左銀龍

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司濟南設計院,濟南 250022)

隨著我國鐵路網(wǎng)規(guī)模的擴大，尤其是“四縱四橫”客運專線網(wǎng)的基本建成，以及主要城市群城際鐵路的建設，我國鐵路動車組開行數(shù)量不斷增加；同時隨著我國經(jīng)濟結構的升級，鐵路貨運結構也在發(fā)生變化，整體貨運需求保持基本平穩(wěn)，部分大宗物資運輸需求有所下降，快捷貨運需求旺盛。雖然主要干線由于增開普速列車能力仍然緊張，但部分線路能力得以緩解，具備開行市域(郊)列車的條件。

國家發(fā)展改革委等部門聯(lián)合發(fā)布的《關于促進市域(郊)鐵路發(fā)展的指導意見》[1]中多次提到“充分利用鐵路資源”，擴大城市交通供給能力，方向明確，但在具體實施中尚有建設方式、運管模式、合作機制、標準體系等很多問題值得研究分析。

1 項目背景

淄博市南北狹長，南北縱距151 km，東西橫距87 km，轄張店區(qū)、淄川區(qū)、博山區(qū)、周村區(qū)、臨淄區(qū)5個市轄區(qū)，桓臺、高青、沂源3個縣，八片城區(qū)相對獨立，各城區(qū)距中心城區(qū)分別為20 km左右，城市大局相對分散，局部又趨于集中，是一座獨具特色的組群式城市。

張博線北起淄博市張店區(qū)，途經(jīng)淄川區(qū)，南迄于博山區(qū)，呈南北向貫穿淄博市中南部，線路正線全長39.582 km，詳見圖1。

圖1 淄博地區(qū)鐵路平面布置示意

2 客流分析

淄博市居民出行呈明顯的“十字型”特征，即南北向的桓臺—張店—淄川—博山客流走廊、東西向的周村—張店—臨淄客流走廊。本線貫穿張店區(qū)、淄川區(qū)、博山區(qū)，主要解決南北向客流走廊組團間客流的出行需求?，F(xiàn)狀主城區(qū)張店區(qū)與南部的淄川區(qū)、博山區(qū)之間的居民出行只有依靠公路，選擇公交車或小汽車等方式，公交車出行時間過長，現(xiàn)狀直達的公交車單程運行時間約為70 min，多個站點停靠的公交車單程運行時間約為2.5 h；小汽車單程運行時間約為60 min且存在易擁堵(特別是進出城區(qū)時)、安全性差、事故率高、停車位緊張等缺點，不利于組團間客流出行，亟需快速交通來解決該問題。

3 對城市軌道交通的替代性研究

淄博市尚未建成軌道交通設施。根據(jù)已編制的《淄博市城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃》，與本項目直接相關的是4號線。4號線北起濟青高鐵淄博北站，南至博山站，詳見圖2。其中一期工程清泉站至淄川站長15.7 km，估算投資約為47億元，屬2030年線網(wǎng)范圍，二期工程淄川站至博山站，屬于2050年線網(wǎng)范圍。

圖2 淄博市城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃方案

城市軌道交通耗資巨大，建設周期長；本項目對張博線進行改造，具備公共交通服務功能，能夠承擔組團間客流的出行任務，工程相對簡單、投資較少、建設工期也較短。

既有張博線周邊，人口已形成了沿鐵路沿線分布的格局，在形態(tài)上十分飽滿且前后連接成片。若在該區(qū)域內重新開辟一條軌道交通通道，拆遷量巨大，拆遷實施困難重重；本項目充分利用既有鐵路通道，二次開發(fā)鐵路所占土地這一稀缺資源，同時借助既有線路等設備設施進行改擴建，激活既有資產(chǎn)，工程實施難度也相對較小。

張博線位于既有城市市區(qū)，比離城市較遠的4號線客流吸引能力更強，是城市軌道交通較好的替代方案。

4 建設方案

4.1 既有鐵路能力適應性分析

張博線在南定站、淄川站、大昆侖站和博山站辦理貨運業(yè)務，淄洪鐵路洪山站、博八鐵路山頭站和八陡站的到發(fā)運量需經(jīng)張博線運輸。張博線現(xiàn)狀通過能力情況見表1。

可以看出，張博線現(xiàn)狀能力較為富余。

表1 現(xiàn)狀列車對數(shù)及通過能力利用率

4.2 預測客車對數(shù)及貨流密度

通過運量預測，本線客車對數(shù)及貨流密度如表2所示。

表2 設計年度內預測客車對數(shù)及貨流密度

4.3 張博線現(xiàn)狀

張博線始建于1903年，由于建設年代久遠，雖然后期經(jīng)過多次大修改造，但技術標準仍然十分落后。本線采用內燃牽引，線路允許速度僅為70 km/h，且平交道口較多。既有車站均無客運設施，信號裝備水平整體落后[19]。

4.4 改造方案研究

本項目實施后，僅新增開行客車即為45對/d，遠大于張博線限制區(qū)間的平圖能力。因此，既有運輸能力完全不能適應預測客貨運量，必須進行擴能改造。

若按照單線運行，運輸能力受限，可開行的客車對數(shù)最大為26對/d，且單線上下行行車組織相互干擾，客車單程運行時間需65 min，與公路單程運行時間的比較優(yōu)勢不明顯；單線鐵路運輸組織較為復雜，若遇個別車晚點，會造成全線列車全部晚點，不利于提高服務水平，實現(xiàn)公交化運營。從“節(jié)約能源、符合環(huán)保、優(yōu)質服務”的角度出發(fā)，本線應采用電力牽引。

因此，本線應一次改造成雙線電氣化鐵路。

5 改造研究中的幾個關鍵問題

5.1 速度目標值選擇

結合既有情況和項目定位，速度目標值研究現(xiàn)狀70、100 km/h和120 km/h三個方案。本項目主要為滿足組團間客流出行需求，選用具有“快起快停”特點的動車組進行模擬運行，不同速度目標值單程運行時分比較情況見表3。

表3 不同速度目標值單程運行時分比較情況 min

70 km/h方案運行時間最長，且動車組長期處于超低速運行狀態(tài)，不利于動車組性能的發(fā)揮；對于100 km/h和120 km/h兩個方案，運行時分相差無幾，但當采用120 km/h方案時，需將既有半徑為600 m及以下的曲線改造為半徑800 m[2-4]，改造工程量大，投資高，因此選用100 km/h方案。

5.2 機車類型選擇

本項目實施后，新增客運業(yè)務。機車類型可選擇電力動車組、電力普速列車兩個方案。

電力動車組方案，選用CRH6型動車組，采用4輛編組。電力普速列車方案，客運機車采用HXD3型，編掛普通客車數(shù)量采用4輛。兩種方案的比較如下。

(1)電力動車組方案：單程運行41.4 min。優(yōu)點：①可快速乘降，停站上下客時間短。據(jù)調查，動車組在滿載情況下，乘客可以在29 s以內快速完成乘降，大大減少了站停時間；②運行速度高，走行時分最短；③具有快起快停的特點；④運行平穩(wěn)，噪聲小，舒適度高；⑤外表美觀，有利于提升城市形象；⑥未來增加編組輛數(shù)對走行時分影響較小。缺點：需購置動車組，配設整備和存儲設施，投資較大。

(2)電力普速列車方案：單程運行47.5 min。優(yōu)點：可使用鐵路局既有機車車輛，無需投資購買，只需租賃或作為資本入股。缺點：①普通客車開關門時間較長，且需專人操作，1人負責1門，因此一般只開啟一側車門，乘客排隊上下車時間長且不便捷，造成停站時間長；②運行速度不高，走行時分較長；③起停車時間相對長；④運行噪聲和振動較大，舒適度不高。

經(jīng)分析，采用電力動車組方案，4輛編組。貨物列車，維持既有內燃牽引。

5.3 客運站設計研究

既有貨運站無法滿足開辦客運需求，需新建客運站。車站站位應考慮方便客流集散，優(yōu)先在客流吸引力較大的據(jù)點設站[13]，站間距宜為3～8 km[2]。

由于本線仍然辦理貨運業(yè)務，車站正線需滿足通行超限貨物列車的限界要求，客運站臺無法緊靠正線布置，需在上下行各設置一條到發(fā)線供客運列車使用，客運站臺靠近到發(fā)線設置，站臺邊緣距離線路中心線1.75 m[6]。

客運站臺長130 m，動車組接發(fā)作業(yè)范圍長280 m。客運站到發(fā)線有效長采用280 m。典型客運站布置圖詳見圖3。

圖3 典型車站布置示意

5.4 列控系統(tǒng)選擇

適用于市域鐵路的列控系統(tǒng)主要有鐵路系列的CTCS系統(tǒng)和城軌系列的ATC系統(tǒng)。

速度適應性方面CTCS和ATC都可以滿足本線100 km/h的要求。

能力適應性方面兩個系統(tǒng)均采用目標距離控制模式，在運輸組織模式及線路站場條件一致的條件下，能力的適應性大致相當，均能滿足本線客運要求，CBTC在折返能力方面性能更高[2]。

互聯(lián)互通性方面CTCS系統(tǒng)標準統(tǒng)一，有非常好的互聯(lián)互通適應性。ATC制式下不同廠家的CBTC系統(tǒng)之間互不兼容。CTCS與CBTC間目前暫不具備互聯(lián)互通性，由于本線需要在保持貨運不停運的條件下開行客運列車，列控系統(tǒng)選擇時需要考慮對貨運列車的兼容，因此選擇采用鐵路系列的CTCS系統(tǒng)。

5.5 自動售檢票系統(tǒng)選擇

自動售檢票系統(tǒng)應選用方便快捷、經(jīng)濟適用的票制。城市軌道交通單程票和儲值卡一般均采用非接觸式IC卡；國家鐵路目前采用的是磁介質紙質熱敏票、二維條碼票[2]。

本線客運未接入鐵路線網(wǎng)，為了給旅客提供方便、快捷的服務，本線采用非接觸式IC卡式自動售檢票系統(tǒng)，可處理本線專用車票和城市“一卡通”車票，實現(xiàn)一卡通用，可與遠期城市軌道交通的自動售檢票系統(tǒng)銜接。

6 運輸組織模式研究

本線主要承擔淄博市南部城鎮(zhèn)各組團沿線的旅客交流，具有公共交通服務功能。為充分吸引沿線客流，提高服務頻率，本線客運列車開行站站停列車，公交化運行[14-15]。

貨物運輸盡量維持既有運輸組織模式，盡量組織整列運輸。當增開動車組與貨物列車運行沖突時，需進行優(yōu)化調整；在動車組開行的高峰時段內，需將該時段內的貨物列車調整至其他時段，安排在不開行動車組的時段運行；在動車組開行的非高峰時段，近期發(fā)車密度不大，貨物列車可以保留，遠期需調整至不開行動車組的時段運行。

7 運營管理模式研究

本項目的建設，本質上屬于城市基礎事業(yè)的范疇，具有準公共產(chǎn)品特性，政府的投資應占主體地位。既有張博線產(chǎn)權歸屬鐵路總公司，屬于企業(yè)所有，本項目是對既有張博線進行改擴建，以期實現(xiàn)公共服務職能，涉及到地方政府和企業(yè)的產(chǎn)權劃分、投資構成比例、效益分成等問題。根據(jù)項目實際，可選擇2種方式，一種是政府和鐵路等各出資方共同組建合資公司，根據(jù)投資、資產(chǎn)等確定股權劃分，共同負責改造后的張博鐵路的資產(chǎn)管理等；另一種是采取政府購買服務的方式，鐵路作為社會資本，采用PPP等運作模式，即淄博市出資，濟南鐵路局負責建設、運營管理。

既有張博線僅辦理貨運業(yè)務，由濟南鐵路局負責運營管理和養(yǎng)護維修，運營機制成熟、穩(wěn)定。本項目實施后新開辦客運業(yè)務，考慮到本線客貨共線的特點，建議運營管理仍由濟南鐵路局負責日常運營和養(yǎng)護維修。

8 結論

“充分利用鐵路資源”發(fā)展市域鐵路的思路，是緩解城市交通擁堵、加快市域(郊)鐵路發(fā)展、擴大交通有效供給、促進新型城市化建設的有效途徑。針對張博線及淄博市城市空間布局特點，從需求角度分析了鐵路走向與市域客流走向契合情況及客流強度，從供給角度分析了鐵路線路能力的適應性，推薦增建二線改造成雙線電氣化鐵路方案；考慮本線需要在維持貨運運輸?shù)幕A上開行市域列車，對本線速度目標值、車輛類型、車站布置、列控系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)等問題進行研究比較。對運輸組織模式和運營管理方式進行了深入探討。張博線開行市域列車的研究對國內類似貨運與市域列車混行的線路改造有一定的借鑒作用。