京張城際鐵路速度目標值的選擇

丁大朋

1 項目概況

1.1 項目的地理位置和徑路

北京—張家口城際鐵路位于北京市西北、河北省北部境內,東起北京市,途經北京市海淀、昌平兩區和延慶縣,穿西山隧道入河北省境內,跨官廳水庫,經懷來、下花園、宣化區,西迄張家口市,呈東西向溝通兩市。經北京樞紐溝通京滬高速、京廣客專、京承沈客專、京哈客專及京津、京秦、京石城際,經張家口地區可聯通張集、張唐、豐沙大等鐵路,是京蘭通道東段的重要組成部分,正線長度約168.646 km。

1.2 目的功能定位

京張城際鐵路是首都經濟圈城際鐵路網的重要組成部分,同時也是國家路網京包蘭通道、西北華北通道的組成部分,是以滿足城際客流為主、兼顧部分長途跨線客流運輸需要的鐵路。

1.3 項目預測客運量

近期客車69對,遠期客車93對;建議北京—張家口城際鐵路遠景年輸送能力為客車110對/d。

2 研究思路

2.1 速度目標值選擇的原則

線路的速度目標值選擇要根據路網規劃、城市間旅客出行時間要求、周邊鐵路技術標準合理確定。要從我國鐵路的主要技術設備、客貨列車速度匹配性、線路在路網中的功能等因素入手,以綜合效益最大化為目標,合理確定速度目標值。

2.2 國外城際鐵路速度目標值

國外一些發達國家的城際旅客運輸主要分為兩個層次:1)大城市至其郊區或近郊衛星城市的旅客運輸,主要承擔通勤、通學客流,速度一般在100km/h～140km/h;2)經濟聯系緊密的城市群、城市帶的旅客運輸,主要承擔公務、商務和旅游客流,速度一般在200km/h～300km/h。

2.3 本項目可能的速度目標值分析

京張城際鐵路位于首都經濟圈,主要服務于沿線的城市帶,與國外城際鐵路相比,屬于運距較遠的城市間旅客運輸。故本線速度目標值宜選擇在200km/h以上。綜合國內外城際鐵路的速度目標值分析,本線的速度目標值宜為 200km/h～300km/h。

3 速度目標值研究

3.1 項目對時間目標值要求

北京—張家口高速公路運距188 km,自駕車總旅行時間約2.5 h,高速大巴總旅行時間約3.5 h。相應本線時間目標值宜控制在2.5 h以內。張家口—北京段鐵路旅行時間應在1.3 h以內。相對于民航的5.0h～5.9 h,鐵路難以在總旅行時間上超越民航,可通過開行“夕發朝至”客車,憑鐵路安全、舒適、經濟等優勢吸引旅客。張家口市已納入首都經濟圈范圍,為促進張家口市經濟社會發展的需要,本線時間目標應控制在1.0h內。

經以上分析可知,如本線時間目標值控制在1.0h之內,則在與公路、航空競爭的細分市場中,鐵路可保持一定的優勢;可以進一步拉近北京與張家口的時間距離,促進沿線地方的經濟社會發展。

3.2 速度目標值的選擇

3.2.1 《鐵路主要技術政策》對運行速度的要求

北京—張家口城際鐵路是我國京包蘭通道的重要組成部分,根據《鐵路主要技術政策》要求,本線速度目標值都應在200km/h以上。

3.2.2 區域路網其他線路的速度目標值

研究年度與本線存在交流的主要相鄰線速度目標值分別為:集張線160km/h,預留 200km/h;京津城際350km/h;京石城際350km/h;張大客專 250km/h～300km/h;京承城際200km/h;京哈客專300km/h;京廣客專350km/h;京滬高速350km/h。為與相鄰路網相協調,本線速度目標值宜在200km/h以上選擇。

3.2.3 我國城際鐵路的運輸組織特點

我國地域遼闊,人口眾多,鐵路在客、貨運市場均占有重要地位。目前旅客列車仍以機車牽引車輛方式為主,運行速度160km/h及其以下,僅在部分提速干線開行了200km/h,250km/h動車組,300km/h以上客運專線、城際鐵路僅京津城際正式投入運營。城際鐵路僅開行動車組不符合我國大部分客運專線的國情、路情,在一定時期內必然存在開行機車牽引的旅客列車。

表1 速度目標值方案主要工程內容比較表

3.2.4 速度目標值方案比選

北京—張家口城際鐵路新線速度目標值重點研究200km/h,250km/h,300km/h三個方案。

1)不同速度目標值對客流影響分析。根據運量預測敏感性測試,在其他因素基本相同的情況下,客流將隨速度目標值的提高而增加,但整體增加的幅度不大,250km/h和300km/h方案分別較200km/h增加客運量2.8%和1.3%。

2)不同速度目標值工程投資比較。其工程投資比較情況見表1。

3.2.5 速度目標值適應性分析

1)與時間目標值的適應性。通過牽引計算,京張城際鐵路選用不同速度目標值200km/h,250km/h,300km/h按照一站直達組織,均能滿足1.0h時間目標值。若按照大站直達組織,選用200km/h速度目標值不能滿足 1.0h時間目標值要求;選用250km/h,300km/h速度目標值,可滿足1.0h時間目標值要求,但時間優勢不大。采用250km/h,300km/h速度目標值不僅在城際運輸中與公路運輸占有明顯優勢,而且能夠適應通道中長途客流比重較大的特點,增強與航空的競爭力。

2)與我國鐵路技術裝備的適應性。對機車牽引車輛方式的旅客列車而言,目前可供選擇的電力機車有SS9,SS7E等,客車有25 t,19 t等,旅客列車運行時速為160km,機車軸重21 t。我國生產的五種動車組基本情況見表2。

表2 國產動車組基本情況表

CRH五種動車組均滿足時速200km。BSP公司技術平臺速度提升可滿足時速250km;四方股份技術平臺可直接提升,滿足時速300km及以上高速動車組開發要求;長客股份技術平臺速度提升滿足時速 250km。因此我國鐵路技術裝備均能適應200km/h,250km/h,300km/h速度目標值要求。

3)與相鄰線路速度目標值的適應性。本線采用客運專線運輸組織模式,相鄰鐵路集張線正在施工建設,其采用的曲線半徑為3500m,速度目標值為160km/h,預留200km/h,預測研究年度集張鐵路開行動車組和機車牽引的旅客列車(160km/h)組成,200km/h,250km/h速度目標值與相鄰路網適應性更好。

4)與開行雙層集裝箱列車的適應性。本線為京包蘭通道中的一部分,規劃中的京包蘭通道是雙層集裝箱的運輸通道,考慮到鐵路基礎設施建成后改造困難,而本線作為鐵路路網的重要組成部分,須適應未來運輸需求的變化。從列車速度匹配來看,研究年度采用250km/h的速度目標值能夠適應鐵路技術裝備的發展。

3.3 綜合分析及推薦意見

綜上所述,本線宜選用250km/h方案,從“著眼發展”思路考慮,為將來發展預留條件,可預留進一步提速條件。

4 速度目標值研究結論

綜上分析可以看出,從影響速度目標值選擇的路網規劃、時間速度目標值、我國鐵路主要技術設備、客貨列車速度匹配性、線路在路網中的功能等因素入手,合理確定速度目標值,充分滿足了項目的技術可行性和經濟合理性。確定速度目標值后,依據現今比較成熟的各種技術規范,對與之匹配的站前工程技術標準、站后設備的選用都明確了方向。

[1]鐵道第四勘察設計院.鐵路工程設計技術手冊(站場及樞紐)[M].北京:中國鐵道出版社,2004.

[2]GB 50091-2006,鐵路車站及樞紐設計規范[S].

[3]中鐵工程設計咨詢集團有限公司.新建鐵路北京至張家口城際鐵路預可行性研究[Z].2002.