铁路，可以驱散雾霾吗？| 图源：pixabay.com
近年来，中国经济结构转型的过程中，由重工业经济向服务型经济过渡，货运需求逐步从大宗散货转型为高附加值产品。而在能源结构转型过程中，则逐步摆脱煤炭等传统能源的依赖，取而代之的是可靠的新能源系统。在这个过程中，铁路是否能够继续承担 “黑货” 的运输，并且成功转型承接高附加值的“白货”的运输？
过去几年，雾霾问题曾严重困扰中国的一些城市。比如，在以重工业著称的河北省唐山市，2013年，当地全年未达到国家二级标准的天数占比将近七成，PM2.5（细颗粒物）的年平均浓度达到近120µg/m3， 是国家规定的环境空气质量二级标准限值35µg/m3的3.5倍。作为长期列居全国337个重点城市空气质量排名倒数十名行列的城市，唐山大气污染物的排放也影响着周边城市的空气质量。以北京为例，其PM2.5源解析显示，北京全年PM2.5来源中区域传输贡献约占28-36%，在特殊重污染天气中，区域传输可达50%以上。这一状况在今天已是大幅改善。2021年，唐山空气质量优良天数占比超过了七成，成功退出了全国重点城市空气质量的后十名，并进入了全国空气质量改善幅度最大的城市前十名。唐山为治理空气污染做了什么，其经验对全国其他地区有何借鉴意义？
图1 唐山市空气质量指数，2013年12月-2022年10月 | 图源：aqistudy.cn
作为重工业大市，冶金行业是唐山PM2.5的主要来源；同时，由于铁矿石运输长期依赖于重载柴油货车的公路运输，汽车尾气污染，特别是柴油卡车的污染也不容忽视。空气质量的变化并不是一个简单的因果等式，污染贡献大的就一定导致当地的雾霾。这其中还有很多其他的影响因素，比如气候温度，空气中各个污染物的占比，地理环境对当地空气质量的影响等。这也就是为什么在各地的污染物组分中，二次污染物占了很大的比例，但是又无法对二次污染物再次划分源头。河北省环境科学研究院院长冯海波表示，对于污染治理，不能光治理首要污染源，“扬尘、汽车尾气、工业污染也应当一起治理，这样才能最终取得好的效果”。用于货物运输的重载柴油货车是京津冀地区PM2.5的第三大污染源，也是导致唐山空气污染、碳排放和交通拥堵的主要源头之一。唐山市的重载柴油货车将近10万辆，每年柴油消耗量高达200多万吨。由于运输需求量巨大，重载车超限超载运输、尾气排放、飘洒扬尘问题突出，形成了环绕城市的多条 “污染带”，导致唐山市甚至其周边地区空气污染严重。在针对其支撑产业—钢铁行业的超低排放要求中，唐山市将运输排放纳入了考核。从2018年开始，所有唐山港进口的铁矿石都必须通过铁路运输，以避免使用重载柴油货车。这一举措，或被常常简称为 “公转铁”，也是我国第一次落地实施运输结构调整战略的具体实践。这一举措，需要（钢铁）企业、港口和铁路系统的协作，来建设完善（钢铁）企业和码头专用线场站间专用轨道，并且配备专用的铁路运输漏斗车及装卸设备等基础配套设施。由于唐山地区部分钢铁厂不具备铁路进厂条件，铁路运输无法实现，唐山市选择拨款支持小型钢铁企业搬至港口附近，以采用传送带运输。国际清洁交通委员会（ICCT）研究表明，在日常进出港区的情境下，唐山港区进口铁矿石的“公转铁”项目可以每天减少约3万车次柴油卡车的运输需求，减少至少80%的柴油消耗和90%的大气污染物。此外，由于中国铁路主要使用电力机车头，电气化比例超过70%，铁矿石运输环节的 “零排放” 还有利于钢铁企业超低排放目标的实现。
图2 2013-2021年河北省四项主要污染物年平均浓度变化 | 数据来源：河北省生态环境厅，2022
唐山要求钢铁行业使用铁路来替代重载柴油车运输铁矿石、降低运输污染的这一举措，被称为 “公转铁” 或 “运输结构调整”，成为中国近年来绿色可持续运输、减污降碳的重要方针。这一试点经验是可复制的吗？其他地区需要运输结构调整吗？大力推进 “公转铁” 能否帮助各地改善空气质量？2021年，中国的货运总量为521.6亿吨，其中，铁路的发送总量在48亿吨，占运输总量的10%不到。在运输的货品中，煤炭、铁矿石等大宗型散货，俗称“黑货”，是中国运输市场的主要流通品，也是工业电力发展的重要支撑。2019年，中国煤炭运输需求量近45亿吨，公路重型货车运煤的占比长期保持在56%以上，铁路运量不到煤炭运输需求量的30%。虽然每年铁路的货运总量中一半是煤炭，但铁路仍不是煤炭主要运输方式。
图3 2019年铁路运输重量分货类构成 | 数据来源：统计年鉴2021，图源：ICCT
过度依赖于重载柴油货车运输，使其承担一半以上的煤炭运输，无疑给中国的公路运输增加了很多负担和压力，不仅增加拥堵，且带来环境负担。中国汽车技术研究中心北京工作部的研究表明，中国公路货物运输超载超限运输现象普遍，带来一系列安全隐患，且公路货运车辆普遍行驶速度较低，平均速度不到60公里/小时（高速公路货车限速90公里/小时）。这有违我们对于大吨位煤炭或者 “黑货” 运输方式的定位。一般来说，就大吨位的煤炭运输而言，铁路通常是最节能也最可行的一种长距离陆上运输方式。以美国的数据为例：煤炭是美国铁路运输货品中最重要的货品，约占美国货运列车总装车货运量的14%，美国铁路始发货运量的25%，超过任何其他商品。美国的铁路对于煤炭运输几乎有着垄断地位，约70%的煤炭（按重量记）是全程或者部分路程通过铁路运输。可以说，唐山曾经的 “公转铁” 是具有一定代表性，而大量的 “黑货” 运输需求，使得唐山的经验有必要供中国其他地区参考。如果能将大部分的“黑货” “公转铁”，很大程度上就能减少对于公路运输的依赖，减缓交通拥堵的同时降低柴油货车的使用，削减柴油使用量，并大幅改善柴油货车造成的空气污染。除了针对 “黑货”，其他货品也应该考虑更多的使用更节能、更清洁的运输方式。总体来说，中国依赖于重载柴油货车来承担货物运输的主心骨，2021年的货运量中，公路达到了391亿吨，贡献了75%的运输量。柴油货车带来的污染问题也日渐严重。虽然货运卡车仅占道路车辆总量的10.9%，但其产生的氮氧化物（NOX）和颗粒物（PM）排放量分别占汽车排放总量的83.5%和90.1%。氮氧化物和颗粒物都是大气主要污染物。在阳光助力下，氮氧化物还能和大气中其他污染物发生光化学反应，升高低空臭氧浓度；高浓度、近地面的臭氧会刺激和损害眼睛、呼吸系统等黏膜组织，也会对农作物、植被和建筑材料等产生一定的负面影响。而颗粒物，特别是直径小于2.5微米的细颗粒物会诱发呼吸系统疾病，引发癌症等，同时也会降低能见度，形成我们所熟悉的 “雾霾”。
图4 2021年柴油货车污染物排放量分担率 | 数据来源：生态环境部，2021
中国运输市场过度依赖于重载柴油货车，也体现在长距离运输上，这对于整个市场的绿色低碳目标来说并不友好。交通运输部的数据显示，41%公路货车的平均运输距离超过800公里，其中更有约三分之一的运输距离超过1200公里。一般来说，公路的日均平均运输距离在200-350公里，比较适合中、短距离运输；而铁路、水路及航空运输则更适合于中、长距离的运输，其运距一般超过800-1000公里。依赖于重型柴油货车来担当长距离运输的主心骨，势必会对运输的时间、运输的效率产生一定的负面影响，增加公路拥堵的问题，并且长时间长距离的驾驶也会产生各种安全隐患。在目前的技术和运输载荷水平下，铁路是最为节能的交通运输方式，更能匹配长距离的运输。数据显示，公路运输的综合能耗运输水平为铁路的10倍以上，其完成单位货物周转量所消耗的能源约为铁路18倍。不像水路运输受限于河道，铁道网络的建设基本做到可以和公路网络一样发达；且不像航空运输价格高昂。因此，调整运输结构，促使铁路更多的投入、引领长距离的运输可以优化中国的运输市场，减少公路的负担，提升整个运输市场的效率。一直以来，中国是石油进口大国，2020年对原油进口依赖度达到了73.6%，而随着国际油价走高，中国进口石油的成本价格也在急速增长，运输结构调整可以整体降低对柴油的依赖。虽然铁路更清洁、高效，但一直以来铁路在大家的印象中都是运输煤炭、铁矿石等 “黑货” 的主要运输方式。而中国这些年在经济结构转型过程中，由重工业经济向服务型经济过渡，货运需求将逐步从大宗散货转型为高附加值产品；而在能源结构转型过程中，也逐步摆脱煤炭等传统能源的依赖，取而代之的是可靠的新能源系统。在这个过程中，铁路是否能够继续承担 “黑货” 的运输，并且成功转型承接高附加值的 “白货” 的运输？事实上，中国铁路已经开始在运输高附加值产品上有了突出表现。从对商用车的运输方式的追踪中，我们发现中国乘用车产品的运输趋势已经开始从公路运输转向铁路和水路。2015 年，公路运输在乘用车运输市场中居主导地位，份额占比约为83%（按车辆数量计），而铁路和水路占比不足15%。在运输结构调整的政策影响下，交通部、公安部、工信部等于2016年针对车辆运输车的运营联合发布了工作方案，治理违规改装、超载超限运营的车辆，整改不合规的车辆，并引导商用车整车物流企业积极拓展新的运输方式、探索多式联运等先进运输组织模式，优化公路运输，提高运输效率。2015-2019四年之内，商用车铁路运输的份额从 8.6% 增加至 29.2%，水路运输的份额从 8.5% 增加至 15.1% 。尽管公路仍然是运输乘用车产品的主要方式，但是铁路和水路运输合计占据了近 45% 的运输份额，并且这种趋势在未来几年有望继续增加。
图5 中国乘用车运输量分运输模式构成（按车辆数量计）| 图源：ICCT
商用车运输 “公转铁” “公转水” 的成功案例预示着铁路运输有着巨大的运输高附加值的潜力，而不是仅局限于低附加值的、大宗散货。特别是在近些年经济结构、能源结构转型的过程中，铁路更是可以大胆地尝试创新转型。在中国铁路运输重量分货类构成中（图3），值得关注的是中国铁路集装箱的运输已经占到了总量10%左右，跻身成为铁路运输的十大主要货品之一。数据显示，铁路集装箱铁水联运则在2021年达到了751万标准箱，以年均10%以上增速在近十年来迅速增长。虽然现在集装箱铁水联运仍然不足港口集疏运5%，但据行业协会预测，这个比例在未来五年内会超过7%，各别领军的主力港口更有望达到25%。此外，铁路也成为了我国和 “一带一路” 沿线国家国际贸易的重要桥梁。自2011年来 “渝新欧” 国际铁路联运大通道（中欧班列）的开通，近年来，中欧班列开行数量实现爆发性增长，2021年，中欧班列全年开行1.5万列，发送146万标准集装箱，联通欧洲21个国家92个城市，充分体现了铁路转型的潜能。这一转型的过程早年间在美国的铁路系统中也有所体现。自2010年以来，随着更便宜的天然气和可再生能源的供应，美国迎来了燃煤发电的淘汰浪潮，在日益严格的环境标准和巨大的经济压力下，其能源结构在逐步向更清洁转型，因此煤炭需求量被大幅削减，其运输的需求也自然减少。面对这一挑战，美国的铁路在垄断煤炭的运输前提下，也在寻求货品运输的多样化。因而，在放松管制深入市场化后，美国铁路则是转型成为了多式联运的领头羊。美国多式联运的运输周转量（运输周转量指的是各种运输工具运送的货物数量与其相应运输距离的乘积之总和）从1993年的7%增长到了2017年的21%，运输量也从2%增长到了6%，其中，绝大多数的增长来自于长距离的公铁联运。多式联运也带来了更加丰富的货品类型。从美国2018年的数据来看，多式联运的货品中高附加值的工业制造产品，例如金属制品、塑料橡胶的重量占比达到了10%左右，其运输周转量占比更是达到了15%左右。多式联运也促进了美国铁路的运输距离，其平均运距也从1997年750公里增长到1700公里。中美两国的数据显示，铁路有着充分的潜力再次成为运输系统的主干骨。其实，铁路被称为 “铁老大”，也是因为其曾经的垄断地位。从运输量来看，1978年中国铁路的发送总量占到运输总量的35%，而运输周转量，则一度高达整个货运体系的72%。这个占比体现了铁路曾经不仅仅是运输的量大，更是长距离运输的骨干。事实上，自2017年起，中国就开始实施运输结构调整战略，并逐步向绿色、可持续货运体系发展转型。多项中央或地方层面的调整运输结构的政策，都要求煤炭等大宗货物运输由公路运输转向铁路和水路，并且到2020 年，实现中国铁路货运量较2017 年增加11 亿吨，增长30%。在最新的 “十四五” 规划和2035年远景目标纲要中，“公转铁” “公转水” 依然是运输结构调整重要的战略之一，要求到2025年，全国铁路和水路货运量比2020年分别增长10%和12%左右。2020年，中国铁路的电气化水平已经达到74.9%，居世界第一，在高度电气化的进程下，铁路是各类型运输工具中数一数二高效、绿色的运输形式。对比重型柴油卡车等仍在零排放、电气化的进程初期，铁路的降污减碳的潜能不言而喻。同时，铁路的货运铁轨总长度超过10万公里，覆盖99%的20万人口及以上城市，发达的铁路网络为铁路更好的链接其他运输方式，促进多式联运提供了基础，在近期的《建设国家综合性立体交通网规划纲要》中，货运枢纽的发展也被提到了重中之重，为铁路发挥其长距离运输绿色高效优势做好了充分的准备。随着运输结构调整的逐步完善，铁路优势的充分发挥，运输系统能进一步迈向绿色高效，我们的空气质量将会有进一步的改善。
参考文献:河北省生态环境厅（2022）全省PM2.5年均浓度进入“30+”时代，蓝天保卫战取得历史性突破。http://hbepb.hebei.gov.cn/hbhjt/xwzx/jihuanyaowen/101640586586482.html
交通运输部（2022）2021年交通运输行业发展统计公报。http://www.gov.cn/xinwen/2022-05/25/content_5692174.htm
国家统计局（2021）中国统计年鉴。http://www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/2021/indexch.htm
International Maritime Organization (IMO) (2009). Second IMO GHG study 2009. https://wwwcdn.imo.org/localresources/en/OurWork/Environment/Documents/SecondIMOGHGStudy2009.pdf
生态环境部（2021）中国移动源环境管理年报。https://www.mee.gov.cn/hjzl/sthjzk/ydyhjgl/202109/t20210910_920787.shtml
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