贛州至深圳高速鐵路速度目標值比選研究

石萬新 展志成

(1.中鐵第六勘察設計院集團有限公司，天津 300308；2.中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京 100055)

1 概述

贛州至深圳高速鐵路(贛深高鐵)自贛州西站引出，向南途經河源、惠州、東莞，最終引入深圳北站，計劃新建正線436.37 km。贛深高鐵是國家高鐵大動脈─京九高鐵的重要組成部分，主要承擔珠三角、粵東地區前往京九沿線地區，如華中、華北等地的中長途客流的運輸，同時兼顧粵東地區和珠三角地區的城際短途客流，對完善華南地區高速鐵路網絡，密切華南、華中、華東、粵贛地區經濟聯系，大幅縮短珠三角、長三角人員的交通往來時間有著重要的作用。

2 客流特點

本線是規劃京九客運專線的重要組成部分，從與相鄰線網的關系來看，本線客車(京九客專)與相鄰客運專線和客貨共線鐵路關系密切，以龍川至惠州段為例，跨線列車占總列車數的63%左右，主要是與廣梅汕客專龍梅段、廣汕客專廣惠段等的交流(與設計速度350 km/h的廣汕客專交流占77.3%，其余22.7%是與廣梅汕客專龍梅段的交流)。從客流運距來看，本線客流平均運距為1187 km，其中在0～500 km的運距占總客流比例最大(為44.5%)，其次為1500 km及以上運距(占30.1%)，500～1200 km運距占13.3%，1200～1500 km運距占12.1%，本線不同運距客流分布如圖1所示。

圖1 本線客流運距示意

在各種運輸方式并存的通道上，旅客選擇不同的交通運輸工具，主要出于對速度、安全、經濟及舒適性的比較。運量預測的敏感性測試表明，在其他因素基本相同的情況下(以龍川至惠州段為例)，不同年度客流隨速度目標值變化的關系見表1。

表1 不同速度目標值方案的客流密度變化

3 時間目標值選擇

3.1 區域經濟發展規劃對時間目標值的要求

贛深高鐵途經江西省和廣東省，沿線主要分布有江西省贛州市，廣東省龍川、河源、惠州、東莞、深圳等城市。《江西省城鎮體系規劃》和《廣東省十二五綜合交通體系規劃》提出的交通發展目標中指出：深圳南昌兩地間旅行時間宜控制在4 h左右，深圳贛州兩地間旅行時間宜控制在2 h左右。

3.2 與其他交通方式競爭的時間目標值要求

贛深高鐵沿線航空、高速公路網絡比較完善，對于鐵路、公路、航空三種運輸方式來說，均有其特定的優勢范圍，近年來高鐵運營情況及相關研究表明，鐵路的優勢范圍已拓展至200～1 200 km區間。對于該區間的中短途客流，鐵路在旅行時間上應保持對航空、公路的競爭優勢。而對于距離超過1 200 km的長途客流，鐵路應強化經濟性、方便性等方面的優勢。

以合肥至深圳高鐵為例，合肥至深圳運距約1 272 km，從現有運營情況分析可知，客流運距組成中，0～500 km占比44.5%左右，1 500 km及以上占比30.1%，500～1 500 km占比25.4%。從長途客流來看，高鐵與航空出行之間存在一定的競爭關系，合肥到深圳飛行時間在2～2.5 h之間，但航空出行的附加時間較多，一般在3 h左右；而鐵路出行的附加時間一般在1 h左右。以航空出行附加3 h，鐵路出行附加1 h來計算，合肥至深圳之間的出行時間目標值宜為5.5 h。南昌至深圳、贛州至深圳運距較短，以公路競爭為主，航空競爭較弱，高速公路走行時間分別約為8 h、4 h，公路出行附加時間在現有交通方式中最短，一般取0.5 h。因此，南昌-深圳間的時間目標值宜小于4 h，贛州-深圳間的時間目標值宜小于2 h。

綜上所述，從贛深高鐵對區域經濟發展規劃的適應性出發，并綜合考慮贛深高鐵本身定位及與航空運輸、公路運輸之間的競爭關系與相互補充。贛深高鐵各個主要城市間旅客列車時間目標值如表2所示。

表2 時間目標值

4 速度目標值方案比選

4.1 速度目標值方案構成

京九客專是一條跨越南北眾多省市的南北向大能力快速客運通道，贛深高鐵作為京九客專的重要組成部分，其速度目標值不應低于250 km/h。從相鄰路網來看，與贛深高鐵相鄰的在建昌吉贛客運專線的速度目標值為250 km/并預留300 km/h以上條件，規劃的廣汕高鐵速度目標值為350 km/h，廣梅汕鐵路擴能改造為250 km/h，廣深港客專廣深段為350 km/h。結合贛深高鐵功能定位、相鄰線速度目標值和時間目標值要求，對250 km/h(有砟)、300 km/h、350 km/h三個方案進行比選。

4.2 速度目標值方案比較

(1)速度目標值對工程投資的影響

速度目標值對工程投資影響較大，主要體現在土建工程總量、單價指標、站后設備等方面。速度目標值是高鐵設計的重要技術參數，且其一旦確定，很難再進行改變。以下對贛深高鐵各項工程不同速度目標值的投資差異進行分析。

①最小曲線半徑：最小曲線半徑是高鐵設計的重要參數，且速度目標值對其影響較大。我國高速鐵路規范中，350 km/h標準鐵路一般采用7 000～9 000 m的曲線半徑(最小為5 500 m)；300 km/h標準鐵路一般采用6 000～8 000 m曲線半徑(最小為5 000 m)；而250 km/h的鐵路一般曲線半徑為4 500～5 500 m(最小為3 500 m)。從贛深高鐵速度目標值的選擇來說，三個速度目標值對應最小曲線半徑對贛深高鐵項目工程投資影響不大，在選擇最小曲線半徑時，可適當大于規范值。

②軌道工程：350 km/h、300 km/h采用無砟軌道，250 km/h方案僅長度大于1 km的隧道地段鋪設無砟軌道，其余路段采用有砟方案。因此，250 km/h方案相較其他兩種無砟方案投資差異較大，350 km/h、300 km/h兩種無砟方案差異很小。對贛深高鐵來說，350 km/h方案軌道工程投資較250 km/h有砟方案高25.6億元。

③路基工程：250 km/h與300 km/h、350 km/h方案路基工后沉降控制標準有一定差異，路基寬度、基床表層和線間距不同，對投資有一定影響。350 km/h方案對工后差異沉降要求較為嚴格(一般為不大于15 mm)，路基填筑高度相較于250 km/h方案也相應降低，橋隧比也較高。對贛深高鐵來說，350 km/h方案相較于250 km/h方案橋隧長度增加8.114 km，路基長度減小8.693 km，線下工程總投資高出9.8億元。

④橋梁工程：250 km/h、300 km/h、350 km/h不同速度目標值方案主要影響橋梁動力響應參數、設計荷載和結構尺寸。

橋梁動力響應參數對工程投資的影響主要體現在墩臺和基礎設計，但差別很小。橋梁的設計荷載不同，會導致恒載產生差異，但其結構靜力計算差別很小，對工程投資基本不產生影響。不同的速度目標值下，橋梁的結構尺寸會產生相應的變化，但僅產生梁部和墩臺圬工的較小變化，對工程投資影響不大。因此，不同速度目標值的選擇對橋梁工程投資影響較小。

⑤隧道工程：350 km/h、300 km/h方案隧道內凈空有效面積相同，250 km/h方案隧道內凈空有效面積略小。因此，350 km/h、300 km/h方案隧道工程投資基本相同，250 km/h方案隧道工程投資略低，但差異不大。

⑥站后工程：對于三個速度目標值方案，電氣化工程主要在變壓器容量、接觸網懸掛類型及支柱和線材等方面存在差異，350 km/h較250 km/h方案需增加變電所變壓器安裝容量和生產房屋面積，此外，接觸網張力、腕臂材質、正饋線導線規格有所提高，電氣化總投資增加約3.3億元；通信、信號工程差異較小。三種速度目標值方案列控系統均采用CTCS-3級，350 km/h較250 km/h方案信號需增加中繼站7處，投資額增加0.3億元。

⑦車輛購置費用：350 km/h方案比250 km/h方案增加8億元。

綜上所述，贛深高鐵350 km/h方案較300 km/h、250 km/h有砟方案分別增加靜態投資2.15億元、47.76億元，投資增幅分別為0.4%、9.1%(如表3所示)。

表3 速度目標值方案比較

(2)不同速度目標值綜合效益比選分析

不同速度目標值方案對綜合效益的影響主要體現在對運營成本的影響和對國民經濟效益的影響兩方面，運營成本的增加無疑會影響鐵路企業的經濟效益。從成本構成要素可知，能耗對運營成本的增加影響最為顯著，300 km/h和350 km/h方案能耗分別較250 km/h方案能耗分別增加17%和30%，總成本分別增加5%和10%。不同速度目標值對國民經濟效益的影響主要體現在時間價值上，即速度目標值越高，越能節省旅客出行時間。全線350 km/h方案運行時間較300 km/h和250 km/h分別縮短14.9 min和31.6 min，節時比分別達到14.3%和26.1%。

從經濟效益和財務效益兩個方面分析不同速度目標值方案的綜合效益。將350 km/h方案、300 km/h方案分別對250 km/h方案進行凈現金流量差額折現，計算不同速度目標值的累計凈現值，計算周期為25a，其中社會折現率取8%，財務折現率取8%。得到財務凈現值和經濟凈現值與不同速度目標值的關系(如圖2所示)。由圖2可以看出，350 km/h方案綜合效益最優。

圖2 經濟財務凈現值與速度目標值關系

5 速度目標值350 km/h方案適應性分析

5.1 速度目標值定位及鄰線適應性分析

贛深高速鐵路的功能定位為京九客運專線的重要組成部分。350 km/h速度目標值方案與京九客運專線250 km/h及以上速度目標值適應性良好，且與相鄰的在建昌吉贛客運專線250 km/h速度目標值并預留300 km/h條件相適應，與規劃廣汕鐵路350 km/h速度目標值，廣梅汕鐵路擴能改造250 km/h方案相匹配，與廣深港客專廣深段350 km/h的速度目標值亦可形成良好的適應性。因此，贛深高鐵350 km/h速度目標值方案與路網規劃、鄰線速度目標值適應性較好。

5.2 與我國高速鐵路發展趨勢的適應性

截至2017年12月，我國已開通多條350 km/h速度目標值高鐵線路，包括京滬高鐵、京廣高鐵、鄭西高鐵、滬杭高鐵等。350 km/h高速鐵路更能代表我國高速鐵路形象、技術實力和標準體系。速度是高速鐵路技術水平的最主要標志，速度越高，越能體現技術優勢。因此，贛深高鐵采用350 km/h速度目標值方案，與我國高速鐵路主要技術體系、發展趨勢等適應性更好。

5.3 與時間目標值的適應性

根據推薦的線路方案，贛深高鐵速度目標值采用350 km/h，與時間目標值適應性見表4，可以看出該速度目標值可以滿足本線及鄰線主要城市間旅行時間的要求。

表4 時間目標值適應分析

6 結論

(1)350 km/h方案較300 km/h、250 km/h有砟方案靜態投資分別增加2.15億元、47.76億元，但其25a期的經濟效益和財務效益遠高于300 km/h、250 km/h有砟方案，綜合經濟效益較優。

(2)350 km/h速度目標值方案滿足路網功能和運輸需求，可充分發揮客運網綜合效益，較公路運輸、航空運輸等運輸方式在出行時間和費用方面具有較強的競爭力。