算时取国家发展和改革委员会公布的国家铁路货物4号运价率近似进行收入计算。在相关参数不变的情况下，可以计算出C64和C80E整列货物列车年运输收入分别为5 021.2万元、5 146.4万元。
（2）C64货车剩余收益计算。基于以上计算结果，C64货车的最佳使用年限为25年，结合《中国铁路总公司固定资产管理办法》(铁总财[2015]45号)对货车净残值率为4%的规定，折旧率为3.84%。以此为基础，计算C64货车的剩余收益。
（3）C80E货车年均收益计算。C80E货车的最佳使用寿命为25年，则折旧率也为3.84%。以此为基础，计算C80E货车的年均收益及总收益。
（4）收益差值计算。分别计算各年份替换时的收益差值。C80E替换C64货车收益差值计算结果如图5所示。
[14] Lee B, Gordon P., “Urban Spatial Structure and Economic Growth in US Metropolitan Areas”, Working Paper, 2007.
图5 C80E替换C64货车收益差值计算结果
Fig.5 Results of pro fit difference when replacing C64 with C80E
从图5可以看出，在C64货车的每一个厂修周期(即第9年、第18年)内，收益差值呈现出交替上升的趋势，但是每经历一次厂修，收益差值就会有一个显著的下降。因此，针对不同车型，收益差值最高的年份即为不同车型替换时的最佳经济年限。以C80E货车替换C64货车为例，第8.5年最高，为650.44万元，则替换的最佳经济年限为第8年，即C64货车第一次厂修前。如果在实际运用中，C64货车已经过了第一个厂修期，收益差值第二高的年份为第17.5年，收益差值为347.47万元，则此时应在第17年替换，即C64货车第二次厂修前。如果C64货车已经过了第二个厂修期，从全寿命经济效益评价的角度，在其使用年限内不再进行替换，该种处置方式较为合理。
3.3 结果分析
根据效益评价的原理，同车型替换时，平均成本合计最低的年份为最佳经济年限。通过对相关数据的计算，C64和C80E货车在技术寿命内的年均运用成本逐渐降低，从经济性的角度最佳经济年限均为25年，等同于技术寿命，在整个运用过程中可以呈现出规模效应，可以按照现行的修程修制加以运用。但是，在实际运用过程中，C64货车已属老旧车型，已逐渐被70 t敞车如C70所替代，随着C80E货车的研发与推广，根据市场需求，老旧车型的淘汰势在必行[8]。
随着铁路货车重载化的不断推进，案例从效益评价的角度，对C80E货车替换C64货车进行了分析，如果C64货车调至其他线路继续使用，则可以随时用效益高的C80E货车替换掉效益低的C64货车；如果强制报废，则应以收益差值最高的年份作为替换的最佳经济年限。通过对相关数据的计算，该收益差值呈现周期性规律，随着C64货车运用年限的增加，收益差值在厂修周期间显著降低，收益差值在厂修周期内波动上升。因此，根据计算结果，建议在C64货车第一个厂修前强制报废，尽快加速C80E货车的推广使用，如果C64货车已经处于第二个厂修周期内，则在C64货车第二个厂修前强制报废，否则继续使用，不再提前报废。
综上，本研究结果显示，老年患者虽在糖尿病、心脏病、呼吸系统疾病、高血压病等一般状态显著劣于年轻组，但ERAS方案依从率、吻合口瘘率、再手术率、再住院率、术后30 d内死亡率差异均无统计学意义，表明ERAS方案对老年患者具有可行性且安全性可接受，无需调整。
需要指出的是，上述结论是在一定的前提和数据基础上进行分析并计算得出的。随着数据和相关车辆运用信息的不断完善和充实，得到的结果会更为准确，但分析评价的框架、思路及计算的过程是一致的，需要根据计算的结果进行综合考量并制定相关决策。
4 结束语
发展重载运输是实现大宗物资运输降本、提质、增效的最佳途径[9]。发展铁路重载运输，全面提升重载运输技术创新、运营管理和技术装备的现代化水平，对充分发挥铁路运输安全、经济、绿色、环保等比较优势，提高国家综合交通运输能力具有重要的战略意义。结合货车精细化管理的要求，从全寿命周期的角度，从同一车型最佳经济年限、不同车型替换的最佳经济年限2个维度对货车最佳经济年限加以分析计算，同时结合重载化发展要求，以C64和C80E为代表车型进行案例分析，根据计算结果提出车辆使用、报废建议，充分发挥优势车型的使用效率、有效满足货运市场需求、不断优化货车资产结构，推进货车的健康管理。
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A Study on the Optimal Economic Life of Railway Heavy-haul Wagons
LI Danning
(Railway Technology Research and Studying Institute, China Academy of Railway Sciences Corporation Limited, Beijing 100081, China)
Abstract: Effective management of railway freight assets is necessary to improve the technology and equipment of heavy-haul transportation. With the trend of heavy-haul transportation by railway, based on an overview of the inventory and vehicle composition of the railway wagons, this paper has studied the costs and revenues. To determine when to replace discarded vehicles with new ones, this paper has put forward a method to calculate the optimal economic life for two cases: using the same type of vehicles continuously and using different types of vehicles alternatively. To provide research evidence to evaluate the estimated economic life for different types of vehicles, this paper has also carried out case studies on the selected typical vehicle types.
Keywords: Railway Wagon; Heavy-haul Transportation; Inventory; Economic Life; Cost-bene fit Analysis
文章编号： 1004-2024(2019)05-0044-07
中图分类号： F530.5
文献标识码： A
DOI： 10.16669/j.cnki.issn.1004-2024.2019.05.10
收稿日期： 2019-04-11
作者简介： 李丹凝(1990—)，女，河北石家庄人，硕士研究生。
基金项目： 中国铁道科学研究院集团有限公司科研项目(2017YJ082)；中国铁路总公司科技研究开发计划课题 (2017F024)
（责任编辑 金 颖）
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