世界高鐵的全球化趨勢與經濟議題

世界高鐵的全球化趨勢與經濟議題

2012 世界高速鐵路百科  第十九章

高鐵環保可救地球？ 電力消耗與節能減碳的課題 

    高鐵環保可救地球？這是電力消耗與節能減碳的課題。依據日本統計，鐵路的二氧化碳排放是小汽車的九分之一。依據法國統計，高鐵的二氧化碳排放是2.2g 每人公里，小汽車的二氧化碳排放是115g每人公里，飛機的二氧化碳排放更高達153g每人公里，高鐵是小汽車的五十二分之一。因為高鐵列車多數是採用電力牽引，對二氧化碳的排放，是用該國每度電量，換算成二氧化碳排放的當量。這使得水力發電、風力發電、核能發電比例較高，而火力發電比例較低的國家，會很有利。因此，高速鐵路的環保效益明顯，高鐵也成就Sustainable Train Image的永續意象。

   

高鐵的環保效益明顯，也成就綠色運具Sustainable Train Image的永續意象。

    此外，關於高鐵的環保競爭力，有一項參數值，高鐵列車的總座位數，除以列車消耗功率，得到每旅客座位之最大功率消耗，(Kw/seat)，這個數值愈低，得到的環保效益愈高。以台灣高鐵10260kw除以989個座位數，得到10.37 Kw/seat。日本新幹線的MAX向來以運量大取勝，E1系9840kw除以1235個座位數，得到7.97 Kw/seat，是全球高鐵列車最低的，而E4系6720kw除以817個座位數，得到8.22 Kw/seat居次，兩台高鐵都是時速240公里。

    究竟7.97 Kw/seat有何涵義？如果我們以一台平常的家用冷氣以1.5Kw來算，移動一個人以時速240公里前進，相當於只用五台左右的冷氣的功率而已。而台灣高鐵也不過用七台冷氣功率，就可輸送一個旅客，以時速300公里前進。如果地球上的快速移動是不可或缺的，比起航空機的噴射燃油，與小汽車的廢氣排放，高鐵的環保與效率，可謂相當地卓越。

    如果在這個前提之下，這個全球化趨勢是正面的，當然高鐵環保可以救地球。

    然而地球上「能源危機」終究無法解決，油價高漲，核能發電風險爭議不斷，火力發電又怕地球暖化，一旦電力短缺，也考驗亟需用電品質穩定的高鐵。日本東北太平洋大地震導致缺電，迫使高鐵減速，就是活生生的實例。

 

高鐵取代短程航空？ 恐怖攻擊與油價風險的課題 

      高鐵取代短程航空？高速鐵路的確給短程航空帶來競爭壓力，這是學術界經常研究的課題。因為高速鐵路，可以提供現有都市高密度的車次連結，十分地方便。此外，由於航空業成本受制於國際油價波動，短程航空價格上漲，自然移轉到高鐵。而美國911恐怖攻擊發生後，國際航空業更是籠照在恐怖攻擊的陰影中，因此高額的兵險，燃油附加稅，加諸於無辜消費者，短程航空更是失去競爭力。

     高鐵取代短程航空，這個全球化趨勢，這是無庸置疑的，問題是大約多長的距離(Optimal distance)，或是多長的旅行時間，是高鐵取代航空的分隔點(Critical Point)。一般來說，如果高鐵總旅行時間約在兩小時左右，票價也很接近，勢必大幅度降低，旅客對航空短程航線的需求。如果高鐵速度夠快，而且價格夠低，直達車密度夠高，運輸路網銜接夠好，短程航空的距離在500-650公里以下，飛機將很難與高鐵競爭。

     雖然，這是一個多變數的複雜統計問題，要考慮的變數非常多。不過根據日本新幹線過去四十幾年的經驗，有一個非常簡單的公式，可以提供讀者參考：

   Ｄ＝Ｖmax × 2 －Ｎstop ×K

   (K=20 一般的新幹線)，(K=14 傾斜式新幹線)

   Ｖmax=最高營運時速，Ｎstop=中途停靠站數，直達車為0

   例如，1991年新幹線300系Nozomi，以最高營運時速270公里服務，中間只停名古屋與京都共兩站，於是取代距離D=500公里。差不多當時東京到大阪旅次，幾乎多數是新幹線的天下，1997年500系Nozomi以最高營運時速300公里服務，D=540公里，則完全鞏固這個運輸市場。

   Ｄ＝270 × 2 －2 ×20=500公里；(300系 停2站)

   Ｄ＝300 × 2 －3 ×20=540公里；(500系 停3站)

   而台灣高鐵以最高時速300公里運行，中間停兩站，D=560公里也足夠了。這也就是全球高鐵大概到營運時速320-350公里，認為繼續加速的意義不大，因為行車的風險將大幅度增加，但是減少停靠站，或是將K值降低，其總效果是相同的。

    傾斜高速列車N700系，對抗航空運輸，有著非常顯著的競爭力。

    因此，傾斜高速列車N700系的加入，K值降低為14，如果競爭力不變，最高營運時速不變，Nozomi原本可停3站，可以大幅度增停到5站，應驗今日的排點方式。

   Ｄ＝300 × 2 －5 ×14=530公里；(N700系 停5站)

   Ｄ＝320 × 2 －3 ×14=598公里；(E5系      停3站)  

   而K值降低為14，是如何計算的？一般來說，傾斜高速列車可以在彎道節省30％的時間，20×(1-0.3)=14。另外還有一個原因，2006年以後的傾斜新幹線，把高鐵列車的啟動加速度，提高到「大眾捷運」的等級，可以將中途停車損失的時間，追回30-35％，例如N700系a= 2.6m /h/s，加速度非常地快！幾乎站都快站不穩，所以車廂座椅全面加設「握扶球」，給車廂行走的旅客抓著，以避免摔倒。後來經過2007-2011年的實驗，成效非常地良好，2012年3月起，日本全面淘汰加速度較差的300系與100系。據我所知，新款車的K值，是企業機密，應該在12-14之間，它的威力真的不容小覷。

    所以不難明白，目前日本新幹線最高時速止於320公里，而傾斜版的新幹線，卻大幅度增加，包含陸續推出N700系，Ｅ5系，E6系的原因了。

 

  (這個公式是日本新幹線的經驗法則，其他國家地區由於環境不同，未必適用。)