包頭至銀川鐵路建設方案研究

賀永志

(中國鐵路設計集團有限公司，天津 300308)

1 概述

擬建包頭至銀川鐵路位于內蒙古自治區和寧夏回族自治區境內，東起包頭站，向西途經內蒙古自治區包頭市、巴彥淖爾市、鄂爾多斯市、烏海市，寧夏回族自治區石嘴山市、銀川市，終至銀川站，線路全長約520 km[3]。 本項目東與在建京張客專、呼張客專、既有集包線呼包段相接，南與規劃銀蘭客專相連，共同構筑了我國《中長期鐵路網規劃(2016～2030 年)》的“八縱八橫”京蘭高鐵通道[4]。

1.1 區域路網現狀、規劃及既有鐵路概況

(1)區域路網現狀

包銀鐵路地處我國中西結合地帶北部邊陲。 區域內，以京包蘭鐵路、太中銀鐵路、包西鐵路形成了區域的鐵路主骨架，支線鐵路包括包白線、西甘線、臨策線、東烏鐵路等，現狀區域鐵路營業里程為6 638 km，占全國的5.9%;鐵路網密度為112.6 km/104km2，低于全國平均水平;每萬人擁有鐵路里程為3.48 km。

(2)區域路網規劃

研究年度新建客運專線(城際鐵路)主要有張家口至呼和浩特鐵路、銀川至西安鐵路[5]、包頭至銀川鐵路、中衛至蘭州鐵路、包鄂榆鐵路、集寧至大同鐵路等[6]。

(3)既有鐵路概況

項目通道內與本線關系密切的既有鐵路主要是包蘭線。 既有包蘭線自包頭東站至蘭州站，線路全長約990 km。 包蘭鐵路為雙線電氣化國鐵I 級鐵路，設計速度為120～200 km/h，限制坡度為6‰。 包蘭線包頭至銀川段最大運量為圖定客車11 對，貨車66 對，能力利用率為54%，平均旅行速度最快為87.89 km/h，最慢為53.47 km/h。 包頭至銀川段運輸能力較為富裕，但通道速度標準較低(包頭至銀川段的旅行時分較長，從銀川至北京經京包蘭通道的旅客列車旅行時間在15～20 h 之間)，旅客運輸服務質量較差，不利于旅客的方便、高效、快捷出行[7]。 隨著呼張客專和銀西線建設的推進，本段將成為快速客運通道內的“瓶頸”。

1.2 預測運量

(1)區域交通運輸量

現狀區域鐵路旅客發送量為2 517 萬人，占全國發送量的1.3%;公路發送量為25 459 萬人，占全國的0.7%;航空吞吐量為1 211 萬人，占全國的3.8%;說明區域長途出行的旅客比例較短距離高。 區域貨物運輸亦具有大宗、長距離運輸的特點。

(2)本項目通道貨運量預測

經過分析，研究年度本項目通道貨運量水平見表1。

表1 研究年度包銀段區段貨流密度預測 104 t

(3)本項目貨運量預測

根據通道鐵路貨運量水平以及本項目在區域貨運網中的定位，并結合新建項目線路走向和既有線能力適應性分析，認為上述通道貨運量宜由既有線承擔，新建線路不考慮承擔貨物運輸功能。

(4)本項目客運量預測

本項目建成后，為實現網絡效益最大化，應基本實現客貨分線，主要承擔快速客運網內的通過客流以及區域內的城際客流。 既有線以貨運為主，亦承擔由普速路網承接的路網客運量以及既有沿線地方客流。 為此，預測得出通道區段的客運量(見表2)。

表2 研究年度包銀鐵路通道區段客流密度 萬人

2 建設方案研究

2.1 通道建設方案構成

既有包蘭線包頭至惠農段為120 ～140 km/h 雙線電氣化鐵路，惠農—銀川段為200 km/h 雙線電氣化鐵路，標準差異較大。 根據此特點，對包銀鐵路建設方案進行了分段研究。

考慮呼包段規劃方案對本項目引入包頭樞紐的影響，對呼包段規劃方案進行分析。 鑒于項目的功能定位、客流特點、與相鄰路網的協調匹配性、工程條件和投資等，新建客運專線速度目標值不宜低于250 km/h[8]。 建設方案構成見表3。

表3 建設方案構成

2.2 通道建設方案技術經濟比選

(1)包頭-惠農段

①利用既有線包頭-惠農段承擔通道內全部客貨運輸任務

目前，包蘭線包銀段能力較為富裕，研究年度考慮本段承擔全部的客貨列車運輸任務，即動車組、普速客車、普通貨物列車及萬噸貨物列車共線運行。既有線貨物列車追蹤間隔取7 min，旅客列車追蹤間隔取5 min，天窗時間取180 min，各線能力適應性見表4。

表4 利用既有線提速擴能能力適應性 對/日

包頭—惠農段現狀客車最高運行速度為120 ～140 km/h，近期線路通過能力已基本飽和;遠期能力不足，還需建設新線。 若提速至200 km/h，不僅提速改造工程量大、對既有線運營干擾大，而且運輸組織復雜、運營調整靈活性差，還與運輸管理部門“200 km/h動車組與貨物列車在區間‘不會面’”的現行做法不相符，不能從根本上達到提高客運服務質量的目的。

②新建客運專線方案

新建客運專線，通道內形成四線格局。 客運專線承擔動車組列車的運輸任務，既有線承擔貨運和普速客車的運輸任務[9]。 既有線能力適應性見表5。

新建客運專線初/近/遠期列車追蹤間隔分別取5 min、4 min、3 min，天窗時間取360 min，能力適應性見表6[10-11]。

若包頭—惠農段新建客運專線，將形成客貨分線格局，既有線和新建線能力均能滿足運輸需求。 新建客運專線可與集包線、呼張客專、京張客專形成快速客運通道網，滿足西北與華北、東北等地區乘客的快捷出行，旅行時分較現狀大大縮短，服務水平有很大提高。故本段推薦采用新建客運專線方案[12]

表5 既有線能力適應性分析 對

。

表6 新建線能力適應性分析 對/日

(2)惠農—銀川段

惠農—銀川段既有線線路平面條件已經達到200 km/h，經運量預測，既有雙線滿足研究年度客貨運輸能力需求。 因此，研究了以下三個建設方案。

①完全利用既有雙線承擔客貨運方案

利用既有線承擔通道內全部客貨列車運輸任務。按現行運輸部門管理規定，本段客車最高運行速度為160 km/h，經計算，遠期全日線路通過能力基本飽和，其黃金時段、高峰小時的城際客流適應性較差;雖然線路最高允許速度可達200 km/h，受運營部門“200 km/h 動車組與貨物列車在區間‘不會面’”的運輸組織限制，動車組須限速160 km/h，無法達速運行，嚴重影響旅客服務質量，研究后予以舍棄。

②利用既有線新建貨運線形成客貨分線方案

為滿足動車組列車達到允許的最高速度200 km/h，并在通道內實現客貨分線，新建惠農至銀川南貨運鐵路，承擔通道內全部貨物列車，既有線改為客運專線。 根據前述貨運量，單線雖可滿足運輸需要，但考慮其為包蘭大通道的組成部分，同時為方便運輸組織，故建議一次按雙線建設，設計速度120 km/h。 惠農至銀川運營長度約99 km，200 km/h 客車運行時分32.5 min，靜態工程投資約60.75 億元[13-14]。

③新建客運專線方案[15]

新建客運專線，既有線維持現狀，通道形成四線格局。 客運專線承擔動車組列車的運輸任務，既有線承擔貨運和普速客車的運輸任務。 惠農至銀川運營長度約99 km，250 km/h 客車運行時分27 min，靜態工程投資約75 億元。

綜合分析，利用既有線新建貨運線形成客貨分線方案雖然節省投資，但施工撥接口多、不確定因素多、對運營組織和安全影響較大，且運行時分增加5.5 min;而新建客運專線方案雖然投資較大，但其滿足提高服務質量的要求，有利于吸引客流，能更好地兼顧城際功能;動車和普速客車分線運行，運輸組織靈活;施工對既有線運營干擾小，便于施工組織，施工難度小。故推薦新建客運專線方案。

(3)京蘭高鐵通道呼包段規劃方案研究

集包線設計為時速160 km 預留200 km 客貨共線鐵路，2014 年提速至200 km/h，是京蘭高鐵通道除包銀段外僅存的動車組和普速客車共線運行段落，故從通道規劃、運輸組織等方面考慮，需結合京蘭高鐵通道研究其建設方案。

目前，呼包段為四線格局，集包線承擔客運、動車組和普速客車共線運行，動車組列車最高運行速度為200 km/h，合計開行客車53 對;京包線承擔貨運，2014 年區段貨流密度1.02×108t。 預測呼包通道近/遠期貨運量為1.1×108t、1.2×108t，由京包線承擔;客車近/遠期為121 對、142 對，由集包線承擔;由于通道內客貨運量較大，京包線除承擔全部貨運外，只能承擔少量普速客車，剩余普速客車需在集包線上運行。 經檢算，通道內京包、集包線遠期能力基本飽和，而且動車和普速混跑，運營調整難度大。 綜上所述，建議研究年度京蘭高速呼包段利用既有集包線，在通道內預留新建六線條件[16]。

3 結論

根據預測通道客貨運量水平，既有鐵路線路規模、標準、地形條件等不同[17-18]，采用宏觀定性分析和工程投資定量計算的研究方法，結合鐵路運營部門現行的管理規定和常規做法，分段對包銀鐵路的建設方案進行了研究，確定包頭至銀川段建設方案采用新建客運專線，呼和浩特至包頭段利用既有集包線、預留新建六線條件的方案。