陳希榮

(軌道交通工程信息化國家重點實驗室(中鐵一院),西安 710043)

隨著國家中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃的逐步實施[1]，區(qū)域性大能力、高標準的鐵路運輸通道日趨完善。西北五省區(qū)和西南五省區(qū)市作為國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的核心發(fā)展區(qū)，近年社會經(jīng)濟快速發(fā)展。伴隨對外交流的強烈需求，對高等級鐵路運輸通道依存感日漸明顯，地方政府對高標準通道的建設呼聲也逐年高漲，目前區(qū)域間已相繼建成一定規(guī)模的鐵路通道且對區(qū)間經(jīng)濟合作發(fā)展提供一定支撐[2-6]，但相較于中東部發(fā)達地區(qū)間多層級鐵路通道的加快建設，西北與西南區(qū)際間的高標準鐵路通道仍然缺失。因此，如何結合區(qū)域間經(jīng)濟發(fā)展趨勢，在西北與西南區(qū)域錯綜復雜的既有路網(wǎng)基礎上確定一條新的高標準鐵路客運通道，顯得尤為必要和迫切。

1 西北與西南區(qū)域鐵路運輸通道存在的主要問題

1.1 西北與西南區(qū)域鐵路網(wǎng)現(xiàn)狀

我國西北包含陜西、寧夏、甘肅、青海和新疆五省區(qū)，西南包含四川、重慶、云南、貴州和西藏五省區(qū)市，西北、西南共10省區(qū)市，國土面積534萬km2，有隴海線、蘭新線、京包蘭線、青藏線、蘭渝線、包西線、寶中線、寶成線、襄渝線、渝黔線、成昆線、成貴線，貴廣高鐵、成渝高鐵、西成高鐵、大西高鐵、鄭西高鐵等多條國鐵路網(wǎng)干線。

截止2019年底，西北、西南區(qū)域鐵路網(wǎng)規(guī)模達到3.5萬 km，占全國鐵路總里程的25%，路網(wǎng)密度64.8 km/萬km2，僅為全國的44%；電氣化率63%、復線率48%，分別為全國平均水平的88%、80%；高速鐵路里程僅達到8100 km，占全國高鐵網(wǎng)總規(guī)模的22%。目前，承擔西北與西南區(qū)際交流的通道主要有時速80～120 km的寶成鐵路、時速160 km的蘭渝鐵路及時速250 km的西成高鐵。由此可見，西北、西南區(qū)域鐵路網(wǎng)呈現(xiàn)覆蓋不足、通道單一、連接不暢、線路等級普遍不高等特征。

1.2 西北與西南區(qū)域鐵路網(wǎng)規(guī)劃

根據(jù)國家《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，為滿足快速增長的客運需求，優(yōu)化拓展區(qū)域發(fā)展空間，在“四縱四橫”高速鐵路的基礎上，發(fā)展需要的高速鐵路，形成“八縱八橫”主通道骨架。其中，與西北和西南區(qū)域相關的高速鐵路主通道有：京昆通道、包(銀)海通道、蘭(西)廣通道、京蘭通道、青銀通道、陸橋通道、沿江通道、廈渝通道、廣昆通道等。同時，《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中明確在普速鐵路網(wǎng)建設方面要擴大中西部路網(wǎng)覆蓋。

由此可知，未來西北、西南區(qū)域將建成西寧至成都鐵路，包頭經(jīng)西安、重慶、貴陽、南寧至?？阼F路，格爾木至成都鐵路、銀川至西安鐵路、西安至武漢高鐵、成都至昆明高鐵、重慶至鄭州高鐵等重大項目。

1.3 西北與西南區(qū)際鐵路通道存在問題

從西北至西南區(qū)際間鐵路通道來看，主要由蘭渝鐵路、西寧至成都鐵路、包海高鐵通道、西康—襄渝鐵路、格成鐵路、寶成鐵路等組成，縱觀各鐵路通道技術標準、通道位置和合理吸引范圍，通道分布不均勻，自東向西逐漸呈現(xiàn)稀疏特點，而且通道標準普遍不高，西北至西南地區(qū)間仍缺少一條徑直便捷的高標準客運通道。西北至西南區(qū)際間鐵路通道情況詳見表1。

表1 西北至西南區(qū)際鐵路通道既有及規(guī)劃情況

2 西北與西南區(qū)際交流需求特征分析

2.1 需求總量預測

根據(jù)鐵路歷年OD檢索統(tǒng)計數(shù)據(jù)，西北與西南大區(qū)客運量由2013年的23 776萬人增長為2019年的47 953萬人，貨運量由2013年的33 277萬t增長為2019年的38 928萬t，客貨年均增長率分別為15.06%、3.19%。以2019年統(tǒng)計數(shù)據(jù)為預測基年數(shù)據(jù)，西北、西南各省區(qū)與全國各大區(qū)的客貨交流見表2、表3。

表2 2019年西北、西南與全國各區(qū)的客運交流 萬人

表3 2019年西北、西南與全國各區(qū)的貨運交流 萬t

結合全國鐵路客貨運發(fā)展形勢以及區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃等，預測西北與西南客貨交流總量2025年將分別達到7.3億人、4.8億t，2035年達到10.2億人、5.2億t。

2.2 既有、規(guī)劃及在建通道運輸適應性分析

根據(jù)既有及在建規(guī)劃鐵路通道的技術標準和在路網(wǎng)中的合理分工，將西北、西南與全國客貨交流進行路網(wǎng)分配，并對各線能力進行適應性分析，詳見表4。

表4 西北西南區(qū)域相關鐵路通道及線路能力適應性

由表4可見，西北與西南、華南、華東南方向的通道能力對運輸需求的適應性總體較好，從運輸能力滿足需求角度分析，國家中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃項目實施后，路網(wǎng)供給條件可以滿足西北與西南區(qū)際客貨運輸需求。

路網(wǎng)通道運輸適應性不僅要從滿足運輸能力“量”的角度分析，更需要從滿足運輸時效“質”的角度分析。

西北與西南區(qū)際運輸時效性主要針對旅客交流，分別選擇西北五省區(qū)省會城市至西南五省區(qū)省會城市的運輸時間進行分析，運輸徑路選擇蘭(西)廣高鐵、蘭渝鐵路、銀西—西成高鐵、包海高鐵通道等。各省會節(jié)點間交流時間詳見表5。

由表5理論計算時間可知，西北與西南主要省會城市間旅行時速在160～200 km(不含拉薩節(jié)點)，低于全國其他省會城市間的旅行時速平均值240 km，對于西部國土空間的廣袤和縱深特點，主要通道技術標準明顯偏低。

表5 西北西南區(qū)域相關鐵路通道距離時間矩陣分析

據(jù)此分析可見，西北至西南區(qū)際間的路網(wǎng)通道從能力供給角度分析，可以滿足運輸供給需求，但從西北與西南區(qū)際間的旅客交流時效性和運輸質量方面分析，路網(wǎng)通道尚有供給方面的不足，需依托更高標準的高鐵干線，應選擇合理徑路開辟西北至西南地區(qū)間的快捷、高標準新通道。

3 西北至西南區(qū)際鐵路客運新通道規(guī)劃方案

3.1 規(guī)劃布局流程與方法

區(qū)際鐵路通道規(guī)劃是復雜的系統(tǒng)工程，經(jīng)系統(tǒng)內外多種因素綜合作用而成，具體可分為基礎分析、要素配置、方案評價三部分內容。如圖1所示。

圖1 區(qū)際鐵路通道規(guī)劃布局流程

3.2 基于經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)聯(lián)系的通道布局方法

隨著鐵路通道規(guī)劃理論體系的逐步完善，已形成涵蓋四階段法、節(jié)點重要度法、交通區(qū)位法、系統(tǒng)分析法等在內的方法體系，有效指導區(qū)域鐵路通道的空間布局[7-12]。近年來，隨著區(qū)域快速發(fā)展及城市群加快建設，線網(wǎng)規(guī)劃與通道布局研究的需求日趨突出[13-16]。因此，結合西南與西北區(qū)域產(chǎn)業(yè)互補性、經(jīng)濟互動性的特征，在傳統(tǒng)布局方法的基礎上引入經(jīng)濟聯(lián)系強度、產(chǎn)業(yè)結構差異度等指標計算經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)聯(lián)系勢能進行分析[17-22]，主要布局流程如下。

(1)通道節(jié)點遴選。綜合引入?yún)^(qū)域相關節(jié)點的社會經(jīng)濟水平、人口體量、行政地位等因素計算各節(jié)點的重要度，按重要度排序確定起終點與中間節(jié)點集。

(2)徑路謀劃與比選。綜合考慮區(qū)域節(jié)點間經(jīng)濟聯(lián)系、產(chǎn)業(yè)合作、運輸聯(lián)系等因素，按照經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)聯(lián)系勢能大小進行線路連接形成不同徑路，并對各徑路進行綜合比選。

經(jīng)濟聯(lián)系強度的計算公式如下

(1)

式中，Pi、Pj分別為地區(qū)i、地區(qū)j的人口規(guī)模；Ei、Ej分別為地區(qū)i、地區(qū)j的經(jīng)濟總量；lij為地區(qū)i與地區(qū)j之間的交通聯(lián)系程度；k為常數(shù)，一般取值為1。

產(chǎn)業(yè)結構差異度為

(2)

式中，xik為地區(qū)i第k產(chǎn)業(yè)產(chǎn)出占地區(qū)總產(chǎn)出的比重，且xi1+xi2+…+xin=1。

由此，確定經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)聯(lián)系勢能如下

Uij=Gij·Cij

(3)

(3)方案確定與輸出。根據(jù)各徑路方案比選結果，并結合相關上位規(guī)劃對通道方案進一步優(yōu)化，輸出推薦方案。

3.3 通道規(guī)劃方案確定3.3.1 通道起終點選擇

西北至西南區(qū)際客運新通道的起訖點首先要考慮對客流具有足夠的集疏和匯流功能，同時要考慮與既有、在建、規(guī)劃相鄰并行通道的布局和合理吸引范圍等因素，另外要考慮起訖點引入兩端鐵路樞紐的工程代價及條件、方案可行性和可實施性等。據(jù)此，按如下原則選擇通道起訖點。

原則一：考慮客流集疏和匯流功能。西北至西南區(qū)際客運通道起訖點應具備基礎客流集疏和匯流功能，原則上應以省會城市為選擇范圍。西北地區(qū)客流集聚功能由強到弱依次為西安、蘭州、西寧、銀川，西南地區(qū)客流集聚功能由強到弱依此為重慶、成都、昆明、貴陽。

原則二：路網(wǎng)連通的兼顧功能。客運通道應具備路網(wǎng)連通兼顧性，西北五省區(qū)各省會城市中，西安和蘭州的區(qū)位位置更具備路網(wǎng)連通兼顧性；而西南五省區(qū)市的五個省會直轄市城市中，成都和重慶的區(qū)位位置更具備路網(wǎng)連通兼顧性。

原則三：路網(wǎng)布局和節(jié)點銜接關系的合理性。根據(jù)路網(wǎng)布局和節(jié)點銜接關系的合理性，起點范圍的蘭州比西寧、西安、銀川具備更好的開辟更高標準客運通道的路網(wǎng)基礎性條件。終點范圍的重慶比成都、昆明、貴陽具備更好的開辟更高標準客運通道的路網(wǎng)基礎條件。

原則四：鐵路樞紐引入新通道的條件。根據(jù)西北五省區(qū)和西南五省區(qū)市鐵路樞紐總圖規(guī)劃，均具備引入新通道的基礎性條件，但西寧、銀川、成都、昆明的工程代價相對較高。

綜上分析，西北至西南區(qū)際鐵路客運新通道起點應選擇蘭州，終點應選擇重慶。

3.3.2 通道主要經(jīng)由點選擇范圍確定

西北至西南區(qū)際鐵路客運新通道以蘭州為起點、重慶為終點，長770 km航空線上依次經(jīng)過的地級市有定西、隴南、廣元、南充。按照時速350 km的長大鐵路干線選線要求，展線系數(shù)不宜大于1.1，據(jù)此新通道線路長度應為航空線1.1倍即850 km內，較航空線增長80 km，因此通道兩端可各繞行40 km。據(jù)此，以蘭州至重慶的航空線為中線，左右各平移40 km架構矩形帶狀通道范圍，進一步擴大通道經(jīng)由點選擇范圍，并通過計算各節(jié)點重要度(表6)，綜合篩選后落入該范圍的地級市有臨夏、甘南、天水、漢中、廣元、巴中、遂寧、南充、廣安等。

表6 區(qū)域相關節(jié)點重要度計算

3.3.3 通道徑路方案比選

西北至西南區(qū)際鐵路客運新通道徑路方案以經(jīng)過的主要地級市節(jié)點進行區(qū)分，并計算經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)聯(lián)系勢能，形成如下方案。方案1：蘭州—定西—天水—漢中—巴中—南充—重慶；方案2：蘭州—隴南—廣元—南充—重慶；方案3：蘭州—定西—天水—廣元—南充—重慶；方案4：蘭州—臨夏—甘南—阿壩—綿陽—遂寧—重慶。對4個方案建立以覆蓋地級市、吸引人口、通道長度、投資、路網(wǎng)支撐條件、路網(wǎng)兼顧性、與相鄰通道距離等因素構成的評價指標體系，并以路網(wǎng)規(guī)劃理論模型標定的各因素權重分別予以賦值，再對各方案分別進行打分，詳見表7、表8。

表7 通道主要節(jié)點間經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)聯(lián)系勢能

表8 規(guī)劃通道方案比較

表8是對各通道方案優(yōu)劣因素的直觀反映，路網(wǎng)兼顧性應進一步分析說明。隨著國家《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》的實施，尤其是國家“八縱八橫”高鐵通道的建成，全國各大區(qū)域間的旅客運輸通道從運輸能力方面已基本滿足，對大區(qū)域間架構新的高標準客運通道必須依托國家《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中的規(guī)劃通道，同時需盡可能兼顧各個方向的區(qū)際旅客交流。一方面“八縱八橫”高鐵通道承擔了全國80%以上的區(qū)際旅客交流，另一方面在“八縱八橫”高鐵通道路網(wǎng)布局的基礎上開辟新區(qū)際客運通道。如承擔區(qū)際交流單一，客流將不夠飽滿，運力虛糜，經(jīng)濟效益很差，通道自身難以維系運營。因此，本次對西北至西南區(qū)際鐵路客運新通道的規(guī)劃除重點考慮西北與西南方向的旅客交流，還考慮了對西北至華北、華中等其他方向的旅客交流。方案1徑路由蘭州至定西后，可經(jīng)《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中的規(guī)劃項目定西至平?jīng)鲋翍c陽鐵路接入西北至華北地區(qū)的高鐵網(wǎng)，由蘭州至定西至天水至漢中后，可經(jīng)漢中至安康至十堰規(guī)劃鐵路接入西北至華中、華東地區(qū)的高鐵網(wǎng)?？梢?，方案1除承擔西北至西南區(qū)際間的旅客交流，還很好地兼顧了西北至華北、西北至華中、華東地區(qū)的旅客交流。方案2、方案3、方案4等均不具備此項功能。

4 西北至西南區(qū)際鐵路客運新通道規(guī)劃方案的適宜性評價

4.1 西北至西南區(qū)際鐵路客運新通道規(guī)劃方案與既有路網(wǎng)的適宜性分析

西北至西南區(qū)際鐵路客運新通道規(guī)劃的蘭州—定西—天水—漢中—巴中—南充—重慶方案，與既有西北至西南區(qū)際路網(wǎng)通道西寧至成都鐵路、蘭渝鐵路線位基本并行，新通道線路中線分別距西寧至成都鐵路、蘭渝鐵路和銀川—西安—重慶鐵路通道時速分別為230，150 km和160 km，與既有區(qū)際通道布局均衡，功能分工明確，各通道分別承擔各自合理吸引范圍客流。另外，該方案蘭州至天水段基本走行于既有寶蘭高鐵通道內，方案設計時速350 km，可以彌補既有陸橋高鐵通道蘭州至天水段時速250 km的短板[8]，未來路網(wǎng)中可形成蘭州至天水段四線格局的客運通道。本方案承擔中長途跨區(qū)際旅客交流，既有蘭州至天水高鐵可承擔省內城際客流?？梢姡撘?guī)劃方案與既有路網(wǎng)保持較好適宜性。

4.2 西北至西南區(qū)際鐵路客運新通道規(guī)劃方案與《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》的適宜性分析

國務院2016年7月批準的《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》是我國鐵路基礎設施的中長期空間布局規(guī)劃，是推進鐵路建設的基本依據(jù)，是指導我國鐵路發(fā)展的綱領性文件。西北至西南區(qū)際鐵路客運新通道規(guī)劃方案必須以《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》為基本依托，該方案線路長940 km，在路網(wǎng)中與其他通道共用段180 km。該方案蘭州至天水段利用《甘肅省“十三五”及中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中的蘭州至天水城際線位，漢中至重慶段利用《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中的漢中—巴中—南充規(guī)劃鐵路線位。該方案在《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》的基礎上新增規(guī)劃線路230 km，占全國鐵路網(wǎng)規(guī)劃總規(guī)模的0.12%，且該段不僅承擔西北至西南的區(qū)際旅客交流，還可承擔西北至華中、華北地區(qū)的旅客交流。可見，該方案與《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》保持較強的適宜性。

5 結語

通過系統(tǒng)研究我國西北至西南區(qū)際鐵路運輸現(xiàn)狀和規(guī)劃情況，分析區(qū)際運輸需求研判及國家路網(wǎng)形勢，提出區(qū)域路網(wǎng)的適應性及存在問題；立足區(qū)際運輸聯(lián)系發(fā)展形勢提出新通道布局，架構涵蓋“基礎分析、要素配置、方案評價”三大核心要素的技術流程，并經(jīng)多因素綜合比選，在既有規(guī)劃方法的基礎上引入經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)聯(lián)系勢能指標作為通道布局判斷要素，進而提出西北至西南區(qū)際鐵路客運新通道的規(guī)劃方案，并對通道規(guī)劃建設的必要性、可行性和合理性等進行了論證，研究成果對我國西部地區(qū)鐵路網(wǎng)規(guī)劃建設和研究具有一定的參考和借鑒作用。但研究對一些影響因素的量化以及定量評估尚不充分，有待進一步完善。