京張城際鐵路速度目標(biāo)值的選擇

丁大朋

1 項(xiàng)目概況

1.1 項(xiàng)目的地理位置和徑路

北京—張家口城際鐵路位于北京市西北、河北省北部境內(nèi),東起北京市,途經(jīng)北京市海淀、昌平兩區(qū)和延慶縣,穿西山隧道入河北省境內(nèi),跨官?gòu)d水庫(kù),經(jīng)懷來、下花園、宣化區(qū),西迄張家口市,呈東西向溝通兩市。經(jīng)北京樞紐溝通京滬高速、京廣客專、京承沈客專、京哈客專及京津、京秦、京石城際,經(jīng)張家口地區(qū)可聯(lián)通張集、張?zhí)?、豐沙大等鐵路,是京蘭通道東段的重要組成部分,正線長(zhǎng)度約168.646 km。

1.2 目的功能定位

京張城際鐵路是首都經(jīng)濟(jì)圈城際鐵路網(wǎng)的重要組成部分,同時(shí)也是國(guó)家路網(wǎng)京包蘭通道、西北華北通道的組成部分,是以滿足城際客流為主、兼顧部分長(zhǎng)途跨線客流運(yùn)輸需要的鐵路。

1.3 項(xiàng)目預(yù)測(cè)客運(yùn)量

近期客車69對(duì),遠(yuǎn)期客車93對(duì);建議北京—張家口城際鐵路遠(yuǎn)景年輸送能力為客車110對(duì)/d。

2 研究思路

2.1 速度目標(biāo)值選擇的原則

線路的速度目標(biāo)值選擇要根據(jù)路網(wǎng)規(guī)劃、城市間旅客出行時(shí)間要求、周邊鐵路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)合理確定。要從我國(guó)鐵路的主要技術(shù)設(shè)備、客貨列車速度匹配性、線路在路網(wǎng)中的功能等因素入手,以綜合效益最大化為目標(biāo),合理確定速度目標(biāo)值。

2.2 國(guó)外城際鐵路速度目標(biāo)值

國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家的城際旅客運(yùn)輸主要分為兩個(gè)層次:1)大城市至其郊區(qū)或近郊衛(wèi)星城市的旅客運(yùn)輸,主要承擔(dān)通勤、通學(xué)客流,速度一般在100km/h～140km/h;2)經(jīng)濟(jì)聯(lián)系緊密的城市群、城市帶的旅客運(yùn)輸,主要承擔(dān)公務(wù)、商務(wù)和旅游客流,速度一般在200km/h～300km/h。

2.3 本項(xiàng)目可能的速度目標(biāo)值分析

京張城際鐵路位于首都經(jīng)濟(jì)圈,主要服務(wù)于沿線的城市帶,與國(guó)外城際鐵路相比,屬于運(yùn)距較遠(yuǎn)的城市間旅客運(yùn)輸。故本線速度目標(biāo)值宜選擇在200km/h以上。綜合國(guó)內(nèi)外城際鐵路的速度目標(biāo)值分析,本線的速度目標(biāo)值宜為 200km/h～300km/h。

3 速度目標(biāo)值研究

3.1 項(xiàng)目對(duì)時(shí)間目標(biāo)值要求

北京—張家口高速公路運(yùn)距188 km,自駕車總旅行時(shí)間約2.5 h,高速大巴總旅行時(shí)間約3.5 h。相應(yīng)本線時(shí)間目標(biāo)值宜控制在2.5 h以內(nèi)。張家口—北京段鐵路旅行時(shí)間應(yīng)在1.3 h以內(nèi)。相對(duì)于民航的5.0h～5.9 h,鐵路難以在總旅行時(shí)間上超越民航,可通過開行“夕發(fā)朝至”客車,憑鐵路安全、舒適、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢(shì)吸引旅客。張家口市已納入首都經(jīng)濟(jì)圈范圍,為促進(jìn)張家口市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要,本線時(shí)間目標(biāo)應(yīng)控制在1.0h內(nèi)。

經(jīng)以上分析可知,如本線時(shí)間目標(biāo)值控制在1.0h之內(nèi),則在與公路、航空競(jìng)爭(zhēng)的細(xì)分市場(chǎng)中,鐵路可保持一定的優(yōu)勢(shì);可以進(jìn)一步拉近北京與張家口的時(shí)間距離,促進(jìn)沿線地方的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。

3.2 速度目標(biāo)值的選擇

3.2.1 《鐵路主要技術(shù)政策》對(duì)運(yùn)行速度的要求

北京—張家口城際鐵路是我國(guó)京包蘭通道的重要組成部分,根據(jù)《鐵路主要技術(shù)政策》要求,本線速度目標(biāo)值都應(yīng)在200km/h以上。

3.2.2 區(qū)域路網(wǎng)其他線路的速度目標(biāo)值

研究年度與本線存在交流的主要相鄰線速度目標(biāo)值分別為:集張線160km/h,預(yù)留 200km/h;京津城際350km/h;京石城際350km/h;張大客專 250km/h～300km/h;京承城際200km/h;京哈客專300km/h;京廣客專350km/h;京滬高速350km/h。為與相鄰路網(wǎng)相協(xié)調(diào),本線速度目標(biāo)值宜在200km/h以上選擇。

3.2.3 我國(guó)城際鐵路的運(yùn)輸組織特點(diǎn)

我國(guó)地域遼闊,人口眾多,鐵路在客、貨運(yùn)市場(chǎng)均占有重要地位。目前旅客列車仍以機(jī)車牽引車輛方式為主,運(yùn)行速度160km/h及其以下,僅在部分提速干線開行了200km/h,250km/h動(dòng)車組,300km/h以上客運(yùn)專線、城際鐵路僅京津城際正式投入運(yùn)營(yíng)。城際鐵路僅開行動(dòng)車組不符合我國(guó)大部分客運(yùn)專線的國(guó)情、路情,在一定時(shí)期內(nèi)必然存在開行機(jī)車牽引的旅客列車。

表1 速度目標(biāo)值方案主要工程內(nèi)容比較表

3.2.4 速度目標(biāo)值方案比選

北京—張家口城際鐵路新線速度目標(biāo)值重點(diǎn)研究200km/h,250km/h,300km/h三個(gè)方案。

1)不同速度目標(biāo)值對(duì)客流影響分析。根據(jù)運(yùn)量預(yù)測(cè)敏感性測(cè)試,在其他因素基本相同的情況下,客流將隨速度目標(biāo)值的提高而增加,但整體增加的幅度不大,250km/h和300km/h方案分別較200km/h增加客運(yùn)量2.8%和1.3%。

2)不同速度目標(biāo)值工程投資比較。其工程投資比較情況見表1。

3.2.5 速度目標(biāo)值適應(yīng)性分析

1)與時(shí)間目標(biāo)值的適應(yīng)性。通過牽引計(jì)算,京張城際鐵路選用不同速度目標(biāo)值200km/h,250km/h,300km/h按照一站直達(dá)組織,均能滿足1.0h時(shí)間目標(biāo)值。若按照大站直達(dá)組織,選用200km/h速度目標(biāo)值不能滿足 1.0h時(shí)間目標(biāo)值要求;選用250km/h,300km/h速度目標(biāo)值,可滿足1.0h時(shí)間目標(biāo)值要求,但時(shí)間優(yōu)勢(shì)不大。采用250km/h,300km/h速度目標(biāo)值不僅在城際運(yùn)輸中與公路運(yùn)輸占有明顯優(yōu)勢(shì),而且能夠適應(yīng)通道中長(zhǎng)途客流比重較大的特點(diǎn),增強(qiáng)與航空的競(jìng)爭(zhēng)力。

2)與我國(guó)鐵路技術(shù)裝備的適應(yīng)性。對(duì)機(jī)車牽引車輛方式的旅客列車而言,目前可供選擇的電力機(jī)車有SS9,SS7E等,客車有25 t,19 t等,旅客列車運(yùn)行時(shí)速為160km,機(jī)車軸重21 t。我國(guó)生產(chǎn)的五種動(dòng)車組基本情況見表2。

表2 國(guó)產(chǎn)動(dòng)車組基本情況表

CRH五種動(dòng)車組均滿足時(shí)速200km。BSP公司技術(shù)平臺(tái)速度提升可滿足時(shí)速250km;四方股份技術(shù)平臺(tái)可直接提升,滿足時(shí)速300km及以上高速動(dòng)車組開發(fā)要求;長(zhǎng)客股份技術(shù)平臺(tái)速度提升滿足時(shí)速 250km。因此我國(guó)鐵路技術(shù)裝備均能適應(yīng)200km/h,250km/h,300km/h速度目標(biāo)值要求。

3)與相鄰線路速度目標(biāo)值的適應(yīng)性。本線采用客運(yùn)專線運(yùn)輸組織模式,相鄰鐵路集張線正在施工建設(shè),其采用的曲線半徑為3500m,速度目標(biāo)值為160km/h,預(yù)留200km/h,預(yù)測(cè)研究年度集張鐵路開行動(dòng)車組和機(jī)車牽引的旅客列車(160km/h)組成,200km/h,250km/h速度目標(biāo)值與相鄰路網(wǎng)適應(yīng)性更好。

4)與開行雙層集裝箱列車的適應(yīng)性。本線為京包蘭通道中的一部分,規(guī)劃中的京包蘭通道是雙層集裝箱的運(yùn)輸通道,考慮到鐵路基礎(chǔ)設(shè)施建成后改造困難,而本線作為鐵路路網(wǎng)的重要組成部分,須適應(yīng)未來運(yùn)輸需求的變化。從列車速度匹配來看,研究年度采用250km/h的速度目標(biāo)值能夠適應(yīng)鐵路技術(shù)裝備的發(fā)展。

3.3 綜合分析及推薦意見

綜上所述,本線宜選用250km/h方案,從“著眼發(fā)展”思路考慮,為將來發(fā)展預(yù)留條件,可預(yù)留進(jìn)一步提速條件。

4 速度目標(biāo)值研究結(jié)論

綜上分析可以看出,從影響速度目標(biāo)值選擇的路網(wǎng)規(guī)劃、時(shí)間速度目標(biāo)值、我國(guó)鐵路主要技術(shù)設(shè)備、客貨列車速度匹配性、線路在路網(wǎng)中的功能等因素入手,合理確定速度目標(biāo)值,充分滿足了項(xiàng)目的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)合理性。確定速度目標(biāo)值后,依據(jù)現(xiàn)今比較成熟的各種技術(shù)規(guī)范,對(duì)與之匹配的站前工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、站后設(shè)備的選用都明確了方向。

[1]鐵道第四勘察設(shè)計(jì)院.鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)(站場(chǎng)及樞紐)[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2004.

[2]GB 50091-2006,鐵路車站及樞紐設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司.新建鐵路北京至張家口城際鐵路預(yù)可行性研究[Z].2002.