西北至西南鐵路客運(yùn)新通道規(guī)劃布局研究

陳希榮

(軌道交通工程信息化國家重點(diǎn)實驗室(中鐵一院),西安 710043)

隨著國家中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃的逐步實施[1]，區(qū)域性大能力、高標(biāo)準(zhǔn)的鐵路運(yùn)輸通道日趨完善。西北五省區(qū)和西南五省區(qū)市作為國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的核心發(fā)展區(qū)，近年社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。伴隨對外交流的強(qiáng)烈需求，對高等級鐵路運(yùn)輸通道依存感日漸明顯，地方政府對高標(biāo)準(zhǔn)通道的建設(shè)呼聲也逐年高漲，目前區(qū)域間已相繼建成一定規(guī)模的鐵路通道且對區(qū)間經(jīng)濟(jì)合作發(fā)展提供一定支撐[2-6]，但相較于中東部發(fā)達(dá)地區(qū)間多層級鐵路通道的加快建設(shè)，西北與西南區(qū)際間的高標(biāo)準(zhǔn)鐵路通道仍然缺失。因此，如何結(jié)合區(qū)域間經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢，在西北與西南區(qū)域錯綜復(fù)雜的既有路網(wǎng)基礎(chǔ)上確定一條新的高標(biāo)準(zhǔn)鐵路客運(yùn)通道，顯得尤為必要和迫切。

1 西北與西南區(qū)域鐵路運(yùn)輸通道存在的主要問題

1.1 西北與西南區(qū)域鐵路網(wǎng)現(xiàn)狀

我國西北包含陜西、寧夏、甘肅、青海和新疆五省區(qū)，西南包含四川、重慶、云南、貴州和西藏五省區(qū)市，西北、西南共10省區(qū)市，國土面積534萬km2，有隴海線、蘭新線、京包蘭線、青藏線、蘭渝線、包西線、寶中線、寶成線、襄渝線、渝黔線、成昆線、成貴線，貴廣高鐵、成渝高鐵、西成高鐵、大西高鐵、鄭西高鐵等多條國鐵路網(wǎng)干線。

截止2019年底，西北、西南區(qū)域鐵路網(wǎng)規(guī)模達(dá)到3.5萬 km，占全國鐵路總里程的25%，路網(wǎng)密度64.8 km/萬km2，僅為全國的44%；電氣化率63%、復(fù)線率48%，分別為全國平均水平的88%、80%；高速鐵路里程僅達(dá)到8100 km，占全國高鐵網(wǎng)總規(guī)模的22%。目前，承擔(dān)西北與西南區(qū)際交流的通道主要有時速80～120 km的寶成鐵路、時速160 km的蘭渝鐵路及時速250 km的西成高鐵。由此可見，西北、西南區(qū)域鐵路網(wǎng)呈現(xiàn)覆蓋不足、通道單一、連接不暢、線路等級普遍不高等特征。

1.2 西北與西南區(qū)域鐵路網(wǎng)規(guī)劃

根據(jù)國家《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，為滿足快速增長的客運(yùn)需求，優(yōu)化拓展區(qū)域發(fā)展空間，在“四縱四橫”高速鐵路的基礎(chǔ)上，發(fā)展需要的高速鐵路，形成“八縱八橫”主通道骨架。其中，與西北和西南區(qū)域相關(guān)的高速鐵路主通道有：京昆通道、包(銀)海通道、蘭(西)廣通道、京蘭通道、青銀通道、陸橋通道、沿江通道、廈渝通道、廣昆通道等。同時，《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中明確在普速鐵路網(wǎng)建設(shè)方面要擴(kuò)大中西部路網(wǎng)覆蓋。

由此可知，未來西北、西南區(qū)域?qū)⒔ǔ晌鲗幹脸啥艰F路，包頭經(jīng)西安、重慶、貴陽、南寧至?？阼F路，格爾木至成都鐵路、銀川至西安鐵路、西安至武漢高鐵、成都至昆明高鐵、重慶至鄭州高鐵等重大項目。

1.3 西北與西南區(qū)際鐵路通道存在問題

從西北至西南區(qū)際間鐵路通道來看，主要由蘭渝鐵路、西寧至成都鐵路、包海高鐵通道、西康—襄渝鐵路、格成鐵路、寶成鐵路等組成，縱觀各鐵路通道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、通道位置和合理吸引范圍，通道分布不均勻，自東向西逐漸呈現(xiàn)稀疏特點(diǎn)，而且通道標(biāo)準(zhǔn)普遍不高，西北至西南地區(qū)間仍缺少一條徑直便捷的高標(biāo)準(zhǔn)客運(yùn)通道。西北至西南區(qū)際間鐵路通道情況詳見表1。

表1 西北至西南區(qū)際鐵路通道既有及規(guī)劃情況

2 西北與西南區(qū)際交流需求特征分析

2.1 需求總量預(yù)測

根據(jù)鐵路歷年OD檢索統(tǒng)計數(shù)據(jù)，西北與西南大區(qū)客運(yùn)量由2013年的23 776萬人增長為2019年的47 953萬人，貨運(yùn)量由2013年的33 277萬t增長為2019年的38 928萬t，客貨年均增長率分別為15.06%、3.19%。以2019年統(tǒng)計數(shù)據(jù)為預(yù)測基年數(shù)據(jù)，西北、西南各省區(qū)與全國各大區(qū)的客貨交流見表2、表3。

表2 2019年西北、西南與全國各區(qū)的客運(yùn)交流 萬人

表3 2019年西北、西南與全國各區(qū)的貨運(yùn)交流 萬t

結(jié)合全國鐵路客貨運(yùn)發(fā)展形勢以及區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃等，預(yù)測西北與西南客貨交流總量2025年將分別達(dá)到7.3億人、4.8億t，2035年達(dá)到10.2億人、5.2億t。

2.2 既有、規(guī)劃及在建通道運(yùn)輸適應(yīng)性分析

根據(jù)既有及在建規(guī)劃鐵路通道的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和在路網(wǎng)中的合理分工，將西北、西南與全國客貨交流進(jìn)行路網(wǎng)分配，并對各線能力進(jìn)行適應(yīng)性分析，詳見表4。

表4 西北西南區(qū)域相關(guān)鐵路通道及線路能力適應(yīng)性

由表4可見，西北與西南、華南、華東南方向的通道能力對運(yùn)輸需求的適應(yīng)性總體較好，從運(yùn)輸能力滿足需求角度分析，國家中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃項目實施后，路網(wǎng)供給條件可以滿足西北與西南區(qū)際客貨運(yùn)輸需求。

路網(wǎng)通道運(yùn)輸適應(yīng)性不僅要從滿足運(yùn)輸能力“量”的角度分析，更需要從滿足運(yùn)輸時效“質(zhì)”的角度分析。

西北與西南區(qū)際運(yùn)輸時效性主要針對旅客交流，分別選擇西北五省區(qū)省會城市至西南五省區(qū)省會城市的運(yùn)輸時間進(jìn)行分析，運(yùn)輸徑路選擇蘭(西)廣高鐵、蘭渝鐵路、銀西—西成高鐵、包海高鐵通道等。各省會節(jié)點(diǎn)間交流時間詳見表5。

由表5理論計算時間可知，西北與西南主要省會城市間旅行時速在160～200 km(不含拉薩節(jié)點(diǎn))，低于全國其他省會城市間的旅行時速平均值240 km，對于西部國土空間的廣袤和縱深特點(diǎn)，主要通道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)明顯偏低。

表5 西北西南區(qū)域相關(guān)鐵路通道距離時間矩陣分析

據(jù)此分析可見，西北至西南區(qū)際間的路網(wǎng)通道從能力供給角度分析，可以滿足運(yùn)輸供給需求，但從西北與西南區(qū)際間的旅客交流時效性和運(yùn)輸質(zhì)量方面分析，路網(wǎng)通道尚有供給方面的不足，需依托更高標(biāo)準(zhǔn)的高鐵干線，應(yīng)選擇合理徑路開辟西北至西南地區(qū)間的快捷、高標(biāo)準(zhǔn)新通道。

3 西北至西南區(qū)際鐵路客運(yùn)新通道規(guī)劃方案

3.1 規(guī)劃布局流程與方法

區(qū)際鐵路通道規(guī)劃是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)外多種因素綜合作用而成，具體可分為基礎(chǔ)分析、要素配置、方案評價三部分內(nèi)容。如圖1所示。

圖1 區(qū)際鐵路通道規(guī)劃布局流程

3.2 基于經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)聯(lián)系的通道布局方法

隨著鐵路通道規(guī)劃理論體系的逐步完善，已形成涵蓋四階段法、節(jié)點(diǎn)重要度法、交通區(qū)位法、系統(tǒng)分析法等在內(nèi)的方法體系，有效指導(dǎo)區(qū)域鐵路通道的空間布局[7-12]。近年來，隨著區(qū)域快速發(fā)展及城市群加快建設(shè)，線網(wǎng)規(guī)劃與通道布局研究的需求日趨突出[13-16]。因此，結(jié)合西南與西北區(qū)域產(chǎn)業(yè)互補(bǔ)性、經(jīng)濟(jì)互動性的特征，在傳統(tǒng)布局方法的基礎(chǔ)上引入經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強(qiáng)度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)差異度等指標(biāo)計算經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)聯(lián)系勢能進(jìn)行分析[17-22]，主要布局流程如下。

(1)通道節(jié)點(diǎn)遴選。綜合引入?yún)^(qū)域相關(guān)節(jié)點(diǎn)的社會經(jīng)濟(jì)水平、人口體量、行政地位等因素計算各節(jié)點(diǎn)的重要度，按重要度排序確定起終點(diǎn)與中間節(jié)點(diǎn)集。

(2)徑路謀劃與比選。綜合考慮區(qū)域節(jié)點(diǎn)間經(jīng)濟(jì)聯(lián)系、產(chǎn)業(yè)合作、運(yùn)輸聯(lián)系等因素，按照經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)聯(lián)系勢能大小進(jìn)行線路連接形成不同徑路，并對各徑路進(jìn)行綜合比選。

經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強(qiáng)度的計算公式如下

(1)

式中，Pi、Pj分別為地區(qū)i、地區(qū)j的人口規(guī)模；Ei、Ej分別為地區(qū)i、地區(qū)j的經(jīng)濟(jì)總量；lij為地區(qū)i與地區(qū)j之間的交通聯(lián)系程度；k為常數(shù)，一般取值為1。

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)差異度為

(2)

式中，xik為地區(qū)i第k產(chǎn)業(yè)產(chǎn)出占地區(qū)總產(chǎn)出的比重，且xi1+xi2+…+xin=1。

由此，確定經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)聯(lián)系勢能如下

Uij=Gij·Cij

(3)

(3)方案確定與輸出。根據(jù)各徑路方案比選結(jié)果，并結(jié)合相關(guān)上位規(guī)劃對通道方案進(jìn)一步優(yōu)化，輸出推薦方案。

3.3 通道規(guī)劃方案確定3.3.1 通道起終點(diǎn)選擇

西北至西南區(qū)際客運(yùn)新通道的起訖點(diǎn)首先要考慮對客流具有足夠的集疏和匯流功能，同時要考慮與既有、在建、規(guī)劃相鄰并行通道的布局和合理吸引范圍等因素，另外要考慮起訖點(diǎn)引入兩端鐵路樞紐的工程代價及條件、方案可行性和可實施性等。據(jù)此，按如下原則選擇通道起訖點(diǎn)。

原則一：考慮客流集疏和匯流功能。西北至西南區(qū)際客運(yùn)通道起訖點(diǎn)應(yīng)具備基礎(chǔ)客流集疏和匯流功能，原則上應(yīng)以省會城市為選擇范圍。西北地區(qū)客流集聚功能由強(qiáng)到弱依次為西安、蘭州、西寧、銀川，西南地區(qū)客流集聚功能由強(qiáng)到弱依此為重慶、成都、昆明、貴陽。

原則二：路網(wǎng)連通的兼顧功能?？瓦\(yùn)通道應(yīng)具備路網(wǎng)連通兼顧性，西北五省區(qū)各省會城市中，西安和蘭州的區(qū)位位置更具備路網(wǎng)連通兼顧性；而西南五省區(qū)市的五個省會直轄市城市中，成都和重慶的區(qū)位位置更具備路網(wǎng)連通兼顧性。

原則三：路網(wǎng)布局和節(jié)點(diǎn)銜接關(guān)系的合理性。根據(jù)路網(wǎng)布局和節(jié)點(diǎn)銜接關(guān)系的合理性，起點(diǎn)范圍的蘭州比西寧、西安、銀川具備更好的開辟更高標(biāo)準(zhǔn)客運(yùn)通道的路網(wǎng)基礎(chǔ)性條件。終點(diǎn)范圍的重慶比成都、昆明、貴陽具備更好的開辟更高標(biāo)準(zhǔn)客運(yùn)通道的路網(wǎng)基礎(chǔ)條件。

原則四：鐵路樞紐引入新通道的條件。根據(jù)西北五省區(qū)和西南五省區(qū)市鐵路樞紐總圖規(guī)劃，均具備引入新通道的基礎(chǔ)性條件，但西寧、銀川、成都、昆明的工程代價相對較高。

綜上分析，西北至西南區(qū)際鐵路客運(yùn)新通道起點(diǎn)應(yīng)選擇蘭州，終點(diǎn)應(yīng)選擇重慶。

3.3.2 通道主要經(jīng)由點(diǎn)選擇范圍確定

西北至西南區(qū)際鐵路客運(yùn)新通道以蘭州為起點(diǎn)、重慶為終點(diǎn)，長770 km航空線上依次經(jīng)過的地級市有定西、隴南、廣元、南充。按照時速350 km的長大鐵路干線選線要求，展線系數(shù)不宜大于1.1，據(jù)此新通道線路長度應(yīng)為航空線1.1倍即850 km內(nèi)，較航空線增長80 km，因此通道兩端可各繞行40 km。據(jù)此，以蘭州至重慶的航空線為中線，左右各平移40 km架構(gòu)矩形帶狀通道范圍，進(jìn)一步擴(kuò)大通道經(jīng)由點(diǎn)選擇范圍，并通過計算各節(jié)點(diǎn)重要度(表6)，綜合篩選后落入該范圍的地級市有臨夏、甘南、天水、漢中、廣元、巴中、遂寧、南充、廣安等。

表6 區(qū)域相關(guān)節(jié)點(diǎn)重要度計算

3.3.3 通道徑路方案比選

西北至西南區(qū)際鐵路客運(yùn)新通道徑路方案以經(jīng)過的主要地級市節(jié)點(diǎn)進(jìn)行區(qū)分，并計算經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)聯(lián)系勢能，形成如下方案。方案1：蘭州—定西—天水—漢中—巴中—南充—重慶；方案2：蘭州—隴南—廣元—南充—重慶；方案3：蘭州—定西—天水—廣元—南充—重慶；方案4：蘭州—臨夏—甘南—阿壩—綿陽—遂寧—重慶。對4個方案建立以覆蓋地級市、吸引人口、通道長度、投資、路網(wǎng)支撐條件、路網(wǎng)兼顧性、與相鄰?fù)ǖ谰嚯x等因素構(gòu)成的評價指標(biāo)體系，并以路網(wǎng)規(guī)劃理論模型標(biāo)定的各因素權(quán)重分別予以賦值，再對各方案分別進(jìn)行打分，詳見表7、表8。

表7 通道主要節(jié)點(diǎn)間經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)聯(lián)系勢能

表8 規(guī)劃通道方案比較

表8是對各通道方案優(yōu)劣因素的直觀反映，路網(wǎng)兼顧性應(yīng)進(jìn)一步分析說明。隨著國家《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》的實施，尤其是國家“八縱八橫”高鐵通道的建成，全國各大區(qū)域間的旅客運(yùn)輸通道從運(yùn)輸能力方面已基本滿足，對大區(qū)域間架構(gòu)新的高標(biāo)準(zhǔn)客運(yùn)通道必須依托國家《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中的規(guī)劃通道，同時需盡可能兼顧各個方向的區(qū)際旅客交流。一方面“八縱八橫”高鐵通道承擔(dān)了全國80%以上的區(qū)際旅客交流，另一方面在“八縱八橫”高鐵通道路網(wǎng)布局的基礎(chǔ)上開辟新區(qū)際客運(yùn)通道。如承擔(dān)區(qū)際交流單一，客流將不夠飽滿，運(yùn)力虛糜，經(jīng)濟(jì)效益很差，通道自身難以維系運(yùn)營。因此，本次對西北至西南區(qū)際鐵路客運(yùn)新通道的規(guī)劃除重點(diǎn)考慮西北與西南方向的旅客交流，還考慮了對西北至華北、華中等其他方向的旅客交流。方案1徑路由蘭州至定西后，可經(jīng)《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中的規(guī)劃項目定西至平?jīng)鲋翍c陽鐵路接入西北至華北地區(qū)的高鐵網(wǎng)，由蘭州至定西至天水至漢中后，可經(jīng)漢中至安康至十堰規(guī)劃鐵路接入西北至華中、華東地區(qū)的高鐵網(wǎng)。可見，方案1除承擔(dān)西北至西南區(qū)際間的旅客交流，還很好地兼顧了西北至華北、西北至華中、華東地區(qū)的旅客交流。方案2、方案3、方案4等均不具備此項功能。

4 西北至西南區(qū)際鐵路客運(yùn)新通道規(guī)劃方案的適宜性評價

4.1 西北至西南區(qū)際鐵路客運(yùn)新通道規(guī)劃方案與既有路網(wǎng)的適宜性分析

西北至西南區(qū)際鐵路客運(yùn)新通道規(guī)劃的蘭州—定西—天水—漢中—巴中—南充—重慶方案，與既有西北至西南區(qū)際路網(wǎng)通道西寧至成都鐵路、蘭渝鐵路線位基本并行，新通道線路中線分別距西寧至成都鐵路、蘭渝鐵路和銀川—西安—重慶鐵路通道時速分別為230，150 km和160 km，與既有區(qū)際通道布局均衡，功能分工明確，各通道分別承擔(dān)各自合理吸引范圍客流。另外，該方案蘭州至天水段基本走行于既有寶蘭高鐵通道內(nèi)，方案設(shè)計時速350 km，可以彌補(bǔ)既有陸橋高鐵通道蘭州至天水段時速250 km的短板[8]，未來路網(wǎng)中可形成蘭州至天水段四線格局的客運(yùn)通道。本方案承擔(dān)中長途跨區(qū)際旅客交流，既有蘭州至天水高鐵可承擔(dān)省內(nèi)城際客流?？梢姡撘?guī)劃方案與既有路網(wǎng)保持較好適宜性。

4.2 西北至西南區(qū)際鐵路客運(yùn)新通道規(guī)劃方案與《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》的適宜性分析

國務(wù)院2016年7月批準(zhǔn)的《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》是我國鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的中長期空間布局規(guī)劃，是推進(jìn)鐵路建設(shè)的基本依據(jù)，是指導(dǎo)我國鐵路發(fā)展的綱領(lǐng)性文件。西北至西南區(qū)際鐵路客運(yùn)新通道規(guī)劃方案必須以《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》為基本依托，該方案線路長940 km，在路網(wǎng)中與其他通道共用段180 km。該方案蘭州至天水段利用《甘肅省“十三五”及中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中的蘭州至天水城際線位，漢中至重慶段利用《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中的漢中—巴中—南充規(guī)劃鐵路線位。該方案在《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》的基礎(chǔ)上新增規(guī)劃線路230 km，占全國鐵路網(wǎng)規(guī)劃總規(guī)模的0.12%，且該段不僅承擔(dān)西北至西南的區(qū)際旅客交流，還可承擔(dān)西北至華中、華北地區(qū)的旅客交流?？梢?，該方案與《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》保持較強(qiáng)的適宜性。

5 結(jié)語

通過系統(tǒng)研究我國西北至西南區(qū)際鐵路運(yùn)輸現(xiàn)狀和規(guī)劃情況，分析區(qū)際運(yùn)輸需求研判及國家路網(wǎng)形勢，提出區(qū)域路網(wǎng)的適應(yīng)性及存在問題；立足區(qū)際運(yùn)輸聯(lián)系發(fā)展形勢提出新通道布局，架構(gòu)涵蓋“基礎(chǔ)分析、要素配置、方案評價”三大核心要素的技術(shù)流程，并經(jīng)多因素綜合比選，在既有規(guī)劃方法的基礎(chǔ)上引入經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)聯(lián)系勢能指標(biāo)作為通道布局判斷要素，進(jìn)而提出西北至西南區(qū)際鐵路客運(yùn)新通道的規(guī)劃方案，并對通道規(guī)劃建設(shè)的必要性、可行性和合理性等進(jìn)行了論證，研究成果對我國西部地區(qū)鐵路網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)和研究具有一定的參考和借鑒作用。但研究對一些影響因素的量化以及定量評估尚不充分，有待進(jìn)一步完善。