鄭州至萬(wàn)州鐵路河南段速度目標(biāo)值選擇

孫英華

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，武漢 430063)

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鄭州至萬(wàn)州鐵路河南段速度目標(biāo)值選擇

孫英華

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，武漢 430063)

鄭州至萬(wàn)州鐵路是《鐵路“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中快速鐵路網(wǎng)中重要組成部分，也是河南省“米”字形快速鐵路通道的重要組成部分，是我國(guó)西南地區(qū)通往中原、華北、東北地區(qū)便捷快速客運(yùn)主通道和歐亞大陸橋中快速客運(yùn)通道的重要組成部分，同時(shí)兼顧沿線城際及旅游客流運(yùn)輸。速度目標(biāo)值是項(xiàng)目最重要的一項(xiàng)參數(shù)，而各方意見(jiàn)分歧很大，直接影響到項(xiàng)目的推進(jìn)，為此結(jié)合本線功能定位，從路網(wǎng)布局、運(yùn)量水平及特征、列車(chē)開(kāi)行方案、運(yùn)行時(shí)間、出行時(shí)間價(jià)值、工程投資、效益和能耗因素等8個(gè)方面，對(duì)速度250 km/h和350 km/h兩個(gè)方案進(jìn)行系統(tǒng)比較，建議采用350 km/h速度目標(biāo)值方案，目前這一方案已經(jīng)通過(guò)審查部門(mén)組織的各階段審查，并已經(jīng)進(jìn)入實(shí)施建設(shè)當(dāng)中。

鄭州至萬(wàn)州鐵路；速度目標(biāo)值；投資；效益

1 工程概況

鄭州至萬(wàn)州鐵路連接重慶至萬(wàn)州客運(yùn)專(zhuān)線，形成重慶、鄭州間最快捷的快速客運(yùn)通道，是我國(guó)西南地區(qū)通往中原、華北、東北地區(qū)便捷快速客運(yùn)主通道和歐亞大陸橋中快速客運(yùn)通道的重要組成部分，同時(shí)兼顧沿線城際及旅游客流運(yùn)輸。

建設(shè)鄭州至萬(wàn)州鐵路是提高西南地區(qū)與中原、華北地區(qū)鐵路通道能力和質(zhì)量，完善區(qū)域快速客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的需要；是開(kāi)發(fā)沿線旅游資源，促進(jìn)沿線城鎮(zhèn)化進(jìn)程，帶動(dòng)沿線經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要；是構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型交通運(yùn)輸體系，實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的需要。

項(xiàng)目位于豫、鄂、渝三省市境內(nèi)，北接京廣、徐蘭客運(yùn)專(zhuān)線，與寧西、漢丹、焦柳鐵路相交，南連渝萬(wàn)客運(yùn)專(zhuān)線。線路自鄭州東站引出，經(jīng)長(zhǎng)葛、禹州、郟縣、平頂山、方城、南陽(yáng)、鄧州、新野后進(jìn)入湖北省境內(nèi)，經(jīng)襄陽(yáng)、南漳、保康、興山、巴東后進(jìn)入重慶市境內(nèi)，經(jīng)巫山、奉節(jié)、云陽(yáng)接入在建的渝萬(wàn)客運(yùn)專(zhuān)線萬(wàn)州站，在襄陽(yáng)樞紐與擬建的武襄十鐵路相連，正線全長(zhǎng)約818 km。

2 方案提出

由于各方對(duì)項(xiàng)目速度目標(biāo)值意見(jiàn)分歧很大，直接影響到項(xiàng)目的推進(jìn)，為此，根據(jù)鄭萬(wàn)鐵路河南段地形平坦、工程條件相對(duì)較好的實(shí)際情況，結(jié)合項(xiàng)目功能定位，從路網(wǎng)布局、運(yùn)量水平及特征、列車(chē)開(kāi)行方案、運(yùn)行時(shí)間、出行時(shí)間價(jià)值、工程投資、效益和能耗因素等8個(gè)方面，就250、350 km/h速度目標(biāo)值方案進(jìn)行比較分析。

3 方案比選

3.1 從路網(wǎng)布局方面分析

鄭州至萬(wàn)州鐵路連接重慶至萬(wàn)州客運(yùn)專(zhuān)線，形成重慶、鄭州間最快捷的快速客運(yùn)通道，是我國(guó)西南地區(qū)通往中原、華北、東北地區(qū)便捷快速客運(yùn)主通道和歐亞大陸橋中快速客運(yùn)通道的重要組成部分，同時(shí)兼顧沿線城際及旅游客流運(yùn)輸。

項(xiàng)目在鄭州與京廣、徐蘭等客運(yùn)專(zhuān)線銜接，使本線輻射地區(qū)與北京等華北、東北地區(qū)得以順捷溝通。本段2/3左右的列車(chē)為跨京廣、徐蘭客運(yùn)專(zhuān)線的中長(zhǎng)途列車(chē)，京廣、徐蘭客運(yùn)專(zhuān)線速度目標(biāo)值均為350 km/h。本線250 km/h速度目標(biāo)值方案，如若跨線列車(chē)采用250 km/h動(dòng)車(chē)組，與京廣、徐蘭客運(yùn)專(zhuān)線350 km/h動(dòng)車(chē)組列車(chē)速差太大，影響線路能力，根據(jù)運(yùn)量預(yù)測(cè)，京廣客運(yùn)專(zhuān)線遠(yuǎn)期石鄭段行車(chē)量為180對(duì)/d，將難以滿足需求；如若跨線列車(chē)采用350 km/h動(dòng)車(chē)組，在本線范圍則需要限速運(yùn)行，不利于動(dòng)車(chē)組運(yùn)行效率的發(fā)揮、造成機(jī)力浪費(fèi)。因此從與相鄰路網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匹配的角度，本段速度目標(biāo)值應(yīng)與京廣、徐蘭客運(yùn)專(zhuān)線一致，采用350 km/h較為合適。

3.2 從運(yùn)量水平及特征方面分析(表1、表2)

鄭萬(wàn)鐵路主要承擔(dān)西南大部分地區(qū)與華中、華北、東北地區(qū)間的旅客交流，河南段同時(shí)承擔(dān)中原城市群南陽(yáng)、平頂山、許昌等城市與鄭州等城市之間的城際客流。本線客流平均運(yùn)距達(dá)800 km，其中14.6%的客流運(yùn)距小于200 km；50.0%的客流運(yùn)距介于200～1 000 km；35.4%的客流運(yùn)距超過(guò)1 000 km。

鄭萬(wàn)鐵路按350 km/h建設(shè)較按250 km/h建設(shè)相比，鄭州至萬(wàn)州旅行時(shí)間短1.2 h，重慶至鄭州旅行時(shí)間為4.2 h，重慶至北京、濟(jì)南旅行時(shí)間在6.5 h左右，同時(shí)線路能夠更好地銜接京廣、鄭徐等同為350 km/h技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)客運(yùn)專(zhuān)線線路，對(duì)客流吸引條件更好。

通過(guò)客流預(yù)測(cè)，鄭萬(wàn)鐵路按350 km/h建設(shè)較按250 km/h建設(shè)能從民航等其他交通方式轉(zhuǎn)移更多的西南地區(qū)與華中、華北、東北地區(qū)間的中長(zhǎng)途旅客交流，同時(shí)能夠進(jìn)一步提升誘增客流量。預(yù)測(cè)初、近、遠(yuǎn)期分別增加200萬(wàn)人/年、240萬(wàn)人/年、300萬(wàn)人/年。

表1 按350 km/h標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)河南段區(qū)段客流密度及旅客列車(chē)對(duì)數(shù)

表2 按250 km/h標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)河南段區(qū)段客流密度及旅客列車(chē)對(duì)數(shù)

3.3 從列車(chē)開(kāi)行方案方面分析

由于鄭萬(wàn)鐵路按350 km/h建設(shè)較按250 km/h建設(shè)能吸引更多的西南地區(qū)與華中、華北、東北地區(qū)間的中長(zhǎng)途旅客交流，初、近、遠(yuǎn)期分別增開(kāi)旅客列車(chē)8對(duì)/d、9對(duì)/d、12對(duì)/d。如表3所示。

表3 按350 km/h標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)增加客車(chē)開(kāi)行方案 對(duì)/d

3.4 從旅行時(shí)間方面分析

鄭萬(wàn)鐵路溝通的主要省會(huì)城市重慶至北京、至濟(jì)南350 km/h方案可實(shí)現(xiàn)6.5 h聯(lián)系，而250 km/h方案旅行時(shí)間較長(zhǎng)，約8 h，重慶以遠(yuǎn)至北京以遠(yuǎn)、濟(jì)南以遠(yuǎn)超過(guò)8 h，本線承擔(dān)的重慶及以遠(yuǎn)至北京及以遠(yuǎn)、濟(jì)南及以遠(yuǎn)客車(chē)(含重慶至北京、至濟(jì)南客車(chē))占總列車(chē)對(duì)數(shù)的30%以上，目前在建或擬建鐵路未有西南地區(qū)溝通首都及華北、東北地區(qū)的350 km/h的客運(yùn)專(zhuān)線，采用350 km/h方案可提升本線的修建意義。

另外，鄭萬(wàn)鐵路若采用350 km/h方案，其輻射的重要城市重慶至鄭州間可實(shí)現(xiàn)4 h連通，全線鄭州至萬(wàn)州實(shí)現(xiàn)3 h貫通，較250 km/h方案節(jié)省1.2 h左右，且根據(jù)我國(guó)高鐵運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，3～4 h為一般旅客乘坐動(dòng)車(chē)組較舒適的時(shí)長(zhǎng)，全線350 km/h方案旅行時(shí)間符合旅客舒適度要求，可提高本線運(yùn)輸服務(wù)質(zhì)量。

本段通道銜接中原城市群中心城市鄭州與地區(qū)中心城市平頂山、豫西南城鎮(zhèn)發(fā)展區(qū)地區(qū)中心城市南陽(yáng)，350 km/h方案鄭州與平頂山間0.5 h左右、鄭州至南陽(yáng)間1 h抵達(dá)，350 km/h更便于實(shí)現(xiàn)主要區(qū)域城市間的快速聯(lián)系。

綜合以上分析，350 km/h方案更符合旅客舒適度要求，有利于旅客運(yùn)輸質(zhì)量的提升，便于本線服務(wù)的重要城市間的快速聯(lián)系。因此，從列車(chē)旅行時(shí)間來(lái)看，350 km/h方案更為合適。不同速度目標(biāo)值方案旅行時(shí)間比較見(jiàn)表4。

表4 不同速度目標(biāo)值方案旅行時(shí)間

3.5 從出行時(shí)間價(jià)值方面分析

鄭萬(wàn)鐵路全長(zhǎng)818 km。按350 km/h運(yùn)營(yíng)，全程平均旅行時(shí)間2.9h；按250 km/h運(yùn)營(yíng)，全程平均旅行時(shí)間4.1 h；按350 km/h運(yùn)營(yíng)較按250 km/h運(yùn)營(yíng)，全程旅行時(shí)間平均節(jié)省1.2 h。按研究年度近期2030年全社會(huì)平均時(shí)間價(jià)值45元/h計(jì)算，350 km/h較250 km/h全程人均時(shí)間價(jià)值節(jié)省53元。

3.6 從工程投資方面分析

3.6.1 不同速度目標(biāo)值方案的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

不同速度目標(biāo)值對(duì)工程投資的影響，主要體現(xiàn)在采用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的差異而導(dǎo)致工程數(shù)量不同、站后部分設(shè)備選型不同等。如表5所示。

(1)速度目標(biāo)值不同，線路平縱斷面參數(shù)不同，其中最小曲線半徑對(duì)速度目標(biāo)值最為敏感。鄭州至襄陽(yáng)段僅平頂山至方城經(jīng)過(guò)伏牛山余脈低山、丘陵區(qū)，地形條件較好，不同速度目標(biāo)值線位方案差別較小，對(duì)橋隧工程數(shù)量影響較小，當(dāng)曲線半徑達(dá)到2 000 m以上時(shí)，采用曲線繞避障礙適應(yīng)地形，達(dá)到減少工程量目的效果不明顯。

表5 不同速度目標(biāo)值方案主要建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)差異[2]

(2)速度目標(biāo)值不同，線間距、路基寬度、基床厚度、路基壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)、軌道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、路基基床處理、橋梁結(jié)構(gòu)、隧道內(nèi)凈空和襯砌厚度有差異，影響工程數(shù)量及價(jià)格分析單價(jià)指標(biāo)。250 km/h及以下標(biāo)準(zhǔn)推薦采用有砟軌道(長(zhǎng)度1 km及以上的隧道采用無(wú)砟軌道、隧道群成段鋪設(shè))，350 km/h標(biāo)準(zhǔn)推薦采用無(wú)砟軌道。

(3)速度目標(biāo)值越高，環(huán)保要求越高，降噪、減振、拆遷等工程相應(yīng)增加。

(4)速度目標(biāo)值不同，牽引變電變壓器容量、接觸網(wǎng)導(dǎo)線等站后工程也有所不同，隨速度目標(biāo)值的提高相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)也提高，從而增加工程投資。

3.6.2 不同速度目標(biāo)值方案對(duì)工程投資的影響分析(表6)

表6 速度目標(biāo)值方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較

從工程投資比較看，350 km/h方案比250 km/h方案增加靜態(tài)投資28.90億元，增幅7.51%；加上建設(shè)期利息等，全部投資增加約30.68億元，增幅7.22%。

各章節(jié)詳細(xì)增減對(duì)照見(jiàn)表7。

表7 各章節(jié)詳細(xì)增減對(duì)照

3.7 從列車(chē)能耗方面分析

按成本構(gòu)成要素分析速度對(duì)運(yùn)輸成本來(lái)看，能耗是運(yùn)營(yíng)成本增加的主要因素，河南段能耗350 km/h方案較250 km/h方案增加66%，運(yùn)營(yíng)總成本增加28%。如表8所示。

表8 不同速度每列車(chē)公里能耗

3.8 從經(jīng)濟(jì)效益方面分析

結(jié)合前述的客流影響、列車(chē)能耗區(qū)別、旅客出行成本等分析，從鐵路企業(yè)財(cái)務(wù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)效益角度，對(duì)各個(gè)速度目標(biāo)值方案經(jīng)濟(jì)要素進(jìn)行了定量分析。

計(jì)算期采用30年，財(cái)務(wù)折現(xiàn)率取3%，社會(huì)折現(xiàn)率取8%，350 km/h方案較250 km/h方案財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值增加194.1億元、經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值增加123.9億元，相比較而言，350 km/h方案綜合效益較優(yōu)。如表9所示。

表9 兩速度目標(biāo)值方案經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)比較

4 結(jié)語(yǔ)

鄭州至萬(wàn)州鐵路河南段采用350 km/h方案較250 km/h方案雖然增加靜態(tài)投資28.90億元(增幅僅7.51%)，增加能耗66%，增加運(yùn)營(yíng)總成本28%；但350 km/h方案能更好地與相鄰路網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匹配，增強(qiáng)客流吸引條件，能從民航等其他交通方式轉(zhuǎn)移更多的中長(zhǎng)途旅客交流，同時(shí)能夠進(jìn)一步提升誘增客流量，初、近、遠(yuǎn)期分別增開(kāi)旅客列車(chē)8對(duì)/d、9對(duì)/d、12對(duì)/d，旅行時(shí)間也更符合旅客舒適度要求，有利于旅客運(yùn)輸質(zhì)量的提升，便于本線服務(wù)的重要城市間的快速聯(lián)系，人均時(shí)間價(jià)值節(jié)省，財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值增加194.1億元、經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值增加123.9億元，相比較而言，350 km/h方案綜合效益較優(yōu)。

綜合以上分析，本段建議采用350 km/h速度目標(biāo)值，目前這一方案已經(jīng)通過(guò)審查部門(mén)組織的各階段審查，并已經(jīng)進(jìn)入實(shí)施建設(shè)階段。

[1] 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.新建鐵路鄭州至萬(wàn)州鐵路河南段可行性研究總說(shuō)明書(shū)[R].武漢：中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，2015.

[2] 國(guó)家鐵路局.TB10621—2014高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2015.

[3] 支東延.鐵路速度目標(biāo)值的選擇[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2005(3)：6-8.

[4] 史艷麗.京津城際客運(yùn)專(zhuān)線速度目標(biāo)值的選擇[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2005(4)：21-22.

[5] 李秉濤.長(zhǎng)衡客運(yùn)專(zhuān)線速度目標(biāo)值的選擇[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2005(5)：8-10.

[6] 黃仁波.昌九城際鐵路速度目標(biāo)值的選擇[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2006(S1)：83-86.

[7] 劉武斌.既有鐵路干線提速改造速度目標(biāo)值選擇[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2006(9)：6-7.

[8] 俎保峰.寶雞至蘭州客運(yùn)專(zhuān)線速度目標(biāo)值決策分析[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2009(9)：13-16.

[9] 張?jiān)?懷化至邵陽(yáng)至衡陽(yáng)鐵路速度目標(biāo)值的選擇[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2010(3)：12-14.

[10]邱文展，陳澤建.衢州至寧德鐵路速度目標(biāo)值研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2012(12)：9-11.

The Select of Target Speed Value for Henan Section on Railway from Zhengzhou to Wanzhou

SUN Ying-hua

(China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.， Ltd.， Wuhan 430063， China)

The railway from Zhengzhou to Wanzhou is an important part of the medium and high speed railway network defined in the Railway Twelfth Five-year Development Plan， a composition of the rapid rail corridor in Henan province and also the gateway to the fast passenger main channels in Central Plains， North China and Northeast China and in integrated part of the Eurasia land bridge medium and high speed passenger transport with additional service for intercity and tourist passenger transport. Target speed value is one of the most important parameters of the project. The parties involved differ in opinion about it， which affects directly the project progress. This paper compares the two programs of 250 km/h and 350 km/h in terms of line function， network layout， traffic demand， train operation scheme， running time value， project investment， efficiency and power factor， and the program of 350 km/h is recommended. The recommended program has been reviewed on a phase basis and now is been implemented．

Zhengzhou to Wanzhong railway; Target speed value; Investment; Benefit

2016-04-25；

2016-05-18

孫英華(1975—)，男，高級(jí)工程師，1998年畢業(yè)于北方交通大學(xué)土建學(xué)院交通土建工程專(zhuān)業(yè)，工學(xué)學(xué)士，E-mail：280992510@qq.com。

1004-2954(2016)12-0026-05

U212.31

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2016.12.007