“公转铁”三个字你一定不会陌生，它是近两年来交通节能减排领域的时尚热词。顾名思义，“公转铁”指的是将一定比例的大宗商品货运从公路运输转为铁路运输（或者水路运输），目标是实现交通行业的节油减排，从而助力打赢蓝天保卫战。
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但问题是：“公转铁”是否真的能够助力节油减排？
为了回答这一问题，我们以唐山港铁矿石运输的“公转铁”为案例，基于唐山港所提供的基础数据进行了量化分析，得到了一些有趣的结论。
唐山市与唐山港
唐山市，以其支柱性的钢铁产业而闻名。2019年，唐山一个市的粗钢产量超过全球除中国外的任何一个国家。同时，唐山也以中国的“雾都”而闻名，其空气质量排名长期位居全国重点城市的后十到二十位。
钢铁的生产需要铁矿石。其中，进口的铁矿石以海运的形式源源不断地经由唐山港卸船，然后再经陆路运往各大钢铁企业。2018年，唐山港铁矿石的运输量高达2.2亿吨，而其中绝大部分是通过柴油卡车进行疏港运输的。
柴油卡车，尤其是能效和排放控制水平较差的柴油卡车会带来大量的燃油消耗和大气污染物排放。为解决这一问题，唐山市在全国率先开展“公转铁”实践，禁止使用柴油卡车运输铁矿石，并提供了超过25.6亿元人民币的资金用于在16家主要钢铁企业和唐山港码头之间修建铁矿石运输专用的铁路轨道。此外，这笔资金也会用于补贴小型的钢铁企业搬迁至港口附近并采用传送带进行铁矿石运输。
7个模拟情景
我们的研究包括7个政策情景，对每一个政策情景，我们都利用ICCT的排放清单模型模拟了唐山港2.2亿吨铁矿石疏港运输的燃油消耗量和燃料全生命周期的污染物（PM，NOX，CO2）排放量。这7个政策情景包括一个基准情景，5个不同方式的公转铁情景，以及一个作为对比用的卡车排放技术升级情景。具体如下：
情景1：当前卡车车队情景（基准情景）
铁矿石全部采用卡车运输，其中10%为天然气卡车，20%为国三柴油卡车，40%为国四柴油卡车，30%为国五柴油卡车。
情景2：国六卡车车队情景（卡车排放技术升级情景）
铁矿石继续全部采用柴油卡车运输，但100%为国六柴油卡车。
情景3：当前铁路机车情景（“公转铁”情景1号）
铁矿石全部转用铁路运输，其中70%为电气化机车，30%为柴油机车，柴油机车在中国目前没有排放控制标准，电网能源87%为煤电，7%为可再生能源发电，6%为其他传统能源发电。
情景4：全电气化铁路机车情景（“公转铁”情景2号）
铁矿石全部转用铁路运输，且100%为电气化机车，电网能源87%为煤电，7%为可再生能源发电，6%为其他传统能源发电。
情景5：全柴油铁路机车情景（“公转铁”情景3号）
铁矿石全部转用铁路运输，且100%为柴油机车，柴油机车目前在中国没有排放标准。
情景6：电气化铁路机车+清洁电网情景（“公转铁”情景4号）
铁矿石全部转用铁路运输，且100%为电气化机车，电网能源20%以上为可再生能源发电，减少煤电占比，同时在电厂应用先进的排放控制技术。
情景7：先进柴油铁路机车情景（公转铁情景5号）
铁矿石全部专用铁路运输，且100%为符合美国Tier 4排放标准的柴油铁路机车。
“公转铁”确实节油，但不一定减排！
我们的模拟结果显示，与全部采用卡车运输的基础情景相比，所有5个公转铁情景都可以有效减少燃油消耗量。其中，“全柴油铁路机车情景“和”先进柴油铁路机车情景“均可减少46%的燃油消耗量，混合使用柴油机车和电气化机车的”当前铁路机车情景“可减少83%的燃油消耗量，而”全电气化铁路机车情景“则可以减少100%的燃油消耗量。
并且，每年唐山港进口的2.2亿吨铁矿石均改由铁路运输，每天可减少约三万次卡车进出港，这将能大大缓解拥堵，减轻唐山港及唐山市周边的交通压力。
但是，并不是全部5个公转铁情景都可以实现污染物的减排。下面的视频中介绍了7个政策情景下燃料全生命周期的PM、NOX和CO2排放。对于每一种污染物，我们都既考虑了尾气排放（TTW），也考虑了上游排放，两部分相加就是全生命周期的排放量。不难看出，卡车排放技术升级情景（采用国六卡车）可以有效降低PM和NOX排放量，而5个“公转铁”情景有的可以实现污染物减排，而有的却呈现负作用，会带来更多的污染物排放。
具体来说：
如果采用“当前铁路机车车队情景”来实现“公转铁”，可以减少NOX排放，但PM和CO2排放均会增加。
如果采用“全电气化铁路机车情景”来实现“公转铁”，可以减少PM和NOx排放，但CO2排放会增加。
如果采用“全柴油铁路机车情景”来实现“公转铁”，可以减少CO2排放，但PM和NOX排放均会增加。
如果采用“电气化铁路机车+清洁电网情景”来实现“公转铁”，PM，NOX和CO2的排放均可大幅减少，且其PM和NOx排放量是所有政策情景中最低的。
如果采用“先进柴油铁路机车情景”来实现“公转铁”，PM，NOX和CO2的排放也均可大幅减少，且其CO2排放量是所有政策情景里最低的。
影响“公转铁”减排与否的关键因素
电气化铁路机车与柴油铁路机车的比例
5个公转铁情景中的1号、2号、3号的唯一区别就是电气化机车与柴油机车的比例。显然，在保持我国电气化机车和柴油机车排放水平不变的情况下，电气化机车的占比越高，则PM和NOx的排放越低，而柴油机车的占比越高，CO2的排放越低。
电网清洁度
目前中国铁路系统的电气化比例已经高达70%，但是电网的清洁程度仍然有待提高。在煤电占比仍然较高的情况下，公转铁可能导致部分污染物（尤其是CO2）的排放不降反升，从而影响公转铁整体的环境效益。而通过增加可再生能源的应用、降低煤炭依赖度、改进上游排放控制技术等多种方式不断提升电网的清洁度，则可以保障公转铁产生显著的环境效益，例如本研究中的“电气化铁路机车+清洁电网情景”就可以实现PM减排90%，NOx减排94%，CO2减排40%。
柴油机车的排放控制水平
中国针对汽车的排放标准已经升级到国六，跻身全球最严标准之列。但是，中国尚未有任何针对铁路机车的排放标准。在这种情况下，如果公转铁使铁矿石运输从柴油卡车转向柴油铁路机车，就可能面临PM和NOx排放不降反升的风险。与中国不同，欧盟和美国的铁路电气化水平还相对较低，他们已经将柴油铁路机车纳入非道路排放管理的范围，提出了相应的排放标准。美国的Tier 4排放标准和欧盟Stage V排放标准均可帮助柴油铁路机车实现90%的PM和NOx减排。如果中国“公转铁”的方案中包括使用柴油铁路机车，那么柴油铁路机车的排放控制水平提升也非常重要。
返程空驶率
相较于卡车运输，铁路运输的车次安排和线路设计的灵活性相对较差，在降低返程空驶率方面面临较大困难。我们通过敏感性分析发现，如果铁路运输的返程空驶率显著高于卡车运输，那么“公转铁”就很难产生可观的减排效益。
最后一公里
唐山目前正在大力建设连接钢铁企业与码头口岸之间的专用轨道；同时协助小型钢铁企业搬迁至港口附近并采用传送带进行铁矿石运输。这些措施有效避免了使用短驳运输卡车来进行最初和最后一公里的运输。但在其他一些城市，“公转铁”之后可能还需要采用短驳运输车来完成这“最后一公里“的运输，难以获得最大的减排效益，需要考虑将这些短驳运输车更新为国六卡车或者新能源卡车。
展望未来
“公转铁”是一次全新的政策尝试，如果合理规划，可具有巨大的节油减排潜力。本研究以唐山港铁矿石运输的公转铁为案例进行分析，仅仅是管窥一豹，数据和方法学方面也尚有改进提升的空间。ICCT将持续关注以公转铁为代表的中国绿色货运发展进程并提供相应的研究和技术支持，并且针对中国运输结构调整的持续推出相关研究，敬请期待。
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