新建龍巖至龍川高速鐵路速度目標值選擇研究

徐文浩

(中鐵設(shè)計咨詢集團有限公司，北京 100055)

速度目標值是高速鐵路主要技術(shù)標準的核心，是確定項目規(guī)模、設(shè)備配置、工程投資的重要基礎(chǔ)，直接控制著線路設(shè)計參數(shù)、列車總體技術(shù)條件、列車運行控制及通信信號系統(tǒng)、關(guān)系著鐵路在旅客運輸市場中的競爭能力，因此合理確定速度目標值對鐵路項目至關(guān)重要[1-3]。選擇合適的速度目標值應(yīng)綜合分析項目在鐵路網(wǎng)中的作用、客流特點、運輸需求、工程投資及財務(wù)效益等，并符合旅行時間目標值的要求[4,5]。本文結(jié)合新建龍巖經(jīng)梅州至龍川鐵路(以下簡稱“雙龍高鐵”)，從項目的功能定位、客流特征、時間目標值、工程投資與效益、與相鄰高速鐵路的協(xié)調(diào)等方面對速度目標值選擇進行系統(tǒng)分析和研究。

1 雙龍高鐵概況

雙龍高鐵是杭州—廣州快速客運通道的組成部分，它連接杭長客專、合?？蛯?、南三龍鐵路、贛瑞龍鐵路、龍漳(廈)鐵路、梅汕客專、贛深客專等線路，是長三角與珠三角、閩粵間高速客運通道的組成部分，同時也是我國高速客運網(wǎng)的重要組成部分[6]。

該項目位于福建省和廣東省境內(nèi)，東起福建省龍巖市，途經(jīng)上杭縣、武平縣進入廣東省境內(nèi)，經(jīng)蕉嶺縣、梅州市、興寧市、五華縣，西訖龍川縣，線路大致呈東北至西南走向，新建正線全長約265 km(其中福建省境內(nèi)約78 km，廣東省境內(nèi)約187 km)。項目東與南三龍鐵路、浦梅鐵路、贛瑞龍鐵路、龍漳(廈)鐵路相聯(lián)，西與在建的贛深客專相通，中與在建梅汕客?；ネ?。

2 客流特點

雙龍高鐵是長三角經(jīng)海峽西岸經(jīng)濟區(qū)聯(lián)系珠三角地區(qū)重要的輔助通道，也是聯(lián)系閩粵兩省內(nèi)陸高速鐵路通道的重要組成部分，全線以承擔長途跨線客流為主，兼顧沿線大城市間城際客流。根據(jù)雙龍高速鐵路客流預(yù)測，對旅客運距按照0～500 km(短途)， 500～1 000 km(中途)， 1 000 km 及以上(長途)進行劃分。從客流構(gòu)成看，雙龍高鐵客流大部分以長途客流為主，約占 71%，其次為短途客流約占17%，中途客流約占12%。龍川～梅州段主要承擔粵東、梅州地區(qū)與南昌、長沙、武漢、重慶、成都等西北方向間的長途客流和部分梅州地區(qū)與廣州、深圳方向間的城際客流。梅州～龍巖段主要承擔滬寧杭及福州、廈門～梅州，廣深～龍巖、三明、南平等方向間的城際客流。從長途客流和城際中短途客流分布方向和比例看，速度目標值適宜按照龍川～梅州、梅州～龍巖段分段研究。

3 時間目標值的選擇

3.1 運輸市場對時間目標值的要求

龍巖至龍川間的主要交通方式為高速公路和鐵路，高速公路運距約280 km(由廈蓉、上蛟、長深、梅河、汕昆等高速公路相關(guān)路段組成)，旅行時間約3.5 h。鐵路出行經(jīng)本線的運營長度約295 km，考慮到公路機動靈活，能提供“門到門”服務(wù)，為確保雙龍高鐵在運輸市場中的競爭力，扣除鐵路出行附加時間后，龍巖至龍川時間目標值宜控制在2.0 h以內(nèi)。由于龍巖至古田會址站(位于龍巖市)利用既有贛瑞龍鐵路，出行時間最短需要15 min，則本線古田會址～龍川西間的時間目標值分配為1 h 45 min。

3.2 區(qū)域都市圈發(fā)展對時間目標值的要求

雙龍高鐵跨越廣東省和福建省，從區(qū)域都市圈發(fā)展分析，本線可拉近梅州市及沿線縣市與廣東省廣州、深圳等珠三角主要城市之間的距離，可拉近上杭、武平等縣市與龍巖、廈門、福州等福建省主要城市之間的距離。梅州地區(qū)有大量始發(fā)終到列車，主要去往廣州、深圳、汕頭方向。龍川西接軌的贛深高鐵為350 km/h，本線梅州西經(jīng)龍川西至深圳北的運營長度約320 km，至廣州東的運營距離約333 km，本線速度目標值采用250 km/h就可以在運輸市場上取得明顯的優(yōu)勢，但如提高到350 km/h，則更有利于將梅州市納入廣(深)梅“1 h城市圈”，滿足梅州百姓對縮短時空距離、加快經(jīng)濟發(fā)展的迫切愿望。

根據(jù)目前部分恢復(fù)350 km/h的京滬高鐵列車旅行速度的分析，沿線停站2～3次的列車旅行速度在290～300 km/h左右，可見，若梅州～龍川段采用350 km/h，則有望將梅州與廣州、深圳間的旅行時間控制在70 min以內(nèi)，基本實現(xiàn)廣(深)梅“1 h城市圈”目標(廣梅間一站直達67 min、深梅間一站直達65 min)，按照70 min以內(nèi)的目標，分配到梅州～龍川段的旅行時間在25 min以內(nèi)。

因此，考慮廣(深)梅“1 h城市圈”發(fā)展需求，龍巖～梅州段分配時間目標值在1 h左右，梅州～龍川段時間目標值宜控制在30 min以內(nèi)。

3.3 路網(wǎng)通道對時間目標值的需求分析

雙龍高鐵是長三角與珠三角、閩粵間高速客運通道的組成部分，從路網(wǎng)要求出發(fā)，粵東、梅州～西北方向間長途客流尚應(yīng)考慮與民航的競爭。杭州、廈門節(jié)點至廣州節(jié)點間航空的飛行時間約為2 h、1 h，而其鐵路運距分別約為 1 496 km、731 km。由于合福高鐵速度目標值為350 km/h，南三龍鐵路為200 km/h，福廈、廈深鐵路為200 km/h(設(shè)計速度250 km/h)，梅汕客專采用250 km/h，因此，廈門節(jié)點～廣州節(jié)點間高速客車主要選擇350 km/h標準的沿海高鐵，如這部分高鐵列車轉(zhuǎn)入本線運行，則很難與航空競爭，這些客車主要是為沿線客流服務(wù)，也可開行“夕發(fā)朝至”客車吸引長途客流，其全程旅行時間一般為8～10 h，則本段時間不受控制。汕頭～武漢的鐵路運程達1 200 km，而汕頭～北京的鐵路運程達2 300 km，根據(jù)目前高鐵與航空的競爭經(jīng)驗，為保證本線與航空的相對競爭優(yōu)勢，旅行時間不應(yīng)大于通道內(nèi)航空旅行時間，鐵路附加時間按1 h考慮，汕頭至武漢鐵路運行時間應(yīng)分別控制在4.5 h，速度目標值應(yīng)達到350 km/h，分配到梅州～龍川段(約110 km)時間目標值約30 min，汕頭、梅州～北京適宜開行“夕發(fā)朝至”客車。

3.4 時間目標值選擇

綜上所述，雙龍高鐵各種客流對時間目標值的要求是不一樣的，在效益最大化的原則下，建議龍巖至梅州段時間目標值采用1.0 h左右，梅州至龍川段時間目標值采用30 min左右。

4 速度目標值的選擇

根據(jù)國家《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃(2016～2030)》，高速鐵路主通道規(guī)劃新增項目原則采用時速250 km及以上標準(地形地質(zhì)及氣候條件復(fù)雜困難地區(qū)可以適當降低)，其中沿線人口城鎮(zhèn)稠密、經(jīng)濟比較發(fā)達、貫通特大城市的鐵路可采用時速 350 km標準。雙龍高鐵地處東部人口稠密地區(qū)，是一條以長途客流以及長三角、珠三角區(qū)域城際客流為主的高速鐵路，其速度目標值宜選擇 250 km /h及以上，且宜高不宜低。因此結(jié)合本線客流特點、工程投資、經(jīng)濟效益、路網(wǎng)協(xié)調(diào)等因素，本次速度目標值分段研究了 250 km /h、350 km /h兩個方案。

4.1 對工程投資的影響分析

4.1.1 龍巖至梅州段

針對250 km /h、350 km /h兩個不同速度目標值的方案進行工程經(jīng)濟比較。比較范圍為古田會址(不含)至梅州西(不含)即CK0+000～CK166+394。其中古田會址出站端受既有贛瑞龍鐵路隧道的間距控制，采用18號道岔引出，CK0+600～CK4+200段線路分左、右線采用R=1 400 m半徑，該段線路限速至160 km/h；CK156+800～CK166+394線路引入梅州站和梅州西站，限速至160 km/h，將以上兩限速段也一起納入進行工程經(jīng)濟比較。250 km/h速度目標值方案：線路長度164.442 km，橋隧總長136.620 km，主要工程投資2 282 209.96萬元，旅行時間42 min；350 km/h速度目標值方案：線路長度164.887 km，橋隧總長142.242 km，主要工程投資2 502 737.76萬元，旅行時間33 min。350 km/h方案較250 km/h方案增加投資22.05億元(節(jié)省旅行時間9 min)，增加投資均較多，節(jié)時比為24 503萬元/min，節(jié)時比較高，可見該段選擇250 km/h方案更經(jīng)濟合理。

4.1.2 梅州至龍川段

梅州至龍川段，同樣針對250 km/h、350 km/h兩個不同速度目標值的方案進行工程經(jīng)濟比較。250 km/h速度目標值方案：線路長度98.256 km，橋隧總長82.318 km，主要工程投資1 197 049.24萬元，旅行時間29 min；350 km/h速度目標值方案：線路長度97.880 km，橋隧總長82.703 km，主要工程投資1 299 732.80萬元，旅行時間22 min。350 km/h方案較250 km/h方案增加投資10.27億元(節(jié)省旅行時間7 min)，節(jié)時比為14 669.08萬元/ min，可見250 km/h方案較350 km/h方案增加的旅行時間較多，節(jié)時比在可接受范圍內(nèi)，該段選擇350 km/h方案更適宜。

4.2 時間目標值的適應(yīng)性

雙龍高鐵梅州西～龍川西段運營距離約100 km，根據(jù)牽引計算結(jié)果，350 km/h方案的運行時間為22 min，較250 km/h方案縮短7 min。相較于20～25 min的時間目標，對應(yīng)速度目標值應(yīng)宜采用350 km/h。

龍巖～梅州段經(jīng)贛瑞龍既有線28 km，經(jīng)本線156 km，合計184 km，其中經(jīng)贛瑞龍線的龍巖～古田會址段運行時間為15 min。本線在采用250 km/h、350 km/h速度方案時，運行時間分別為42、33 min，龍巖～梅州全段運行時間分別為57 min、48 min，可見，該段采用250 km/h以上均可滿足1 h時間目標，并可留下停站方案調(diào)整余地。

4.3 經(jīng)濟效益比較

根據(jù)客流、工程投資、運價與運營成本、列車購置費等，測算了全線 250 km/h，全線 350 km/h，龍巖～梅州250 km/h、梅州～龍川350 km/h三個方案的經(jīng)濟效益，各方案的國民經(jīng)濟內(nèi)部收益率依次為 9.1%、10.01%、 9.39%，項目全投資財務(wù)內(nèi)部收益率依次為 0.06%、 1.56%、0.94%。結(jié)果表明，各方案的經(jīng)濟效益基本相當，全線350 km /h方案的社會效益與財務(wù)效益略微占優(yōu)，但是考慮現(xiàn)行高鐵綜合運價率為250 km/h等級動車0.29元/(人·km)、350 km/h等級動車0.52元/(人·km)，后者提高了79%；設(shè)計時速200 km以上的高鐵動車組列車一、二等座旅客票價，由鐵路運輸企業(yè)依據(jù)價格法律法規(guī)自主制定，即未來的高鐵運價完全取決于其市場競爭能力。目前市場反映200～250 km/h動車票價偏低，有較大的上升空間，如東南沿海的杭深通道動車組列車綜合運價率已提高至0.37元/(人·km)，時速160 km的廣深線二等座運價率早已達0.572元/(人·km)，因此，250 km/h方案將來的財務(wù)效益也會有所改善。綜合考慮，建議采用龍巖～梅州250 km/h、梅州～龍川350 km/h方案，不同速度目標值方案財務(wù)效益如表1所示。

4.4 與相鄰高速鐵路的協(xié)調(diào)

表1 不同速度目標值方案財務(wù)效益表

從功能定位上看，本線將與杭長客專、合福客專、南三龍鐵路、廣梅汕客專、贛深客專共同構(gòu)成杭州至廣州的快速客運通道。此外還承擔廈門、汕頭、梅州與深圳、廣州間的中短途客流。相關(guān)線路有南三龍鐵路(200 km/h)、龍漳(廈)鐵路(200 km/h)、贛瑞龍鐵路(200 km/h)、梅汕客專(250 km/h)、贛深客專(350 km/h)、合?？蛯?350 km/h)、杭長客專(350 km/h)。

龍巖～梅州段采用250 km/h方案可與梅汕客專、南三龍鐵路、贛瑞龍鐵路、龍漳(廈)線相匹配。同時普速列車具備上線運行條件，利于充分利用新線實現(xiàn)客貨分線運輸，既有線能力緊張局勢可以得到緩解。缺點是：不利于提高梅州至龍川段速度等級，與贛深、廣汕等350 km/h等級相鄰路網(wǎng)不能形成同一標準，到達本線的350 km/h G字頭動車在龍川即下線，不利于延長和擴大350 km/h動車的開行范圍；本線開行的250 km/h等級D字頭動車在贛深、廣汕客專上運行，與G字頭動車混合開行，影響相鄰線運輸效率，不利于相鄰線提高通過能力。因此，從與相鄰線路標準匹配的角度分析，本段速度目標值宜為250 km/h，并預(yù)留進一步提速條件。

梅州～龍川段采用350 km/h方案可與銜接贛深客專相一致，利于延長和擴大350 km/h動車的開行范圍，提高服務(wù)品質(zhì)，本線開行的350 km/h等級G字頭動車在贛深、廣汕客專上運行不影響相鄰線運輸組織模式，有利于相鄰線提高運輸效率和通過能力。同時，350 km/h等級G字頭動車在梅州至龍巖、梅州至汕頭段可按下線至250 km/h客專運行的模式開行，運輸組織順暢。

綜上分析，雙龍鐵路宜采用龍巖～梅州段 250 km/h、梅州～龍川段 350 km/h的速度目標值方案。

5 結(jié)束語

在對雙龍高鐵的區(qū)域位置、功能定位、客流特點分析的基礎(chǔ)上，分段研究確定了雙龍高鐵龍巖～梅州段的時間目標值為1 h內(nèi)、梅州～龍川段的時間目標值為 30 min內(nèi)。進而通過對工程投資的影響、時間目標值的適應(yīng)性、經(jīng)濟效益分析和與相鄰高鐵的協(xié)調(diào)配合分析，研究推薦采用龍巖～梅州段 250 km/h、梅州～龍川段 350 km/h的速度目標值方案。該方案總體上不僅與相鄰高鐵線路協(xié)調(diào)統(tǒng)一、符合項目功能定位、適應(yīng)時間目標值需求、經(jīng)濟效益較好，且與通道標準一致、運輸質(zhì)量會較高。