楊 暉

(陜西省鐵道及地下交通工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中鐵一院)，西安 710043)

1 項(xiàng)目概述

蘭渝高鐵貫穿甘肅、四川、重慶兩省一市，線路起于蘭州市蘭州站，終至重慶市重慶西站，線路全長約870 km。本線北接蘭新二線高鐵(速度250 km/h，預(yù)留350 km/h提速條件)，南抵渝貴高鐵(速度350 km/h)，是國家高鐵網(wǎng)中高鐵主通道的重要組成部分，將與既有蘭渝鐵路、在建蘭合以及擬建西寧至成都鐵路等共同架構(gòu)西北至西南鐵路運(yùn)輸體系。

2019年國家發(fā)改委發(fā)布《西部陸海新通道總體規(guī)劃》，推進(jìn)西部大開發(fā)形成新格局的戰(zhàn)略通道，連接“一帶”和“一路”的陸海聯(lián)動(dòng)通道，支撐西部地區(qū)參與國際經(jīng)濟(jì)合作的陸海貿(mào)易通道，促進(jìn)交通物流經(jīng)濟(jì)深度融合的綜合運(yùn)輸通道。

2018年10月重慶市交通委啟動(dòng)蘭渝高鐵重慶段項(xiàng)目招投標(biāo)工作，初步明確重慶段線路走向。本文對(duì)甘肅、四川、重慶全段進(jìn)行綜合規(guī)劃研究。

鐵路選線是鐵路建設(shè)總攬全局的核心工作[1-4]，下面從經(jīng)濟(jì)交通情況、客流預(yù)測(cè)、環(huán)保選線、地質(zhì)選線、工程選線[5-6]、運(yùn)輸組織及工程投資等方面進(jìn)行全面論述。

2 經(jīng)濟(jì)交通概況

2.1 區(qū)域經(jīng)濟(jì)特征

蘭渝高鐵縱跨甘川渝三省(市)，區(qū)域國土面積為102萬km2，占全國總量的10.6%；2018年總?cè)丝?4080萬人，占全國的10.1%；城鎮(zhèn)化水平54.3%，低于全國59.6%的平均水平；實(shí)現(xiàn)GDP總量69 287億元，占全國的7.7%；人均GDP 49211元，為全國平均水平的76.1%；三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比為9.7∶38.2∶52.1，呈現(xiàn)以三產(chǎn)強(qiáng)支撐的結(jié)構(gòu)特征。

區(qū)域人口分布不均衡、城鎮(zhèn)化建設(shè)差異化：整體上，區(qū)域平均人口密度與城鎮(zhèn)化率均低于全國的平均水平，但三省市之間的發(fā)展差距較為突出，其中重慶地區(qū)相對(duì)領(lǐng)先、城鎮(zhèn)化進(jìn)程快速推進(jìn)，而四川、甘肅地區(qū)較為滯后，呈現(xiàn)局部不充分、整體不均衡的特征。研究區(qū)域現(xiàn)狀社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表1。

表1 研究區(qū)域現(xiàn)狀社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

戰(zhàn)略保障基礎(chǔ)雄厚、經(jīng)濟(jì)建設(shè)加快推進(jìn)：區(qū)域地處西部大開發(fā)戰(zhàn)略核心區(qū)，也是絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶與長江經(jīng)濟(jì)帶戰(zhàn)略對(duì)接區(qū)，國家戰(zhàn)略支撐力度大、帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，區(qū)域近5年經(jīng)濟(jì)年均增速超過10%，是全國平均水平的1.4倍，經(jīng)濟(jì)發(fā)展?jié)摿χ鸩结尫拧?/p>

2.2 區(qū)域鐵路概況(表2)

目前，區(qū)域已初步建成以蘭州、重慶、成都為中心，以隴海線、蘭新二線[7]、成渝線、西成線、滬漢蓉線、渝黔線等為主軸的鐵路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，路網(wǎng)總規(guī)模1.2萬km，占全國總量的9.4%，其中高鐵2 281 km；電化率高于全國平均水平。相較于中東部地區(qū)，尚存在路網(wǎng)密度偏低、標(biāo)準(zhǔn)普遍不高、空間布局不均衡等問題。

表2 區(qū)域鐵路網(wǎng)概況

從承擔(dān)運(yùn)輸任務(wù)來看，2018年區(qū)域完成全社會(huì)客運(yùn)量約為21.6人次，人均出行次數(shù)達(dá)到7.6次；其中鐵路承擔(dān)客運(yùn)量占比13.1%，人均出行2次。貨運(yùn)方面，鐵路承擔(dān)規(guī)模僅占4%左右。因此，鐵路市場(chǎng)份額偏低，競(jìng)爭力略顯不足。

3 線路走向方案研究

本項(xiàng)目與蘭渝普速鐵路的分工明確，相關(guān)線網(wǎng)主要與西寧/蘭州—合作—成都鐵路[8]相關(guān)性大。沿線區(qū)域內(nèi)建設(shè)通道[9]主要經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)有蘭州、定西、天水、隴南、漢中、廣元、巴中、綿陽、遂寧、南充、重慶等，根據(jù)區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)及人口分布情況，結(jié)合沿線初步征詢意見，研究了經(jīng)天水、漢中、巴中、南充東方案A1K，經(jīng)天水、成縣、廣元、南充中方案AK，利用蘭州—合作—黃勝關(guān)規(guī)劃線經(jīng)綿陽、遂寧、潼南西方案A2K，3個(gè)總體走向方案。

3.1 方案概述(圖1)

圖1 新建蘭渝高鐵線路走向方案示意

3.1.1 東方案A1K

線路從蘭州站引出，向東行進(jìn)，經(jīng)定西、天水、漢中、巴中、南充后，接入重慶西站，全線采用350 km/h標(biāo)準(zhǔn)。新建線路長929 km，其中橋梁長213.22 km，隧道長459.75 km，橋隧比重為72.44%，共設(shè)車站21座。運(yùn)行時(shí)間約3.3 h，投資匡算約為1 506億元。

3.1.2 中方案AK

線路從蘭州站引出，經(jīng)定西、天水后轉(zhuǎn)向南，經(jīng)成縣、康縣、廣元、南充、接入重慶西站。全線采用350 km/h標(biāo)準(zhǔn)。新建線路總長869 km，其中橋梁長192.62 km，隧道長408.68 km，橋隧比重為69.19%，共設(shè)車站21座。運(yùn)行時(shí)間約3.1 h，投資匡算約為1 410億元。

3.1.3 西方案A2K

蘭州經(jīng)合作至川主寺段利用規(guī)劃蘭州至成都鐵路(川主寺至成都段，線下工程已完工)，充分利用規(guī)劃川主寺—綿陽—遂寧—重慶城際通道，新建黃勝關(guān)、綿陽、遂寧、重慶高鐵采用350 km/h標(biāo)準(zhǔn)，兼顧綿陽、遂寧、重慶城際功能。線路總長1 011 km，其中利用規(guī)劃線561 km，新建長度450 km，運(yùn)行時(shí)間約5.1 h，投資匡算約720億元。

3.2 方案綜合比選

3.2.1 從客流條件分析

東方案主要經(jīng)過蘭州、定西、天水、漢中、巴中、南充等市及甘谷、鳳縣、南江等縣，沿線人口密集，經(jīng)濟(jì)相對(duì)較發(fā)達(dá)，吸引客流[10-11]條件好。

中方案主要經(jīng)過蘭州、定西、天水、廣元、南充等市及臨洮、渭源、隴西、武山、甘谷、成縣、蒼溪、閬中、南部等縣，沿線人口分布相對(duì)略少，吸引客流條件較好。

西方案僅經(jīng)過臨夏、合作、綿陽、遂寧等市及三臺(tái)、射洪等縣，沿線地廣人稀，吸引客流條件差。

客流條件分析[12]從表3可見，東方案最好，中方案次之，西方案最差。

表3 蘭渝高鐵近、遠(yuǎn)期列車對(duì)數(shù)預(yù)測(cè)

3.2.2 從線路展線系數(shù)及運(yùn)行時(shí)間方面分析

東方案因線路繞行漢中，建設(shè)長度為929 km，線路展線系數(shù)1.21，運(yùn)行時(shí)間約3.3 h，運(yùn)行時(shí)間較長。

中方案線路較為順直，建設(shè)長度869 km，線路展線系數(shù)1.13，運(yùn)行時(shí)間最少，為3.1 h，節(jié)時(shí)效果明顯。

西方案因蘭州至川主寺段利用在建蘭合鐵路及規(guī)劃西成鐵路，新建線路長度最短，但因蘭合鐵路和西成鐵路繞行較遠(yuǎn)，標(biāo)準(zhǔn)較低(200 km/h客貨共線)，運(yùn)營長度1 011 km，線路展線系數(shù)為1.32，運(yùn)行時(shí)間5.1 h，節(jié)時(shí)效果最差。

國鐵集團(tuán)(原鐵路總公司)2018年發(fā)布《中國鐵路總公司發(fā)展和改革部促進(jìn)鐵路建設(shè)可持續(xù)發(fā)展指導(dǎo)意見的實(shí)施細(xì)則》，文中明確規(guī)定“高速鐵路線路走向要服從國家規(guī)劃布局和整體利益，盡量順直，連接沿線重要大中城市，線路展線系數(shù)原則上不得大于1.1，大于1.1時(shí)應(yīng)詳細(xì)說明原因?！?/p>

經(jīng)綜合分析，中方案符合政策要求且節(jié)時(shí)效果明顯最優(yōu)，東方案次之，西方案最差。

3.2.3 從環(huán)境影響方面分析

東方案從麥積山風(fēng)景名勝區(qū)、張良廟—紫柏山省級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)外圍通過，且橫穿了米倉山國家森林公園，對(duì)環(huán)境影響較大，環(huán)境影響評(píng)價(jià)通過難度大。中方案線路雖以隧道形式穿雞峰山自然保護(hù)區(qū)的實(shí)驗(yàn)區(qū)，對(duì)生態(tài)環(huán)境有一定影響，但線路繞避了其他環(huán)境敏感點(diǎn)[13]。西方案主要利用蘭合鐵路和西成鐵路，線路在射洪縣穿越花果山森林公園實(shí)驗(yàn)區(qū)等，對(duì)環(huán)境有一定影響。具體穿越保護(hù)區(qū)名稱、等級(jí)和影響范圍見表4。

表4 蘭渝高鐵走向方案穿越環(huán)境敏感點(diǎn)關(guān)系

由表4可見，東方案橫穿秦嶺和米倉山脈，自然保護(hù)區(qū)數(shù)量多、等級(jí)高、長度長；中方案和西方案都僅穿越省級(jí)保護(hù)區(qū)實(shí)驗(yàn)區(qū)1處，且長度較短。因此，從環(huán)保條件[14]分析，中方案和西方案較優(yōu)，東方案相對(duì)較差。

3.2.4 從工程地質(zhì)條件方面分析

東、中、西3個(gè)方案整體處于地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，地震等新構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，不良地質(zhì)發(fā)育，高-極高地應(yīng)力狀態(tài)等特殊復(fù)雜地質(zhì)背景下。

中方案地形起伏大，線路經(jīng)過濕陷性黃土、第三系砂泥巖約180 km，元古界、志留系板巖、炭質(zhì)板巖、千枚巖等高-極高地應(yīng)軟巖較發(fā)育，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，線路多與構(gòu)造線基本上大角度相交，受構(gòu)造影響較小。該方案跨越蘭州—天水地震帶，受地震活動(dòng)影響較大。

東方案地形起伏大，線路經(jīng)過濕陷性黃土、第三系砂泥巖約210 km，通過高-極高地應(yīng)力軟巖段落短，花崗巖、閃長巖等巖漿巖廣泛出露，地質(zhì)構(gòu)造較中、西方案簡單，地質(zhì)構(gòu)造線路多與構(gòu)造線基本上大角度相交，受構(gòu)造影響較小。該方案跨越蘭州—天水地震帶，受地震活動(dòng)影響較大。

西方案川主寺至綿陽段，2008年汶川8.0級(jí)地震及2017年九寨溝7.0級(jí)地震均位于該區(qū)域，地震烈度等級(jí)較高，工程風(fēng)險(xiǎn)較大，建議進(jìn)行繞避。

根據(jù)地質(zhì)條件分析[15-16]，東方案地質(zhì)條件優(yōu)于中方案和西方案。

3.2.5 從運(yùn)輸組織方面分析

3個(gè)方案均能充分利用既有設(shè)施，中方案和東方案在蘭州站接軌，西方案在蘭州西站西端接軌，去烏魯木齊和西寧方向存在折角運(yùn)輸，需折角運(yùn)輸19.1 km，運(yùn)輸徑路不暢，中方案和東方案均從蘭州東側(cè)引入蘭州站，便于管理，運(yùn)輸徑路順暢，運(yùn)輸組織靈活。

3.2.6 從工程投資方面分析

東方案建設(shè)長度為929 km，工程投資匡算約1 506億元；中方案建設(shè)長度869 km，工程投資匡算約1 410億元；西方案建設(shè)長度450 km，工程投資約720億元。工程投資方面評(píng)價(jià)[10-11]詳見表5。

表5 走向方案主要工程數(shù)量及投資匡算

3.3 利用因素分析法進(jìn)行方案評(píng)價(jià)

蘭渝高鐵線路走向方案從客流、展線系數(shù)、環(huán)保、地質(zhì)、運(yùn)輸條件、投資等因素分析，東、中、西3個(gè)方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，并不能有明確最優(yōu)方案。本次采用因素分析法[17]，對(duì)于影響方案的各種不確定性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)[18]。

首先，對(duì)各個(gè)影響因素進(jìn)行權(quán)重系數(shù)確定，經(jīng)權(quán)變理論研究認(rèn)為先要建立方案評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[19]，再通過熵值進(jìn)行評(píng)價(jià)[11]，熵值較小，具有較大的權(quán)重值；反之，熵值越大，具有較小的權(quán)重值[20]?？土鳁l件、地質(zhì)條件及工程投資為主要影響因素，權(quán)重系數(shù)為一級(jí)指標(biāo)；展線系數(shù)、環(huán)保條件、運(yùn)輸條件為次要影響因素，權(quán)重系數(shù)為二級(jí)指標(biāo)。具體權(quán)重指標(biāo)占比系數(shù)分別為：客流條件0.2，展線系數(shù)0.1，環(huán)保條件0.1，地質(zhì)條件0.2，運(yùn)輸條件0.1，工程投資0.3。

其次，對(duì)線路走向方案分別按照比較要素進(jìn)行打分，打分按統(tǒng)一原則進(jìn)行，最優(yōu)方案80～100分，較好方案70～80分，較差方案按60分進(jìn)行打分。依據(jù)上文方案比選分析，并結(jié)合打分原則對(duì)3個(gè)走向方案各評(píng)價(jià)因素打分情況見表6。

最后按照各個(gè)因素的權(quán)重和各個(gè)方案不同影響因素得分情況進(jìn)行綜合打分，各方案采用因素分析法綜合得分見表7。

表6 各方案影響因素打分

表7 各方案綜合得分匯總

由表7可見，中方案得分最高，東方案次之，西方案得分最低。東方案和西方案得分接近，本次研究依照因素分析法人為2個(gè)方案大體相當(dāng)。中方案得分與另外2個(gè)方案有較大的分差，按因素分析法研究認(rèn)為中方案為最優(yōu)方案。

3.4 推薦意見

綜上所述，東方案雖吸引客流條件較好，地質(zhì)條件較好，但是對(duì)環(huán)境影響較大，工程投資較多；西方案雖工程投資少，新建長度短，但吸引客流條件最差，通行時(shí)間最長。

中方案雖工程地質(zhì)條件相對(duì)較差，但吸引客流條件較好，線路經(jīng)過經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)多，對(duì)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的帶動(dòng)作用大，旅行時(shí)間最少，對(duì)環(huán)境的影響相對(duì)較小，投資匡算比東方案少96億元。

此外，通過因素分析法評(píng)價(jià)認(rèn)為中方案為最優(yōu)方案。因此，經(jīng)綜合分析，本次研究推薦中方案。

4 結(jié)語

鐵路選線是一項(xiàng)結(jié)合現(xiàn)狀交通及規(guī)劃和區(qū)域國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，并考慮區(qū)域地質(zhì)、環(huán)保、運(yùn)輸組織、工程投資等因素的總體性工作，綜合性強(qiáng)、科學(xué)性高、大局性強(qiáng)，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。

線路走向方案強(qiáng)調(diào)地質(zhì)選線、環(huán)保選線、工程選線，綜合確定合理路徑及站位，統(tǒng)籌兼顧沿線各地市發(fā)展利益，并結(jié)合國鐵集團(tuán)發(fā)布的高鐵選線原則，并通過因素分析法分析確定最終推薦方案。本文據(jù)此研究初步認(rèn)為，蘭渝高鐵經(jīng)天水、廣元、重慶走向方案AK最優(yōu)。

蘭渝高鐵是國家西北至西南客運(yùn)快捷主通道，北接蘭新二線高鐵，南抵渝貴高鐵，項(xiàng)目建設(shè)將有效減少西寧、蘭州前往重慶、貴陽、昆明方向旅行時(shí)間，是落實(shí)西部陸海新通道規(guī)劃的重要一環(huán)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)意義重大。