黔桂鐵路廣西段動力集中型動車組開行方案研究

楊廷宇 魏昌辛 柯小梁

（中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，成都 610031）

黔桂鐵路南起廣西自治區(qū)柳州市，向北經(jīng)廣西自治區(qū)河池市、貴州省黔南州，終至貴州省貴陽市，運營長度479 km，是西部陸海新通道鐵路主通道的重要組成部分［1-3］。目前黔桂鐵路能力飽和，正在進(jìn)行增建二線擴(kuò)能改造。改造完成后，全線將形成一條以貨運為主的區(qū)際干線鐵路［4］。路網(wǎng)內(nèi)黔桂鐵路貴州段與在建貴（陽）南（寧）高速鐵路互為平行徑路，待2023年貴南高速鐵路建成通車后，通道將形成客貨分流的鮮明格局［5］。反觀黔桂鐵路廣西段，普速客運設(shè)施設(shè)備老舊落后，且研究年度近期以內(nèi)暫缺明確的高速和城際鐵路規(guī)劃［6］，無法滿足沿途旅客的美好出行需求。

近年來，“綠巨人”動力集中型動車組在中老、渝懷、包西等多條普速干線鐵路上開行，讓部分普速線路進(jìn)入動車時代，深受廣大旅客好評。以此為借鑒，根據(jù)沿線鐵路運營特征，以及經(jīng)濟(jì)、人口特點，研究利用黔桂鐵路廣西段富余能力開行動力集中型動車組，高效串聯(lián)桂西北地區(qū)“兩核”（柳州、河池）、“一帶”（沿黔桂走廊城鎮(zhèn)帶）、“多節(jié)點”（南丹、金城江、宜州、柳城等主要區(qū)縣）。該方案既提升了鐵路運輸服務(wù)品質(zhì)與市場競爭力，又賦予了西部陸海新通道除貨運走廊外新功能、新內(nèi)涵。

1 運量預(yù)測

1.1 運量預(yù)測的相關(guān)因素分析

（1）沿線社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平

黔桂鐵路廣西段連接河池、柳州等兩個地級市，境內(nèi)串聯(lián)南丹、金城江、宜州、柳城等6 個區(qū)（縣）。本次研究對象為2019年沿線社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平數(shù)據(jù)［7］，如表1所示。

表1 沿線社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

由表1 可知，本段沿線人均GDP 高于廣西區(qū)平均水平，通道經(jīng)濟(jì)、人口覆蓋率在廣西區(qū)的占比均為15%以上，旅游接待人次、旅游總收入在廣西區(qū)的占比均為10%以上，是桂西北地區(qū)最為重要的交通走廊之一。

（2）現(xiàn)狀運營特征

根據(jù)最新統(tǒng)計結(jié)果，黔桂鐵路獨山—金城江段貨流密度1 700 萬t／年，開行貨車22 對／d，客流密度109 萬人／年，開行客車4 對／d，能力利用率81.6%；黔桂鐵路金城江—柳州段貨流密度1 900 t／年，開行貨車24對／d，客流密度190萬人／年，開行客車6對／d，能力利用率86%［8］。旅客列車開行方案如表2所示。

表2 現(xiàn)狀旅客列車開行方案表（對／d）

由表2 可知，黔桂鐵路以長途干線客車為主，最高運行速度120 km／h，其中廣西段內(nèi)（金城江）始發(fā)終到2 對／d，暫無區(qū)域內(nèi)部交流的列車開行。

（3）路網(wǎng)規(guī)劃

考慮研究年度初期為2030年、近期為2035年、遠(yuǎn)期為2045年。初期黔桂鐵路增建二線工程完成，且西部陸海通道形成雙向大能力運輸通道；近期百色至河池高速鐵路、興永郴贛鐵路建成，南昆鐵路增建二線完成；遠(yuǎn)期河池至柳州城際鐵路建成、涪柳鐵路建成。

1.2 研究年度運量預(yù)測結(jié)果

綜合2019年沿線社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、現(xiàn)狀運營特征、路網(wǎng)規(guī)劃等因素，采用趨勢增長法、乘車率法，對黔桂鐵路廣西段客貨運量進(jìn)行預(yù)測，結(jié)果如表3所示。

表3 黔桂鐵路廣西段運量預(yù)測結(jié)果表

由表3 可知，金城江—柳州段的客流需求顯著高于南丹—金城江段。由于遠(yuǎn)期河池至柳州城際鐵路建成，金城江—柳州段客流需求呈先增后減趨勢，而南丹—金城江段無平行徑路分流，客流需求呈持續(xù)增長趨勢。

2 列車開行方案

根據(jù)通道主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與運營特征確定動力集中型動車組選型，然后基于運量預(yù)測結(jié)果、列車定員、上座率等因素，確定黔桂鐵路廣西段動力集中型動車組開行方案，包括開行徑路及對數(shù)、服務(wù)時段、停站方案等，測算動力集中型動車組開行后線路通過能力的適應(yīng)性情況。

2.1 動車組選型

2.1.1 動力集中型動車組優(yōu)勢分析

南丹至柳州的公路、鐵路旅行時間分別為2.7 h、3.0 h，河池城區(qū)（金城江、宜州）至柳州的公路、鐵路旅行時間分別為1.9 h、2.2 h。目前，黔桂鐵路運行的普速客車采用SS3／HXD3C型機(jī)車牽引25G型客車車底，最高速度120 km／h，且車內(nèi)設(shè)施設(shè)備陳舊、環(huán)境較差，市場競爭力不足。

與傳統(tǒng)普速客車相比，動力集中型動車組內(nèi)部服務(wù)設(shè)施與設(shè)備與既有動車組基本一致，適用于包括本線在內(nèi)的大部分普速電氣化鐵路，可顯著改善旅客的出行環(huán)境與質(zhì)量。經(jīng)牽引計算模擬仿真，黔桂鐵路廣西段開行動力集中型動車組后，與公路、鐵路的旅行時間對比情況如表4所示。

表4 動力集中型動車組與現(xiàn)狀普速客車的運行時分對比表（min）

綜上所述，開行動力集中型動車組能夠兼顧運輸服務(wù)質(zhì)量和旅行時間節(jié)省效益，是現(xiàn)階段黔桂鐵路廣西段擴(kuò)大客流吸引力、提升市場競爭力的合理選擇。同時，本項目所經(jīng)均為革命老區(qū)、少數(shù)民族地區(qū)、國家重點扶持的貧困地區(qū)、西部大開發(fā)的重點地區(qū)，黔桂鐵路動力集中型動車組的開行將有效改善沿線居民出行條件和環(huán)境，加速各地區(qū)間的經(jīng)濟(jì)交流。這既是鞏固脫貧攻堅成果，全面深化改革的要求，又是滿足人民美好出行需求，實現(xiàn)共同富裕、共享繁榮的重要舉措。

2.1.2 動力集中型動車組選擇

當(dāng)前，鐵路準(zhǔn)入的動力集中動車組包括CR200J（電力）、CR200JS（電力-內(nèi)燃雙源動力）兩種類型。其中，CR200JS 型動力集中動車組是專為滿足高原氣候條件的動車組。考慮本線沿線自然條件良好，電力設(shè)施設(shè)備滿足列車牽引要求，本次暫按CR200J 型動力集中動車組進(jìn)行研究。不同類型的CR200J 型動力集中動車組主要技術(shù)參數(shù)［9］對比如表5所示。

表5 不同CR200J 動力集中型動車組主要技術(shù)參數(shù)對比表

黔桂鐵路擴(kuò)能改造后設(shè)計時速將提升至160 km／h，且軸重與荷載、到發(fā)線有效長、建筑限界等主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)均能滿足CR200J 型動力集中動車組開行條件，而列車定員為影響動車組選型的決定性因素。

本項目主要服務(wù)桂西北地區(qū)，沿線旅游資源豐富、少數(shù)民族聚集特征明顯，客流具有特殊性、復(fù)雜性，原則上應(yīng)結(jié)合客流實際情況，定制車輛，實現(xiàn)靈活編組。考慮現(xiàn)狀暫無靈活編組方案的動力集中型動車組投用，且根據(jù)運量預(yù)測結(jié)果，本線客流強(qiáng)度總體一般，已投用的短編組（9 輛）動力集中型動車組即可滿足運輸需求。因此，本次研究暫時推薦CR200J（9 輛編組）動力集中動車組。

2.2 列車開行徑路及對數(shù)

2.2.1 客流特征分析

黔桂鐵路廣西段預(yù)測客流量由通道客流和區(qū)域客流兩部分組成。其中，通道客流主要為西南地區(qū)與北部灣、粵港澳地區(qū)交流的長途客流，區(qū)域客流主要為桂西北地區(qū)河池、柳州內(nèi)部交流客流。不同類型客流占比如表6所示。

表6 黔桂鐵路廣西段研究年度不同類型客流占比表

本次研究考慮通道客流及部分區(qū)域內(nèi)客流通過黔桂鐵路長途干線列車帶流，剩余非通道客流則由動力集中型動車組承擔(dān)。

2.2.2 長途干線列車開行方案

根據(jù)運量預(yù)測結(jié)果，結(jié)合普速客車開行方案與研究年度路網(wǎng)規(guī)劃情況，確定黔桂鐵路長途干線列車開行方案，如表7所示。

表7 黔桂鐵路研究年度長途普速客車開行方案表（對／d）

2.2.3 動力集中型動車組開行徑路及對數(shù)

根據(jù)式（1）計算區(qū)段列車開行對數(shù)：

式中：ni-j——區(qū)段i-j 的動力集中型動車組開行量（對／d）；

Qi-j——區(qū)段i-j 的區(qū)域性客流需求量（萬人／年）；

β——客流波動系數(shù)，取1.1；

A——動力集中型動車組列車定員，取720 人／列；

αk——動力集中型動車組滿載率，取60%～75%。

經(jīng)計算，研究年度南丹—金城江區(qū)段動力集中型動車組開行對數(shù)分別為2 對／d（2030年）、2 對／d（2035年）、1 對／d（2045年），金城江—柳州區(qū)段動力集中型動車組開行對數(shù)分別為5 對／d（2030年）、8 對／d（2035年）、2 對／d（2045年）。

考慮柳州為區(qū)域經(jīng)濟(jì)、文化中心和連接西南、中南、華南地區(qū)的綜合交通樞紐，且樞紐內(nèi)鐵路運輸設(shè)施設(shè)備完善，故本次研究將柳州作為全部動力集中型動車組的始發(fā)終到車站和運維檢修基地。綜上所述，確定動力集中型動車組開行交路如圖1所示。

圖1 黔桂鐵路廣西段動力集中型動車組開行交路示意圖

2.3 列車開行時段與停站方案

2.3.1 開行時段

黔桂鐵路廣西段開行的普速旅客列車以長途通過列車為主，列車開行時段統(tǒng)計如圖2所示。

圖2 黔桂鐵路廣西段現(xiàn)狀旅客列車開行時段統(tǒng)計示意圖

由圖2 可知，現(xiàn)狀2／3 的長途客車通過本線的時段或早或晚，與沿線旅客出行習(xí)慣不匹配。為提高本項目的客流吸引力與市場競爭力，動力集中型動車組應(yīng)盡量安排在白天時段9：00—18：00 之間開行。

2.3.2 停站方案

黔桂鐵路廣西段開行的普速旅客列車僅?？磕系ぁ⒔鸪墙?、宜州、柳州等4 個站，而動力集中型動車組僅在區(qū)域內(nèi)部開行，功能定位為連接桂西北地區(qū)重要城鎮(zhèn)組團(tuán)、提升沿線旅客出行質(zhì)量的客運產(chǎn)品，因此長途普速客車應(yīng)覆蓋更多的區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)、人口據(jù)點。

本次研究以站點輻射的城鎮(zhèn)常住人口不小于1.5 萬人為停站依據(jù)，同時考慮車站工程改造實施條件、停站距離均衡性等因素，確定動力集中型動車組的停站方案，如圖3所示。

圖3 黔桂鐵路廣西段動力集中型動車組停站方案示意圖（km）

由圖3 可知，黔桂鐵路廣西段動力集中型動車組擬停靠南丹、金城江、柳城、柳州等8 個車站，運營長度221.7 km，含預(yù)留車站平均站間距27.7 km，不含預(yù)留車站平均站間距44.3 km。

2.4 通過能力適應(yīng)性分析

黔桂鐵路增建二線后區(qū)間閉塞方式采用自動閉塞，列車追蹤間隔I追初、近期為7 min，遠(yuǎn)期為6 min，綜合維修“天窗” T天窗為120 min。考慮不同類型列車扣除系數(shù)ε普客=2.5、ε動集=2.8、ε集裝箱=1.3、ε直區(qū)=1.0、ε摘掛=3.0 的情況下，通過能力適應(yīng)性情況如表8所示。

表8 黔桂鐵路廣西段開行動力集中型動車組后能力適應(yīng)性情況表（對／d）

由表8 可知，黔桂鐵路廣西段開行動力集中型動車組后，線路通過能力能夠滿足沿線客貨運輸需求，且有一定富余。

3 西部陸海新通道動力集中型動車組應(yīng)用展望

3.1 通道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與開行狀態(tài)梳理

黔桂鐵路為西部陸海新通道鐵路運輸主通道的重要組成部分，利用其富余能力合理開行動力集中型動車組，能夠盤活運力資源、提升運輸服務(wù)品質(zhì)，為西部陸海新通道持續(xù)賦能?？紤]到以下因素，對西部陸海新通道鐵路東、中、西三大通道中適宜動力集中型動車組的開行線路及運營狀態(tài)進(jìn)行梳理，如表9所示。

表9 西部陸海通道動力集中型動車組適宜動力集中型動車組的開行線路及運營狀態(tài)表

（1）廊道所串聯(lián)節(jié)點為?。ㄊ小^(qū)）內(nèi)較為重要的經(jīng)濟(jì)、人口據(jù)點，且沿途覆蓋社會文化與旅游資源。

（2）既有（在建或規(guī)劃）正線數(shù)目為雙線、暫無可替代的平行徑路（客運專線）、滿足客貨共線區(qū)段動車組安全運行規(guī)范。

（3）重點提高革命老區(qū)、少數(shù)民族地區(qū)、國家重點扶持的貧困地區(qū)、西部大開發(fā)的重點地區(qū)鐵路客運服務(wù)品質(zhì)。

3.2 應(yīng)用展望

隨著西部陸海通道的全面建成以及200 km／h 速度等級動力集中型動車組的投用，動車組異地運維技術(shù)的逐步成熟，通道內(nèi)各線動車組運用方案及運維基地規(guī)劃如表10所示。

表10 西部陸海通道動力集中型動車組運用方案及運維基地表

4 結(jié)論

利用既有線開行動力集中型動車組是目前我國鐵路發(fā)展的趨勢之一。黔桂鐵路廣西段是串聯(lián)桂西北地區(qū)最為重要的交通與經(jīng)濟(jì)走廊，利用線路富余能力開行動力集中型動車組具有必要性及可行性。開行此類動車組可以縮短兩核”（柳州、河池）和“多組團(tuán)”（南丹、金城江、宜州、柳城）之間的鐵路客運時間，提高運力資源使用效率，提升運輸服務(wù)品質(zhì)。此外，西部陸海通道內(nèi)的黎欽、南昆等線路亦存在動力集中型動車組開行需求。制定和執(zhí)行與客流需求特點相一致的開行方案，將進(jìn)一步促進(jìn)通道與區(qū)域經(jīng)濟(jì)的融合發(fā)展，推動西部陸海通道新通道形成“以貨為主，兼顧客運，客貨運高質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展”的新局面。