200 km/h客貨共線鐵路速度匹配標準研究

柴冠華 朱海軍

國家鐵路局規劃與標準研究院，北京 100055

客貨共線鐵路是中國乃至世界鐵路運輸的重要組成部分。2018年7月國務院印發實施《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》，其中明確指出要優化調整貨物運輸結構，大幅提升鐵路貨運比例。客貨共線鐵路能否持續充分發揮旅客運輸和貨物運輸的雙重功能，對于打好防治污染攻堅戰、提高線路投資效益等具有重要意義。

客貨共線鐵路應兼顧旅客列車設計速度和貨運通過能力。設計速度是線路平面最小曲線半徑、緩和曲線長度等設計的主要依據，確定合理的速度有利于節省工程投資、降低運輸成本、提升投資效益［1-2］。

貨物運輸能力受鐵路基礎設施、運輸組織等因素影響［3-5］，可通過適當提升貨物列車速度得到增強。然而在實際運營過程中，既有200 km∕h提速線路基本不開行貨物列車，新建200 km∕h及以上客貨共線鐵路少部分線路部分區段開行少量的貨物列車，大部分線路只開行旅客列車，或將旅客列車降速至160 km∕h后與貨物列車共線運行。這導致一大批已建成的貨運設施、接軌專用線閑置，部分線路運輸能力沒有得到充分利用。既無法滿足沿線貨運需求，也不能充分發揮投資效益。

本文對國內外客貨共線鐵路建設運營情況及標準進行梳理，分析實際運營過程中存在的問題，確定適應鐵路高質量發展的客貨車速度匹配原則并提出建議，為今后客貨共線鐵路設計、運營維護等標準的制定或修訂提供參考。

1 國內外客貨共線鐵路的建設和運營情況

1.1 國外客貨共線鐵路建設和運營情況

隨著鐵路技術裝備水平的發展，世界發達國家多采取既有線提速改造或新建高速鐵路［6］，將旅客列車速度提高至200 km∕h及以上，實現旅客運輸快速化，也較好地滿足了貨物運輸需求。

1）德國

德國高速鐵路基本上是客貨共線運輸。漢諾威—維爾茨堡、曼海姆—斯圖加特、漢諾威—柏林三條高速鐵路均按250 km∕h旅客列車與120 km∕h貨物列車（貨物列車速度下限80 km∕h）共線運行設計。目前最高運營速度：旅客列車280 km∕h，一般貨物列車120 km∕h，輕快貨物列車160 km∕h。

既有線通過設備改造，將允許通過速度提高至200 km∕h，按客貨混運模式運行。新建高速鐵路上200 km∕h以上的旅客列車和貨物列車分時段運行，即夜間高速旅客列車運行結束30 min后至次日高速旅客列車運行開始前30 min為貨物列車運行時段。德國規定禁止高速鐵路上運行的貨物列車與高速旅客列車會車［7］。

2）法國

法國高速鐵路為客運專線，新建高速鐵路上只運行TGV（Train a Grande Vitesse）高速列車［8］。既有線通過提速改造后允許通過速度達到160~200 km∕h，TGV高速列車在既有線上與普速客車、貨物列車共線運行，貨物列車運行速度100~120 km∕h。

3）俄羅斯

俄羅斯聯邦鐵路部門對莫斯科—圣彼得堡長650 km既有線進行提速綜合改造，以使全線適應200 km∕h運行要求［9］。目前，該線路每天開行列車總數100多對，其中旅客列車70多對，直通貨物列車20多對，摘掛列車和區段貨物列車8~l0對，快速集裝箱列車2~3對。

4）土耳其

土耳其擬修建卡爾斯—埃迪爾內鐵路，按180~250 km∕h速度目標值、客貨共線鐵路標準建設［10］。

1.2 國內客貨共線鐵路建設和運營情況及現行標準規范

1.2.1 建設和運營情況

據不完全統計，我國按照新建200 km∕h客貨共線鐵路標準建成的運營線路共計31條8 663 km。其中：既有鐵路中20條線路完全未開行貨物列車，11條線路部分區段開行了少量貨物列車；開行貨物列車的線路中2條線路旅客列車按160 km∕h速度運營。根據貨物列車開行現狀和沿線貨運需求，將既有31條線路大致分為4類：①周邊有分流線路，目前不需要開行貨物列車的線路。該類線路包括金麗溫、贛龍新雙線、婁邵新雙線、衡柳、海南西環、廣大（新建）、渝貴、遂成、津保、龍廈、茂湛、邕北（部分區段）12條鐵路。②沿線貨運需求不大，開行貨物列車效益不佳，未開行貨物列車的線路。該類線路包括合寧、合武、漢宜、渝利、衢九、甬臺溫、南昆、南廣、深茂9條鐵路。③沿線貨運需求較大，周邊沒有可分流路網，受運輸能力等因素制約，未開行貨物列車或貨物列車開行數量不能滿足貨運需求的線路。該類線路包括溫福、福廈、廈深、昌福、永莆、寧啟復線6條鐵路。④可以滿足貨運需求的線路，包括160、200 km∕h客貨共線。目前貨物列車開行數量基本滿足需求，這類線路包括牡綏、丹大、遂渝、蘭渝、邕北（部分區段）5條線路。

1.2.2 現行標準規范

TB 10098—2017《鐵路線路設計規范》［11］規定客貨共線鐵路旅客列車設計速度160、200 km∕h分別對應貨物列車設計速度90、100 km∕h。目前主要干線大部分貨物列車運行速度仍保持在60~80 km∕h［12］。貨物列車的設計速度明顯高于實際運行速度。規范中如此規定主要是考慮我國鐵路機車車輛裝備發展需求，具有一定的前瞻性。

2 客貨共線鐵路運營中存在的問題

經分析200 km∕h客貨共線鐵路運營中主要存在運輸安全風險增加、維修工作量增加、運輸能力下降等方面的問題，并且線路通過能力受現行管理模式制約。

2.1 運輸安全風險增加

1）線路設備損傷增加

由于貨物列車軸重大、轉向架性能差、牽引質量大，作用于軌道的垂向、橫向、縱向力均比旅客列車大得多。同時貨物列車制動、啟動過程中容易打滑，從而使軌面和車輪踏面產生擦傷、剝離掉塊，增加了鋼軌重傷甚至斷軌風險［13-14］，見圖1。另外，擦傷的鋼軌換軌處理后鋁熱焊縫及其前后鋼軌高低不平可能進一步增大鋼軌斷軌的風險。

圖1 鋼軌損傷

2）貨物狀態及裝載不良影響運行安全

貨物列車車門外漲、變形、門縫增大導致散堆貨物泄露，影響行車安全。車門關閉不嚴，運行過程中車門打開侵限。貨物裝載不良導致貨物泄漏、竄動位移和墜落，篷布及附作物侵限等。另外，散堆貨物泄漏打擊動車組車窗問題較為突出。

2.2 維修工作量增加

200 km∕h客貨共線鐵路開行貨物列車后出現線路扣分增加，軌道質量指數增大的情況，反映了貨物列車上線對線路質量影響較大。開行貨物列車對線路的破壞加速，部分地段的養護維修周期縮短。如寧啟線南莫—海安區間，個別地段的養護周期由原來的45 d縮短為20 d，養護維修成本（機械用油、機械磨損、汽車費用、人工費用等）相應增加。

2.3 運輸能力下降

客運量較大區段貨物列車運行速度在80 km∕h及以下，旅客列車運行速度為200 km∕h，運行速度相差大，貨物列車扣除系數大，對線路運輸能力影響嚴重。另外，考慮到貨物列車與動車組列車會車，貨物列車只能利用動車組列車運行空檔運行。目前采用的主要方式為待動車組列車運行結束后，利用天窗前后的空閑時段開行貨物列車。

2.4 受管理模式制約

《鐵路技術管理規程》［15-16］中高速鐵路部分和普速鐵路部分對貨物列車運行的相關規定見表1。其中還規定200 km∕h及以上客貨共線鐵路按照高速鐵路模式進行管理。與普速鐵路管理模式不同的是，高速鐵路采用垂直天窗進行維修，且與普速鐵路的列車控制系統不同，給貨物列車上線后線路養護、列車交會、人員組織等帶來困難［17-18］，導致客貨共線鐵路實際運營中部分鐵路運輸企業執行動車組列車與貨物列車分時段運營方式，部分鐵路運輸企業采取動車組列車降速至160 km∕h運營，致使線路未發揮其能力。

表1 《鐵路技術管理規程》中高速鐵路部分和普速鐵路部分對貨物列車運行的相關規定

3 客貨共線鐵路客貨列車速度匹配研究

3.1 不同速度匹配方案對線路通過能力的影響

以合武線為例，對200 km∕h客貨共線鐵路，旅客列車速度200 km∕h，貨物列車速度分別取80、90、100、120 km∕h四個方案進行比較。

3.1.1 跨天窗運行方式

跨天窗運行方式下列車運行圖的編制條件：①鑒于沿線中間站規模較小的實際情況，天窗時間內每站每側僅停1列貨物列車；②考慮技術作業站階段性接發車能力，貨物列車的行車間隔不小于10 min；③旅客列車合理運行時段按6：00—23：00考慮。

經分析，跨天窗運行方式下貨物列車最高運行速度120 km∕h時開行10對貨物列車對旅客列車通過能力基本沒有影響，貨物列車最高運行速度為80 km∕h時開行5對貨物列車對旅客列車通過能力基本沒有影響。可見，客貨共線鐵路在跨天窗運行方式下貨物列車速度越高，開行的貨物列車對數越多。

3.1.2 分時段運行方式

分時段運行方式下列車運行圖的編制條件：①考慮相關技術作業站階段性接發車能力，貨物列車的行車間隔不小于10 min；②旅客列車合理運行時段按06：00—23：00考慮。

經分析，分時段運行方式下貨物列車以最高運行速度80、120 km∕h開行時其對旅客列車的影響時長分別約為150、80 min，對旅客列車平行運行圖通過能力的影響對數分別約為37.5、20.0對。可見，客貨共線鐵路在分時段運行方式下貨物列車速度越高，對旅客列車開行對數的影響越小。

3.1.3 旅客列車、貨物列車交會運行方式

旅客列車、貨物列車交會運行方式下列車運行圖的編制條件：①連續追蹤列車的數量按2列考慮；②旅客列車合理運行時段按6：00—23：00考慮。

經分析，此運行方式下貨物列車最高運行速度為80、120 km∕h時，貨物列車可分別開行2、4列，旅客列車可分別開行6、12列。可見，客貨共線鐵路在旅客列車、貨物列車交會運行方式下貨物列車速度越高，可開行的旅客列車和貨物列車越多。

綜上所述，在不同運行方式下，貨物列車速度越高，可開行的旅客列車和貨物列車越多，對線路通過能力的影響越小。貨物列車速度低于80 km∕h方案對于線路通過能力影響較大，故不作深入分析。

3.2 不同速度匹配方案對線路曲線半徑的影響

線路最小曲線半徑的影響因素因鐵路運輸性質而異。客運專線更加注重旅客舒適度，重載鐵路重視輪軌均勻磨耗，客貨共線鐵路則兩者兼顧［19］。按照TB 10098—2017中考慮旅客舒適度、在內外軌均勻磨耗條件下最小曲線半徑的公式進行計算。曲線半徑取100 m的整倍數，200 km∕h旅客列車與不同速度等級貨物列車匹配時最小曲線半徑見表2。

表2 200 km/h旅客列車與不同速度等級貨物列車匹配時最小曲線半徑

由表2可見：旅客列車與貨物列車的速度差越大，線路所要求的最小曲線半徑越大。當貨物列車設計速度為110、120 km∕h時，一般情況下最小曲線半徑分別為3 300、3 100 m，低于現行標準中對一般情況下最小曲線半徑的規定值（3 500 m）。因此，與200 km∕h旅客列車匹配的貨物列車最高運行速度為100 km∕h。

《鐵路主要技術政策》［20］中規定：新建客貨共線鐵路旅客列車最高運行速度200 km∕h，普通貨物列車最高運行速度120 km∕h。目前貨物列車最高運行速度多為80 km∕h，與《鐵路主要技術政策》中規定的貨物列車最高運行速度存在差異。在滿足現行標準的基礎上，兼顧一定的線路通過能力和旅客列車開行對數要求，客貨共線鐵路與200 km∕h旅客列車匹配的貨物列車速度應在80～100 km∕h選擇。

4 結論

1）對于200 km∕h客貨共線鐵路，在實際運營過程中需要嚴格貨物裝載標準，制定防止散堆裝貨物撒漏措施，優選散堆裝貨物車輛，提高動車組玻璃抗擊打標準，增強貨運安全管理。為保證運輸安全，應對現行《鐵路技術管理規程》進行針對性補充完善，統一200 km∕h客貨共線鐵路運營管理模式。

2）綜合考慮客貨共線鐵路運營中存在的問題、不同速度匹配方案對線路通過能力和曲線半徑的影響，客貨共線鐵路與200 km∕h旅客列車匹配的貨物列車速度應根據實際情況在80～100 km∕h選擇。

3）200 km∕h客貨共線鐵路貨物列車速度選擇應充分考慮鐵路移動裝備質量、運營管理水平、養護維修能力等因素。與110、120 km∕h貨物列車匹配的運行方案應在進一步深化研究后綜合確定。