九景衢鐵路旅客列車速度目標值的選擇

湯鎖二

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司，武漢 430063)

九景衢鐵路自九江站引出經景德鎮至滬昆鐵路衢州站,全長345.6 km,新建線路長度277.3 km,根據本線功能定位和客流特點,需合理選擇旅客列車速度目標值,以發揮本線經濟效益最大化。

1 時間目標值的選擇

1.1 本線客車構成分析

根據運量預測,本線主要承擔西北、華北、川渝鄂豫以及九江、景德鎮地區與上海、浙江以及安徽黃山、福建寧德之間的旅客交流。

本線開行客車主要為武漢、九江、景德鎮、滬漢蓉、京九、京廣線始發至浙江、上海以及安徽黃山、福建寧德的客車,約占全部客車的77%～79%,在本線全程運行的客車2020年19對、2030年26對,占九江—景德鎮段客車總量的41%～42%、占景德鎮—衢州段客車總量的62%～71%,均為滬漢蓉、京九、京廣、武漢、九江至浙江、上海、福建寧德的客車。這部分客車數量較大、在本線運行的距離較長,受本線速度目標值的影響較大。

1.2 本線時間目標值的選擇

在本線全程運行的客車中,滬漢蓉、京九線、京廣線至浙江、上海及安徽黃山、福建寧德的客車運行距離長,全程旅行時間受本段的影響甚小,因此,本線時間目標值的選擇主要考慮武漢及九江始發客車需要。武漢至以上城市距離最遠為1 039 km(至上海),最近為747 km(至義烏)；九江至以上城市距離最遠為785 km(至上海),最近為351 km(至衢州)。可見,武漢、九江始發經本線的列車運行距離基本在1 000 km以內,從距離上看大部分列車具備“朝發夕歸”或“一日往返”的條件,列車全程旅行時間宜控制在4～8 h,在本線全程旅行時間應在3 h以內。與承擔高速列車的昌九城際、杭長客專的時間對比看,九江至衢州經昌九城際、杭長客專旅行時間約為2.1 h,本線旅行時間可以略長。因此,本線時間目標值取2.5 h。

2 速度目標值方案構成

本線為客貨并重Ⅰ級鐵路,客流比重較大；是一條旅游線路,對速度的要求相對較高。從與相鄰既有路網協調看,本線承擔的客車以通過帶流性質的客車為主,相關線路主要為武九線、滬昆線、滬杭線以及金溫線,以上線路除滬杭線速度目標值為160 km/h外,其他均為200 km/h。

本線貨車速度以120 km/h為主,線路的速度目標值的選擇應兼顧貨物列車的運行條件。若本線速度目標值超過250 km/h,客貨列車速差過大,工程實施困難,運輸能力大幅降低。因此,考慮客貨列車速度匹配的要求,本線的速度目標值不宜超過250 km/h。

結合線路功能定位、客流需求、與相鄰線路的匹配等因素,在前期研究的基礎上本次研究了200 km/h、200 km/h預留250 km/h兩個速度目標值方案。

3 速度目標值方案綜合比選

3.1 不同速度目標值對工程投資的影響分析

湖口至鄱陽段為鄱陽湖平原區,局部為剝蝕丘陵區,不同速度目標值方案線位基本相同,對工程投資基本沒有影響。鄱陽至常山段為丘陵、低山區,地形起伏較大,山間谷地狹窄、曲折,且多被既有的省道和高速公路占據,谷地兩旁山體多呈犬牙狀分布,線路基本并行既有的省道和高速公路,沿既有道路兩側谷地走行,橋梁、隧道工程主要由跨越溝谷、穿越山體引起,除非采用很小的曲線半徑展長線路才能減少,但線路展長將引起路基長度的增加,兩方案最小曲線半徑均較大,不同最小曲線半徑對工程投資的影響不明顯。

技術標準不同引起的投資差異主要因橋梁結構和隧道凈空面積不同引起。

(1)路基工程

兩方案技術指標對比見表1。

表1 方案技術指標對比

200 km/h預留250 km/h與200 km/h路基面寬度差異不太大,路堤寬度增加0.6 m,路塹增加0.4 m；路肩寬度由1.0 m增加至1.2 m；線間距由4.4 m增加至4.6 m。

(2)橋梁工程

200 km/h預留250 km/h與200 km/h對橋梁工程數量的影響主要為橋梁梁部由T梁變為箱梁、墩臺圬工、樁基礎加長等。橋梁工程增加數量見表2。

表2 橋梁工程增加數量匯總

(3)隧道工程

200 km/h隧道軌面以上凈空面積為81.37 m2；200 km/h預留250 km/h軌面以上凈空面積92 m2,凈空增加13.06%。根據200 km/h和250 km/h通用圖對各級圍巖襯砌工程數量進行對比,工程數量增加見表3。

表3 隧道工程增加數量匯總 m3

(4)軌道工程

200 km/h預留250 km/h方案,橋上、隧道內采用彈性軌枕,道砟為特級道砟,道床頂面寬度由3.5 m變為3.6 m,道床厚度在路基、橋上、隧道內均為35 cm。

(5)站后接觸網

由混凝土支柱改為鋼支柱,接觸網導線有提高。

(6)站后其他工程

兩方案采用的標準基本相同,投資差較差小。

200 km/h方案較20 km/h預留250 km/h方案投資減少15.49億元。技術經濟比較見表4。

表4 速度目標值方案技術經濟比較

注：200 km/h預留250 km/h橋梁為箱梁,隧道限界加大至92 m2。

3.2 速度目標值經濟效益最大化分析(表5)

速度目標值選擇應有利于實現項目綜合效益最大化,為進一步論證研究方案的合理性,本次在對不同方案投入、產出進行定量分析的基礎上,采用差額凈現值法進行比選,從鐵路企業財務和國民經濟兩個層面進行比較,提出經濟效益最佳的速度目標值方案。財務折現率取3%,社會折現率取8%。

表5 不同速度目標值經濟效益比較 億元

隨著速度目標值標準的提高,工程投資增加,但是由于運輸速度提高,對客流的吸引力也同時增強。從總體經濟效益角度看,200 km/h方案優于200 km/h預留250 km/h方案。

3.3 與路網發展的適應性分析

本線所處區域路網研究年度既有線將提速至160～200 km/h,新建客運專線速度目標值在200 km/h及以上。本線是中部湖北、贛東北及西部川渝與東部浙江聯系的便捷通路,速度目標值采用200 km/h與鄰線路相匹配較好,有利于系統資源的綜合利用,推動本地區快速網絡的建設。

3.4 與時間目標值的適應性分析

根據鋪畫運行圖,200 km/h方案客車全程旅行時間平均為2.2 h,能夠滿足時間目標值要求。

4 速度目標值研究結論

綜上所述,200 km/h預留250 km/h方案較200 km/h方案投資增加15.49億元；從投資效益分析,200 km/h方案優于200 km/h預留250 km/h方案； 200 km/h與鄰線路相匹配較好,有利于系統資源的綜合利用,推動本地區快速網絡的建設。因此,本線速度目標值推薦200 km/h。

[1]錢立新.世界高速鐵路技術[M].北京：中國鐵道出版社，2003.

[2]喬英忍，曹國炳.世界鐵路總覽[M].北京：中國鐵道出版社，2001.

[3]鐵建設函[2005]285號，新建時速200 km客貨共線鐵路設計暫行規定[S].

[4]鐵建設[2005]140號，新建時速200～250 km客運專線鐵路設計暫行規定[S].