深圳—惠州城際鐵路速度目標(biāo)值方案研究

王曉棟

(1.軌道交通工程信息化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中鐵一院)，710043,西安；2.陜西省鐵道及地下交通工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中鐵一院)，710043，西安 ∥ 高級(jí)工程師)

速度目標(biāo)值是城際鐵路項(xiàng)目最重要的技術(shù)指標(biāo)之一[1]，其選擇既要著眼于長遠(yuǎn)發(fā)展，又要經(jīng)濟(jì)合理；既要考慮充分發(fā)揮城際鐵路的骨干作用，又要使其能與其它交通方式充分合作，形成相互匹配的綜合交通運(yùn)輸體系。文獻(xiàn)[2]結(jié)合工程設(shè)置、運(yùn)營效果以及車輛購置等因素對(duì)合肥地鐵6號(hào)線的速度目標(biāo)值進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)[3]從線站條件、運(yùn)行時(shí)分、環(huán)境影響等方面綜合分析確定了草堂線的速度目標(biāo)值。文獻(xiàn)[4]通過對(duì)比250～350 km/h中的5個(gè)速度目標(biāo)值方案的工程投資、旅行時(shí)間、路網(wǎng)協(xié)調(diào)和經(jīng)濟(jì)效益，最終選擇了合理的速度目標(biāo)值。由分析可知，速度目標(biāo)值研究需綜合多方面的因素。在上述研究的基礎(chǔ)上，本文結(jié)合《珠江三角洲城際快速軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃》，首先研究了深圳—惠州城際鐵路的客流特征，進(jìn)而結(jié)合相關(guān)上位規(guī)劃和市場競爭力確定了項(xiàng)目的時(shí)間目標(biāo)值；然后采用綜合分析法及指標(biāo)對(duì)比法，分別從工程投資、達(dá)速效果、運(yùn)營效果、運(yùn)行能耗、運(yùn)營成本、路網(wǎng)協(xié)調(diào)性及市場競爭力等方面對(duì)160 km/h、200 km/h、250 km/h這3個(gè)速度目標(biāo)值方案展開系統(tǒng)分析和深入研究。

1 深圳—惠州城際鐵路項(xiàng)目概況

深圳—惠州城際鐵路起自深圳市前海保稅區(qū)東側(cè)聽海大道的前保站，沿聽海大道向北敷設(shè)，經(jīng)前海灣后轉(zhuǎn)向東于規(guī)劃西麗樞紐北側(cè)的茶光路設(shè)西麗站；隨后轉(zhuǎn)向東北方向沿平南鐵路南側(cè)傍山以地下線形式走行至深圳北站(換乘站)；出深圳北站后，線路沿既有平南鐵路通道經(jīng)五和、平湖至龍崗區(qū)，該段沿線設(shè)有大運(yùn)站和龍崗站；然后線路轉(zhuǎn)向北，進(jìn)入惠州境內(nèi)，跨越京九線及莞惠城際鐵路后于瀝林北站西端引入該站；出瀝林北站后，與莞惠城際鐵路局部向東并行，隨后跨越京九線并沿仲愷城區(qū)南側(cè)向東走行至惠城南站(在建)；出惠城南站后，向東跨在建廣汕高鐵、下穿西枝江至惠州機(jī)場設(shè)站，其后預(yù)留向東延伸至惠東站條件。該線相關(guān)工程小金口至惠州北段，自既有莞惠小金口站引出，向北至在建贛深高鐵惠州北站，與贛深高鐵惠州北站同站換乘。前保站至惠州機(jī)場段正線長124.1 km，共設(shè)車站13座；該線相關(guān)工程莞惠城際延伸線小金口站至惠州北站正線長7.6 km，惠州北站為新建車站，小金口站為改建車站；預(yù)留惠州機(jī)場至惠東為正線全長19.2 km，設(shè)車站1座。

2 深圳—惠州城際鐵路客流特征

深圳—惠州城際鐵路是珠江三角洲城際軌道交通網(wǎng)的重要組成部分，主要承擔(dān)深圳市域內(nèi)坪地國際低碳城、龍崗中心片區(qū)及大運(yùn)新城、平湖樞紐區(qū)、坂雪崗科技城、深圳北站樞紐區(qū)、西麗樞紐區(qū)、前海合作區(qū)等重要城市組團(tuán)間的市域客流和惠州至深圳城際客流，滿足沿線城市組團(tuán)間的通勤、商務(wù)和公務(wù)等出行需要，并兼顧部分城際軌道交通線間的跨線客流。綜上分析可知，該線是連接深圳與惠州的快速客運(yùn)通道，是引導(dǎo)惠州西部發(fā)展的重要交通基礎(chǔ)設(shè)施，是深惠通道綜合交通運(yùn)輸體系的重要組成部分，是密集開行公交化列車的新型運(yùn)輸系統(tǒng)。深圳至惠州城際鐵路不同規(guī)劃年份的客流特征如表1所示。

表1 深圳—惠州城際鐵路不同規(guī)劃年份的客流特征

3 深圳—惠州城際鐵路的旅行時(shí)間目標(biāo)值

3.1 速度目標(biāo)值選擇原則

1) 滿足并適度高于珠三角城市群發(fā)展、城鎮(zhèn)體系規(guī)劃對(duì)交通時(shí)間目標(biāo)值的要求。既要技術(shù)先進(jìn)、利于發(fā)展，又要適用可行、經(jīng)濟(jì)合理，還應(yīng)充分考慮城際鐵路未來的發(fā)展趨勢(shì)[7]。

2) 充分發(fā)揮城際鐵路在大交通系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)。既要體現(xiàn)方便、快捷、安全的運(yùn)輸特點(diǎn)，又要滿足不同層次客流的需求，以實(shí)現(xiàn)減少工程投資最小化和經(jīng)濟(jì)效益最大化[8]。

3) 作為珠三角城際軌道交通網(wǎng)的組成部分，該線的速度目標(biāo)值應(yīng)服從上位規(guī)劃及有關(guān)政策的相關(guān)要求。

4) 兼顧近遠(yuǎn)期的綜合效益。

3.2 相關(guān)上位規(guī)劃

3.2.1 相關(guān)政策要求

廣東省發(fā)展和改革委的粵發(fā)改交通[2014]837號(hào)文《關(guān)于印發(fā)“廣東省珠江三角洲城際軌道交通建設(shè)管理辦法”的通知》中，有關(guān)城際軌道交通速度目標(biāo)值的要求為：“項(xiàng)目一般按照160 km/h速度目標(biāo)值進(jìn)行設(shè)計(jì)，因線路銜接、運(yùn)營里程等客觀原因需要進(jìn)行調(diào)整的應(yīng)在項(xiàng)目可行性研究中進(jìn)行論證。”

3.2.2 珠江三角洲城際軌道交通網(wǎng)規(guī)劃

深圳—惠州城際鐵路是珠三角城際軌道交通網(wǎng)的重要組成部分，根據(jù)《珠江三角洲城際快速軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃》文件精神，珠三角地區(qū)將形成“三環(huán)八射”的城際鐵路網(wǎng)絡(luò)，形成以廣州為中心、區(qū)域九城市之間“1 小時(shí)”交通圈，實(shí)現(xiàn)地區(qū)之間的同城化，形成密集開行公交化列車的新型公交化運(yùn)輸系統(tǒng)。

3.2.3 粵港澳大灣區(qū)城際鐵路網(wǎng)規(guī)劃

《粵港澳大灣區(qū)城際鐵路建設(shè)規(guī)劃》中提出，在廣佛、深港、珠澳(江中珠澳)三大發(fā)展極之間構(gòu)建“極軸”，在大灣區(qū)城際網(wǎng)基礎(chǔ)上增加“放射”線路，構(gòu)建中心城市與周邊城市快速通達(dá)的放射性區(qū)域城際網(wǎng)絡(luò)，并優(yōu)化深圳至惠州城際鐵路建設(shè)[8]。

3.3 市場與競爭力分析

本項(xiàng)目承擔(dān)深圳、東莞(鳳崗)、惠州及沿線城鎮(zhèn)間客流，因此，需分析研究主要客流集散地間其他交通方式的時(shí)速、票價(jià)等。惠州—深圳、惠州—廣州間鐵路線路及相關(guān)技術(shù)指標(biāo)現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)如表2所示。

由表2可見，惠州與深圳、廣州間的客流單位票價(jià)均較國內(nèi)其他區(qū)域偏高。研究年度隨著贛深高鐵的建成，惠州與深圳間高鐵的旅行時(shí)間將縮短至0.5 h左右，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)客流將以高速鐵路為主。深圳—惠州城際鐵路主要吸引沿線到深圳、廣州間的客流，以及深圳市、惠州市域內(nèi)客流?；葜荨钲谄渌煌ǚ绞郊跋嚓P(guān)技術(shù)指標(biāo)現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)如表3所示。

表2 惠州—深圳、惠州—廣州間鐵路線路及相關(guān)技術(shù)指標(biāo)現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)表

表3 惠州—深圳其他交通方式及相關(guān)技術(shù)指標(biāo)現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)表

3.4 旅行時(shí)間目標(biāo)值的確定

深圳—惠州城際鐵路建成后，深圳—惠州間將形成鐵路、公路等多種交通運(yùn)輸方式并存的綜合交通運(yùn)輸體系。公路方面，深圳至惠州間高速公路最快旅行時(shí)間約1.3 h左右。為保證該線具備與公路競爭的優(yōu)勢(shì)，深圳—惠州間大站列車旅行時(shí)間宜控制在1 h內(nèi)；站站停列車因其具有安全、正點(diǎn)、服務(wù)頻率高等優(yōu)勢(shì)，旅行時(shí)間可與公路的基本持平。

4 深圳—惠州城際鐵路的速度目標(biāo)值

4.1 方案構(gòu)成

根據(jù)《珠江三角洲城際快速軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃》，其線網(wǎng)速度目標(biāo)值為140～200 km/h，按速度等級(jí)分為快速線路和普速線路?？焖倬€路的速度目標(biāo)值為160～200 km/h，普速線路的速度目標(biāo)值為140～160 km/h?！冻请H鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的速度等級(jí)為120 km/h、160 km/h、200 km/h。該線為珠江三角洲城際軌道交通網(wǎng)的重要組成部分，規(guī)劃為城際鐵路。但考慮該線運(yùn)輸距離較長、遠(yuǎn)景擬與深圳至珠海城際鐵路貫通運(yùn)營，珠?！氨！葜菥嚯x長達(dá)185 km，因此其速度目標(biāo)值不宜過低。本文對(duì)160 km/h、200 km/h、250 km/h速度目標(biāo)值方案進(jìn)行研究。

4.2 不同速度目標(biāo)值方案比選

4.2.1 定量比較

1) 工程投資：深圳—惠州城際鐵路沿線多為建成城區(qū)，受拆遷影響，前海灣至西麗段及瀝林北站兩端均為限速路段，其余路段速度對(duì)線路影響較小。影響工程及投資的主要因素是：線路平縱斷面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)引起的橋隧工程差異，與設(shè)計(jì)速度相匹配的線間距、隧道斷面，不同結(jié)構(gòu)沉降控制要求引起的橋隧工程設(shè)置、工程措施。160 km/h、200 km/h、250 km/h三種速度目標(biāo)值方案工程特征及投資如表4所示。

表4 深圳—惠州城際鐵路不同速度目標(biāo)值方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表

由表4可見， 200 km/h速度目標(biāo)值方案比160 km/h速度目標(biāo)值方案的靜態(tài)投資增加約3.99億元，比250 km/h速度目標(biāo)值方案靜態(tài)投資節(jié)省約30.52億元。

2) 達(dá)速效果：深圳至惠州城際鐵路采用開行大站停列車和站站停列車的運(yùn)輸組織模式。初近期工程前保站至惠州機(jī)場段平均站間距離為10.225 km/h，大站間平均距離為15.338 km。按平均站間距離計(jì)算，列車達(dá)速比如表5所示。

表5 深圳—惠州城際鐵路不同速度目標(biāo)值列車運(yùn)行特性表

由表5可見：從充分發(fā)揮動(dòng)車組性能方面分析，250 km/h速度目標(biāo)值方案的大站停和站站停列車均不能達(dá)速；160 km/h速度目標(biāo)值方案的大站停和站站停列車達(dá)速效果均較好，達(dá)速比分別為75.6%和63.3%；200 km/h速度目標(biāo)值方案的大站停和站站停列車達(dá)速比分別為51.1%和26.7%。

3) 運(yùn)營效果：160 km/h、200 km/h、250 km/h三種速度目標(biāo)值方案運(yùn)行時(shí)間對(duì)比如表6所示。

表6 深圳—惠州城際鐵路不同速度目標(biāo)值方案列車運(yùn)行時(shí)間對(duì)比表

由表6可見：250 km/h速度目標(biāo)值方案運(yùn)營效果較其他兩個(gè)方案提升不明顯，比200 km/h速度目標(biāo)值方案大站停及站站停列車運(yùn)行時(shí)分僅節(jié)省1.8 min和1.0 min；200 km/h速度目標(biāo)值方案比160 km/h的節(jié)時(shí)效果明顯，大站停及站站停列車分別節(jié)省6.3 min和3.2 min。結(jié)合研究年度客流量，2030年、2035年、2045年分別節(jié)省旅客總旅行時(shí)間6 058.6 h、8 576 h、11 962.4 h。從滿足時(shí)間目標(biāo)值方面來看，200 km/h和250 km/h速度目標(biāo)值方案均滿足大站停列車旅行時(shí)間1.0 h、站站停列車旅行時(shí)間1.3 h的時(shí)間目標(biāo)值需求。160 km/h速度目標(biāo)值方案時(shí)間適應(yīng)性略差。

4) 運(yùn)行能耗：速度目標(biāo)值越高，列車旅行時(shí)間越短，牽引能耗越大。通過模擬列車牽引計(jì)算，得到160 km/h、200 km/h、250 km/h三種速度目標(biāo)值方案的列車運(yùn)行能耗如表7所示。

表7 深圳—惠州城際鐵路不同速度目標(biāo)值方案列車運(yùn)行能耗對(duì)比表

由表7可見：250 km/h速度目標(biāo)值方案比200 km/h速度目標(biāo)值方案大站停及站站停列車運(yùn)行能耗增加478.23 kWh、896.54 kWh；200 km/h速度目標(biāo)值方案比160 km/h速度目標(biāo)值方案大站停及站站停列車運(yùn)行能耗僅增加197.5 kWh、484.29 kWh。

5) 運(yùn)營成本：主要由生產(chǎn)人員工資及福利、能耗費(fèi)、固定設(shè)備維修費(fèi)、營運(yùn)維持費(fèi)、客服費(fèi)、管理費(fèi)等構(gòu)成。通過測(cè)算得到160 km/h、200 km/h、250 km/h三種速度目標(biāo)值方案研究年度的運(yùn)營成本如表8所示。

表8 深圳—惠州城際鐵路不同速度目標(biāo)值方案研究年度的運(yùn)營成本對(duì)比表

由表8可見，200 km/h速度目標(biāo)值方案比160 km/h速度目標(biāo)值方案研究年度運(yùn)營成本增加不大，250 km/h速度目標(biāo)值方案比200 km/h速度目標(biāo)值方案研究年度運(yùn)營成本增加較大。

4.2.2 定性分析

1) 路網(wǎng)協(xié)調(diào)性：深圳—惠州城際鐵路為珠三角城際軌道交通網(wǎng)的重要組成部分。珠三角城際軌道交通網(wǎng)規(guī)劃速度目標(biāo)值為140～200 km/h，該線若采用160 km/h或200 km/h的速度目標(biāo)值，則與線網(wǎng)規(guī)劃一致；該線若采用250 km/h的速度目標(biāo)值，則與珠三角城際軌道交通線網(wǎng)協(xié)調(diào)匹配性差。根據(jù)運(yùn)輸組織方案，該線開行與莞惠城際鐵路的跨線列車，莞惠城際鐵路的速度目標(biāo)值為200 km/h，因此，該線若采用200 km/h的速度目標(biāo)值，則與莞惠城際鐵路的相統(tǒng)一，二者匹配性更優(yōu)。綜上所述，該線宜采用200 km/h的速度目標(biāo)值。

2) 市場競爭力：在研究年度，同一通道內(nèi)的贛深高鐵建成，當(dāng)采用250 km/h速度目標(biāo)值方案時(shí)，票價(jià)與贛深高鐵相當(dāng)。對(duì)于長途客流而言，更愿意選擇速度更高的贛深高鐵。而采用200 km/h或160 km/h速度目標(biāo)值方案時(shí)，該線在票價(jià)上將具備一定的市場競爭力。

4.3 速度目標(biāo)值研究結(jié)論

綜合上述分析可知：250 km/h速度目標(biāo)值方案，其工程投資比其他兩個(gè)方案增加較多，但運(yùn)營效果提升不明顯；與200 km/h速度目標(biāo)值方案大站停及站站停列車相比，其運(yùn)行時(shí)間僅節(jié)省1.8 min和1.0 min，投資節(jié)時(shí)比分別為17.0億元/min和30.5億元/min；其運(yùn)營成本增加也較大；其與路網(wǎng)相關(guān)線路速度目標(biāo)值協(xié)調(diào)匹配性差；其能耗大、市場競爭力弱。因此不予考慮。200 km/h速度目標(biāo)值方案，其比160 km/h速度目標(biāo)值方案的工程投資僅增加3.99億元，約占總投資的0.7%；其比160 km/h速度目標(biāo)值方案的大站停及站站停列車的運(yùn)行時(shí)間分別節(jié)省6.3 min和3.2 min，投資節(jié)時(shí)比分別為0.6億元/min和1.2億元/min；運(yùn)行能耗、運(yùn)營成本適中。因此，從工程投資、運(yùn)營效果、運(yùn)行能耗、運(yùn)營成本、運(yùn)行能耗、路網(wǎng)協(xié)調(diào)匹配、市場競爭力等方面綜合考慮，推薦該線采用200 km/h速度目標(biāo)值方案。

5 結(jié)語

從《珠江三角洲城際快速軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃》入手，在分析深圳—惠州城際鐵路客流特征的基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)上位規(guī)劃、市場運(yùn)輸現(xiàn)狀等確定了該線路應(yīng)采用的旅行時(shí)間目標(biāo)值為1 h；進(jìn)而從定量比較和定性分析兩方面對(duì)160 km/h、200 km/h、250 km/h三個(gè)速度目標(biāo)值方案進(jìn)行綜合比選，最終推薦投資較為經(jīng)濟(jì)合理、達(dá)速比及運(yùn)營效果較優(yōu)、路網(wǎng)協(xié)調(diào)匹配性良好、市場競爭力較強(qiáng)的200 km/h速度目標(biāo)值方案。