日照市嵐山區(qū)港口集疏運(yùn)鐵路布局規(guī)劃研究

潘文獻(xiàn)

PAN Wen-xian

（中國(guó)鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司?計(jì)劃統(tǒng)計(jì)處，山東?濟(jì)南?250001)

(Planning and Statistics Division， China Railway Ji’nan Group Co.， Ltd.， Ji’nan 250001， Shandong， China)

日照市嵐山區(qū)位于新石鐵路 (新鄉(xiāng)—石臼所) 以東、黃海以西、日棗高速公路以北、相子山以南，布局嵐山港、嵐橋港等港口，以及嵐橋集團(tuán)有限公司 (以下簡(jiǎn)稱“嵐橋集團(tuán)”)、山東鋼鐵集團(tuán)有限公司 (以下簡(jiǎn)稱“山鋼集團(tuán)”)、日照鋼鐵控股集團(tuán)有限公司 (以下簡(jiǎn)稱“日鋼集團(tuán)”) 等大型企業(yè)，煤炭、礦石等運(yùn)輸需求巨大，是境內(nèi)外物資快速集散的重要門戶。目前，該地區(qū)布局鐵路設(shè)施為坪嵐鐵路(鐵牛廟—嵐山)，受坪嵐鐵路基礎(chǔ)設(shè)施薄弱、平交道口多、車站布局少等因素影響，線路通過能力已經(jīng)飽和，2016 年僅完成鐵路運(yùn)量1 590 萬 t，遠(yuǎn)不能滿足嵐山區(qū)港口發(fā)展需要，特別是嵐橋港僅實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)量 139 萬 t，剩余適合鐵路運(yùn)輸?shù)?2 390 萬 t 貨物因坪嵐鐵路運(yùn)能不足而轉(zhuǎn)移至公路，造成運(yùn)輸成本上升，環(huán)保、交通壓力加大。隨著嵐橋港在建的 17 個(gè) 40 萬 t 礦石泊位， 30 萬 t 原油、集裝箱泊位 (形成 5 000 萬 t 吞吐量)，以及山鋼精品鋼基地一期工程的建成投產(chǎn)，嵐山區(qū)港口集疏運(yùn)能力與需求不匹配的矛盾將更加凸顯。鐵路作為交通運(yùn)輸體系的骨架，在大宗物資運(yùn)輸方面具有安全、節(jié)能、環(huán)保、高效、運(yùn)能大、成本低、連續(xù)性強(qiáng)的特點(diǎn)[1]，在港口集疏運(yùn)方式中具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。因此，在嵐山區(qū)大力發(fā)展鐵路，將鐵路作為港口集疏運(yùn)的主要方式，是解決嵐山區(qū)港口集疏運(yùn)能力不足問題的關(guān)鍵。

1 港口集疏運(yùn)鐵路布局影響因素分析

港口集疏運(yùn)鐵路布局影響因素主要包括鐵路運(yùn)輸需求、城市產(chǎn)業(yè)布局、鐵路后方通道能力、地方各項(xiàng)規(guī)劃、外界環(huán)境等。

（1）鐵路運(yùn)輸需求。鐵路運(yùn)輸需求包括港口、臨港產(chǎn)業(yè)、沿線地方企業(yè)鐵路運(yùn)輸需求，不僅是影響港口集疏運(yùn)鐵路布局的直接因素，而且是影響港口集疏運(yùn)鐵路建設(shè)規(guī)模的關(guān)鍵因素。因此，港口集疏運(yùn)鐵路布局研究首先應(yīng)開展詳細(xì)的市場(chǎng)調(diào)研，然后再確定港口集疏運(yùn)鐵路經(jīng)過區(qū)域的鐵路運(yùn)輸需求總量。一般而言，運(yùn)輸需求呈線性增長(zhǎng)，而鐵路運(yùn)輸能力由于鐵路建設(shè)周期長(zhǎng)等因素影響呈跳躍式增長(zhǎng)，因而港口集疏運(yùn)鐵路布局應(yīng)有一定的超前性，以近期 (2030 年)[2]運(yùn)輸需求確定初期鐵路建設(shè)規(guī)模、遠(yuǎn)期 (2040 年)[2]運(yùn)輸需求預(yù)留鐵路擴(kuò)建條件為宜。

（2）城市產(chǎn)業(yè)布局。港口集疏運(yùn)鐵路作為貨運(yùn)專用鐵路，除承擔(dān)港口物資集疏運(yùn)外，還兼顧臨港產(chǎn)業(yè)、地方企業(yè)物資集散。因此，港口集疏運(yùn)鐵路布局受到城市產(chǎn)業(yè)布局，即工業(yè)、物流業(yè)、港口、臨港產(chǎn)業(yè)等布局的影響，應(yīng)以最大限度促進(jìn)城市產(chǎn)業(yè)發(fā)展為目的，其線位布局應(yīng)符合城市產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，以直伸港口腹地、緊鄰臨港產(chǎn)業(yè)及周邊企業(yè)密集區(qū)為宜。

（3）鐵路后方通道能力。鐵路后方通道能力包括港口集疏運(yùn)鐵路擬銜接的鐵路干線、支線、接軌站及銜接的鐵路樞紐通過能力，是港口集疏運(yùn)鐵路物資實(shí)現(xiàn)快速集散、順暢直通的重要保障，對(duì)港口集疏運(yùn)鐵路的接軌方案和列車開行方案有著直接影響。因此，在港口集疏運(yùn)鐵路布局時(shí)，應(yīng)同步開展鐵路后方通道能力分析，以滿足港口集疏運(yùn)鐵路近、遠(yuǎn)期運(yùn)輸需求為基礎(chǔ)，進(jìn)一步研究后方運(yùn)輸通道的補(bǔ)強(qiáng)措施及替代方案。

（4）地方各項(xiàng)規(guī)劃。重點(diǎn)為城市規(guī)劃和土地利用規(guī)劃，其中城市規(guī)劃包括城市總體規(guī)劃、控制性詳細(xì)規(guī)劃、修建性詳細(xì)規(guī)劃，土地利用規(guī)劃包括土地利用總體規(guī)劃、土地利用詳細(xì)規(guī)劃、土地利用專項(xiàng)規(guī)劃。由于城市規(guī)劃和土地利用規(guī)劃對(duì)港口集疏運(yùn)鐵路布局產(chǎn)生決定性的約束作用，直接決定線位布局是否成立。因此，港口集疏運(yùn)鐵路布局應(yīng)符合經(jīng)過地區(qū)的城市規(guī)劃和土地利用規(guī)劃，緊鄰城市既有和規(guī)劃工業(yè)區(qū)，優(yōu)先占用城市建設(shè)用地、不占用或少占用基本農(nóng)田。

（5）外界環(huán)境。外界環(huán)境包括外界自然環(huán)境和外界經(jīng)營(yíng)環(huán)境，外界自然環(huán)境對(duì)港口集疏運(yùn)鐵路的線路走向及建設(shè)成本影響較大，如經(jīng)過地區(qū)的地質(zhì)、地形、氣象、水文、文物古跡、人文景觀等；外界經(jīng)營(yíng)環(huán)境對(duì)港口集疏運(yùn)鐵路的經(jīng)營(yíng)效益影響較大，包括地方政府支持港口、企業(yè)發(fā)展，支持公路、鐵路發(fā)展，維持運(yùn)輸市場(chǎng)平衡等方面的政策及市場(chǎng)定價(jià)機(jī)制等。港口集疏運(yùn)鐵路布局應(yīng)盡量選取地形條件優(yōu)良，市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)環(huán)境良好的區(qū)域，以最大限度降低鐵路建設(shè)成本，提高鐵路收益，縮短投資回收年限。

2 港口集疏運(yùn)鐵路布局理論分析

港口集疏運(yùn)鐵路布局應(yīng)以“降低貨物運(yùn)輸成本，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)貨物快速、高效、綠色、環(huán)保運(yùn)輸”為目的，直伸港口腹地，以港口為支點(diǎn)輻射周邊，充分體現(xiàn)運(yùn)能與需求的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。因此，港口集疏運(yùn)鐵路布局在考慮運(yùn)能與需求匹配模型、企業(yè)運(yùn)輸成本最優(yōu)評(píng)價(jià)模型定量分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際測(cè)算提出最優(yōu)方案。

2.1 模型的建立

（1）運(yùn)能與需求匹配模型。港口集疏運(yùn)鐵路布局方案研究，首先應(yīng)進(jìn)行既有港口集疏運(yùn)能力及銜接后方運(yùn)輸通道 (包括線路、車站、樞紐) 能力與地區(qū)內(nèi)適合鐵路運(yùn)輸需求間的匹配限定，如果匹配條件同時(shí)滿足，則對(duì)既有港口集疏運(yùn)鐵路進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)；如果不能同時(shí)滿足，則采取新建港口集疏運(yùn)鐵路方案研究。在此基礎(chǔ)上，建立約束模型為

式中：K1為既有港口集疏運(yùn)鐵路運(yùn)能與需求間約束匹配條件；K2為與既有港口集疏運(yùn)鐵路相銜接的后方運(yùn)輸通道運(yùn)能與需求間約束匹配條件；Yi為第i個(gè)港口或企業(yè)、臨港產(chǎn)業(yè)發(fā)出的適合鐵路運(yùn)輸?shù)呢浳镞\(yùn)輸量，t 或?qū)?d；Ti為第i個(gè)港口或企業(yè)、臨港產(chǎn)業(yè)到達(dá)的適合鐵路運(yùn)輸?shù)呢浳镞\(yùn)輸量，t 或?qū)?d；Ni1為第i個(gè)既有港口集疏運(yùn)鐵路的現(xiàn)狀運(yùn)輸能力，t 或?qū)?d；Ni2為第i個(gè)既有港口集疏運(yùn)鐵路可以增加的潛在運(yùn)輸能力，t 或?qū)?d；Eis為與第i個(gè)既有港口集疏運(yùn)鐵路相銜接的第s個(gè)后方運(yùn)輸通道的現(xiàn)狀貨物運(yùn)輸量 (不含第i個(gè)既有港口集疏運(yùn)鐵路至第s個(gè)后方運(yùn)輸通道的貨物運(yùn)輸量)，t 或?qū)?d；為與第i個(gè)既有港口集疏運(yùn)鐵路相銜接的第s個(gè)后方運(yùn)輸通道的現(xiàn)狀運(yùn)輸能力，t 或?qū)?d；為與第i個(gè)既有港口集疏運(yùn)鐵路相銜接的第s個(gè)后方運(yùn)輸通道可以增加的潛在運(yùn)輸能力，t 或?qū)?d。

（2）企業(yè)運(yùn)輸成本最優(yōu)評(píng)價(jià)模型。通過約束條件匹配限定，確定需要布局新建港口集疏運(yùn)鐵路后，引入運(yùn)輸成本最優(yōu)評(píng)價(jià)模型 (模型中的貨物運(yùn)輸量均為經(jīng)規(guī)劃港口集疏運(yùn)鐵路運(yùn)輸?shù)呢浳镞\(yùn)輸量) 為

式中：F為港口及周邊企業(yè)、臨港產(chǎn)業(yè)經(jīng)規(guī)劃港口集疏運(yùn)鐵路運(yùn)輸?shù)呢浳锟傔\(yùn)輸成本，萬元/a；為第i個(gè)港口或周邊企業(yè)、臨港產(chǎn)業(yè)至目的地b采取第c種運(yùn)輸方式的貨物運(yùn)輸量，為第i個(gè)港口或周邊企業(yè)、臨港產(chǎn)業(yè)至目的地b采取第c種運(yùn)輸方式的運(yùn)輸單價(jià)，萬元/(t · km)；為貨源地b至第i個(gè)港口或周邊企業(yè)、臨港產(chǎn)業(yè)采取第c種運(yùn)輸方式的貨物運(yùn)輸量，t；為貨源地b至第i個(gè)港口或周邊企業(yè)、臨港產(chǎn)業(yè)采取第c種運(yùn)輸方式的運(yùn)輸單價(jià)，萬元/(t · km)。

對(duì)運(yùn)輸成本最優(yōu)的港口集疏運(yùn)鐵路布局方案，仍然需要進(jìn)行后方通道運(yùn)能與需求匹配限定，建立約束模型為

2.2 模型的求解

（1）步驟 1。確定地區(qū)內(nèi)港口及周邊企業(yè)、臨港產(chǎn)業(yè)鐵路運(yùn)輸需求，分析地區(qū)既有鐵路現(xiàn)狀，如果地區(qū)內(nèi)無港口集疏運(yùn)鐵路，則直接考慮規(guī)劃新建，并進(jìn)行步驟 3；如果地區(qū)內(nèi)有港口集疏運(yùn)鐵路，則進(jìn)行運(yùn)能與需求匹配限定，并進(jìn)行步驟 2。

（2）步驟 2。將鐵路運(yùn)輸需求、既有港口集疏運(yùn)鐵路及銜接后方運(yùn)輸通道能力等相關(guān)數(shù)據(jù)分別代入公式 ⑴、公式 ⑵ 進(jìn)行K1，K2約束條件匹配限定，如果同時(shí)滿足約束條件，則對(duì)既有港口集疏運(yùn)鐵路進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，不再布局新建港口集疏運(yùn)鐵路；如果不能同時(shí)滿足約束條件，則考慮布局新建港口集疏運(yùn)鐵路，并進(jìn)行步驟 3。

（3）步驟 3。結(jié)合港口集疏運(yùn)鐵路布局影響因素，按照鐵路選線有關(guān)規(guī)定及辦法，選取符合選址條件、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)可行的線路方案為備選方案，并將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式 ⑶ 進(jìn)行備選方案運(yùn)輸成本最優(yōu)評(píng)價(jià)比選。

（4）步驟 4。將步驟 3 比選結(jié)果按照由小到大順序依次進(jìn)行K3約束條件匹配限定，如果滿足匹配限定，則該方案為選定方案；否則舍棄方案，再對(duì)運(yùn)輸成本次大方案進(jìn)行匹配限定，直至K3約束條件成立為止。如果所有方案K3均不成立，則選取后方運(yùn)輸通道能力最大方案為選定方案，超出運(yùn)輸需求的研究運(yùn)輸替代方案。

3 日照市嵐山區(qū)港口集疏運(yùn)鐵路布局方案分析

3.1 既有運(yùn)能與需求匹配分析

嵐山區(qū)既有港口集疏運(yùn)鐵路為坪嵐鐵路，該鐵路為單線、內(nèi)燃、地方鐵路，受鐵路運(yùn)營(yíng)條件、管理模式等因素影響，目前坪嵐鐵路最大運(yùn)輸能力約為 2 000 萬 t/a。與此同時(shí)，經(jīng)過與坪嵐鐵路控股公司山東高速集團(tuán)對(duì)接，目前通過增建碑廓站工程，預(yù)計(jì)可以增加坪嵐鐵路運(yùn)輸能力約 200 萬 t/a。此外，經(jīng)過調(diào)研，嵐山區(qū)鐵路客戶主要包括嵐橋集團(tuán)、山鋼集團(tuán)、日鋼集團(tuán)等，吸引港口主要包括嵐橋港、嵐山港等，臨港企業(yè)主要包括山鋼精品鋼基地，運(yùn)輸貨物以發(fā)往河南安陽、河北邯鄲等地的鐵礦石、油品、鋼材、集裝箱，以及來自山西長(zhǎng)治、陜西韓城等地的煤炭、焦炭為主。經(jīng)過測(cè)算，預(yù)計(jì)日照市嵐山區(qū)港口近期鐵路運(yùn)輸需求為5 900 萬 t (其中發(fā)送量為 4 200 萬 t)，遠(yuǎn)期鐵路運(yùn)輸需求為 9 100 萬 t (其中發(fā)送量為 6 400 萬 t)。

按預(yù)測(cè)運(yùn)輸需求對(duì)K1，K2約束條件進(jìn)行匹配限定，由公式 ⑴ 得到K1= (4 200+1 700)/(2 000 +200) = 2.68＞1，不滿足限定條件。由于約束條件K1，K2只要一個(gè)不滿足就直接選定布局新建港口集疏運(yùn)鐵路，因而無需再進(jìn)行K2約束條件匹配限定，直接選定嵐山區(qū)布局新建港口集疏運(yùn)鐵路方案。

3.2 新建港口集疏運(yùn)鐵路方案分析

根據(jù)鐵路選線規(guī)定及辦法[2-6]，充分考慮港口集疏運(yùn)鐵路布局影響因素，并與日照市政府、嵐山區(qū)政府對(duì)接，選取符合選址條件、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)可行方案為備選方案，主要包括沿青連鐵路 (青島北—贛榆北)、高興站接軌，以及沿 G204 國(guó)道、巨峰站東端區(qū)間線路接軌方案，嵐山區(qū)港口集疏運(yùn)鐵路規(guī)劃方案示意圖如圖 1 所示。

（1）企業(yè)運(yùn)輸成本測(cè)算。根據(jù)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，近期嵐山區(qū)鐵路運(yùn)輸需求為 5 900 萬 t，坪嵐鐵路增開碑廓站后具備 2 200 萬 t 運(yùn)輸能力，按照充分利用既有港口集疏運(yùn)設(shè)施的原則，規(guī)劃新建的港口集疏運(yùn)鐵路近期承擔(dān)運(yùn)量暫按 2 700 萬 t 考慮。按貨物流向，沿青連鐵路方案和沿 G204 國(guó)道方案銜接后方運(yùn)輸通道均為新石鐵路、瓦日鐵路 (瓦塘—日照南)?？紤]到瓦日鐵路在山東地區(qū)通達(dá)性較差，至山東、山西、陜西、河南北部等地以經(jīng)新石鐵路運(yùn)輸為最優(yōu)徑路，至安陽、邯鄲、邢臺(tái)等地則以經(jīng)瓦日鐵路運(yùn)輸為最優(yōu)徑路。按上述徑路，沿青連鐵路方案平均運(yùn)距暫按 610 km 計(jì)列、沿 G204 國(guó)道方案平均運(yùn)距暫按586 km計(jì)列，鐵路運(yùn)價(jià)率暫按 0.16 元/(t · km)[7]計(jì)列。

將上述數(shù)據(jù)代入公式⑶進(jìn)行運(yùn)輸成本測(cè)算，沿青連鐵路方案的企業(yè)運(yùn)輸總成本為 minF青連鐵路=2 700×610×0.16 = 26.4 億元/a；沿 G204 國(guó)道方案的企業(yè)運(yùn)輸總成本為 minFG204=2 700×586×0.16 =25.3 億元/a。minF青連鐵路＞minFG204，結(jié)果表明沿G204 國(guó)道方案優(yōu)于沿青連鐵路方案。

（2）后方運(yùn)輸通道能力分析。沿青連鐵路方案和沿 G204 國(guó)道方案銜接后方運(yùn)輸通道均為新石鐵路、瓦日鐵路。按照中國(guó)鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司2017 年列車運(yùn)行圖技術(shù)資料，新石鐵路追蹤間隔7 min、平圖通過能力 188.6 對(duì)/d，車流密集區(qū)段現(xiàn)圖定旅客列車 16 對(duì)/d、貨物列車 73 對(duì)/d；瓦日鐵路追蹤間隔 7 min、平圖通過能力 188.6 對(duì)/d，車流密集區(qū)段現(xiàn)圖定貨物列車 22 對(duì)/d。為簡(jiǎn)便計(jì)算，將規(guī)劃港口集疏運(yùn)鐵路運(yùn)量 2 700 萬 t 換算成列車對(duì)數(shù)(暫按 27 對(duì)/d) 進(jìn)行測(cè)算，綜合考慮后方通道沿線運(yùn)量增長(zhǎng)情況及魯南高速鐵路 (日照—蘭考) 的建成投產(chǎn)，預(yù)計(jì)近期新石鐵路旅客列車 16 對(duì)/d、貨物列車 80 對(duì)/d，瓦日鐵路旅客列車 4 對(duì)/d、貨物列車50 對(duì)/d[8]。新石鐵路旅客列車扣除系數(shù)暫按 2.4、瓦日鐵路旅客列車扣除系數(shù)暫按 2.0 計(jì)列；貨物列車扣除系數(shù)均按 1.0 計(jì)列；單線波動(dòng)系數(shù)取值 1.1、雙線波動(dòng)系數(shù)取值 1.2。

圖 1 嵐山區(qū)港口集疏運(yùn)鐵路規(guī)劃方案示意圖Fig1 Diagram of port access railway for Lanshan district

將上述數(shù)據(jù)代入公式 ⑷ 進(jìn)行K3約束條件匹配限定，經(jīng)測(cè)算，新石鐵路K3= (16×2.4 + 80×1.0)×1.2/188.6 = 0.75＜1；瓦日鐵路K3= (4×2.4 + 50×1.0)×1.2/188.6 = 0.38＜1，均滿足匹配限定條件。

綜上，規(guī)劃港口集疏運(yùn)鐵路布局方案應(yīng)選沿G204 國(guó)道、巨峰站東端區(qū)間線路接軌方案，由于既有坪嵐鐵路分流影響，近期規(guī)劃港口集疏運(yùn)鐵路運(yùn)量約為 2 700 萬 t，按照鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范中“平原、丘陵地區(qū)單線鐵路最大輸送能力為 3 100 萬 t～3 500 萬 t”規(guī)定，建議初期按單線 (預(yù)留雙線) 方案實(shí)施。

4 結(jié)束語

港口集疏運(yùn)鐵路是港口、周邊企業(yè)、臨港產(chǎn)業(yè)物資實(shí)現(xiàn)快速集散的重要途徑，是打通海鐵聯(lián)運(yùn)“最后一公里”的關(guān)鍵[9]。在嵐山區(qū)規(guī)劃建設(shè)港口集疏運(yùn)鐵路，作為嵐山地區(qū)港口集疏港支線鐵路，以服務(wù)嵐山港、嵐橋港、山鋼精品鋼基地及周邊企業(yè)、臨港產(chǎn)業(yè)為核心，承擔(dān)國(guó)內(nèi)外煤炭、焦炭等原材料的到達(dá)，以及鐵礦石、油品、鋼材、集裝箱等物資的發(fā)送業(yè)務(wù)，對(duì)促進(jìn)嵐山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高港口競(jìng)爭(zhēng)能力、緩解交通壓力、改善交通環(huán)境、提升鐵路市場(chǎng)份額、實(shí)現(xiàn)海鐵聯(lián)運(yùn)無縫銜接具有重要意義。

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