鄭州至濟南高速鐵路速度目標值研究

許紅春

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司，西安　710043)

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鄭州至濟南高速鐵路速度目標值研究

許紅春

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司，西安710043)

摘要：速度目標值是高速鐵路最為重要的主要技術標準，速度目標值確定后，相應其他主要技術標準基本隨之明確，其研究對于高速鐵路主要技術標準選擇具有決定性的意義。結合鄭州至濟南高速鐵路，從項目功能定位、路網規劃及意義、客流特點、時間目標值、建設標準、工程投資等多方面對速度目標值進行系統分析和研究，綜合確定速度目標值，推薦350 km/h。根據所推薦的速度目標值，進一步確定最終主要技術標準的選擇，避免主要以工程投資確定鐵路主要技術標準。

關鍵詞：高速鐵路；速度目標值；技術標準；綜合比選

1概述

1.1項目概況

鄭州至濟南高速鐵路連接河南鄭州和山東濟南兩個省會城市，線路南起鄭州市，向北跨黃河后經新鄉市、濮陽市后進入山東省，經聊城市后到達終點濟南市，線路全長392 km。該鐵路是中長期鐵路網規劃調整中的重要干線鐵路，是鄭州“米”字形鐵路規劃的重要組成部分，其建設對構建區域高速鐵路網具有積極意義。目前，該鐵路正在開展前期研究工作。該線在路網中的位置如圖1所示。

1.2研究意義

速度目標值是高速鐵路最為重要的主要技術標準，速度目標值確定后，相應鐵路等級、正線數目、正線線間距、最小平面曲線半徑、到發線有效長度、列車運行控制方式及調度指揮方式等主要技術標準隨之明確，只有最大坡度的選擇會因為地形等級不同而有所選擇，但研究范圍也會大大縮小[1-3]。

圖1　鄭濟高速鐵路在路網中的位置示意

2相關因素分析研究

2.1功能定位[4]

鄭州至濟南高速鐵路開辟了河南和山東兩個省會城市間的便捷通道，比繞行徐州的徑路縮短了近200 km，將有效緩解京滬高鐵徐州—天津段運輸壓力，對完善區域客運網具有重要作用。項目主要功能是承擔西南、中南地區及西北大部分地區與山東半島及華北渤海灣地區的旅客交流，同時兼顧鄭州—新鄉-濮陽和濟南—聊城及菏澤間城際客流。因此，該鐵路緩解區域京滬等高鐵運輸壓力，完善區域客運網的斜向干線，承擔西北、西南以及中南等地與山東半島及華北渤海灣地區旅客交流的主要通道，是一條以跨線客流為主兼顧沿線城際客流的區際高速鐵路。

2.2路網規劃及意義

河南省在中原城市群座談會上發布，在《中長期鐵路網規劃》四橫之一鄭州至西安、鄭州至徐州客專和四縱之一京廣高鐵形成的大十字形高速鐵路通道的基礎上，將新建以鄭州為中心，連接周邊省會城市的“四輻射”快速客運鐵路，即鄭州—濟南、鄭州—重慶、鄭州—合肥、鄭州—太原4條放射狀線路，最終形成“米”字形高速鐵路網格局。

鄭州至濟南高速鐵路是國家現有縱橫交錯“棋盤形”高速鐵路客運網中重要補充，連接鄭州、濟南兩大鐵路樞紐。路網中北端銜接京滬、太青高鐵，并接入京津冀城際圈，中部在聊城地區與規劃的京九高鐵相連，南端通過鄭州樞紐銜接鄭萬、鄭西、鄭武等高鐵，對完善國家客運網，優化路網結構，提高客運網的機動靈活性具有重要作用。

2.3客流特點

根據項目功能定位及預測運量分析，鄭州至濟南高速鐵路承擔的客流具有多重性。

(1)長途跨線客流

根據相關快速客運網的建設實施，鄭州至濟南高速鐵路與鄭西、鄭渝、濟青高鐵構成西北、西南地區至山東半島的快速客運主通道，同時與京廣、京九、京滬高鐵互聯互通。隨著社會經濟發展、居民出行頻率的提高，新建鄭濟高速鐵路將承擔中西部地區與山東半島及華北部分地區的長途跨線客流，占總客流的48%左右，以商務、旅游、務工為主[5-6]。

(2)中原城市群與山東半島城市群客流

結合經濟發展及相關城市發展規劃，以鄭州為中心的中原城市群和以濟南、青島為中心的山東半島城市群將成為中國中東部地區發展水平高、基礎產業好、經濟活力強的核心區域。隨著區域經濟一體化協同發展的不斷加強，新建鄭濟高速鐵路將成為中原城市群和山東半島城市群的交通紐帶，承擔兩端城市群間的區際客流明顯，該部分客流占總客流的25%左右，以旅游、求學、務工客流為主。

(3)沿線城際客流

新建鄭濟高速鐵路連接河南和山東兩省省會，途經新鄉、濮陽、聊城等區域內重要城市，將承擔沿線新鄉、濮陽、菏澤等城市至鄭州、濟南的城際客流，占總客流的27%左右，以商務、求學、探親訪友為主。

2.4時間目標值的確定

(1)與高速鐵路網發展適應性分析

新建鄭濟高速鐵路與濟青、鄭西、鄭渝等高速鐵路共同構成我國西北、西南地區至山東半島的快速客運通道，以重慶至青島、西安至青島為例，運輸距離約為1 760、1 200 km，為適應快速客運網發展，同時提高鐵路市場的競爭優勢，重慶至青島、西安至青島總旅行時間應控制在8、6 h，扣除相關區段列車旅行時間，鄭州至濟南時間目標值應控制在2 h以內。

(2)與區域經濟和城市發展適應性分析

根據中原城市群和山東半島城市群的發展規劃，為滿足區域經濟一體化建設和城市群發展的需求，未來相鄰省會城市鄭州至濟南將形成2 h經濟圈，省內鄭州至新鄉、聊城至濟南將形成半小時經濟圈。新建鄭濟高速鐵路作為兩大城市群聯系的重要基礎設施，為滿足規劃時間目標值的要求，鄭州至濟南應實現2 h到達[7-8]。

(3)滿足運輸市場競爭需求的分析

區域內將形成以航空運輸、高速公路、高速鐵路等不同交通方式相互競爭、相互補充的格局[9-10]。鄭州至濟南的航空距離約為350 km，考慮附加時間后總旅行時間約為4 h，由于其距離短、附加時間長，航空運輸不具備競爭優勢；鄭州至濟南高速公路距離約450 km，考慮一定的附加時間，汽車運輸的總旅行時間約為6 h；鄭州至濟南高速鐵路距離約為390 km，該距離屬于高速鐵路的優勢范圍，除發揮高速鐵路固有的安全性高、舒適性強、全天候運行的優勢外，必須在旅行時間上較公路運輸有較大節省，與航空運輸基本相當，才能吸引更多客流，在運輸市場中具備明顯的競爭優勢。因此，鄭州至濟南高速鐵路總旅行時間需控制在4 h左右，扣除2 h的附加時間，要求時間目標值應為2 h以內。

(4)時間目標值的確定

綜上，為適應高速鐵路網的發展，實現鄭州至濟南中心城市2 h交通圈目標，且與航空運輸、高速公路形成有效的競爭優勢，在運輸市場中占有較高的客流份額，其時間目標值應控制在2 h以內。

3速度目標值研究

3.1速度目標值方案構成

目前國內已運營的高速鐵路速度目標值均為250～350 km/h，區域內既有、在建及規劃的京滬、京廣、鄭西、鄭徐、京九、鄭渝、太青等高鐵的速度目標值亦為250～350 km/h[11-12]。綜合考慮本線功能定位、路網規劃、客流特點、運輸需求、工程條件等因素，速度目標值主要研究250、250 km/h預留350 km/h、350 km/h 3個方案。

3.2不同方案的建設標準及工程經濟性分析

(1)不同速度目標值方案建設標準

不同速度目標值對工程投資的影響，主要體現在采用設計標準的差異而導致部分工程數量和系統設備選型的不同[13]，詳見表1。

表1　不同速度目標值方案主要建設標準比較

(2)平面曲線半徑對工程的影響

速度目標值不同，線路平面參數亦不同，其中以最小曲線半徑對速度目標值最為敏感。新建鄭濟高速鐵路行經黃河沖洪積平原區，地形平坦開闊、村鎮密集、道路縱橫交錯，線路平面條件較好。線路方案受曲線半徑影響小，曲線半徑的大小僅在局部對適應微地貌、設置車站、繞避不良地質及環境敏感點等方面略有差異外，對線路長度及橋梁比整體影響不大。250 km/h方案較350 km/h方案線路僅長0.95 km，線路長度基本相當。

(3)不同速度目標值方案對工程投資的影響

沿線地形平坦開闊，曲線半徑的增大對工程影響小，但沿線經過軟土地基地段長，受不同速度目標值鐵路土建工程標準要求及站后設備配套不同的影響，工程投資差別略大。不同速度目標值方案工程經濟比較見表2。

從工程投資比較看，350 km/h方案較250 km/h方案增加34.81億元，投資增幅7.1%，350 km/h方案較250 km/h預留350 km/h方案增加5.35億元，投資增幅1.09%。

表2　速度目標值方案工程經濟比較

3.3速度目標值方案綜合比選

(1) 與時間目標值適應性分析

通過列車仿真牽引計算分析，不同速度目標值方案列車旅行時間及旅行速度見表3。

3個速度目標值方案均滿足時間目標值要求，350 km/h方案較250、250 km/h預留350 km/h方案旅行時間節省33 min，相對節時比分別為1.05億元/min、0.16億元/min，350 km/h方案節時效果明顯。

表3　不同速度目標值方案旅行時間、速度

(2)與功能定位及路網適應性分析

新建鄭濟高速鐵路與鄭西、鄭渝、濟青、京廣、京九、京滬等高速鐵路共同構成我國西北、西南、中南地區至山東半島及京津地區的快速客運網，定位為高速鐵路，承擔大部分中西部地區與山東半島及部分華北地區的長途跨線客流。相關客運專線除鄭渝高鐵重慶至萬州段速度目標值為250 km/h外，其余均為350 km/h。為滿足長途跨線客流運輸需求，且與相鄰鐵路主要技術標準相統一，提高快速客運通道整體運輸質量，本線速度目標值應為350 km/h。

(3)不同速度目標值對客流水平的影響分析

新建鄭濟高速鐵路作為中原城市群和山東半島城市群的交通紐帶，同時通過相關高速鐵路將關中城市群、成渝城市群、江漢城市群、京津城市群有效連接起來，承擔大部分跨線客流。項目吸引區域城市經濟發展較快，城鎮化水平及居民收入較高，旅客對出行方式的快捷性、舒適性、安全性要求更高，旅行時間的有效縮短將進一步吸引長途跨線客流。

經分析研究，不同速度目標值方案對客流水平的影響見表4。

表4　不同設計速度方案區段客流密度比較　萬人次/年

分析可知，350 km/h方案較250 km/h方案客流增加約7%，較高的速度目標值能更好地吸引客流的特征明顯。

(4)經濟效益分析

綜合考慮不同速度目標值方案客流水平、建設投資、運營成本、運輸收入等多種因素，對項目的財務指標進行測算[14]。經分析計算，各方案主要經濟指標見表5。

表5　不同速度目標值方案經濟效益比較

上述3個方案中，350 km/h方案工程投資較250 km/h和250 km/h預留350 km/h方案增幅不大，而其對客流的吸引力和運價率有明顯提升。財務分析表明，350 km/h方案財務內部收益率高于行業基準收益率3%，財務盈利能力較強；而其余兩個方案內部收益率均低于基準值。因此，從經濟性分析，350 km/h方案最優[15]。

3.4速度目標值推薦意見

新建鄭濟高速鐵路作為我國西北地區、西南地區、中南地區至山東半島、京津地區的快速客運通道，為適應區域經濟快速發展，滿足沿線居民對出行方式、運輸質量的要求，綜合考慮工程規模、建設投資、經濟效益的最優性，速度目標值推薦采用350 km/h。

4結語

速度目標值是高速鐵路最為重要的主要技術標準，速度目標值確定后，相應其他主要技術標準基本隨之明確。同時，速度目標值也是確定項目性質、建設規模、設備配置、工程投資的重要基礎。因此，速度目標值的研究對高速鐵路主要技術標準的選擇具有決定性的意義。鄭州至濟南高速鐵路速度目標值的選擇從項目的功能定位、路網規劃及意義、客流特點、時間目標值、建設標準、工程投資等方面進行了多角度、多層次的系統分析和綜合比選后推薦。進而根據所推薦的速度目標值，最終確定了鄭州至濟南高速鐵路的主要技術標準，避免了主要以工程投資單一確定研究項目的主要技術標準，造成路網銜接不相匹配。

參考文獻：

[1]中華人民共和國鐵道部.GB50090—2006鐵路線路設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2006.

[2]國家鐵路局.TB10621—2014高速鐵路設計規范[S].北京:中國鐵道出版社，2014.

[3]鐵道部第一勘測設計院.鐵路工程設計技術手冊·線路[M].北京:中國鐵道出版社，1999.

[4]范振平.大西客運專線速度目標值綜合研究[J].鐵道標準設計，2011(S1)：18-22.

[5]張鵬飛.杭南長客運專線速度目標值選擇分析[J].鐵道標準設計，2014(6):35-39.

[6]趙永紅.西安至寶雞鐵路客運專線速度目標值方案研究[J].鐵道標準設計，2013(8):1-6.

[7]史艷麗.京津城際客運專線速度目標值的選擇[J].鐵道標準設計，2004(4):21-22.

[8]李秉濤.長衡客運專線速度目標值的選擇[J].鐵道標準設計，2005(5):8-10.

[9]陳小全.京九鐵路客運專線速度目標值研究[J].鐵道標準設計，2015(10):33-37.

[10]支東延.鐵路速度目標值的選擇[J].鐵道標準設計，2005(3)：6-8.

[11]白寶英.鐵路線路參數化設計的幾點思考[J].鐵道標準設計，2011(3)：49-51.

[12]俎保峰.寶雞至蘭州客運專線速度目標值決策分析[J].鐵道標準設計，2009(9)：13-16.

[13]胡敘洪.系統論述京滬高速鐵路速度目標值的選擇[J].鐵道工程學報，2000(1):16-18.

[14]方琪根.客運專線速度目標值的技術經濟分析方法與應用[J].鐵道工程學報，2006(6):74-79.

[15]李長進.我國高速鐵路速度目標值問題的研究[J].鐵道工程學報，2003(9):1-4.

收稿日期：2016-01-21； 修回日期：2016-02-02

作者簡介：許紅春(1972—)，男，高級工程師，1995年畢業于北京交通大學鐵道工程專業，工學學士，E-mail：tyyxhc@163.com。

文章編號：1004-2954(2016)07-0005-04

中圖分類號：U238

文獻標識碼：A

DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2016.07.002

Research on Target Speed of Zhengzhou-Ji’nan High Speed Railway

XU Hong-chun

(China Railway First Survey and Design Institute Group Co.， Ltd.， Xi’an 710043， China)

Abstract：The target speed is the most important technical standard of high speed railway. After the target speed value is determined， other main technical standards are then defined. Thus， the research of target speed is decisive for the selection of other main technical standards. The selection of the target speed in the planning of Zhengzhou-Jinan high speed railway involves the analysis and research of project foundation， road network planning and functions， characteristics of passenger flow， target time， construction standard and project investment. Finally， the target speed of 350km/h is selected. The main technical standards are selected according to the recommended target speed so as to prevent technical standards from being determined merely by project investment.

Key words：High speed railway; Target speed; Technical standard; Comprehensive comparison and selection