馬紅偉

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,西安 710043)

速度目標(biāo)值是高速鐵路重要標(biāo)準(zhǔn)之一，是確定項(xiàng)目規(guī)模、設(shè)備配置、工程投資的重要基礎(chǔ)，選擇合適的速度目標(biāo)值應(yīng)綜合分析項(xiàng)目在鐵路網(wǎng)中的作用、運(yùn)輸需求、工程條件等，并符合旅行時間目標(biāo)值的要求[1]。西安至安康高速鐵路向南延伸至重慶，構(gòu)成西渝高鐵，為國家“八縱八橫”高速鐵路網(wǎng)包海通道重要組成部分[2]。結(jié)合項(xiàng)目所在區(qū)域路網(wǎng)構(gòu)成，為充分反映主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的合理性，速度目標(biāo)值先按西渝高鐵全線進(jìn)行研究，再對西安至安康高鐵進(jìn)行細(xì)化研究[3]。

1 西安至安康高速鐵路概況

西安至安康高速鐵路是西安至重慶高速鐵路的北段，為國家高速鐵路網(wǎng)包海通道重要組成部分，位于陜西省南部。項(xiàng)目北起西安樞紐西安東(紡織城)站，向南途經(jīng)西安市長安區(qū)，商洛市柞水縣、鎮(zhèn)安縣，安康市旬陽縣、漢濱區(qū)，在安康新區(qū)新設(shè)安康北高鐵站，預(yù)留向重慶方向延伸的條件。本線縱貫三市五區(qū)縣，線路全長173.5 km。全線共分布西安東、引鎮(zhèn)、秦楚古道、柞水西、鎮(zhèn)安西、小河西、安康北7處車站。根據(jù)運(yùn)量預(yù)測，本線客流密度近期1 829萬人、遠(yuǎn)期2 322萬人，開行動車組列車近期80對/d、遠(yuǎn)期105對/d[4]。西安至安康高速鐵路線路走向見圖1。

圖1 西安至安康高速鐵路線路走向示意

2 西渝高鐵速度目標(biāo)值研究

2.1 西渝高鐵概況

西渝高鐵連接關(guān)中平原與川渝地區(qū)，行徑秦巴山區(qū)，途經(jīng)西安、商洛、安康、達(dá)州、廣安和重慶，縱貫陜、川、渝三省市，12個縣市，線路全長649.0 km。北端經(jīng)西安樞紐可直達(dá)陜北部、晉、寧、蒙地區(qū)，南端通過重慶樞紐聯(lián)通川渝東部、滇、黔、貴、廣、瓊地區(qū)，為國家“八縱八橫”高速鐵路網(wǎng)之縱向包海通道重要組成部分。

2.2 客流特點(diǎn)

根據(jù)項(xiàng)目功能定位、路網(wǎng)意義、客流特點(diǎn)、預(yù)測運(yùn)量綜合分析，本線承擔(dān)的客流具有多重性，主要由城際客流、區(qū)際客流、長途跨線客流組成。

城際客流：根據(jù)關(guān)中城市群和成渝城市群城際鐵路網(wǎng)規(guī)劃，結(jié)合沿線豐富的旅游資源，隨著城市群經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展及人民生活水平的提高，本線將承擔(dān)西安至安康間、重慶至達(dá)州間的城際及旅游客流，占總客流的21%左右[5]。

區(qū)際客流：西渝高鐵連接關(guān)中城市群、成渝城市群核心城市西安、重慶。根據(jù)區(qū)域城市發(fā)展規(guī)劃，關(guān)中城市群、成渝城市群將建設(shè)成為西部地區(qū)發(fā)展水平最高、基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)最好、經(jīng)濟(jì)活力最強(qiáng)的核心區(qū)域，隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人民生活水平的提高，本線將承擔(dān)以西安為中心的關(guān)中城市群和以重慶為中心的成渝城市群的區(qū)際客流[6]，占總客流的20%左右。

長途跨線客流：本線與相關(guān)高速鐵路，共同構(gòu)成國家“八縱八橫”高速鐵路網(wǎng)之縱向包海通道，連接西北、西南、華南地區(qū)，貫通呼包鄂、寧夏沿黃、關(guān)中平原、成渝、黔中、北部灣等城市群，同時與銀西、包蘭、大西、隴海、西成、成渝、渝昆等國家高速鐵路網(wǎng)互聯(lián)互通，承擔(dān)陜北、隴東、寧夏、蒙西、山西等地區(qū)至西南地區(qū)的長途跨線客流，該部分客流最大，占總客流的59%左右。

2.3 時間目標(biāo)值的確定

2.3.1 滿足通道功能的時間目標(biāo)值

根據(jù)中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃、長江經(jīng)濟(jì)帶綜合立體交通走廊規(guī)劃及關(guān)中、成渝城市群規(guī)劃，相鄰省會西安、重慶、成都、武漢等中心城市間將實(shí)現(xiàn)4 h交通圈目標(biāo)，為滿足區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，西安至重慶應(yīng)實(shí)現(xiàn)4 h到達(dá)。

2.3.2 滿足運(yùn)輸市場競爭需求的分析

西安至重慶通道內(nèi)將形成航空、高速公路、高速鐵路不同交通方式的競爭格局。西安至重慶航空旅行時間1.5 h、附加時間3.0 h，總旅行時間4.5 h；公路分布包茂高速，距離約685 km，旅行時間約8.0 h、附加時間1.0 h，總旅行時間9.0 h；西渝高鐵649 km，屬于高鐵的優(yōu)勢范圍，高鐵除發(fā)揮自身固有的安全性高、舒適性強(qiáng)、全天候運(yùn)行的優(yōu)勢外[7]，必須在旅行時間上較高速公路有較大節(jié)省、與航空基本相當(dāng)，才能吸引更多客流，在運(yùn)輸市場中具備明顯競爭優(yōu)勢。故西安至重慶高鐵總旅行時間應(yīng)控制在5.0 h，扣除1.0 h的附加時間，西安至重慶的時間目標(biāo)值應(yīng)為4.0 h。

2.3.3 適應(yīng)城際功能的時間目標(biāo)值

根據(jù)“十三五”現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸體系發(fā)展規(guī)劃及關(guān)中城市群發(fā)展規(guī)劃，核心城市與周邊節(jié)點(diǎn)城市實(shí)現(xiàn)1～2 h通達(dá)，未來將形成關(guān)中城市群中心城市西安至咸陽、渭南等較近城市“半小時經(jīng)濟(jì)圈”，西安至寶雞、銅川、商洛等城市“1小時經(jīng)濟(jì)圈”，西安至安康、延安等城市“2小時經(jīng)濟(jì)圈”[8]。

高鐵城際客流主要與高速公路形成競爭，西安至安康高速公路旅行時間約2.5 h，為具備競爭優(yōu)勢，同時實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)和城市群一體化發(fā)展目標(biāo)，滿足城際客流的出行需求，西安至安康間高鐵時間目標(biāo)值應(yīng)控制在1.5 h以內(nèi)。

2.3.4 時間目標(biāo)值的確定

綜上，為適應(yīng)國家高速鐵路網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)，滿足關(guān)中城市群、成渝城市群區(qū)域及沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，且與航空、高速公路形成有效的競爭優(yōu)勢，在運(yùn)輸市場中占有較高客流份額，西安至重慶高鐵時間目標(biāo)值應(yīng)控制在4.0 h以內(nèi)，西安至安康應(yīng)控制在1.5 h以內(nèi)[9]。

2.4 速度目標(biāo)值研究

2.4.1 速度目標(biāo)值方案構(gòu)成

西渝高鐵為國家高速鐵路網(wǎng)包海通道重要組成部分，同時兼顧西安至安康、重慶至達(dá)州間的城際功能。結(jié)合目前已運(yùn)營的高速鐵路速度目標(biāo)值(250～350 km/h)、規(guī)劃關(guān)中城市群、成渝城市群城際鐵路網(wǎng)速度目標(biāo)值(200～250 km/h)，綜合考慮客流特征、運(yùn)輸需求、功能定位、路網(wǎng)意義、工程條件等因素，本次對西渝高鐵全線速度目標(biāo)值主要研究了200，250，300，350 km/h四個方案。

2.4.2 不同速度建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及工程經(jīng)濟(jì)分析

200 km/h速度目標(biāo)值方案建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《城際鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10623—2014)[10]，其他方案建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10621—2014)。不同速度目標(biāo)值方案在主要建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)具有一定差異。

平面曲線半徑對工程的影響:速度目標(biāo)值不同，導(dǎo)致線路平面參數(shù)不同，其中線路平縱斷面參數(shù)中，以最小曲線半徑對速度目標(biāo)值最敏感[11]。

本線行經(jīng)關(guān)中平原、秦巴山地、川東低山丘陵等地貌單元。關(guān)中平原地形平緩，線路條件較好，方案受曲線半徑控制小，結(jié)合工程設(shè)置情況，基本為橋梁工程；秦巴山區(qū)，地形復(fù)雜，起伏很大，各方案主要以橋隧工程方式通過，各個方案工程設(shè)置情況類似；川東低山丘陵段，最小曲線半徑除局部為適應(yīng)地形、設(shè)置車站、繞避不良地質(zhì)及環(huán)境敏感點(diǎn)等略有差異外，其他地段曲線半徑對方案影響較小。

不同速度目標(biāo)值方案建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)：不同速度目標(biāo)值對工程投資的影響，主要體現(xiàn)在因設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差異而導(dǎo)致工程數(shù)量和系統(tǒng)設(shè)備選型的不同[12]。不同速度目標(biāo)值方案主要建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

不同速度目標(biāo)值方案對工程投資的影響：通過不同半徑和工程設(shè)置的分析，對西安至重慶不同速度目標(biāo)值方案工程經(jīng)濟(jì)進(jìn)行分析比較[13]。不同速度目標(biāo)值方案工程經(jīng)濟(jì)比較如表2所示。

西渝高鐵全線350，300 km/h兩個方案工程投資相差不大，250 km/h與350 km/h方案相比，投資節(jié)省9.9%左右；而200 km/h方案由于曲線半徑小，能盡量適應(yīng)地形設(shè)置簡易路基工程，較其他方案橋隧比重降低較多，工程投資比350 km/h方案省14%。

表1 不同速度目標(biāo)值方案主要建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)對照

表2 不同速度目標(biāo)值方案工程經(jīng)濟(jì)比較

2.4.3 速度目標(biāo)值綜合比選

與時間目標(biāo)值適應(yīng)性分析：根據(jù)不同速度目標(biāo)值方案，通過列車仿真牽引計(jì)算分析，對不同方案列車旅行時間及旅行速度進(jìn)行分析[14]。不同速度目標(biāo)值方案旅行時間、速度如表3所示。

表3 不同速度目標(biāo)值方案旅行時間、速度

不同速度目標(biāo)值方案均能滿足時間目標(biāo)值要求，350 km/h方案較300，250，200 km/h方案旅行時間分別節(jié)省23，56，105 min，節(jié)時效果明顯。

與功能定位及路網(wǎng)適應(yīng)性分析：根據(jù)中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃，高速鐵路主通道規(guī)劃新增項(xiàng)目原則采用時速250 km及以上標(biāo)準(zhǔn)，其中沿線人口城鎮(zhèn)稠密、經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)、貫通特大城市的鐵路可采用時速350 km標(biāo)準(zhǔn)。國家高速鐵路網(wǎng)包海客運(yùn)通道相關(guān)線路速度目標(biāo)值均為250～350 km/h，且相鄰鄭西、西寶、寶蘭、西成、西武、成渝、渝昆高鐵速度目標(biāo)值亦為250～350 km/h。本線連接西部地區(qū)西安、重慶兩大區(qū)域核心城市，為滿足項(xiàng)目功能定位及建設(shè)意義，且與相鄰鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相統(tǒng)一，提高通道及區(qū)域內(nèi)整體運(yùn)輸質(zhì)量，本線速度目標(biāo)值應(yīng)為350 km/h[15]。

與客運(yùn)需求的適應(yīng)性分析：根據(jù)運(yùn)量預(yù)測，本線主要承擔(dān)沿線旅游、城際客流及中長途的區(qū)際、跨線客流。對于旅游、城際客流，所處區(qū)域經(jīng)濟(jì)較好、人均生活水平較高、支付意愿和能力較強(qiáng)，采用較高的速度目標(biāo)值可滿足居民對鐵路出行方式的時效性和舒適性要求；對于中長途區(qū)際、跨線客流，采用較高的速度目標(biāo)值可縮短在途時間、減緩旅途疲勞，進(jìn)而增強(qiáng)運(yùn)輸市場競爭力。故從符合本線客流特征、滿足客運(yùn)需求方面分析，本線應(yīng)采用較高的速度目標(biāo)值方案。

不同速度目標(biāo)值方案經(jīng)濟(jì)性分析：影響鐵路建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的因素主要有不同速度目標(biāo)值對應(yīng)的工程投資、運(yùn)營成本、客流吸引能力、票價水平等。計(jì)算期采用30年，對各方案財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率進(jìn)行分析[16]。不同速度目標(biāo)值方案經(jīng)濟(jì)效益分析如表4所示。

表4 不同速度目標(biāo)值方案經(jīng)濟(jì)效益比較

350 km/h方案經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)，其次為300 km/h方案，250 km/h和200 km/h方案經(jīng)濟(jì)性相對較差。

2.4.4 西渝高鐵速度目標(biāo)值推薦意見

本線采用350 km/h的速度目標(biāo)值，不僅滿足時間目標(biāo)值要求，且與包海通道及路網(wǎng)內(nèi)相關(guān)客運(yùn)通道速度目標(biāo)值一致，路網(wǎng)協(xié)調(diào)性好、通道運(yùn)輸質(zhì)量高、經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)，同時符合中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃目標(biāo)及項(xiàng)目的功能定位。因此，速度目標(biāo)值推薦采用350 km/h[17]。

3 西安至安康高速鐵路速度目標(biāo)值細(xì)化研究

3.1 不同速度目標(biāo)值方案工程投資影響分析

西安至安康高速鐵路線路主要走行于秦嶺中山區(qū)和安康盆地的端部，山大溝深，柞水及鎮(zhèn)安縣城分布于狹窄的溝谷中，其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)及旅游景點(diǎn)也位于山區(qū)。對該段也進(jìn)行200，250，300，350 km/h四個方案比較，不同方案的最小曲線半徑均不能很好適應(yīng)地形，橋隧比重高。

根據(jù)既有西康鐵路增建第二線的選線結(jié)果分析[18]，嶺北雖然為寬闊塬面，但受越嶺高程控制，線路提前抬坡，且塬面道路縱橫，該段基本設(shè)置為橋梁工程；嶺南地段最適宜布線的乾佑河、旬河河谷，狹窄的河道內(nèi)已被城市規(guī)劃、高速公路、國道、西康鐵路I線及Ⅱ線工程占據(jù)有利地形，本次各方案新建鐵路只能靠山布線，基本為橋隧工程相連。

各方案差異主要是采用小半徑線路選線靈活，在車站設(shè)置和繞避拆遷建筑物方面有較大的優(yōu)勢，但受地形條件控制，橋隧比重相差不大；另一方面，因各方案建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的差異對投資有一定的影響[19]。不同速度目標(biāo)值方案工程經(jīng)濟(jì)比較如表5所示。

表5 不同速度目標(biāo)值方案工程經(jīng)濟(jì)比較

該段地形復(fù)雜，橋隧工程相連，各方案曲線半徑均不適應(yīng)地形，因線路方案設(shè)置的橋隧工程基本相同，差別主要因不同設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)而產(chǎn)生。250 km/h和350 km/h方案相比投資僅節(jié)省5.9%左右；而200 km/h方案橋隧工程與其他方案相當(dāng)，各工程標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置上投資比350 km/h方案節(jié)省9.6%。因此，350 km/h方案較其他方案投資增加有限，工程經(jīng)濟(jì)性較好。

3.2 不同速度目標(biāo)值經(jīng)濟(jì)效益分析

西安至安康高速鐵路采用350 km/h的速度目標(biāo)值方案，采用0.52元/人·km的票價，通過財(cái)務(wù)效益分析，財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率為2.47%，經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)；其次為300 km/h方案，財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率為2.21%；250 km/h和200 km/h方案經(jīng)濟(jì)效益略差，采用0.29元/人·km的票價，財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率分別為1.88%、1.62%。不同方案經(jīng)濟(jì)效益與通道研究結(jié)果趨勢一致[20]。

3.3 研究結(jié)論

綜上所述，西安至安康高速鐵路不同速度目標(biāo)值方案工程投資差異與西渝高鐵基本一致；采用350 km/h速度目標(biāo)值方案經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)，且與通道標(biāo)準(zhǔn)一致、運(yùn)輸質(zhì)量高。因此，本線速度目標(biāo)值推薦采用與西渝高鐵一致的350 km/h。

4 結(jié)語

結(jié)合西安至安康高速鐵路功能定位、路網(wǎng)意義，為充分反應(yīng)速度目標(biāo)值的合理性，在確定西渝高速鐵路速度目標(biāo)值的基礎(chǔ)上，進(jìn)而對西安至安康高速鐵路速度目標(biāo)值進(jìn)行細(xì)化研究，推薦采用與西渝高鐵速度目標(biāo)值一致的350 km/h方案，研究結(jié)論不僅滿足時間目標(biāo)值要求，且與路網(wǎng)協(xié)調(diào)性好、通道運(yùn)輸質(zhì)量高、經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)，同時為西渝高鐵安康至重慶段速度目標(biāo)值的選擇提供決策依據(jù)。