熱門：?高鐵和民航的分水嶺在哪里？

前幾天聊起國內高速鐵路和民航的話題。正好我曾經和合伙人（東京的小林老師和芝加哥的 Markowitz 老師）搭檔承攬 JR 東海就高速鐵路業務國際化的咨詢項目（出口美國得克薩斯州），當時積累了一些材料。

我們當時向 JR 東海的主要匯報內容，是高速鐵路系統打入美國的主要需求痛點。在美國這樣的民航大國推銷高鐵，勢必要找到民航和高速鐵路的分水嶺，才能找到細分市場。因此，我們對此進行了細致的研究。

我們首先需要知道一點：無論是在陸地還是天空，將人從 A 運到 B 需要的能量，主要是克服空氣阻力所需的做功。

(資料圖片僅供參考)

通常而言，空氣阻力由四個因素決定：

阻力系數。越是流線型的物體，這個系數越小。不過對于飛機和高鐵而言，這個系數一般是一樣的。

空氣密度。對于空氣而言，不同海拔高度的空氣密度不同。通常而言，海平面空氣的密度為 1.23 千克每立方米；而萬米高空的空氣密度約為 0.41 千克每立方米，是約三分之一左右。

受力面積。受制于建筑限界，高鐵列車的迎風面面積一般是一個寬 3.4 米、高 4 米，類似于長方形的形狀；飛機的話，737 客機機身寬 3.8 米，高 4 米，但是它更像一個橢圓形。考慮到 737 客機一般一排 6 座，高鐵列車一般一排 5 座，可以近似將窄體客機“每個人”的機身面積和高鐵列車視為相等。

速度的平方。

我們可以看到的是，理論上如果高鐵列車的運行速度超過它的 1.732 分之一，在地面運行的高速鐵路列車就會面臨和民航客機一樣的空氣阻力。同時，還要考慮風力的影響。在高空中往往可以遇到速度超過 200 千米每小時的高空氣流（Jet Stream），而在地面這種強風還是不要遇到比較好。

因此，我們不妨將高鐵的理想速度考慮為飛機的一半。波音 737 客機一般以 828 千米每小時的速度巡航——而 828 千米每小時的一半是 414 公里每小時。

換言之，對于高速鐵路而言，即使不考慮任何其他因素，只考慮能源消耗的話，在 414 公里每小時以上的運行速度都是不經濟的。在這個速度以上的高速鐵路運行，如果需要將能耗控制在比飛機低的水平，就需要建設長隧道隔絕列車運行環境與外界，并降低隧道內部的氣壓（這也是中央新干線磁浮列車和 Hyperloop 的共同做法）。

但是中國高鐵顯然不可能采用全封閉管道 + 抽氣的方法，這種方法非常昂貴。因此，中國高速鐵路現在的列車最高速度為 400 公里每小時（CR400A/BF）。

對于高鐵而言，從 300km/h 提升到 350km/h，時間減少 14%，耗能增加 36%；從 350km/h 提升到 400km/h，時間減少 13%，耗能增加 31%；從 300km/h 提升到 400km/h，時間減少 25%，耗能增加 78%。多消耗 78% 的能源，理論上就要多花費 78% 的票價。這是否是一件值得的事情呢？

換言之，如果高鐵提升到 400km/h 的速度，價格就和飛機相當了，反而失去了一些對價格敏感的客流。因此，世界各國普遍將高速鐵路的速度上限根據實際情況控制在 200km/h 到 400km/h 之間。

高速鐵路的中間停站也是一個阻礙速度的問題。我們以京滬高速鐵路從北京到上海的行程為例。我們將上下行列車的中間停站數量（x 軸）和運行時間（y 軸）投影在散點圖上，可以做出一個擬合準確度為 0.961 的線性擬合曲線：y = 12.621 x + 243.76。換言之，京滬中間一站不停，所需的時間約為 4 小時零 4 分鐘；每多停一站，就需要增加 13 分鐘的行車時間。另外一提，東海道新干線的這一公式（東京到大阪之間，擬合準確度為 0.9767）是 y = 8.3056 x + 112.83：東京到大阪之間一站不停所需時間為 1 小時 53 分鐘；每多停一站，增加 9 分鐘。

通常而言，高鐵停一站所增加的時間包括了減速、停車和加速。東海道新干線使用的 N700S 系動車組，最高速度為 285km/h，最高起步加速度為 2.6km/h/s，最高制動減速度為 2.7km/h/s。因此，從 285 減速到 0，需要兩分鐘；從 0 加速到 285，又需要兩分鐘。

但是，這個加減速度已經很快了。如果有在日本坐過新干線的朋友可能知道，新干線起步時的搖晃和推背感比中國高鐵大得多，硬幣是斷然不可能立起來的，甚至水都會灑出來。而中國的高速鐵路為了平順的起步和減速（立硬幣的平順性是中國高鐵的買點之一），使用的加減速度比日本更低（大概在 1.8 左右）。因此，中國的一次停車所需時間更長。

但是中國高鐵不可能放棄中間停車站。一方面，京滬等高速鐵路的資本中包含沿線地方政府出資（例如京滬高鐵除了兩端的上海申鐵投資有限公司、北京市基礎設施投資有限公司以外，還有中間車站的江蘇省鐵路集團有限公司、南京鐵路建設投資有限責任公司、天津鐵路建設投資控股(集團)有限公司、山東鐵路投資控股集團有限公司），需要考慮中間各地的利益訴求；另一方面，對于高速鐵路而言，與其在長途列車服務上和飛機競爭，不如在中間停車站之間的旅途（京滬沿線的濟南西、南京南）這一“穩贏的市場”上最大化客座率和利潤。

因此，我們可以看到京滬高鐵有大量中間停靠 10 多個車站的列車，總運行時間達到了 6 個小時。這進一步降低了高鐵的旅程平均時速，使得高速鐵路難以在長途航線上和飛機競爭。

綜上所述，高速鐵路在很長的一段時間內，速度都會停留在 400km/h 以下，甚至大部分只有 300km/h 左右。在這一區間，民航仍然能在長距離路線上占據絕對優勢。例如，在東京到福岡（800 公里）之間移動的旅客，只有 15% 乘坐新干線，而剩下 85% 仍然是民航的客戶。即使考慮到中國高鐵比日本快 20%，那也就是 1000 公里而已。

但是高鐵勝在它是一個民航和普速火車之間的中間選項。對于高速鐵路而言，在通過中間站短途旅途獲得收入基礎以后，在長途服務上能夠以更靈活的姿態競爭。高鐵的另外一個優勢是全程網絡覆蓋，對于需要打電話或上網的人很有用。

在長途服務上，JR 東海和國鐵采取了不同的策略。JR 東海選擇將新干線的票價一次性上浮到飛機全價票的水平，以位于市中心的車站為賣點吸引商務客；但國鐵選擇更靈活的姿態，提供“比全服務航空公司便宜一些”、“比廉價航空座位舒適、能帶行李”的中間服務。

換言之，高鐵在長途旅行市場不會以速度取勝，而是提供價格和速度的中間選擇。商務客人仍然會選擇飛機，只是價格敏感性客戶會考慮高速鐵路。因此，最慘的就是那些“廉價”航空公司。