新建綿陽至遂寧至內(nèi)江鐵路功能定位及速度目標值研究

段榮成

(1.軌道交通工程信息化國家重點實驗室(中鐵一院),西安 710043；2.陜西省鐵道及地下交通工程重點實驗室(中鐵一院),西安 710043)

新建綿陽至遂寧至內(nèi)江鐵路位于四川省東部地區(qū)，起于綿陽市，經(jīng)綿陽市、遂寧市、資陽市(安岳縣)至內(nèi)江市，線路全長約300 km。項目串聯(lián)綿陽、遂寧、內(nèi)江3個重要地級市，與西寧—成都、西安—成都、成達萬、成渝等高鐵銜接，是國家高速鐵路網(wǎng)中蘭(西)廣、沿江、京昆通道等通道區(qū)域連接線，同時也是成渝城市群城際網(wǎng)綿陽—遂寧—內(nèi)江—自貢城際線路的重要組成，其中，綿陽至遂寧段還可作為蘭渝高鐵通道的組成部分。區(qū)域路網(wǎng)較為密集，運輸徑路豐富，在承擔(dān)成渝地區(qū)城際客流的基礎(chǔ)上，各段功能構(gòu)成存在區(qū)段性差異是其最大的特點[1]。鑒于速度目標值是鐵路的核心指標[2]，不同段落功能定位、客流特征及路網(wǎng)銜接有所差別，速度目標值應(yīng)分段考慮。在精準定位其功能的前提下，結(jié)合客流構(gòu)成及區(qū)域相鄰路網(wǎng)速度目標值[3]，參考世界高鐵技術(shù)和國內(nèi)已開通運營的銀西高鐵有砟軌道運營速度可達300 km/h以上的建設(shè)經(jīng)驗，重點對速度目標值進行研究分析。

1 功能定位綜合分析

1.1 相關(guān)通道構(gòu)成

(1)川渝北上通道

川渝地區(qū)北上西出通道主要有西安—成都、西寧—成都、蘭渝鐵路，新建線路在路網(wǎng)中與西成高鐵、西寧至成都鐵路順暢銜接，經(jīng)成達萬高鐵與漢巴南鐵路聯(lián)通，建成后將開辟成渝北上新通道，形成以西成高鐵、西寧至成都鐵路為主骨架，新建線路、漢巴南為輔助線路的成渝北上通道新格局。川渝北上通道見圖1。

圖1 川渝北上通道示意

(2)京昆通道構(gòu)成

京昆通道在川渝地區(qū)主通道為西渝高鐵—渝昆高鐵及西(安)成(都)高鐵—成自宜高鐵—渝昆高鐵，新建線路南端于內(nèi)江樞紐與內(nèi)自瀘城際鐵路、成自宜高鐵聯(lián)通，構(gòu)建了沿線地區(qū)與昆明方向的便捷通路，是京昆通道的重要組成部分，建成后將有效提升路網(wǎng)的機動靈活性和保障力。京昆通道構(gòu)成見圖2。

圖2 京昆通道示意

(3)沿江通道延伸

沿江通道在川渝地區(qū)主通道為成渝高鐵(成渝中線)—渝宜高鐵，成達萬高鐵—鄭萬高鐵萬州至興山段，主要承擔(dān)川渝地區(qū)東出至華中、華東的沿江長途客流運輸。本項目東端于遂寧樞紐與規(guī)劃成達萬高鐵、遂渝高鐵順暢銜接，直抵重慶及沿江高鐵通道，將開辟綿陽與華東、華中及華南地區(qū)間旅客交流新通道，豐富了沿江通道徑路選擇的整體構(gòu)架，是沿江高鐵通道在區(qū)域路網(wǎng)中的西向有機延伸。沿江通道構(gòu)成見圖3。

圖3 沿江通道示意

因此，新建線路將會是綿陽至重慶方向最便捷通路，于遂寧銜接成達萬高鐵并入沿江高鐵通道，經(jīng)內(nèi)自宜高鐵南聯(lián)渝昆、渝貴高鐵，將開辟綿陽與華東、華中及華南地區(qū)間旅客交流新通道，深入融入沿江高鐵、京昆高鐵等區(qū)際路網(wǎng)通道，有效提升綿陽在路網(wǎng)中的對外輻射能力與向心能力，促進與周邊中心城市密切對接、深層合作與互動融合，為打造高鐵經(jīng)濟軸帶提供潛在可能，為拓展國民經(jīng)發(fā)展空間提供全新選項，是支撐綿陽建設(shè)中國科技城的重要交通基礎(chǔ)設(shè)施。

1.2 功能定位綜合分析

在路網(wǎng)中，新建線路自西北向東南與西寧成都鐵路及西成、成達萬、成渝、渝昆高鐵聯(lián)系，可作為國家《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中西部地區(qū)重要的高速鐵路區(qū)域連接線，“八縱八橫”之蘭(西)廣通道川渝境內(nèi)運輸通路的重要構(gòu)成，西寧以遠地區(qū)與重慶方向高標準客運通道的主要徑路，架構(gòu)起綿陽快速東出南下新通道，融入沿江高鐵、京昆高鐵等區(qū)際路網(wǎng)通道，建設(shè)中國科技城的重要交通基礎(chǔ)設(shè)施；同時，也是《成渝城市群城際鐵路網(wǎng)規(guī)劃》骨架線綿遂內(nèi)宜的主要組成部分，承擔(dān)成渝城市群城際客流，是一條路網(wǎng)通道與區(qū)域城際并重，具有高鐵區(qū)域連接線功能的客運鐵路。《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中區(qū)域鐵路網(wǎng)規(guī)劃見圖4。

圖4 《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中區(qū)域鐵路網(wǎng)規(guī)劃

各區(qū)段承擔(dān)主要功能如下。

(1)安州至綿陽段

本段主要承擔(dān)西北地區(qū)(除陜寧)與渝黔滇、華中等地的中長途旅客交流及沿線城際客流。以中長途通道客流為主、兼顧少量城際客流。因此，線路功能定位以承擔(dān)路網(wǎng)連接線的功能為主，兼顧城際功能。

(2)綿陽至遂寧段

本段主要承擔(dān)綿陽與華東、華中、華南地區(qū)間旅客交流；部分西北地區(qū)(除陜寧)與渝黔滇、華中華東等地的中長途旅客交流；沿線城際客流及川北地區(qū)與川南、川東地區(qū)間城際客流。以中長途通道客流為主、兼顧區(qū)域城際客流。因此，線路功能定位以路網(wǎng)通道功能和城際功能并重。

(3)遂寧至內(nèi)江段

本段主要承擔(dān)沿線城際客流及川南與川北、川東北地區(qū)間城際客流；兼顧部分川東北、陜南與四川攀西、云南等中長途旅客交流。以區(qū)域城際客流為主、兼顧部分中長途通道客流。因此，線路功能定位以承擔(dān)城際功能為主，兼顧高鐵連接線功能。

2 主要技術(shù)標準速度目標值選擇

新建線路具有高鐵連接線和城際鐵路雙重功能，不同段落功能定位和客流特征存在區(qū)別。其中，綿陽至遂寧段還可作為蘭(西)廣高鐵通道的組成部分，路網(wǎng)通道功能和城際功能并重；遂寧至內(nèi)江段以承擔(dān)城際功能為主，兼顧高鐵連接線功能；綿陽至安州段以承擔(dān)路網(wǎng)功能為主，兼顧城際功能。因此，本次速度目標值針對綿陽至遂寧、遂寧至內(nèi)江及綿陽至安州三段分別進行研究[4-6]。

2.1 綿陽至遂寧段

綿陽至遂寧段在路網(wǎng)中可作為蘭(西)廣高鐵通道的組成部分，并具備高鐵連接線和城際功能。結(jié)合其功能定位、客流構(gòu)成及區(qū)域路網(wǎng)銜接等因素，對速度目標值分別研究了200，250，250 km/h預(yù)留提速條件，300，350 km/h等5個方案。其中，250 km/h預(yù)留提速條件方案，線下土建工程按350 km/h預(yù)留，標準軌道類型按有砟軌道考慮。

2.1.1 方案說明

不同速度目標值方案線路走向基本相同，主要差別在于線路平縱斷面設(shè)計和工程設(shè)置、軌道結(jié)構(gòu)形式，以及與建設(shè)標準、軌道類型相匹配的工程設(shè)計標準，綜合比較見表1。

表1 不同速度目標值方案工程設(shè)計標準比較

2.1.2 速度目標值方案比選

(1)區(qū)域路網(wǎng)協(xié)調(diào)性分析

與前后方通道協(xié)調(diào)匹配分析[7-9]：本段為蘭(西)廣高鐵通道的組成部分，向北通過聯(lián)絡(luò)線對接在建成蘭鐵路，向南對接既有遂渝鐵路、規(guī)劃遂渝城際，向東對接成達萬高鐵。成蘭鐵路速度目標值200 km/h，既有遂渝鐵路設(shè)計速度200 km/h，成達萬高鐵速度目標值350 km/h，見圖5，與上述線路協(xié)調(diào)匹配分析，本段速度目標值宜為200～250 km/h?？紤]蘭渝高鐵為重慶市規(guī)劃鐵路，其重慶至潼南段前期已按350 km/h考慮，本段有可能作為蘭渝高鐵的組成部分，鑒于蘭渝高鐵建設(shè)的不確定性，從基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的前瞻性考慮，速度目標值選擇宜適度超前，宜采用250 km/h預(yù)留提速條件。

圖5 區(qū)域路網(wǎng)速度目標值示意

(2)功能定位符合性分析[10-13]

本段連接成渝城市群內(nèi)重要城市綿陽、遂寧，路網(wǎng)中可作為蘭(西)廣高鐵通道的組成部分，同時為成渝城市群城際鐵路網(wǎng)的組成部分，路網(wǎng)通道功能和城際功能并重。根據(jù)國辦函〔2021〕27號《關(guān)于進一步做好鐵路規(guī)劃建設(shè)工作的意見》的政策要求：“規(guī)劃建設(shè)串聯(lián)規(guī)模較大的地級以上城市、近期雙向客流密度2 000萬人次/年以上、路網(wǎng)功能較突出的高鐵線路，可預(yù)留時速350 km條件”，本段串聯(lián)綿陽、遂寧兩個規(guī)模較大的地級市，路網(wǎng)功能較突出，采用250 km/h預(yù)留提速條件的速度目標值方案，與項目功能定位符合性好，并滿足國家政策要求。

(3)工程投資分析[14-15]

各方案線路走向基本相同，影響工程及投資的主要因素是線路平縱斷面設(shè)計標準引起的橋隧工程設(shè)置，以及與設(shè)計速度相匹配的線間距、隧道斷面等工程設(shè)計標準。

250 km/h預(yù)留提速條件方案投資適中，較250 km/h方案工程投資增加5.73億元，較300 km/h方案工程投資節(jié)省13.78億元，較350 km/h方案工程投資節(jié)省14.92億元，工程投資分析見表1。

(4)與時間目標值適應(yīng)性分析[16-18]

本線連接成渝城市群內(nèi)綿陽、遂寧、內(nèi)江三市，根據(jù)《交通強國建設(shè)綱要》《成渝城市群發(fā)展規(guī)劃》上位規(guī)劃發(fā)展目標要求：“成渝城市群內(nèi)綿陽至內(nèi)江時間目標值宜為2 h，相鄰城市間綿陽至遂寧、遂寧至內(nèi)江時間目標值宜為1 h”，不同速度目標值方案均滿足時間目標值要求，350 km/h方案時間目標值適應(yīng)性最好，較250 km/h方案旅行時分節(jié)省12.7 min，運行時分分析見表1。

(5)經(jīng)濟效益分析[19-20]

綜合考慮各方案客流水平、工程投資、運營成本、運輸收入等諸多因素，對項目財務(wù)指標進行測算，250 km/h預(yù)留提速條件方案經(jīng)濟性最優(yōu)，其次為350 km/h方案，200 km/h方案經(jīng)濟性最差，經(jīng)濟效益分析見表1。

(6)速度目標值推薦方案

本線串聯(lián)成渝城市群重要城市綿陽、遂寧，路網(wǎng)中可作為蘭(西)廣通道的組成部分，路網(wǎng)功能較突出，是成渝城市群城際鐵路網(wǎng)的組成部分，速度目標值采用250 km/h預(yù)留提速條件方案，與項目功能定位和客流特征相符，符合國辦函[2021]27號文對新建鐵路速度標準的政策要求，與區(qū)域路網(wǎng)相鄰鐵路標準協(xié)調(diào)匹配，滿足時間目標值要求，經(jīng)濟效益較好。且本段采用250 km/h預(yù)留提速條件，較250 km/h投資僅增加5.73億元(2.5%)，較350 km/h投資節(jié)省14.92億元(6.6%)，初期節(jié)省投資較多，因此，綿陽至遂寧段速度目標值推薦采用250 km/h預(yù)留進一步提速的條件。

250 km/h預(yù)留提速條件軌道類型存在按有砟軌道預(yù)留和無砟軌道預(yù)留兩種選擇。采用何種軌道結(jié)構(gòu)，一方面影響將來線路提速的可行性，另一方面對近期工程投資影響較大。不同軌道結(jié)構(gòu)類型投資差值主要由軌道結(jié)構(gòu)費用、橋路工程設(shè)置原則以及線路方案、橋路工程設(shè)計標準及措施等3個方面的因素引起。

目前，國內(nèi)外高速鐵路采用有砟軌道最高運行速度320 km/h。銀西高鐵試驗段按提速至350 km/h設(shè)計，聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段試驗最高305 km/h試驗，計劃按最高速度350 km/h進行逐步提速試驗研究。根據(jù)鐵科院對350 km/h高速鐵路有砟軌道試驗分析：列車安全性指標完全滿足標準要求，舒適性指標等級也達到優(yōu)良，車內(nèi)噪聲及車外輻射噪聲2項指標均低于無砟軌道線路，所采取的防飛濺措施有效地防止了道砟飛濺情況，兼具了有砟軌道高彈性、可維護性好等優(yōu)點。總體而言，對于300 km/h及以上新建項目一次性采用有砟軌道結(jié)構(gòu)從工程技術(shù)方面考慮具備可行性，但缺乏運營、養(yǎng)護和維修的成熟經(jīng)驗。

綜上分析，參照銀西高鐵設(shè)計經(jīng)驗，250 km/h預(yù)留提速條件方案，線下土建工程按350 km/h預(yù)留，軌道結(jié)構(gòu)路橋、短隧道地段暫按有砟軌道設(shè)計，后續(xù)結(jié)合350 km/h有砟軌道技術(shù)的發(fā)展，進一步分析提速至350 km/h的可行性。

2.2 遂寧至內(nèi)江段

2.2.1 方案說明

遂寧至內(nèi)江段以承擔(dān)城際功能為主，兼顧高鐵連接線功能。結(jié)合項目功能定位、客流構(gòu)成及區(qū)域路網(wǎng)銜接等因素，對速度目標值分別研究了200，250，250 km/h預(yù)留提速條件，300，350 km/h等5個方案，不同速度目標值方案工程設(shè)計標準比較表與綿陽至遂寧段一致，主要差別僅在于工程數(shù)量與投資方面，綜合比較見表2。

表2 不同速度目標值方案工程設(shè)計標準比較

2.2.2 速度目標值方案比選

(1)區(qū)域路網(wǎng)協(xié)調(diào)性分析

區(qū)域路網(wǎng)相關(guān)的綿瀘高鐵內(nèi)自瀘段、西成、成貴高鐵、漢巴南城際等速度目標值250 km/h，本線綿遂段速度目標值250 km/h預(yù)留提速條件，成自宜高鐵及渝昆、成達萬高鐵速度目標值350 km/h，成蘭鐵路速度目標值200 km/h。從與區(qū)域路網(wǎng)協(xié)調(diào)匹配分析，本段速度目標值宜為250 km/h。

(2)功能定位及客流適應(yīng)性[21]

根據(jù)項目功能定位，本線遂寧至內(nèi)江段以承擔(dān)城際功能為主，兼具高鐵連接線功能，承擔(dān)部分川東北地區(qū)至宜賓以遠的中長途客流。其中，城際客流占比約82.0%，中長途客流占比約18.0%。根據(jù)國辦函〔2021〕27號《關(guān)于進一步做好鐵路規(guī)劃建設(shè)工作的意見》的政策要求：“規(guī)劃建設(shè)近期雙向客流密度1 500萬人次/年以上的高鐵區(qū)域連接線，可采用時速250 km標準”。本段具有高鐵連接線功能，近期雙向客流密度大于1 500萬人次/年，為提高客運服務(wù)品質(zhì)，速度目標值宜為250 km/h，與功能定位及客流適應(yīng)性好，并滿足國家政策要求。

(3)工程經(jīng)濟性分析

250 km/h方案工程投資適中，較200 km/h方案工程投資增加3.6億元，較250 km/h預(yù)留提速條件方案、300 km/h方案、350 km/h方案工程投資分別節(jié)約2.4，8.9，9.6億元。工程經(jīng)濟分析見表2。

(4)與時間目標值適應(yīng)性分析

不同速度目標值方案均滿足時間目標值要求；350 km/h方案較250 km/h方案旅行時分節(jié)省8.7 min，200 km/h方案較250 km/h方案旅行時分增加6.9 min。不同速度目標值方案旅行時分差別較小。運行時分分析見表2。

(5)經(jīng)濟效益分析

250 km/h預(yù)留提速條件方案經(jīng)濟性最優(yōu)，200 km/h方案經(jīng)濟性最差，250 km/h方案經(jīng)濟性適中。經(jīng)濟效益分析見表2。

(6)速度目標值推薦方案

本線遂內(nèi)段以承擔(dān)成渝城市群城際功能為主，兼顧高鐵連接線功能，區(qū)域路網(wǎng)相關(guān)鐵路基本為250 km/h及以上，采用250 km/h速度目標值方案，與項目功能定位及客流特征相符，符合國辦函[2021]27號文對新建鐵路速度標準的政策要求，與區(qū)域路網(wǎng)相鄰鐵路標準協(xié)調(diào)匹配，滿足時間目標值要求，經(jīng)濟效益較好。因此，遂寧至內(nèi)江段速度目標值推薦采用250 km/h。

2.3 綿陽至安州段

2.3.1 方案說明

綿陽至安州段以承擔(dān)路網(wǎng)功能為主，兼顧城際功能。結(jié)合項目功能定位、客流構(gòu)成及區(qū)域路網(wǎng)銜接等因素，對速度目標值分別研究了160，200，250 km/h等3個方案。

2.3.2 速度目標值方案比選

(1)路網(wǎng)協(xié)調(diào)性分析

區(qū)域內(nèi)與該段密切相關(guān)的成蘭鐵路速度目標值200 km/h、本線綿遂段速度目標值250 km/h預(yù)留提速條件，從區(qū)域路網(wǎng)協(xié)調(diào)性分析，本段速度目標值宜為200～250 km/h?？紤]該段運營長度約44.9 km，相對較短，列車在綿陽西站停站較多，可省時間有限，速度目標值過高意義不大，綿陽至安州段速度目標值與成蘭、西寧成都鐵路保持一致，宜為200 km/h。

(2)功能定位符合性分析

西寧至成都鐵路、蘭合鐵路共同承擔(dān)了西北與西南的客運主通道，蘭渝線為貨運主通道，綿陽至安州段向西連接成蘭線，向東通過綿遂渝與重慶連接。在蘭渝高鐵形成前的較長時間將承擔(dān)部分西北地區(qū)西寧、蘭州及九寨溝等旅游區(qū)與渝黔、華中等地的中長途旅客交流及沿線城際客流。本段連接線功能和城際功能較為突出，采用200 km/h的速度目標值方案，與項目功能定位符合性好。

(3)工程經(jīng)濟性分析

本段為山前沖積平原，地面高程550～610 m，地形平坦、開闊。區(qū)間僅有數(shù)個村鎮(zhèn)零星分布，無其他重要控制物，布線條件好，優(yōu)先采用較大曲線，采用較小曲線半徑對方案無明顯優(yōu)化。不同速度目標值方案平面基本一致，僅路基橋梁斷面略有區(qū)別，工程相當(dāng)，對投資影響較小。

(4)速度目標值推薦方案

結(jié)合前述分析，綿陽至安州段承擔(dān)成蘭線與綿遂內(nèi)高速鐵路路網(wǎng)的連接線功能和城際功能，向西連接的成蘭、西寧至成都鐵路和蘭合鐵路均為200 km/h。且采用不同速度目標值方案工程投資相當(dāng)，考慮該段運營長度較短，速度目標值過高意義不大，從與區(qū)域路網(wǎng)相鄰鐵路標準協(xié)調(diào)匹配性考慮，速度目標值推薦采用200 km/h。

3 結(jié)論

(1)通過相關(guān)川渝北上通道、京昆通道構(gòu)成、沿江通道延伸等通道構(gòu)成的綜合分析，確定3段線路在路網(wǎng)中的功能和承擔(dān)的主要功能定位。

(2)綿陽至遂寧段從區(qū)域路網(wǎng)的協(xié)調(diào)性、功能定位的符合性、不同方案的時間目標值適應(yīng)性和工程經(jīng)濟效益等分析，采用較高標準或預(yù)留條件的速度目標值，并分析國內(nèi)外300 km/h有砟高鐵的運營、試驗等建設(shè)經(jīng)驗，提出250 km/h預(yù)留進一步提速條件的可行性。

(3)鑒于遂寧至內(nèi)江段主要承擔(dān)城際功能，兼顧高鐵連接線功能，區(qū)域相關(guān)鐵路速度目標值的特點，速度目標值采用250 km/h即可滿足時間目標值要求，具備較好的經(jīng)濟效益。

(4)綿陽至安州段主要承擔(dān)路網(wǎng)的連接線功能，兼顧少量城際客流，考慮運營長度較短，從與區(qū)域路網(wǎng)相鄰鐵路標準協(xié)調(diào)匹配性考慮，采用與接軌線一致的技術(shù)標準200 km/h。

(5)同一項目不同段落存在功能定位有差異的鐵路項目，通過分段確定功能定位和分析研究技術(shù)標準的方法，在類似項目前期研究中具有一定借鑒意義。