鄭州至萬州鐵路河南段速度目標值選擇

孫英華

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，武漢 430063)

摘 要：鄭州至萬州鐵路是《鐵路“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中快速鐵路網(wǎng)中重要組成部分，也是河南省“米”字形快速鐵路通道的重要組成部分，是我國西南地區(qū)通往中原、華北、東北地區(qū)便捷快速客運主通道和歐亞大陸橋中快速客運通道的重要組成部分，同時兼顧沿線城際及旅游客流運輸。速度目標值是項目最重要的一項參數(shù)，而各方意見分歧很大，直接影響到項目的推進，為此結(jié)合本線功能定位，從路網(wǎng)布局、運量水平及特征、列車開行方案、運行時間、出行時間價值、工程投資、效益和能耗因素等8個方面，對速度250 km/h和350 km/h兩個方案進行系統(tǒng)比較，建議采用350 km/h速度目標值方案，目前這一方案已經(jīng)通過審查部門組織的各階段審查，并已經(jīng)進入實施建設(shè)當中。

關(guān)鍵詞：鄭州至萬州鐵路；速度目標值；投資；效益

1 工程概況

鄭州至萬州鐵路連接重慶至萬州客運專線，形成重慶、鄭州間最快捷的快速客運通道，是我國西南地區(qū)通往中原、華北、東北地區(qū)便捷快速客運主通道和歐亞大陸橋中快速客運通道的重要組成部分，同時兼顧沿線城際及旅游客流運輸。

建設(shè)鄭州至萬州鐵路是提高西南地區(qū)與中原、華北地區(qū)鐵路通道能力和質(zhì)量，完善區(qū)域快速客運網(wǎng)絡(luò)的需要；是開發(fā)沿線旅游資源，促進沿線城鎮(zhèn)化進程，帶動沿線經(jīng)濟社會發(fā)展的需要；是構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型交通運輸體系，實現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的需要。

項目位于豫、鄂、渝三省市境內(nèi)，北接京廣、徐蘭客運專線，與寧西、漢丹、焦柳鐵路相交，南連渝萬客運專線。線路自鄭州東站引出，經(jīng)長葛、禹州、郟縣、平頂山、方城、南陽、鄧州、新野后進入湖北省境內(nèi)，經(jīng)襄陽、南漳、保康、興山、巴東后進入重慶市境內(nèi)，經(jīng)巫山、奉節(jié)、云陽接入在建的渝萬客運專線萬州站，在襄陽樞紐與擬建的武襄十鐵路相連，正線全長約818 km。

2 方案提出

由于各方對項目速度目標值意見分歧很大，直接影響到項目的推進，為此，根據(jù)鄭萬鐵路河南段地形平坦、工程條件相對較好的實際情況，結(jié)合項目功能定位，從路網(wǎng)布局、運量水平及特征、列車開行方案、運行時間、出行時間價值、工程投資、效益和能耗因素等8個方面，就250、350 km/h速度目標值方案進行比較分析。

3 方案比選

3.1 從路網(wǎng)布局方面分析

鄭州至萬州鐵路連接重慶至萬州客運專線，形成重慶、鄭州間最快捷的快速客運通道，是我國西南地區(qū)通往中原、華北、東北地區(qū)便捷快速客運主通道和歐亞大陸橋中快速客運通道的重要組成部分，同時兼顧沿線城際及旅游客流運輸。

項目在鄭州與京廣、徐蘭等客運專線銜接，使本線輻射地區(qū)與北京等華北、東北地區(qū)得以順捷溝通。本段2/3左右的列車為跨京廣、徐蘭客運專線的中長途列車，京廣、徐蘭客運專線速度目標值均為350 km/h。本線250 km/h速度目標值方案，如若跨線列車采用250 km/h動車組，與京廣、徐蘭客運專線350 km/h動車組列車速差太大，影響線路能力，根據(jù)運量預(yù)測，京廣客運專線遠期石鄭段行車量為180對/d，將難以滿足需求；如若跨線列車采用350 km/h動車組，在本線范圍則需要限速運行，不利于動車組運行效率的發(fā)揮、造成機力浪費。因此從與相鄰路網(wǎng)技術(shù)標準匹配的角度，本段速度目標值應(yīng)與京廣、徐蘭客運專線一致，采用350 km/h較為合適。

3.2 從運量水平及特征方面分析(表1、表2)

鄭萬鐵路主要承擔(dān)西南大部分地區(qū)與華中、華北、東北地區(qū)間的旅客交流，河南段同時承擔(dān)中原城市群南陽、平頂山、許昌等城市與鄭州等城市之間的城際客流。本線客流平均運距達800 km，其中14.6%的客流運距小于200 km；50.0%的客流運距介于200～1 000 km；35.4%的客流運距超過1 000 km。

鄭萬鐵路按350 km/h建設(shè)較按250 km/h建設(shè)相比，鄭州至萬州旅行時間短1.2 h，重慶至鄭州旅行時間為4.2 h，重慶至北京、濟南旅行時間在6.5 h左右，同時線路能夠更好地銜接京廣、鄭徐等同為350 km/h技術(shù)標準等級客運專線線路，對客流吸引條件更好。

通過客流預(yù)測，鄭萬鐵路按350 km/h建設(shè)較按250 km/h建設(shè)能從民航等其他交通方式轉(zhuǎn)移更多的西南地區(qū)與華中、華北、東北地區(qū)間的中長途旅客交流，同時能夠進一步提升誘增客流量。預(yù)測初、近、遠期分別增加200萬人/年、240萬人/年、300萬人/年。

表1 按350 km/h標準建設(shè)河南段區(qū)段客流密度及旅客列車對數(shù)

區(qū)段客流密度/(萬人/年)客車對數(shù)/(對/d)2025年2030年2040年2025年2030年2040年鄭州—平頂山2250276036607899149平頂山—南陽2030247033207187133南陽—襄陽1720207028816173117

表2 按250 km/h標準建設(shè)河南段區(qū)段客流密度及旅客列車對數(shù)

區(qū)段客流密度/(萬人/年)客車對數(shù)/(對/d)2025年2030年2040年2025年2030年2040年鄭州—平頂山2040252033607090137平頂山—南陽1820223030206378121南陽—襄陽1510183025805364105

3.3 從列車開行方案方面分析

由于鄭萬鐵路按350 km/h建設(shè)較按250 km/h建設(shè)能吸引更多的西南地區(qū)與華中、華北、東北地區(qū)間的中長途旅客交流，初、近、遠期分別增開旅客列車8對/d、9對/d、12對/d。如表3所示。

表3 按350 km/h標準建設(shè)增加客車開行方案 對/d

序號起迄點徑路初期近期遠期1重慶鄭州渝鄭5432重慶北京渝鄭、京廣3223重慶青島渝鄭 114重慶天津渝鄭、京廣 15昆明鄭州渝昆、渝鄭 126昆明青島渝昆、渝鄭 17貴陽鄭州渝黔、渝鄭 18貴陽北京渝黔、渝鄭、京廣 11合計8912

3.4 從旅行時間方面分析

鄭萬鐵路溝通的主要省會城市重慶至北京、至濟南350 km/h方案可實現(xiàn)6.5 h聯(lián)系，而250 km/h方案旅行時間較長，約8 h，重慶以遠至北京以遠、濟南以遠超過8 h，本線承擔(dān)的重慶及以遠至北京及以遠、濟南及以遠客車(含重慶至北京、至濟南客車)占總列車對數(shù)的30%以上，目前在建或擬建鐵路未有西南地區(qū)溝通首都及華北、東北地區(qū)的350 km/h的客運專線，采用350 km/h方案可提升本線的修建意義。

另外，鄭萬鐵路若采用350 km/h方案，其輻射的重要城市重慶至鄭州間可實現(xiàn)4 h連通，全線鄭州至萬州實現(xiàn)3 h貫通，較250 km/h方案節(jié)省1.2 h左右，且根據(jù)我國高鐵運營經(jīng)驗，3～4 h為一般旅客乘坐動車組較舒適的時長，全線350 km/h方案旅行時間符合旅客舒適度要求，可提高本線運輸服務(wù)質(zhì)量。

本段通道銜接中原城市群中心城市鄭州與地區(qū)中心城市平頂山、豫西南城鎮(zhèn)發(fā)展區(qū)地區(qū)中心城市南陽，350 km/h方案鄭州與平頂山間0.5 h左右、鄭州至南陽間1 h抵達，350 km/h更便于實現(xiàn)主要區(qū)域城市間的快速聯(lián)系。

綜合以上分析，350 km/h方案更符合旅客舒適度要求，有利于旅客運輸質(zhì)量的提升，便于本線服務(wù)的重要城市間的快速聯(lián)系。因此，從列車旅行時間來看，350 km/h方案更為合適。不同速度目標值方案旅行時間比較見表4。

表4 不同速度目標值方案旅行時間

區(qū) 段距離/km鄭萬按250km/h旅行時間/h鄭萬按350km/h旅行時間/h重慶—北京17567.86.6重慶—濟南17157.76.5重慶—鄭州10675.44.1萬州—鄭州8194.12.9襄陽—鄭州3781.91.4南陽—鄭州2631.30.9平頂山—鄭州1550.80.6

3.5 從出行時間價值方面分析

鄭萬鐵路全長818 km。按350 km/h運營，全程平均旅行時間2.9h；按250 km/h運營，全程平均旅行時間4.1 h；按350 km/h運營較按250 km/h運營，全程旅行時間平均節(jié)省1.2 h。按研究年度近期2030年全社會平均時間價值45元/h計算，350 km/h較250 km/h全程人均時間價值節(jié)省53元。

3.6 從工程投資方面分析

3.6.1 不同速度目標值方案的建設(shè)標準

不同速度目標值對工程投資的影響，主要體現(xiàn)在采用設(shè)計標準的差異而導(dǎo)致工程數(shù)量不同、站后部分設(shè)備選型不同等。如表5所示。

(1)速度目標值不同，線路平縱斷面參數(shù)不同，其中最小曲線半徑對速度目標值最為敏感。鄭州至襄陽段僅平頂山至方城經(jīng)過伏牛山余脈低山、丘陵區(qū)，地形條件較好，不同速度目標值線位方案差別較小，對橋隧工程數(shù)量影響較小，當曲線半徑達到2 000 m以上時，采用曲線繞避障礙適應(yīng)地形，達到減少工程量目的效果不明顯。

表5 不同速度目標值方案主要建設(shè)標準差異[2]

項目名稱速度目標值250km/h350km/h主要技術(shù)標準路基橋梁隧道軌道供電信號通信正線數(shù)目雙線雙線最大坡度/‰一般20一般20最小坡段長度/m一般1200,困難900一般2000,困難900正線線間距/m4.65最小曲線半徑/m有砟4000(3500)無砟7000(5500)路基寬度/m13.4(有砟)13.6(無砟)基床表層/m0.7(有砟)0.4(無砟)底層/m2.32.3工后沉降/mm100(有砟)15(無砟)沉降速率/(mm/年)30(有砟)梁型箱梁箱梁基礎(chǔ)沉降量/mm均勻沉降量≤30(有砟)≤20(無砟)相鄰沉降量差≤15(有砟)≤5(無砟)凈空有效面積/m292100結(jié)構(gòu)形式有砟軌道(1km及以上的隧道采用無砟軌道、隧道群成段鋪設(shè))無砟軌道牽引供電方式ATAT行車指揮系統(tǒng)綜合調(diào)度綜合調(diào)度列車運行系統(tǒng)CTCS3級CTCS3級基站子系統(tǒng)單網(wǎng)交織方案單網(wǎng)交織方案

(2)速度目標值不同，線間距、路基寬度、基床厚度、路基壓實標準、軌道設(shè)計標準、路基基床處理、橋梁結(jié)構(gòu)、隧道內(nèi)凈空和襯砌厚度有差異，影響工程數(shù)量及價格分析單價指標。250 km/h及以下標準推薦采用有砟軌道(長度1 km及以上的隧道采用無砟軌道、隧道群成段鋪設(shè))，350 km/h標準推薦采用無砟軌道。

(3)速度目標值越高，環(huán)保要求越高，降噪、減振、拆遷等工程相應(yīng)增加。

(4)速度目標值不同，牽引變電變壓器容量、接觸網(wǎng)導(dǎo)線等站后工程也有所不同，隨速度目標值的提高相應(yīng)的標準也提高，從而增加工程投資。

3.6.2 不同速度目標值方案對工程投資的影響分析(表6)

表6 速度目標值方案經(jīng)濟技術(shù)比較

工程項目250km/h方案350km/h方案線路長度/km350.389350.364征用土地/hm21214.85(18222.77)1220.32(18304.77)拆遷建筑物/萬m2124.6251124.6251路基土石方/萬斷面方2089.62162093.8813正線橋梁/(座-延米)正線隧道軌道工程/鋪軌km特大橋28—282304.0328—286542.94大中橋29—4897.4829—4897.48合計57—287201.5157—291440.42合計/(座-延米)5—74425—7442正線有砟684.1782.6正線無砟10.3611.92站線72.6472.64橋隧總長/km294.644298.882橋隧比/%84.0985.31路基長度/km55.74551.482站后設(shè)備/km350.389350.364靜態(tài)投資/億元384.80413.70靜態(tài)投資差額/億元—28.90靜態(tài)投資增幅/%—7.51建設(shè)期投資貸款利息/億元24.3426.12動車購置費/億元15.315.3鋪底流動資金/億元0.420.42全部投資合計/億元424.86455.54全部投資差額/億元—30.68全部投資增幅度/%—7.22

從工程投資比較看，350 km/h方案比250 km/h方案增加靜態(tài)投資28.90億元，增幅7.51%；加上建設(shè)期利息等，全部投資增加約30.68億元，增幅7.22%。

各章節(jié)詳細增減對照見表7。

表7 各章節(jié)詳細增減對照

建設(shè)名稱鄭州至萬州鐵路可行性研究編制范圍工程總量250km/h∶350.389正線km350km/h∶350.364正線km概算總額鄭州東—豫鄂省界250km/h350km/h4248607.524555361技術(shù)經(jīng)濟指標方案250km/h350km/h12125.4013001.80章別費用項目名稱概算價值/萬元指標/(萬元/正線公里)250km/h350km/h增減250km/h350km/h增減第一部分靜態(tài)投資3848007.134136988.51288981.3810982.1011807.69825.59一拆遷及征地費用515863.23519057.253194.021472.261481.489.22二路基350792.6387658.3136865.711001.151106.44105.29三橋涵1574309.451634248.2959938.844493.034664.43171.40四隧道及明洞56531.7257940.511408.79161.34165.374.03五軌道247857.77384206136348.23707.381096.59389.21六通信、信號及信息125844.17127596.961752.79359.16364.185.03七電力及電力牽引供電191545.9207010.0215464.12546.67590.8444.18八房屋78242.6378102.09-140.54223.30222.92-0.39九其他運營生產(chǎn)設(shè)備及建筑物101341.2797621.36-3719.91289.23278.63-10.60十大型臨時設(shè)施和過渡工程58612.8957180.85-1432.04167.28163.20-4.08十一其他費197246.67210277.0113030.34562.94600.1737.23以上各章合計3498188.33760898.64262710.349983.7310734.26750.53十二基本預(yù)備費349818.82376089.8626271.04998.371073.4375.05以上總計3848007.134136988.51288981.3810982.1011807.69825.59第二部分:動態(tài)投資243395.73261168.0817772.35694.64745.4250.77十三工程造價增漲預(yù)留費十四建設(shè)期投資貸款利息243395.73261168.0817772.35694.64745.4250.77第三部分:機車車輛購置費153000153000436.66436.690.03十五機車車輛購置費153000153000436.66436.690.03第四部分:鋪底流動資金4204.674204.37-0.312.0012.000.00十六鋪底流動資金4204.674204.37-0.312.0012.000.00概(預(yù))算總額4248607.524555360.96306753.4412125.4013001.80876.39

3.7 從列車能耗方面分析

按成本構(gòu)成要素分析速度對運輸成本來看，能耗是運營成本增加的主要因素，河南段能耗350 km/h方案較250 km/h方案增加66%，運營總成本增加28%。如表8所示。

表8 不同速度每列車公里能耗

速度等級250km/h350km/h能耗/(kW·h)28.146.7差值/(kW·h)18.6變化率/%66.2

3.8 從經(jīng)濟效益方面分析

結(jié)合前述的客流影響、列車能耗區(qū)別、旅客出行成本等分析，從鐵路企業(yè)財務(wù)和國民經(jīng)濟效益角度，對各個速度目標值方案經(jīng)濟要素進行了定量分析。

計算期采用30年，財務(wù)折現(xiàn)率取3%，社會折現(xiàn)率取8%，350 km/h方案較250 km/h方案財務(wù)凈現(xiàn)值增加194.1億元、經(jīng)濟凈現(xiàn)值增加123.9億元，相比較而言，350 km/h方案綜合效益較優(yōu)。如表9所示。

表9 兩速度目標值方案經(jīng)濟效益指標比較

指標名稱250km/h350km/h差值財務(wù)凈現(xiàn)值/億元-95.698.5194.1經(jīng)濟凈現(xiàn)值/億元251.4375.3123.9全部投資財務(wù)內(nèi)部收益率/%1.404.26全部投資經(jīng)濟內(nèi)部收益率/%12.4313.85

4 結(jié)語

鄭州至萬州鐵路河南段采用350 km/h方案較250 km/h方案雖然增加靜態(tài)投資28.90億元(增幅僅7.51%)，增加能耗66%，增加運營總成本28%；但350 km/h方案能更好地與相鄰路網(wǎng)技術(shù)標準匹配，增強客流吸引條件，能從民航等其他交通方式轉(zhuǎn)移更多的中長途旅客交流，同時能夠進一步提升誘增客流量，初、近、遠期分別增開旅客列車8對/d、9對/d、12對/d，旅行時間也更符合旅客舒適度要求，有利于旅客運輸質(zhì)量的提升，便于本線服務(wù)的重要城市間的快速聯(lián)系，人均時間價值節(jié)省，財務(wù)凈現(xiàn)值增加194.1億元、經(jīng)濟凈現(xiàn)值增加123.9億元，相比較而言，350 km/h方案綜合效益較優(yōu)。

綜合以上分析，本段建議采用350 km/h速度目標值，目前這一方案已經(jīng)通過審查部門組織的各階段審查，并已經(jīng)進入實施建設(shè)階段。

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The Select of Target Speed Value for Henan Section on Railway from Zhengzhou to Wanzhou

SUN Ying-hua

(China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.， Ltd.， Wuhan 430063， China)

Abstract：The railway from Zhengzhou to Wanzhou is an important part of the medium and high speed railway network defined in the Railway Twelfth Five-year Development Plan， a composition of the rapid rail corridor in Henan province and also the gateway to the fast passenger main channels in Central Plains， North China and Northeast China and in integrated part of the Eurasia land bridge medium and high speed passenger transport with additional service for intercity and tourist passenger transport. Target speed value is one of the most important parameters of the project. The parties involved differ in opinion about it， which affects directly the project progress. This paper compares the two programs of 250 km/h and 350 km/h in terms of line function， network layout， traffic demand， train operation scheme， running time value， project investment， efficiency and power factor， and the program of 350 km/h is recommended. The recommended program has been reviewed on a phase basis and now is been implemented．

Key words：Zhengzhou to Wanzhong railway; Target speed value; Investment; Benefit

收稿日期：2016-04-25；

修回日期：2016-05-18

作者簡介：孫英華(1975—)，男，高級工程師，1998年畢業(yè)于北方交通大學(xué)土建學(xué)院交通土建工程專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，E-mail：280992510@qq.com。

文章編號：1004-2954(2016)12-0026-05

中圖分類號：U212.31

文獻標識碼：A

DOI：10.13238/j.issn.1004-2954.2016.12.007