劉亞芳

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300142)

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津薊鐵路電氣化改造速度目標(biāo)值研究

劉亞芳

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300142)

結(jié)合京津冀一體化區(qū)域規(guī)劃路網(wǎng)，對(duì)既有津薊鐵路電氣化改造進(jìn)行不同速度目標(biāo)值的分析研究，并對(duì)不同速度目標(biāo)值的工程內(nèi)容進(jìn)行闡述，運(yùn)用對(duì)比分析法，得出既有津薊鐵路電化改造的提速方案。針對(duì)資本金的時(shí)間價(jià)值及社會(huì)區(qū)域效用進(jìn)行分析，從而確定提速工程的必要性。

津薊鐵路 電氣化 提速

1 津薊鐵路概述

天津至薊縣鐵路(以下簡(jiǎn)稱津薊鐵路)位于華北平原東部天津市境內(nèi)，起自京滬鐵路漢溝鎮(zhèn)站，終點(diǎn)為津薊鐵路薊縣站；線路經(jīng)由天津市武清區(qū)、寶坻區(qū)至薊縣。

津薊鐵路自京滬鐵路漢溝鎮(zhèn)站西咽喉5號(hào)道岔(1/12)引出，線路向北途經(jīng)曹子里、崔黃口、大口屯、寶坻、上倉(cāng)、下倉(cāng)、終點(diǎn)到達(dá)薊縣站，線路長(zhǎng)度89.096 km[1]?，F(xiàn)狀主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為單線，內(nèi)燃，最小曲線半徑600 m，限制坡度5‰，牽引質(zhì)量4 000 t，半自動(dòng)閉塞鐵路。區(qū)域路網(wǎng)內(nèi)京滬、津山、京哈、大秦等均為電氣化鐵路。

津薊鐵路作為國(guó)內(nèi)成功開(kāi)行市郊列車(chē)的既有鐵路，輻射天津周邊地區(qū)及各旅游景區(qū)，也是津承鐵路通道的重要組成部分。所處地區(qū)地勢(shì)平坦，線路平縱斷面條件較好，故結(jié)合電氣化工程對(duì)既有線進(jìn)行提速改造研究[2]，以改善旅客出行條件。運(yùn)用普遍調(diào)查及訪問(wèn)形式對(duì)既有津薊鐵路進(jìn)行分析，運(yùn)用對(duì)比分析法，對(duì)不同速度目標(biāo)值的優(yōu)劣進(jìn)行研究，從而得出既有津薊鐵路提速最佳方案。

2 既有現(xiàn)狀分析

既有津薊鐵路于1967年1月建成，為客貨混運(yùn)鐵路。2015年主要承擔(dān)貨運(yùn)量394萬(wàn)t，旅客發(fā)送量3687萬(wàn)人；2015年天津至薊縣客車(chē)工作日開(kāi)行6對(duì)，周末及節(jié)假日9對(duì)。既有津薊鐵路速度目標(biāo)值為100 km/h，最快旅客列車(chē)由天津北站至薊縣站運(yùn)行時(shí)分為90 min，旅行速度為73 km/h，最慢旅客列車(chē)由天津站至薊縣站運(yùn)行時(shí)分為174 min(其中天津北站至薊縣站166 min)，旅行速度為38 km/h。既有津薊鐵路部分區(qū)間限速，運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，不利于居民出行需求，需要適當(dāng)提速。

既有津薊鐵路為區(qū)間無(wú)縫線路，全線封閉，鋼軌大部分為60 kg/m再用軌，生產(chǎn)時(shí)間為1985～1991年，道岔為SC330，路肩寬度為0.4至0.6 m，橋墩大部分采用實(shí)體橋墩，橋臺(tái)有耳臺(tái)及T形橋臺(tái)，梁部均為混凝土簡(jiǎn)支梁。全線有45處平交道口，北京局列入改造計(jì)劃共23處，剩余22處[3]。

3 線路在路網(wǎng)中的功能及作用

根據(jù)中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃(2030年)、國(guó)家鐵路“十三五”規(guī)劃、京津冀城際網(wǎng)規(guī)劃等國(guó)家戰(zhàn)略及地區(qū)性規(guī)劃，區(qū)域鐵路網(wǎng)規(guī)劃見(jiàn)圖1。

圖1 區(qū)域路網(wǎng)規(guī)劃示意

客運(yùn)專線：區(qū)域內(nèi)已有津秦客專、京滬高鐵、京津城際等，區(qū)域形成輻射東北、華北、華東的快速客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)。

普通鐵路：規(guī)劃建設(shè)津保忻鐵路、津薊鐵路承德延伸線、津薊電化、樞紐豆雙、汊周聯(lián)絡(luò)線等。

城際鐵路：區(qū)域內(nèi)主要有津承城際、京唐城際、京濱城際、津滄城際、環(huán)渤海城際、京秦第二城際等。根據(jù)本項(xiàng)目在區(qū)域路網(wǎng)中的功能定位分析，津薊鐵路是以貨為主、兼顧市郊與沿線城鎮(zhèn)旅游客流的區(qū)域鐵路。本項(xiàng)目對(duì)于引領(lǐng)天津市“一軸兩帶三區(qū)”空間結(jié)構(gòu)，形成帶動(dòng)外圍地區(qū)發(fā)展的增長(zhǎng)極和服務(wù)中心，促進(jìn)地區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要作用[1]。

4 速度目標(biāo)值選擇

本區(qū)域運(yùn)輸市場(chǎng)主要有高速公路、鐵路競(jìng)爭(zhēng)。公路的優(yōu)勢(shì)主要為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，出行時(shí)間不受限制；劣勢(shì)為受節(jié)假日影響，高速公路堵車(chē)情況較多。津薊鐵路開(kāi)行市郊列車(chē)一期改造工程中對(duì)薊縣站公交接駁進(jìn)行了大量的投入，但天津—薊縣間最快的旅客列車(chē)運(yùn)行時(shí)間達(dá)1.5 h，旅速僅70 km/h左右，與公路出行時(shí)間差不多。且汽車(chē)能實(shí)現(xiàn)門(mén)到門(mén)的運(yùn)輸，鐵路換乘時(shí)間長(zhǎng)于公路運(yùn)輸，因此本線在與公路運(yùn)輸競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)。目前游客出行主要依靠津薊高速公路、塘承高速公路運(yùn)輸，承擔(dān)出行游客的74%，而津薊鐵路僅占26%，鐵路出行未能發(fā)揮更大的作用。根據(jù)薊縣旅游業(yè)十三五規(guī)劃，到2020年將接待游客3 000萬(wàn)人次，本項(xiàng)目實(shí)施后，將為游客提供更加方便快捷的交通方式，推動(dòng)沿線旅游資源的開(kāi)發(fā)，打造生態(tài)旅游品牌，提高旅游經(jīng)濟(jì)在當(dāng)?shù)貒?guó)民經(jīng)濟(jì)中的比重。研究年度通道內(nèi)各運(yùn)輸方式旅行時(shí)間見(jiàn)表1。

表1 各種運(yùn)輸方式旅行時(shí)間比較

4.1 方案構(gòu)成

對(duì)于津薊鐵路提速，在現(xiàn)狀電氣化方案基礎(chǔ)上，針對(duì)預(yù)留提速120 km/h方案、提速120 km/h方案、提速140 km/h方案、提速160 km/h方案、提速200 km/h方案進(jìn)行研究。

其中預(yù)留提速120 km/h方案、提速120 km/h方案主要區(qū)別在于津薊鐵路全線平交道口較多，平改立周期長(zhǎng)、工程量大、投資多，當(dāng)設(shè)計(jì)速度為120 km/h時(shí)，平交道均需改為立交道[5]?？紤]工程實(shí)施周期故提出預(yù)留提速120 km/h方案，本工程對(duì)部分平交改立交，待津薊鐵路沿線全部平交改為立交時(shí)，可采用120 km/h速度。

提速140 km/h方案較提速160 km/h方案運(yùn)行時(shí)分增加4 min，工程內(nèi)容相同，線路改建長(zhǎng)度略小，因此提速140 km/h方案與提速160 km/h方案合并研究。

提速200 km/h方案既有平面條件適應(yīng)性差，大部分地段線路需要改線，根據(jù)客貨共線鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范要求，提速200 km/h需采用雙線，與本項(xiàng)目采用單線的功能定位不符，工程代價(jià)較大。結(jié)合京津冀一體化區(qū)域規(guī)劃路網(wǎng)，研究年度內(nèi)津承城際開(kāi)工建設(shè)，速度目標(biāo)值為350 km/h，其功能可替代提速200 km/h方案，故研究后予以舍棄[4]。

綜合考慮本線運(yùn)輸需求和功能定位，結(jié)合相鄰線設(shè)計(jì)速度、本線工程條件及投資等因素，對(duì)現(xiàn)狀電氣化方案、預(yù)留提速120 km/h方案、提速120 km/h方案、提速160 km/h方案進(jìn)行研究。

4.2 方案說(shuō)明

4個(gè)方案均對(duì)既有線進(jìn)行病害整治及按相應(yīng)速度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行曲線改建。預(yù)留提速120 km/h方案、提速120 km/h方案主要差別在于平交道改建的多少。提速160 km/h方案與其余三個(gè)方案差別為全線道岔均需更換，到發(fā)線延長(zhǎng)，區(qū)間無(wú)縫線路改為跨區(qū)間無(wú)縫線路，路基需對(duì)既有津薊線進(jìn)行病害整治；路基面需考慮采用漿砌片石路肩或混凝土加寬。加強(qiáng)路基基床[6]，改善路橋、路涵過(guò)渡段的加固處理。橋梁需要橫向加強(qiáng)，全線進(jìn)行平改立。各方案站后配套相差不大。

(1)現(xiàn)狀電化方案

現(xiàn)狀平面曲線能滿足100 km/h運(yùn)行速度的要求，維持既有平面曲線，現(xiàn)狀電氣化改造。運(yùn)行時(shí)分為82 min。對(duì)既有路基病害進(jìn)行整治，抽換傷損鋼軌。

運(yùn)用普遍調(diào)查及訪問(wèn)形式，確定區(qū)間平交道道口折算交通量大[5]的2處，需改為立體交叉，確定站內(nèi)5處平交道需改為立體交叉。

(2)預(yù)留提速120 km/h方案

根據(jù)中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃，津薊鐵路承德延伸線工程規(guī)劃“十三五”之后建成，為優(yōu)化路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高本線的運(yùn)輸服務(wù)質(zhì)量及鐵路技術(shù)裝備水平，本方案對(duì)既有線平面按照120 km/h速度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改建，改建長(zhǎng)度5.982 km；由于本線平交道口較多，運(yùn)用普遍調(diào)查及訪問(wèn)形式，首先對(duì)站內(nèi)5處平交道口和區(qū)間道口折算交通量大的2處平交道口實(shí)施平改立工程，其余平交道口暫維持平交，根據(jù)與地方協(xié)議情況逐步實(shí)施平改立工程。平改立工程完成后，本線列車(chē)運(yùn)行速度由現(xiàn)狀100 km/h逐步提高至120 km/h。

(3)提速120 km/h方案

線路平、縱斷面改建同預(yù)留提速120 km/h方案；將剩余22處平交道全部進(jìn)行立交改造；車(chē)站改建同預(yù)留提速120 km/h方案。提速后運(yùn)行時(shí)分為70 min。對(duì)既有路基病害進(jìn)行整治，改建地段主要工程內(nèi)容有路基邊坡防護(hù)、地基處理、換填等措施。

(4)提速160 km/h方案

平面按160 km/h改建，對(duì)半徑小于1 600 m及緩長(zhǎng)不滿足160 km/h標(biāo)準(zhǔn)的曲線進(jìn)行改建；結(jié)合本線特點(diǎn)，研究確定州河大橋兩端困難地段維持現(xiàn)狀[4]。本方案改建24個(gè)曲線，改建長(zhǎng)度11.969 km，對(duì)上跨公路橋不滿足凈空要求地段進(jìn)行縱斷面改建，將平交道全部進(jìn)行立交改造。提速后運(yùn)行時(shí)分為59 min。需對(duì)既有津薊線路基進(jìn)行病害整治；需考慮路肩采用漿砌片石或混凝土加寬；加強(qiáng)路基基床[6]，改善路橋、路涵過(guò)渡段的加固處理；橋梁需要橫向加強(qiáng)；正線道岔現(xiàn)狀為SC330，直向允許速度為120 km/h。提速160 km/h方案正線道岔需更換為專線4249，以滿足160 km/h速度[7-9]；區(qū)間無(wú)縫線路改為跨區(qū)間無(wú)縫線路[12]。

4.3 方案分析論述

(1)節(jié)時(shí)比分析

現(xiàn)狀電氣化方案線路平面維持既有，工程投資11.35億元，客車(chē)運(yùn)行時(shí)分78 min。預(yù)留提速120 km/h方案工程投資12.38億元，客車(chē)運(yùn)行時(shí)分70 min。提速120 km/h方案工程投資16.03億元，客車(chē)運(yùn)行時(shí)分70 min。提速160 km/h方案工程投資18.76億元，客車(chē)運(yùn)行時(shí)分59 min(見(jiàn)表2)。

表2 方案投資分析比較

根據(jù)相關(guān)課題[10]，對(duì)各個(gè)方案提速改建工程引起的“工程投資與節(jié)時(shí)比”進(jìn)行對(duì)比研究，得出方案建議意見(jiàn)。

提速160 km/h方案、提速120 km/h方案投資較預(yù)留提速120 km/h方案分別增加6.38億元、3.65億元，工程投資大，22處平改立實(shí)施難度大，周期長(zhǎng)。預(yù)留提速120 km/h方案投資較現(xiàn)狀電化方案增加1.03億元，運(yùn)行時(shí)分縮短8 min，節(jié)時(shí)比1 289萬(wàn)元/min；隨著平改立工程逐步實(shí)施，列車(chē)提速至120 km/h，此方案改建長(zhǎng)度短，僅為5.982 km，工程量小，投資省，投資見(jiàn)效快，財(cái)務(wù)效益最優(yōu)，與津薊鐵路承德延伸線規(guī)劃相適應(yīng)。更能適應(yīng)本項(xiàng)目的實(shí)際情況。故推薦采用預(yù)留提速120 km/h方案。

(2)線路提速工程與電化工程同步實(shí)施的必要性

當(dāng)全線平交改為立交時(shí)，可實(shí)現(xiàn)速度120 km/h[8]，假設(shè)5年內(nèi)全線平改立均實(shí)施完畢，通過(guò)計(jì)算提速工程投資1.03億元的折現(xiàn)率，運(yùn)用經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，五年后為1.31億元。若目前不實(shí)施提速120 km/h，只實(shí)施電氣化工程5年后再實(shí)施提速120 km/h工程，需增加的投資為1.78億元。電氣化與提速工程同時(shí)實(shí)施較先電氣化后提速減少投資0.47億元，且5年后津承通道范圍內(nèi)，規(guī)劃津承城際在年度范圍內(nèi)已實(shí)施，津薊市郊列車(chē)提速將會(huì)產(chǎn)生工程上的浪費(fèi)。而若不提速將無(wú)法適應(yīng)新形勢(shì)的發(fā)展，不能給旅客帶來(lái)很好的乘車(chē)體驗(yàn)，故分析確定電氣化與提速工程應(yīng)同時(shí)實(shí)施。通過(guò)以上分析，津薊鐵路電氣化改造工程提速120 km/h很有必要實(shí)施。

圖2 沿線城市及旅游資源分布示意

(3)社會(huì)效益分析

結(jié)合相關(guān)課題研究，高速鐵路的通車(chē)使得沿線城市資源消耗類工業(yè)轉(zhuǎn)型為偏向服務(wù)業(yè)的第三產(chǎn)業(yè)，本次提速工程主要是滿足津薊鐵路市郊列車(chē)功能的定位[11]，且對(duì)具有豐富旅游資源的地區(qū)，第三產(chǎn)業(yè)比例較高、第三產(chǎn)業(yè)就業(yè)比例較高的(如薊縣、寶坻)區(qū)域，速度高的鐵路能明顯提升其區(qū)域社會(huì)效用。圖2為沿線城市及旅游資源分布示意，津薊鐵路提速120 km/h方案對(duì)薊縣、寶坻旅游區(qū)域能夠帶來(lái)明顯的社會(huì)效用。

(4)路網(wǎng)協(xié)調(diào)性分析

從相鄰?fù)ǖ罉?biāo)準(zhǔn)來(lái)看，根據(jù)中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃，津薊鐵路承德延伸線、規(guī)劃豆雙線、規(guī)劃汊周線均為Ⅰ級(jí)鐵路，設(shè)計(jì)速度120 km/h。從相鄰路網(wǎng)分析，津薊鐵路速度目標(biāo)值不宜低于120 km/h，預(yù)留提速120 km/h方案可以更好地與路網(wǎng)規(guī)劃相適應(yīng)，隨著路網(wǎng)的完善及本線運(yùn)輸需求的增長(zhǎng)，能夠逐步提高本線的運(yùn)輸質(zhì)量。

(5)效益分析

根據(jù)財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算，財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)結(jié)果項(xiàng)目投資財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率為3.24%，自有資金財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率為2.64%，低于鐵路行業(yè)改建鐵路6%的基準(zhǔn)收益率；項(xiàng)目投資財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值為-25 310萬(wàn)元，項(xiàng)目資本金財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值為-23 305萬(wàn)元；投資回收期為26.15年。

本項(xiàng)目國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)全部投資的經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率(EIRR)為8.93%，高于社會(huì)折現(xiàn)率8%，經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值(ENPV)為10 315萬(wàn)元。本項(xiàng)目財(cái)務(wù)效益較差，作為公益性基礎(chǔ)設(shè)施，不應(yīng)以盈利為目的，建議政府給予一定的補(bǔ)貼政策。

5 結(jié)束語(yǔ)

考慮天津至寶坻、薊縣及以遠(yuǎn)旅客運(yùn)輸主要以規(guī)劃津承城際為主，且與規(guī)劃津薊鐵路承德延伸線相匹配，本線宜預(yù)留提速120 km/h條件，列車(chē)暫按現(xiàn)狀100 km/h速度運(yùn)行，平改立工程全部完成后，列車(chē)提速至120 km/h。預(yù)留提速120 km/h方案投資見(jiàn)效快，財(cái)務(wù)效益最優(yōu)，社會(huì)效益明顯，與津薊鐵路承德延伸線規(guī)劃相適應(yīng)，且更能適應(yīng)本項(xiàng)目的實(shí)際情況，故推薦采用預(yù)留提速120 km/h方案。

[1] 鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.天津至薊縣鐵路電氣化改造勘察設(shè)計(jì)項(xiàng)目投標(biāo)文件[R].天津：鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，2016．

[2] 周世林.淺談既有線擴(kuò)能提速改造建設(shè)方案[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2010(10)

[3] 鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.改建鐵路津薊線開(kāi)行市郊列車(chē)改造工程施工圖設(shè)計(jì)說(shuō)明[R].天津：鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，2015．

[4] 陳紅念.對(duì)有關(guān)既有線提速幾個(gè)問(wèn)題的探討[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2002(1)

[5] CJJ152-2010城市道路交叉口設(shè)計(jì)規(guī)程[S]

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[8] GB 20090—2006鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范[S]

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[11]林曉言，羅燊，朱志航.區(qū)域質(zhì)量與高速鐵路社會(huì)效用——關(guān)于高速鐵路建設(shè)時(shí)機(jī)的研究[J].中國(guó)軟科學(xué)，2015(4)

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Analysis on The Target Speed Value of Tianjin-Jixian Railway Electrification

LIU Yafang

2016-07-05

劉亞芳(1984—)，女，2010年畢業(yè)于蘭州交通大學(xué)道路與鐵道工程專業(yè)，工學(xué)碩士，工程師。

1672-7479(2016)05-0084-04

U221； U212.32

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