楊力

（中交鐵道設(shè)計(jì)研究總院有限公司 鐵道設(shè)計(jì)院，北京 100088）

隨著我國(guó)高速鐵路網(wǎng)的基本建成，以及主要城市群城際鐵路的不斷加密，鐵路客運(yùn)網(wǎng)已經(jīng)承擔(dān)了大部分的鐵路旅客運(yùn)輸任務(wù)，部分既有鐵路線路能力得以緩解，為基于既有鐵路開行市域列車創(chuàng)造了條件。另外，在國(guó)家新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷推進(jìn)中，城市核心區(qū)與周邊城鎮(zhèn)間的公共交通服務(wù)能力明顯不足，對(duì)建設(shè)市域鐵路提出了客觀需求?！蛾P(guān)于促進(jìn)市域(郊)鐵路發(fā)展的指導(dǎo)意見》(發(fā)改基礎(chǔ)[2017]1173 號(hào))明確提出推進(jìn)市域(郊)鐵路發(fā)展需要因地制宜、統(tǒng)籌規(guī)劃，要優(yōu)先利用既有資源，有序推進(jìn)新建線路，加強(qiáng)各種交通方式銜接，提升運(yùn)營(yíng)服務(wù)水平[1]。2020 年《新時(shí)代交通強(qiáng)國(guó)鐵路先行規(guī)劃綱要》提出發(fā)展快捷融合的城際和市域鐵路網(wǎng)，在都市圈超大、特大城市中心城區(qū)與郊區(qū)、周邊城鎮(zhèn)組團(tuán)間發(fā)展快速市域(郊)鐵路[2]。通過研究既有西安至戶縣鐵路開行市域列車的建設(shè)方案，嘗試提出基于既有鐵路開行市域列車的工程建設(shè)的系統(tǒng)性解決方案。

1 西安市域空間布局及居民出行需求分析

1.1 西安市域空間布局

規(guī)劃在西安市域范圍內(nèi)，構(gòu)建“一城三副一區(qū)”的市域城鎮(zhèn)空間布局和“中心城區(qū)—副中心片區(qū)—組團(tuán)—鎮(zhèn)(街道)—中心村”的五級(jí)城鄉(xiāng)體系。一城三副一區(qū)：一城是指中心城區(qū)片區(qū)，“三副”為閻良—高陵副中心片區(qū)、臨潼—藍(lán)田副中心片區(qū)及戶縣—周至副中心片區(qū)，“一區(qū)”為秦嶺生態(tài)保護(hù)區(qū)。其中，鄠邑區(qū)(戶縣城區(qū))位于西安市西南部，屬于戶縣—周至副中心片區(qū)，也是13 個(gè)組團(tuán)之一。西安市域城鎮(zhèn)體系規(guī)劃圖(部分)如圖1所示。

圖1 西安市域城鎮(zhèn)體系規(guī)劃圖（部分）Fig.1 Urban systemic planning of Xi’an City (part)

1.2 居民出行需求分析

鄠邑區(qū)作為西安市副中心，與西安中心城區(qū)連接的鐵路通道為西成高速鐵路(西安北—成都東)，連接的公路通道有西漢高速公路、西灃公路、西太公路、西戶公路等。目前鄠邑區(qū)居民出行方式有2 種，一是通過西成高速鐵路鄠邑站出行，主要為去往各大中城市的中長(zhǎng)途客流；2020年鄠邑站停站列車60 列/d，發(fā)送旅客量為1 800 人次/d，節(jié)假日為3 600 人次/d。二是通過公路客運(yùn)方式出行；鄠邑區(qū)2019 年公路客運(yùn)量2 139.5 萬(wàn)人次，旅客周轉(zhuǎn)量31 693.5 萬(wàn)人公里；居民對(duì)外出行主要是鄠邑區(qū)與西安中心城區(qū)之間，工作日鄠邑區(qū)與西安中心城區(qū)的交流占49.47%，主要為通勤、通學(xué)客流；同時(shí)鄠邑區(qū)與咸陽(yáng)市區(qū)、西咸新區(qū)公路客運(yùn)出行比例也較大。

隨著鄠邑區(qū)、西咸新區(qū)等西南片區(qū)的快速發(fā)展和沿途城鎮(zhèn)化的進(jìn)一步提升，鄠邑區(qū)及沿線居民出行強(qiáng)度將逐漸增長(zhǎng)，主要依靠公路方式將難以滿足居民出行需求，亟待提供高質(zhì)量的服務(wù)于市域客流的軌道交通出行方式。

2 軌道交通發(fā)展模式選擇

服務(wù)于市域客流的軌道交通存在多種選擇，需要結(jié)合城市規(guī)劃、軌道交通網(wǎng)綜合分析確定，總體上存在延伸城區(qū)線、新建線路、城際鐵路替代、利用既有鐵路4種發(fā)展模式[3-5]。

（1）延伸城區(qū)線。一般指利用市區(qū)軌道交通線，沿市域客流走廊延伸布設(shè)。根據(jù)目前西安市城市軌道交通線網(wǎng)布局，雖然18 號(hào)線、15 號(hào)線延長(zhǎng)線已規(guī)劃引入鄠邑區(qū)，但建設(shè)時(shí)序滯后，進(jìn)入中心城區(qū)需要進(jìn)行多次換乘，無(wú)法滿足快速出行的需要，服務(wù)水平較低。也可利用地鐵3 號(hào)線向戶縣方向延伸，但需要在市區(qū)設(shè)置部分地下線，而且新建通道拆遷工程較大。同時(shí)目前已批復(fù)的軌道交通線網(wǎng)需要進(jìn)行局部調(diào)整。因此，延伸城區(qū)線模式不適合承擔(dān)鄠邑區(qū)市域客流出行。

（2）新建線路。新建線路接近于延伸城區(qū)線走向，可以按客流走廊建設(shè)，該模式與城市發(fā)展相一致，可以根據(jù)需要設(shè)站，有利于客流出行，一般采用較高的設(shè)計(jì)時(shí)速，服務(wù)水平較高。根據(jù)城市規(guī)劃和目前城市建成區(qū)現(xiàn)狀，新建線路需要拆遷沿線房屋，工程實(shí)施難度大，工程投資較大。

（3）城際鐵路替代。利用既有城際鐵路，兼顧市域客流。其設(shè)計(jì)時(shí)速較高、可以保證出行時(shí)間，由于利用既有線路，投資較低；但站間距較大、服務(wù)范圍有限，線路走向固定、與客流走廊的吻合性較差，服務(wù)水平一般。目前在建西法城際鐵路(西安—法門寺)在該區(qū)域內(nèi)設(shè)有鄠邑北站，沿線設(shè)孔明湖站、阿旁宮站，并通過西成高速鐵路到達(dá)西安北站，通過阿房宮—三橋聯(lián)絡(luò)線到達(dá)西安站。待西法城際鐵路投入運(yùn)營(yíng)后可以承擔(dān)部分市域客流，但不能代替市域軌道交通功能。

（4）利用既有鐵路。一般情況下既有鐵路線路走向固定，與客流走廊的吻合性稍差。但西戶鐵路(阿房宮南—戶縣)銜接鄠邑區(qū)、西咸新區(qū)、西安中心城區(qū)，鐵路線路走向與市域客流方向契合，可以通過升級(jí)改造，為沿線居民提供客運(yùn)服務(wù)，工程易于實(shí)施。

價(jià)值工程理論能夠有效控制建筑工程造價(jià)成本，通過最低成本投入來(lái)獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益，這也是當(dāng)前建筑企業(yè)提升產(chǎn)品價(jià)值的重要方式。價(jià)值工程理論的公式為V=F/C，其中V表示價(jià)值，C表示成本，而F則代表功能。通過價(jià)值工程理論的計(jì)算能夠較為有效的推動(dòng)價(jià)值與成本之間的利益關(guān)系建構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)建筑工程經(jīng)濟(jì)利益的最大化，并降低造價(jià)成本。

通過分析各種服務(wù)于市域客流的軌道交通發(fā)展模式可知，基于西戶鐵路開行市域列車方案是解決沿線居民出行需求的較好途徑。

3 西戶鐵路現(xiàn)狀

西戶鐵路自隴海線三民村站引出后，沿西南方向依次經(jīng)過西咸新區(qū)的灃東新城、灃西新城、高新區(qū)，終點(diǎn)為鄠邑區(qū)陳平村附近，線路全長(zhǎng)40.63 km，于1955年12月建成通車。目前僅開行貨物列車4對(duì)/d，運(yùn)行時(shí)段為6：00—20：00，現(xiàn)為單線內(nèi)燃鐵路，限制坡度5‰，牽引質(zhì)量3 000 t，全線設(shè)有三民村、馬王村和戶縣等車站。在戶縣站有接軌的大唐電廠專用線及惠安化工廠專用線。既有西戶鐵路平面示意圖如圖2所示。

圖2 既有西戶鐵路平面示意圖Fig.2 Plane layout of the existing Xi’an-Huxian Railway

目前西戶鐵路存在以下問題：一是鐵路沿線平交道口總共49 處，多處為無(wú)人看守道口，列車運(yùn)行存在安全隱患；二是中心城區(qū)平交道口在列車運(yùn)行時(shí)已嚴(yán)重影響到城市道路交通出行，加劇城市交通擁堵；三是鐵路沿線環(huán)境較差，違章建筑私搭亂建，生活垃圾隨意堆放；四是開行列車對(duì)數(shù)較少，鐵路運(yùn)營(yíng)狀況較差。

4 基于西戶鐵路開行市域列車建設(shè)方案

4.1 客貨運(yùn)量預(yù)測(cè)

（1）客流量預(yù)測(cè)。通過選取客流觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)狀交通量調(diào)查，得到鄠邑—西安的客流量；基于鄠邑區(qū)現(xiàn)狀人口及出行系數(shù)，得到鄠邑區(qū)全社會(huì)出行量、鄠邑—西安方向客流占鄠邑區(qū)全社會(huì)出行比例；結(jié)合經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展及區(qū)域規(guī)劃情況，預(yù)測(cè)研究年度人口、鄠邑區(qū)全方式出行量、鄠邑—西安客流量；通過交通方式劃分預(yù)測(cè)客流，客流指標(biāo)預(yù)測(cè)如表1所示。

表1 客流指標(biāo)預(yù)測(cè)Tab.1 Passenger traffic indicator prediction

（2）貨運(yùn)量預(yù)測(cè)。根據(jù)西戶鐵路貨運(yùn)量現(xiàn)狀情況，對(duì)鐵路沿線企業(yè)、園區(qū)現(xiàn)狀及規(guī)劃情況進(jìn)行調(diào)研，利用產(chǎn)運(yùn)系數(shù)法、定額系數(shù)法等數(shù)學(xué)方法預(yù)測(cè)研究年度貨運(yùn)量。貨流密度預(yù)測(cè)如表2所示。

表2 貨流密度預(yù)測(cè) (萬(wàn)t·km)/kmTab.2 Freight traffic density prediction

4.2 既有西戶鐵路通過能力分析

由于西戶鐵路穿行主城區(qū)，晚上禁止運(yùn)行，實(shí)際每日運(yùn)營(yíng)時(shí)間約14 h。根據(jù)中國(guó)鐵路西安局集團(tuán)有限公司最新運(yùn)行圖技術(shù)資料，并扣除平交道口對(duì)列車運(yùn)行的影響時(shí)間，目前通過能力約為7 對(duì)/d，旅行速度26 km/h。西戶鐵路能力適應(yīng)性分析如表3所示。

表3 西戶鐵路能力適應(yīng)性分析 對(duì)/dTab.3 Adaptability analysis of Xi’an-Huxian Railway capacity

在現(xiàn)有技術(shù)條件下，研究年度初期既有西戶鐵路運(yùn)輸能力已嚴(yán)重不足，遠(yuǎn)期隨著客貨運(yùn)需求的增長(zhǎng)，通過能力缺口將進(jìn)一步加大。以下對(duì)既有西戶鐵路開行市域列車建設(shè)方案進(jìn)行研究。

4.3 建設(shè)方案研究

基于既有鐵路開行市域列車、擴(kuò)大鐵路服務(wù)城市交通的供給能力主要方式有：①直接利用既有鐵路開行市域列車；②對(duì)既有鐵路進(jìn)行適應(yīng)性改造；③修建外部環(huán)線置換城市內(nèi)部鐵路資源?；谝陨纤悸诽岢鼋ㄔO(shè)方案如下。

4.3.1 基于既有西戶鐵路增開市域列車方案

該方案直接利用既有鐵路，線路全長(zhǎng)40.63 km，增設(shè)阿旁宮南、昆明湖和顯落村站，包含既有馬王和戶縣站，全線共設(shè)車站5 個(gè)；改造或新建客運(yùn)站房，修建客運(yùn)站臺(tái)及其他配套設(shè)施，實(shí)現(xiàn)客運(yùn)功能。只開行阿房宮南—戶縣間市域列車，市域客流在阿房宮南站與地鐵5 號(hào)線換乘。在滿足初期貨車開行對(duì)數(shù)的前提下，僅能開行旅客列車4 對(duì)/d。工程靜態(tài)投資約11.73億元[6]?；诩扔形鲬翳F路增開市域列車方案如圖3所示。

圖3 基于既有西戶鐵路增開市域列車方案Fig.3 Scheme of regional train operation on the existing Xi’an-Huxian Railway

4.3.2 既有西戶鐵路增建二線開行市域列車方案

既有西戶鐵路增建二線開行市域列車，提高線路通過能力。由于三民村—阿旁宮南區(qū)段位于城市建成區(qū)，不僅線路兩側(cè)高樓林立，而且相關(guān)城市主干道地下均有地鐵線路，不管采用高架方式還是地下敷設(shè)，方案可實(shí)施性較低，代價(jià)巨大。因此，阿房宮南站以北維持既有單線，僅考慮阿房宮南—戶縣區(qū)段增建二線。只開行阿房宮南—戶縣間市域列車。該方案雙線區(qū)段線路全長(zhǎng)28.30 km，其中地面線長(zhǎng)13.5 km，高架段長(zhǎng)14.80 km，共設(shè)站4座，其中新設(shè)車站3座(高架站2座，地面站1座)。工程靜態(tài)投資約40.98 億元[6]。既有西戶鐵路增建二線開行市域列車方案如圖4所示。

圖4 既有西戶鐵路增建二線開行市域列車方案Fig.4 Scheme of the second line construction based on the existing Xi’an-Huxian Railway for regional train operation

4.3.3 新建貨運(yùn)外遷線+既有西戶鐵路改造為市域鐵路方案

該方案提前修建規(guī)劃的貨運(yùn)外遷線，貨運(yùn)列車從城外繞行；對(duì)既有西戶鐵路通廊(城區(qū)外段落)研究改造為市域鐵路。

（1）西戶鐵路改造為市域鐵路方案。線路自軌道交通5 號(hào)線斗門站設(shè)站引出，向南沿著景觀綠地高架穿行，至鎬京路附近接入西戶鐵路，利用既有鐵路至戶縣站前區(qū)段，新設(shè)戶縣客運(yùn)站。線路采用全封閉，與交叉道路全立交。該方案線路全長(zhǎng)23.63 km，其中利用既有西戶鐵路13.30 km，新建地面線長(zhǎng)7.78 km，新建高架段長(zhǎng)2.55 km；共設(shè)車站5座，其中改建既有車站2座，新建車站3座；拆除城區(qū)既有線11 km；工程靜態(tài)投資23.16 億元[6]。既有西戶鐵路改造為市域鐵路方案如圖5所示。

（2）新建貨運(yùn)外遷線方案。如圖5 所示，新建貨運(yùn)外遷線自隴海線興平站引出，基本利用規(guī)劃鐵路通道，經(jīng)阜寨鎮(zhèn)、渭豐鎮(zhèn)，接入既有西戶鐵路至戶縣站。線路采用全封閉，與交叉道路全立交。該方案線路全長(zhǎng)37.49 km，其中利用既有線5.98 km，新建地面線21.18 km，新建高架段10.33 km；共設(shè)車站4 座，其中，既有車站2 座，新建車站2 座；工程靜態(tài)投資25.52億元[6]。

圖5 西戶鐵路改造為市域鐵路方案示意圖Fig.5 Scheme of Xi’an-Huxian Railway transformation into urban railway

綜上，基于既有西戶鐵路開行市域列車建設(shè)方案優(yōu)缺點(diǎn)分析如表4 所示。新建貨運(yùn)外遷線+既有西戶鐵路改造為市域鐵路方案，服務(wù)市域客流水平較高，解決了貨車在城區(qū)運(yùn)行造成城市交通擁堵、環(huán)境污染問題，有利于城市發(fā)展；雖然投資大，但貨運(yùn)外遷線是樞紐規(guī)劃線路，是“客內(nèi)貨外”鐵路發(fā)展的必然要求。因此研究認(rèn)為，該建設(shè)方案是解決目前沿線居民出行需求的良好方案。如果項(xiàng)目推進(jìn)受制于融資困難，可以利用既有西戶鐵路增開市域列車方案作為過渡方案，以解決居民出行之急需。

表4 基于既有西戶鐵路開行市域列車建設(shè)方案優(yōu)缺點(diǎn)分析Tab.4 Analysis of advantages and disadvantages of different schemes for regional train operation on the existing Xi’an-Huxian Railway

4.4 推薦方案的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

（1）市域鐵路。市域鐵路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系可以歸納為國(guó)鐵制式、市域直流120 km/h制式和市域交流制式3類[7-8]。根據(jù)客流量預(yù)測(cè)，項(xiàng)目采用單線，設(shè)站較少，但需要為乘客提供快速、公交化的服務(wù)，研究后建議采用市域交流制式，即：運(yùn)營(yíng)采用交流市域動(dòng)車組，服務(wù)于旅客的客運(yùn)設(shè)備，采用城市軌道交通標(biāo)準(zhǔn)體系。主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)速度120 km/h (局部限速)、單線；最小平面曲線半徑一般800 m，困難條件根據(jù)計(jì)算確定；最大坡度一般20‰，困難條件30‰；車輛采用市域D 型車，4 輛編組；車站站臺(tái)長(zhǎng)度110 m；牽引供電方式為AC 25 kV單相工頻交流制式；列車運(yùn)行控制方式為基于點(diǎn)式ATP的信號(hào)系統(tǒng)；閉塞類型為自動(dòng)站間閉塞[9-11]。

（2）貨運(yùn)外遷線。按照鐵路網(wǎng)銜接線路通道標(biāo)準(zhǔn)，建議采用主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：鐵路等級(jí)Ⅱ級(jí)、單線；設(shè)計(jì)行車速度120 km/h；最小曲線半徑一般1 200 m，困難條件800 m；限制坡度6‰；牽引種類為電力；機(jī)車類型HXD 系列；牽引質(zhì)量5 000 t；到發(fā)線有效長(zhǎng)度1 050 m；閉塞類型為半自動(dòng)閉塞[12-13]。

5 結(jié)束語(yǔ)

將既有西戶鐵路改造為市域鐵路，是改善鄠邑區(qū)及西戶鐵路沿線居民交通出行方式，緩解西安城區(qū)交通擁堵，擴(kuò)大交通有效供給，促進(jìn)西安市與鄠邑區(qū)、西咸新區(qū)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)一體化發(fā)展的有效途徑。同時(shí)，修建貨運(yùn)外遷線，不僅可以實(shí)現(xiàn)貨運(yùn)外遷，改善城區(qū)鐵路環(huán)境及交通安全，亦可作為鄠邑區(qū)產(chǎn)業(yè)園區(qū)運(yùn)輸配套設(shè)施，吸引眾多企業(yè)入駐產(chǎn)業(yè)園區(qū)，并滿足企業(yè)產(chǎn)能擴(kuò)建后對(duì)貨運(yùn)量增加的需求?；诩扔形鲬翳F路開行市域列車的建設(shè)方案研究，可以為國(guó)內(nèi)類似項(xiàng)目提供借鑒。