文 東 徐 濤 尹業(yè)斌

(1.中鐵二院昆明勘察設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司， 昆明 650200；2.中鐵二院工程集團(tuán)有限公司西南指揮部， 昆明 650200)

云南省地處我國(guó)西南邊疆，由于歷史原因和地形、地質(zhì)等客觀條件制約，云南鐵路發(fā)展相對(duì)滯后，既有鐵路存在標(biāo)準(zhǔn)低、運(yùn)行速度慢等缺點(diǎn)，是全國(guó)動(dòng)車(chē)組開(kāi)行線路覆蓋密度較少的省份。目前全省開(kāi)行動(dòng)車(chē)組的線路主要集中覆蓋滇東及滇中地區(qū)，而大理、麗江、迪慶、保山、德宏、普洱、臨滄、怒江、版納及紅河等滇西南地區(qū)州市既有、在建及規(guī)劃鐵路均以普速鐵路為主。滇西南地區(qū)因山高坡陡谷深，地形地質(zhì)條件復(fù)雜，線路橋隧比例高，如在建大瑞(大理一瑞麗)、大臨(大理一臨滄)、麗香(麗江一香格里拉)鐵路及既有大麗(大理一麗江)鐵路全線橋隧占比分別高達(dá)86.5%，87.3%，72.9%和60.12%，鐵路建設(shè)造價(jià)高、難度大、周期長(zhǎng)，使得滇西南地區(qū)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)鐵路客運(yùn)仍依靠普速鐵路。

滇西南區(qū)位優(yōu)勢(shì)獨(dú)特，泛亞鐵路東、中、西線有5條國(guó)際鐵路通道經(jīng)滇西南出境，是連接絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶與21世紀(jì)海上絲綢之路的紐帶。但目前規(guī)劃的中越、中緬雙通道、中印及中老鐵路均為普速鐵路，不具備動(dòng)車(chē)組列車(chē)開(kāi)行條件。對(duì)滇西南普速鐵路升級(jí)改造，動(dòng)車(chē)組成網(wǎng)運(yùn)行后，將有條件在國(guó)際通道上開(kāi)行動(dòng)車(chē)組列車(chē)，促進(jìn)國(guó)際產(chǎn)能合作。因此，無(wú)論是內(nèi)在需求還是面向東南亞國(guó)際鐵路通道的建設(shè)，滇西南地區(qū)利用既有普速鐵路開(kāi)行動(dòng)車(chē)組的研究顯得更加迫切并具有實(shí)際意義。

1 滇西南地區(qū)普速鐵路開(kāi)行動(dòng)車(chē)組對(duì)客流影響分析

1.1 云南鐵路旅客運(yùn)輸量發(fā)展分析

目前，云南省境內(nèi)鐵路、公路、水運(yùn)、航空等各種運(yùn)輸方式相結(jié)合的綜合運(yùn)輸體系已初步形成，各種運(yùn)輸方式協(xié)調(diào)發(fā)展的綜合運(yùn)輸體系正逐步完善。2019年云南各種運(yùn)輸方式旅客運(yùn)輸量及其增長(zhǎng)速度如表1所示[1]。

表1 2019年云南各種運(yùn)輸方式旅客運(yùn)輸量及其增長(zhǎng)速度表

根據(jù)表1，云南省旅客運(yùn)輸主要由公路運(yùn)輸方式完成，但鐵路運(yùn)輸增長(zhǎng)強(qiáng)勢(shì)，公路運(yùn)輸客流相對(duì)萎縮。根據(jù)云南省2017至2019年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)，云南省鐵路旅客運(yùn)輸連續(xù)3年增長(zhǎng)率分別達(dá)17.2%、13.9%和16.9%，而公路運(yùn)輸分別下降了6.4%、10.2%和11.4%。特別是2016年底滬昆(上海一昆明)高速鐵路、云桂(南寧一昆明)鐵路和昆玉(昆明一玉溪)鐵路的開(kāi)通，標(biāo)志著云南鐵路正式接入全國(guó)高速鐵路網(wǎng)，鐵路客流增長(zhǎng)強(qiáng)勁。2016-2019年云南各種運(yùn)輸方式旅客運(yùn)輸量如圖1所示。

圖1 2016至2019年云南各種運(yùn)輸方式旅客運(yùn)輸量圖

1.2 滇西南地區(qū)普速鐵路開(kāi)行動(dòng)車(chē)組列車(chē)對(duì)客流影響分析

滇西南地區(qū)各州市國(guó)土總面積為24.1萬(wàn)km2，占云南省國(guó)土面積的61.1%；常住人口 2 054萬(wàn)人，占云南全省常住人口的42.5%。地區(qū)內(nèi)旅游資源得天獨(dú)厚，旅游業(yè)已成為該區(qū)域重要的支柱產(chǎn)業(yè)。2019年云南省接待海外入境旅客 1 485萬(wàn)人次，接待國(guó)內(nèi)游客 79 977萬(wàn)人次。云南出入境主要來(lái)自緬甸、泰國(guó)、越南、老撾方向，隨著未來(lái)中國(guó)東盟間經(jīng)貿(mào)發(fā)展，特別是泛亞鐵路東、中、西線5條國(guó)際鐵路通道建成通車(chē)，旅游客流將大幅增長(zhǎng)，預(yù)測(cè)2030年和2040年中國(guó)到東盟各國(guó)旅游人數(shù)為 4 100萬(wàn)人和 5 000萬(wàn)人[2]。

滇西南既有鐵路基礎(chǔ)薄弱、線路標(biāo)準(zhǔn)低是影響旅客出行的主要因素；動(dòng)車(chē)組不能成網(wǎng)運(yùn)行，則難以滿足沿線居民及游客的快速交通需求。從發(fā)展?jié)摿矗嵛鹘?jīng)昆明—廣通—大理鐵路，滇南經(jīng)昆明至玉溪鐵路與省會(huì)昆明相連，共同構(gòu)成滇西南與滇中地區(qū)的重要客運(yùn)通道，隨著普速鐵路開(kāi)行動(dòng)車(chē)組列車(chē)改造完成，將提高線路運(yùn)輸能力和旅客運(yùn)輸品質(zhì)，區(qū)域人均出行水平將得到較大提高[3]，鐵路旅客出行增長(zhǎng)空間巨大。

以昆明—廣通—大理鐵路為例，2018年7月昆廣大開(kāi)通動(dòng)車(chē)組列車(chē)實(shí)現(xiàn)了大理與昆明“兩小時(shí)經(jīng)濟(jì)圈”的交通跨越，結(jié)束了滇西不通動(dòng)車(chē)的歷史。動(dòng)車(chē)組開(kāi)行當(dāng)日發(fā)送旅客2.8萬(wàn)人次，上座率達(dá)135%，當(dāng)年大理鐵路旅客運(yùn)輸量增加81.7%，而昆明至大理間大巴班次減少70%，航班減少57%。開(kāi)行動(dòng)車(chē)組列車(chē)當(dāng)年及2019年大理州各種運(yùn)輸方式旅客運(yùn)輸量及其增長(zhǎng)速度如表2所示[4-5]。

表2 2018年和2019年大理州各種運(yùn)輸方式旅客運(yùn)輸量及其增長(zhǎng)速度表

2 滇西南地區(qū)鐵路現(xiàn)狀分析

2019年底，云南省鐵路網(wǎng)總里程達(dá)到3 983 km(不含米軌線路656 km)，其中高速鐵路里程(含200 km/h)1 023 km，主要覆蓋滇東及滇中地區(qū)。滇西南地區(qū)2019年底鐵路通車(chē)?yán)锍炭傆?jì)951 km，其中僅廣大新雙線設(shè)計(jì)速度為200 km/h，線路全長(zhǎng)175 km，占全省高速鐵路總里程的17.11%。滇西南地區(qū)在建及規(guī)劃線路均以普速鐵路為主，其中在建線路全長(zhǎng)約1 179 km，提升改造開(kāi)行動(dòng)車(chē)組空間巨大。滇西南地區(qū)既有及在建鐵路概況如表3所示。

表3 滇西南地區(qū)既有及在建鐵路概況表

3 滇西南地區(qū)普速鐵路提升改造開(kāi)行動(dòng)車(chē)組關(guān)鍵技術(shù)分析

滇西南地區(qū)既有和在建普速電氣化鐵路主要有120 km/h、140 km/h和160 km/h，按正線數(shù)目分有單線和雙線兩種，不同線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工況條件對(duì)改建開(kāi)行動(dòng)車(chē)組列車(chē)方案影響較大，改建工程內(nèi)容及工程投資也有所區(qū)別。

3.1 提速改造分析

速度和時(shí)間優(yōu)勢(shì)是鐵路吸引客流提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。滇西南地區(qū)鐵路標(biāo)準(zhǔn)普遍偏低，在研究改建開(kāi)行動(dòng)車(chē)組列車(chē)時(shí)，應(yīng)對(duì)線路提速改造方案進(jìn)行分析，如設(shè)計(jì)速度120 km/h線路應(yīng)研究提速至140 km/h和160 km/h方案，設(shè)計(jì)速度160 km/h線路提速至200 km/h方案。不同設(shè)計(jì)速度其線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不一致，如表4所示。

表4 120 km/h、140 km/h、160 km/h及200 km/h主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比表

根據(jù)表4可知，設(shè)計(jì)速度為160 km/h及以下線路若要提速至200 km/h，需調(diào)整線路平縱斷面、更換橋梁梁型、擴(kuò)大隧道凈空面積等，對(duì)于以橋隧工程為主的滇西南鐵路，以上改建相當(dāng)于新建一條線路。因此，除160 km/h線路原設(shè)計(jì)已預(yù)留200 km/h工程條件(如成昆鐵路廣通至昆明段)，可提速改造至200 km/h外，其他速度等級(jí)鐵路不具備提速改造至200 km/h條件。120 km/h和140 km/h線路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相近，不需更換梁體和擴(kuò)大隧道凈空面積，提速改造代價(jià)??；而120 km/h、140 km/h提速至160 km/h，雖然部分線路平縱斷面不需調(diào)整，但隧道需擴(kuò)孔，工程代價(jià)較大。因此，120 km/h線路改造開(kāi)行動(dòng)車(chē)組列車(chē)時(shí)為節(jié)省旅行時(shí)間可研究提速至140 km/h，如大麗、麗香鐵路；140 km/h可研究局部提速至160 km/h或維持既有設(shè)計(jì)速度，如大瑞鐵路；而160 km/h線路應(yīng)維持既有速度，如玉磨鐵路和大臨鐵路。

提速改造效果分析，以滇西大麗鐵路提升改造開(kāi)行動(dòng)車(chē)組為例。大麗鐵路全長(zhǎng)161 km，提速改造前，開(kāi)行普客列車(chē)在大理和麗江間旅行時(shí)間最短為101 min；開(kāi)行動(dòng)車(chē)組但不提速改造，兩城市間旅行時(shí)間最短為92 min；改造提速至140 km/h后可節(jié)省9 min，相對(duì)提速前的普速客車(chē)節(jié)省20 min。大麗鐵路升級(jí)改造開(kāi)行動(dòng)車(chē)組時(shí)間成本分析如表5所示[6]。

表5 大麗鐵路升級(jí)改造開(kāi)行動(dòng)車(chē)組時(shí)間成本分析表

3.2 列控系統(tǒng)級(jí)間轉(zhuǎn)換方式分析

設(shè)計(jì)速度160 km/h及以下普速鐵路列控系統(tǒng)采用CTCS-0(簡(jiǎn)稱(chēng)C0)級(jí)，滇西南普速鐵路銜接的快速鐵路設(shè)計(jì)速度均為200～250 km/h，列控系統(tǒng)采用CTCS-2(簡(jiǎn)稱(chēng)C2)級(jí)。普速鐵路改建開(kāi)行動(dòng)車(chē)組列車(chē)后列控系統(tǒng)仍維持原設(shè)計(jì)不變，但動(dòng)車(chē)組上、下線運(yùn)行時(shí)需完成C2和C0級(jí)間轉(zhuǎn)換[7]，轉(zhuǎn)換方式主要有人工轉(zhuǎn)換和自動(dòng)轉(zhuǎn)換兩種。人工轉(zhuǎn)換一般是動(dòng)車(chē)組停車(chē)后由司機(jī)在站內(nèi)人工完成C2和C0級(jí)間轉(zhuǎn)換，該轉(zhuǎn)換方式設(shè)置簡(jiǎn)單，節(jié)省投資，但降低了運(yùn)輸效率[8]，適用于動(dòng)車(chē)組全部辦理停站通過(guò)作業(yè)車(chē)站；自動(dòng)轉(zhuǎn)換是在區(qū)間設(shè)置級(jí)間轉(zhuǎn)換應(yīng)答器組自動(dòng)完成C2和C0級(jí)間轉(zhuǎn)換，該轉(zhuǎn)換方式信號(hào)改建工程較多，投資大，但動(dòng)車(chē)組不需停站通過(guò)，運(yùn)輸效率高。

以大理鐵路樞紐為例分析列控系統(tǒng)級(jí)間轉(zhuǎn)換設(shè)置方式，大理樞紐大理站為客運(yùn)站，大理東站為區(qū)段站，大理北為會(huì)讓站。樞紐經(jīng)由大理站開(kāi)往臨滄、瑞麗方向的動(dòng)車(chē)組均需在大理站停站辦理客運(yùn)作業(yè)，大臨、大瑞開(kāi)行動(dòng)車(chē)組改建時(shí)C2和C0列控系統(tǒng)級(jí)間轉(zhuǎn)換適宜采用人工方式；而大麗鐵路開(kāi)行動(dòng)車(chē)組列車(chē)所經(jīng)大理東、大理北站均不具備辦理客運(yùn)條件，動(dòng)車(chē)組一般都是不停站通過(guò)，因此，需在大理東與大理北站區(qū)間設(shè)置級(jí)間轉(zhuǎn)換應(yīng)答器組自動(dòng)完成列控級(jí)間轉(zhuǎn)換[6]，同步對(duì)大理東站列控系統(tǒng)及廣大線臨時(shí)限速服務(wù)器進(jìn)行相應(yīng)修改，而經(jīng)大理站開(kāi)往麗江方向的動(dòng)車(chē)組則可在大理站采用人工方式由C2級(jí)列控模式轉(zhuǎn)換為C0級(jí)列控模式。大理鐵路樞紐各引入線C2/C0級(jí)間轉(zhuǎn)換設(shè)置如圖2所示。

圖2 大理鐵路樞紐各引入線開(kāi)行動(dòng)車(chē)組列車(chē)C2/C0級(jí)間轉(zhuǎn)換設(shè)置示意圖

3.3 車(chē)站改建分析

滇西南地區(qū)普速鐵路既有設(shè)施設(shè)備主要適應(yīng)機(jī)車(chē)牽引車(chē)列形式，開(kāi)行動(dòng)車(chē)組列車(chē)需對(duì)沿線車(chē)站相應(yīng)進(jìn)行改建，主要體現(xiàn)在兩方面，一是通道能力變化后應(yīng)研究是否加站，二是對(duì)既有車(chē)站設(shè)施設(shè)備進(jìn)行改建。

3.3.1 開(kāi)行動(dòng)車(chē)組列車(chē)加站分析

根據(jù)客流預(yù)測(cè)以及滇西南地區(qū)已完成開(kāi)行動(dòng)車(chē)組列車(chē)改建線路實(shí)際客流增長(zhǎng)情況，普速鐵路開(kāi)行動(dòng)車(chē)組列車(chē)后，為適應(yīng)客流增長(zhǎng)及提高服務(wù)頻率的需要，線路開(kāi)行動(dòng)車(chē)組對(duì)數(shù)較原普客列車(chē)對(duì)數(shù)有所增加；部分提速路段旅客列車(chē)與貨物列車(chē)速度差加大，從而引起需要能力增加。以上兩個(gè)原因?qū)νǖ滥芰休^大影響，需對(duì)能力進(jìn)行檢算，以確定是否需要增加會(huì)讓站或越行站。

3.3.2 車(chē)站改建分析

為適應(yīng)開(kāi)行動(dòng)車(chē)組列車(chē)，車(chē)站站線軌道、道岔、出站信號(hào)機(jī)及車(chē)輛設(shè)備等需配套進(jìn)行系列改建。

(1)站線軌道及道岔改建分析

滇西南地區(qū)普速鐵路除正線采用60 kg/m無(wú)縫線路及道岔外，站內(nèi)到發(fā)線、貨物線及其他站線均采用50 kg/m無(wú)縫線路及道岔。在開(kāi)行動(dòng)車(chē)組列車(chē)改建時(shí)，需對(duì)沿線車(chē)站接發(fā)動(dòng)車(chē)組進(jìn)路上的到發(fā)線及道岔進(jìn)行提升改造，即把進(jìn)路上所有50 kg/m有縫線路及道岔改為60 kg/m無(wú)縫線路及道岔。對(duì)于提速路段，如120 km/h線路提速至140 km/h，原設(shè)計(jì)正線道岔為SC330，其直向最大通過(guò)速度為120 km/h，不滿足提速至140 km/h要求，需更換為專(zhuān)線4249道岔。車(chē)站布置形式、規(guī)模、到發(fā)線有效長(zhǎng)等均維持既有不變，提升改造開(kāi)行動(dòng)車(chē)組車(chē)站改建如圖3所示。

圖3 普速鐵路開(kāi)行動(dòng)車(chē)組列車(chē)車(chē)站改建示意圖

(2)信號(hào)機(jī)-警沖標(biāo)距離調(diào)整分析

滇西南地區(qū)普速鐵路車(chē)站出站信號(hào)機(jī)設(shè)置僅滿足接發(fā)傳統(tǒng)機(jī)車(chē)牽引車(chē)輛形式的客、貨列車(chē)需要，原設(shè)計(jì)車(chē)站出站信號(hào)機(jī)與警沖標(biāo)距離均按3.5 m設(shè)置，提升改造開(kāi)行動(dòng)車(chē)組后，站內(nèi)出站信號(hào)機(jī)與警沖標(biāo)的間距設(shè)置應(yīng)滿足無(wú)動(dòng)車(chē)組運(yùn)行時(shí)沿線路方向不小于3.5 m，有動(dòng)車(chē)組運(yùn)行時(shí)沿線路方向不小于5 m的要求[9]。信號(hào)機(jī)-警沖標(biāo)距離的調(diào)整對(duì)車(chē)站到發(fā)線有效長(zhǎng)影響較大，進(jìn)而影響車(chē)站場(chǎng)坪土建工程，受滇西南地形地勢(shì)條件控制，車(chē)站多設(shè)置在高填深挖路基段或橋隧相連處，既有線車(chē)站和已完成土建施工的在建線路即使場(chǎng)坪微小的調(diào)整都會(huì)增加較大的工程投資和工程風(fēng)險(xiǎn)。因此，提升改造開(kāi)行動(dòng)車(chē)組時(shí)，應(yīng)盡量維持原信號(hào)機(jī)設(shè)置位置，在滿足限界要求前提下通過(guò)往岔心移動(dòng)警沖標(biāo)以滿足動(dòng)車(chē)組開(kāi)行要求。

(3)車(chē)輛設(shè)備的改建分析

滇西南地區(qū)普速鐵路車(chē)站原配置的車(chē)輛設(shè)備均未考慮開(kāi)行動(dòng)車(chē)組的需要，需配套進(jìn)行改建，即沿線車(chē)站根據(jù)需要應(yīng)考慮增加動(dòng)車(chē)組存車(chē)和檢修設(shè)備。如玉磨鐵路開(kāi)行動(dòng)車(chē)組列車(chē)，相應(yīng)對(duì)西雙版納站客車(chē)整備所按開(kāi)行動(dòng)車(chē)組列車(chē)要求進(jìn)行改造，以滿足動(dòng)車(chē)組存車(chē)及檢修要求。

3.4 改建工程費(fèi)用分析

滇西南地區(qū)既有和在建共8條普速鐵路開(kāi)行動(dòng)車(chē)組列車(chē)提升改造項(xiàng)目投資如表6所示。

表6 既有和在建普速鐵路開(kāi)行動(dòng)車(chē)組改造投資比較表

在建普速鐵路提升改造開(kāi)行動(dòng)車(chē)組列車(chē)，主要涉及列控系統(tǒng)級(jí)間轉(zhuǎn)換、車(chē)站改建及客服系統(tǒng)升級(jí)等，每公里指標(biāo)可控制在75萬(wàn)元以內(nèi)，改建代價(jià)較?。畸愊汨F路因提速改建并增開(kāi)車(chē)站1個(gè)，每公里指標(biāo)192萬(wàn)元，改建代價(jià)相對(duì)較大；而既有線提升改造開(kāi)行動(dòng)車(chē)組列車(chē)除涉及與在建鐵路一樣的工程內(nèi)容外，還需對(duì)沿線既有橋梁、隧道、路基等病害進(jìn)行整治，每公里單價(jià)指標(biāo)相對(duì)較高，均在222萬(wàn)/km以上。根據(jù)對(duì)表6的分析可知，普速鐵路開(kāi)行動(dòng)車(chē)組列車(chē)改造提前規(guī)劃實(shí)施可節(jié)省改建成本，應(yīng)盡量避免開(kāi)通后再進(jìn)行改建。

4 結(jié)束語(yǔ)

普速鐵路開(kāi)行動(dòng)車(chē)組列車(chē)不僅有利于縮短旅客的在途時(shí)間，同時(shí)為高速鐵路動(dòng)車(chē)組下線運(yùn)行創(chuàng)造了條件，減少了中間換乘環(huán)節(jié)，能夠降低運(yùn)營(yíng)管理成本，擴(kuò)大旅客吸引范圍，具有良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。既有和在建普速鐵路在工程技術(shù)條件上均具備升級(jí)改造開(kāi)行動(dòng)車(chē)組的條件，同時(shí)也具有低成本、工期短等優(yōu)勢(shì)。普速鐵路開(kāi)行動(dòng)車(chē)組列車(chē)，并與其他線路跨線運(yùn)行將是滇西南地區(qū)鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展趨勢(shì)。滇西南地區(qū)特殊的區(qū)位優(yōu)勢(shì)和鐵路發(fā)展現(xiàn)狀決定了在普速鐵路開(kāi)行動(dòng)車(chē)組的必要性，同時(shí)也是堅(jiān)持“以人為本、注重社會(huì)效益”鐵路發(fā)展理念的具體體現(xiàn)。