沿江高鐵上海至合肥段速度目標值研究

張 凌

(軌道交通工程信息化國家重點實驗室(中鐵一院),西安 710043)

本文結合沿江高速鐵路上海至合肥段，從項目的功能定位、路網及通道協調性、客流特征、時間目標值、工程投資及效益等方面對速度目標值展開系統分析和深入研究。

1 項目概況

沿江高鐵上海至合肥段是國家鐵路“八縱八橫”中橫向通道沿江高鐵的東段部分[4]，銜接上海、南京及合肥三大路網樞紐，是長三角核心地區西出、北上對外的高標準快速通道[5]，也是長三角城市群城際鐵路網的骨干線路[6]。

本項目位于長江三角洲地區[7]，線路東起上海樞紐上海北站，沿長江北側布線，西至合肥樞紐合肥南站，途經上海市、南通市、泰州市、揚州市、南京市和合肥市，新建線路長度444.88 km。其線路走向示意如圖1所示。

圖1 沿江高鐵上海至合肥段線路走向示意

2 客流特征

本線是國家“八縱八橫”高鐵通道中沿江通道的主要組成部分，是以承擔長途跨線客流為主，兼顧沿線大城市間城際客流的高速鐵路骨干線路。長途區際客流所占比例58%～80%，以川渝沿江方向、西安鄭州方向、長沙南昌方向、濰坊臨沂方向至華東地區的客流為主。從路網功能及定位方面考慮，為提高旅客服務質量，應采用較高的速度目標值。遠期客流構成如表1所示。

表1 遠期客流構成

3 時間目標值的確定

3.1 相關規劃對時間目標值的要求

《中長期鐵路網規劃(2016～2030》提出“實現相鄰大中城市間1～4 h交通圈，城市群內0.5～2 h交通圈的時間目標[4]”；《長江三角洲城市群城際鐵路網規劃》提出主要城鎮之間“1～3 h交通圈”，都市圈核心城市與周邊城鎮“0.5～1 h交通圈[8-9]”。《中國鐵路總公司江蘇省人民政府關于推進江蘇省鐵路建設會談紀要》提出“共同推進江蘇境內外鐵路網優化，打造以南京為中心的1.5 h左右高鐵交通圈[10]”。

綜合考慮鐵路網布局及交通圈時間目標，上海至南京、合肥的時間目標值宜控制在1.5 h和2 h以內。

3.2 客流對時間目標值的要求3.2.1 旅客交流期望

根據全國鐵路客流分布特征，結合區域客運生成量預測分析，采用重力模型和Frator法綜合生成研究年度客運交流OD[11-12]，其中遠期客運交流期望圖如圖2所示。

五四時期，中國的各派軍閥依靠不同的帝國主義列強不斷混戰，社會亟需一次徹底的革命，推翻腐朽倒退的軍閥暴政，而不是進行漸進緩慢的社會改良，馬克思主義主張采取革命斗爭的方式對社會進行徹底的改造，重建一個全新的公平社會，因為自近代以來的屢次改良沒能使既存政治系統煥發活力，反而貽誤了一次又一次融入世界現代化潮流的歷史機遇，馬克思主義的出現，為中國社會指明了前行的道路，特別是蘇俄十月革命的勝利，讓探索中的仁人志士看到了中國革命的曙光，中國共產黨在馬克思主義指引下，開始了中國化的實踐歷程，成為中國革命的中流砥柱，馬克思主義的影響也因此不斷擴大，傳播力不斷增強。

圖2 遠期旅客交流期望

不同出行距離各交通方式占比如圖3所示：在200 km以下的短途差旅線路中，汽車和鐵路平分秋色；200～800 km線路中，鐵路是大多數人的選擇[13]；800～1 400 km區間，鐵路和航空比例較為接近；1 400 km以上，航空的比重逐漸增高。

圖3 不同出行距離各交通方式占比

3.2.2 中長途客流時間目標值

根據本線客流成分構成，途徑本線的中長途客流中上海至合肥地區、上海至鄭州及其以遠、上海至武漢地區的客流約占總客流的比例分別為11%，15%，22%。經與航空對比分析部分城市間中長途客流的運輸距離和旅行時間，為保持鐵路的競爭優勢和與航空合理分工，確定主要城市間的時間目標值如表2所示。

表2 主要城市間時間目標值

注：本表時間含航空附加旅行時間2.5 h，鐵路1 h。

綜上所述，為保證本線與航空的相對競爭優勢，旅行時間不應大于通道內航空旅行時間，鐵路附加時間按1 h考慮，上海至合肥、武漢、鄭州鐵路運行時間應分別控制在2.8，3，3.3 h以內。對速度目標值的要求應達到300 km/h以上。

3.2.3 城際客流時間目標值

城際客流出行距離相對較短[13]，從本線與其他交通方式競爭來看，主要是高速公路及滬通鐵路、寧啟鐵路以及既有合寧鐵路。沿線公路及鐵路旅行時間如表3所示。

表3 沿線公路、既有鐵路旅行時間及本線宜采用的時間目標值

根據既有公路與鐵路出行時間和沿線城際客流出行需求，上海至揚州宜控制在1.5 h以內，南京至揚州、合肥在0.5 h以內。

因此，結合相關規劃對城市間小時交通圈的要求，以及鐵路與航空的合理分工，上海至南京、上海至合肥的時間目標值宜分別為1.5 h和2 h；因此本線速度目標值應采用300 km/h及以上標準。

3.3 區域經濟發展對時間目標值的要求

根據《長江三角洲城市群城際鐵路網規劃研究報告(2016修編)》意見，打造南京都市圈、合肥都市圈，中心城市與周邊大、中、小城市之間的0.5～1 h通勤圈。《江蘇省鐵路“十三五”規劃》省會南京與其他地市之間形成1～2 h交通圈，南京與周邊省會城市上海、合肥實現1～2 h交通圈。從滿足區域經濟發展方面考慮，上海至南京的旅行時間宜控制在1.5 h內，南京至合肥的旅行時間宜控制在1 h內[14]。

綜合以上考慮，本線上海至合肥段的時間目標值宜為2 h內，上海至南京段的時間目標值宜為1.5 h內。

4 速度目標值研究

本線為沿江高鐵通道的重要組成部分，從工程投資、運營效果、路網協調性、經濟性等方面對250，250 km/h預留350，300 km/h(有砟)，300 km/h(無砟)，350 km/h速度目標值等5個方案進行綜合比選。

4.1 對工程投資的影響

從地形適應性分析：本線地形平坦、起伏小，大半徑曲線完全適應地形，對工程投資影響不明顯；小曲線半徑僅在提高站位設置的靈活性、減少拆遷等方面具有優勢。全線除個別車站采用路基，其余基本為橋遂工程，各方案工程設置差異不大。

結合鐵路總公司組織《優化高鐵建設標準工程驗證》的結論中，無砟軌道沉降控制等級的提高，工程投資比有砟軌道增幅較大。而同為無砟軌道，350 km/h與300 km/h投資基本相當，增幅較小。故在速度目標值的選擇上，無砟軌道項目350 km/h的速度目標值具有優勢；有砟軌道項目300 km/h的速度目標值具有優勢。不同速度目標值方案工程經濟比較如表4所示。

表4 速度目標值方案工程經濟比較

由表4可見，本項目全線350，300 km/h(無砟)、300 km/h(有砟)、250 km/h預留350，250 km/h五個方案均能很好地適應地形，僅在拆遷工程方面略有差異。經驗證，350，300 km/h(無砟)兩方案工程投資相當。有砟軌道方案路基段落較少，沿線取土困難，投資節省有限。

4.2 時間目標值的適應性

不同速度目標值方案旅行時間比較如表5所示。

表5 不同速度目標值方案旅行時間比較 min

由表5可見，上海至合肥350，300，250 km/h三個方案的旅行時間分別為1.6，1.8，2.2 h。時間目標值適應性方面，250 km/h方案略差，350，300 km/h方案均能滿足要求。350 km/h方案節時效果明顯，較250 km /h方案節省32 min[15]。

4.3 路網協調性

本項目為沿江高鐵通道的組成部分，既有成渝、在建鄭萬、西武及規劃的成遂達萬高鐵速度目標值為350 km/h，從構建沿江高鐵通道方面考慮，本線的速度目標值宜為350 km/h。區域相關的既有京滬、合蚌、滬昆、寧杭、京廣高鐵，在建的商合杭、合安九、滬蘇湖、鹽通高鐵，規劃的京九、南沿江、通蘇嘉甬等高鐵絕大多數線路的設計速度為350 km/h，城際性質的鹽泰錫常宜、寧淮、鎮宣、寧滁蚌等高鐵設計速度也都在250 km/h及以上。綜合考慮，從構建高標準沿江通道，與路網協調匹配性方面考慮，本線速度目標值宜采用350 km/h。

4.4 經濟效益分析

不同速度目標值方案下影響項目財務效益的主要因素有建設投資、客流規模、運營成本、運輸收入等[16]。本次對本項目整體財務指標進行詳細測算，測算結果如表6所示。

表6 沿江通道不同速度方案投資及效益比較

財務效益分析表明，350 km/h方案的經濟性最優，其次為300，250 km/h方案經濟性相對較差。

4.5 速度目標值研究結論

本線采用350 km/h的速度目標值，上海至南京、合肥旅行時間約1.1，1.6 h，滿足時間目標值要求；與構建沿江高鐵通道的功能定位相吻合，有利于通道整體效益的發揮，經濟效益最優；與沿江高鐵通道的成遂達萬、鄭萬、西武等高鐵及區域密切相關的京滬、合蚌、滬昆、寧杭、京廣、商合杭、合安九、滬蘇湖、鹽通等高鐵速度目標值一致，有利于與區域高鐵路網協調匹配、提升整體運輸質量[17-18]；且與本項目上海至揚州段作為京滬輔助通道之一、上海至南通段作為沿海通道組成部分的功能定位相符。

5 結語

從沿江高鐵通道整體入手，在進行客流特征分析的基礎上，確定了本線上海至合肥段的時間目標值宜為2 h內，上海至南京段的時間目標值宜為1.5 h內。進而從對工程投資的影響、時間目標值的適應性、路網協調性以及經濟效益分析4個部分對250，250 km/h預留350，300 km/h(有砟)、300 km/h(無砟)、350 km/h五個速度目標值方案進行綜合比選。最終推薦采用350 km/h的速度目標值方案，不僅可以滿足本項目時間目標值的要求，而且與區域路網協調匹配性良好，有利于提高運輸質量和效率[19-20]，充分發揮本項目在沿江通道、京滬輔助通道和沿海通道中的重要作用。研究結論有力的支撐了本項目選擇合理的速度目標值方案，同時為整個高標準沿江通道的速度目標值的選擇提供一定的決策依據。