津薊鐵路電氣化改造速度目標值研究

劉亞芳

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300142)

?

津薊鐵路電氣化改造速度目標值研究

劉亞芳

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300142)

結合京津冀一體化區(qū)域規(guī)劃路網(wǎng)，對既有津薊鐵路電氣化改造進行不同速度目標值的分析研究，并對不同速度目標值的工程內容進行闡述，運用對比分析法，得出既有津薊鐵路電化改造的提速方案。針對資本金的時間價值及社會區(qū)域效用進行分析，從而確定提速工程的必要性。

津薊鐵路 電氣化 提速

1 津薊鐵路概述

天津至薊縣鐵路(以下簡稱津薊鐵路)位于華北平原東部天津市境內，起自京滬鐵路漢溝鎮(zhèn)站，終點為津薊鐵路薊縣站；線路經(jīng)由天津市武清區(qū)、寶坻區(qū)至薊縣。

津薊鐵路自京滬鐵路漢溝鎮(zhèn)站西咽喉5號道岔(1/12)引出，線路向北途經(jīng)曹子里、崔黃口、大口屯、寶坻、上倉、下倉、終點到達薊縣站，線路長度89.096 km[1]?，F(xiàn)狀主要技術標準為單線，內燃，最小曲線半徑600 m，限制坡度5‰，牽引質量4 000 t，半自動閉塞鐵路。區(qū)域路網(wǎng)內京滬、津山、京哈、大秦等均為電氣化鐵路。

津薊鐵路作為國內成功開行市郊列車的既有鐵路，輻射天津周邊地區(qū)及各旅游景區(qū)，也是津承鐵路通道的重要組成部分。所處地區(qū)地勢平坦，線路平縱斷面條件較好，故結合電氣化工程對既有線進行提速改造研究[2]，以改善旅客出行條件。運用普遍調查及訪問形式對既有津薊鐵路進行分析，運用對比分析法，對不同速度目標值的優(yōu)劣進行研究，從而得出既有津薊鐵路提速最佳方案。

2 既有現(xiàn)狀分析

既有津薊鐵路于1967年1月建成，為客貨混運鐵路。2015年主要承擔貨運量394萬t，旅客發(fā)送量3687萬人；2015年天津至薊縣客車工作日開行6對，周末及節(jié)假日9對。既有津薊鐵路速度目標值為100 km/h，最快旅客列車由天津北站至薊縣站運行時分為90 min，旅行速度為73 km/h，最慢旅客列車由天津站至薊縣站運行時分為174 min(其中天津北站至薊縣站166 min)，旅行速度為38 km/h。既有津薊鐵路部分區(qū)間限速，運行時間較長，不利于居民出行需求，需要適當提速。

既有津薊鐵路為區(qū)間無縫線路，全線封閉，鋼軌大部分為60 kg/m再用軌，生產(chǎn)時間為1985～1991年，道岔為SC330，路肩寬度為0.4至0.6 m，橋墩大部分采用實體橋墩，橋臺有耳臺及T形橋臺，梁部均為混凝土簡支梁。全線有45處平交道口，北京局列入改造計劃共23處，剩余22處[3]。

3 線路在路網(wǎng)中的功能及作用

根據(jù)中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃(2030年)、國家鐵路“十三五”規(guī)劃、京津冀城際網(wǎng)規(guī)劃等國家戰(zhàn)略及地區(qū)性規(guī)劃，區(qū)域鐵路網(wǎng)規(guī)劃見圖1。

圖1 區(qū)域路網(wǎng)規(guī)劃示意

客運專線：區(qū)域內已有津秦客專、京滬高鐵、京津城際等，區(qū)域形成輻射東北、華北、華東的快速客運網(wǎng)絡。

普通鐵路：規(guī)劃建設津保忻鐵路、津薊鐵路承德延伸線、津薊電化、樞紐豆雙、汊周聯(lián)絡線等。

城際鐵路：區(qū)域內主要有津承城際、京唐城際、京濱城際、津滄城際、環(huán)渤海城際、京秦第二城際等。根據(jù)本項目在區(qū)域路網(wǎng)中的功能定位分析，津薊鐵路是以貨為主、兼顧市郊與沿線城鎮(zhèn)旅游客流的區(qū)域鐵路。本項目對于引領天津市“一軸兩帶三區(qū)”空間結構，形成帶動外圍地區(qū)發(fā)展的增長極和服務中心，促進地區(qū)國民經(jīng)濟發(fā)展有著重要作用[1]。

4 速度目標值選擇

本區(qū)域運輸市場主要有高速公路、鐵路競爭。公路的優(yōu)勢主要為點對點，出行時間不受限制；劣勢為受節(jié)假日影響，高速公路堵車情況較多。津薊鐵路開行市郊列車一期改造工程中對薊縣站公交接駁進行了大量的投入，但天津—薊縣間最快的旅客列車運行時間達1.5 h，旅速僅70 km/h左右，與公路出行時間差不多。且汽車能實現(xiàn)門到門的運輸，鐵路換乘時間長于公路運輸，因此本線在與公路運輸競爭中處于劣勢。目前游客出行主要依靠津薊高速公路、塘承高速公路運輸，承擔出行游客的74%，而津薊鐵路僅占26%，鐵路出行未能發(fā)揮更大的作用。根據(jù)薊縣旅游業(yè)十三五規(guī)劃，到2020年將接待游客3 000萬人次，本項目實施后，將為游客提供更加方便快捷的交通方式，推動沿線旅游資源的開發(fā)，打造生態(tài)旅游品牌，提高旅游經(jīng)濟在當?shù)貒窠?jīng)濟中的比重。研究年度通道內各運輸方式旅行時間見表1。

表1 各種運輸方式旅行時間比較

4.1 方案構成

對于津薊鐵路提速，在現(xiàn)狀電氣化方案基礎上，針對預留提速120 km/h方案、提速120 km/h方案、提速140 km/h方案、提速160 km/h方案、提速200 km/h方案進行研究。

其中預留提速120 km/h方案、提速120 km/h方案主要區(qū)別在于津薊鐵路全線平交道口較多，平改立周期長、工程量大、投資多，當設計速度為120 km/h時，平交道均需改為立交道[5]?？紤]工程實施周期故提出預留提速120 km/h方案，本工程對部分平交改立交，待津薊鐵路沿線全部平交改為立交時，可采用120 km/h速度。

提速140 km/h方案較提速160 km/h方案運行時分增加4 min，工程內容相同，線路改建長度略小，因此提速140 km/h方案與提速160 km/h方案合并研究。

提速200 km/h方案既有平面條件適應性差，大部分地段線路需要改線，根據(jù)客貨共線鐵路設計規(guī)范要求，提速200 km/h需采用雙線，與本項目采用單線的功能定位不符，工程代價較大。結合京津冀一體化區(qū)域規(guī)劃路網(wǎng)，研究年度內津承城際開工建設，速度目標值為350 km/h，其功能可替代提速200 km/h方案，故研究后予以舍棄[4]。

綜合考慮本線運輸需求和功能定位，結合相鄰線設計速度、本線工程條件及投資等因素，對現(xiàn)狀電氣化方案、預留提速120 km/h方案、提速120 km/h方案、提速160 km/h方案進行研究。

4.2 方案說明

4個方案均對既有線進行病害整治及按相應速度標準進行曲線改建。預留提速120 km/h方案、提速120 km/h方案主要差別在于平交道改建的多少。提速160 km/h方案與其余三個方案差別為全線道岔均需更換，到發(fā)線延長，區(qū)間無縫線路改為跨區(qū)間無縫線路，路基需對既有津薊線進行病害整治；路基面需考慮采用漿砌片石路肩或混凝土加寬。加強路基基床[6]，改善路橋、路涵過渡段的加固處理。橋梁需要橫向加強，全線進行平改立。各方案站后配套相差不大。

(1)現(xiàn)狀電化方案

現(xiàn)狀平面曲線能滿足100 km/h運行速度的要求，維持既有平面曲線，現(xiàn)狀電氣化改造。運行時分為82 min。對既有路基病害進行整治，抽換傷損鋼軌。

運用普遍調查及訪問形式，確定區(qū)間平交道道口折算交通量大[5]的2處，需改為立體交叉，確定站內5處平交道需改為立體交叉。

(2)預留提速120 km/h方案

根據(jù)中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃，津薊鐵路承德延伸線工程規(guī)劃“十三五”之后建成，為優(yōu)化路網(wǎng)結構，提高本線的運輸服務質量及鐵路技術裝備水平，本方案對既有線平面按照120 km/h速度標準進行改建，改建長度5.982 km；由于本線平交道口較多，運用普遍調查及訪問形式，首先對站內5處平交道口和區(qū)間道口折算交通量大的2處平交道口實施平改立工程，其余平交道口暫維持平交，根據(jù)與地方協(xié)議情況逐步實施平改立工程。平改立工程完成后，本線列車運行速度由現(xiàn)狀100 km/h逐步提高至120 km/h。

(3)提速120 km/h方案

線路平、縱斷面改建同預留提速120 km/h方案；將剩余22處平交道全部進行立交改造；車站改建同預留提速120 km/h方案。提速后運行時分為70 min。對既有路基病害進行整治，改建地段主要工程內容有路基邊坡防護、地基處理、換填等措施。

(4)提速160 km/h方案

平面按160 km/h改建，對半徑小于1 600 m及緩長不滿足160 km/h標準的曲線進行改建；結合本線特點，研究確定州河大橋兩端困難地段維持現(xiàn)狀[4]。本方案改建24個曲線，改建長度11.969 km，對上跨公路橋不滿足凈空要求地段進行縱斷面改建，將平交道全部進行立交改造。提速后運行時分為59 min。需對既有津薊線路基進行病害整治；需考慮路肩采用漿砌片石或混凝土加寬；加強路基基床[6]，改善路橋、路涵過渡段的加固處理；橋梁需要橫向加強；正線道岔現(xiàn)狀為SC330，直向允許速度為120 km/h。提速160 km/h方案正線道岔需更換為專線4249，以滿足160 km/h速度[7-9]；區(qū)間無縫線路改為跨區(qū)間無縫線路[12]。

4.3 方案分析論述

(1)節(jié)時比分析

現(xiàn)狀電氣化方案線路平面維持既有，工程投資11.35億元，客車運行時分78 min。預留提速120 km/h方案工程投資12.38億元，客車運行時分70 min。提速120 km/h方案工程投資16.03億元，客車運行時分70 min。提速160 km/h方案工程投資18.76億元，客車運行時分59 min(見表2)。

表2 方案投資分析比較

根據(jù)相關課題[10]，對各個方案提速改建工程引起的“工程投資與節(jié)時比”進行對比研究，得出方案建議意見。

提速160 km/h方案、提速120 km/h方案投資較預留提速120 km/h方案分別增加6.38億元、3.65億元，工程投資大，22處平改立實施難度大，周期長。預留提速120 km/h方案投資較現(xiàn)狀電化方案增加1.03億元，運行時分縮短8 min，節(jié)時比1 289萬元/min；隨著平改立工程逐步實施，列車提速至120 km/h，此方案改建長度短，僅為5.982 km，工程量小，投資省，投資見效快，財務效益最優(yōu)，與津薊鐵路承德延伸線規(guī)劃相適應。更能適應本項目的實際情況。故推薦采用預留提速120 km/h方案。

(2)線路提速工程與電化工程同步實施的必要性

當全線平交改為立交時，可實現(xiàn)速度120 km/h[8]，假設5年內全線平改立均實施完畢，通過計算提速工程投資1.03億元的折現(xiàn)率，運用經(jīng)濟評價指標，五年后為1.31億元。若目前不實施提速120 km/h，只實施電氣化工程5年后再實施提速120 km/h工程，需增加的投資為1.78億元。電氣化與提速工程同時實施較先電氣化后提速減少投資0.47億元，且5年后津承通道范圍內，規(guī)劃津承城際在年度范圍內已實施，津薊市郊列車提速將會產(chǎn)生工程上的浪費。而若不提速將無法適應新形勢的發(fā)展，不能給旅客帶來很好的乘車體驗，故分析確定電氣化與提速工程應同時實施。通過以上分析，津薊鐵路電氣化改造工程提速120 km/h很有必要實施。

圖2 沿線城市及旅游資源分布示意

(3)社會效益分析

結合相關課題研究，高速鐵路的通車使得沿線城市資源消耗類工業(yè)轉型為偏向服務業(yè)的第三產(chǎn)業(yè)，本次提速工程主要是滿足津薊鐵路市郊列車功能的定位[11]，且對具有豐富旅游資源的地區(qū)，第三產(chǎn)業(yè)比例較高、第三產(chǎn)業(yè)就業(yè)比例較高的(如薊縣、寶坻)區(qū)域，速度高的鐵路能明顯提升其區(qū)域社會效用。圖2為沿線城市及旅游資源分布示意，津薊鐵路提速120 km/h方案對薊縣、寶坻旅游區(qū)域能夠帶來明顯的社會效用。

(4)路網(wǎng)協(xié)調性分析

從相鄰通道標準來看，根據(jù)中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃，津薊鐵路承德延伸線、規(guī)劃豆雙線、規(guī)劃汊周線均為Ⅰ級鐵路，設計速度120 km/h。從相鄰路網(wǎng)分析，津薊鐵路速度目標值不宜低于120 km/h，預留提速120 km/h方案可以更好地與路網(wǎng)規(guī)劃相適應，隨著路網(wǎng)的完善及本線運輸需求的增長，能夠逐步提高本線的運輸質量。

(5)效益分析

根據(jù)財務評價指標計算，財務評價結果項目投資財務內部收益率為3.24%，自有資金財務內部收益率為2.64%，低于鐵路行業(yè)改建鐵路6%的基準收益率；項目投資財務凈現(xiàn)值為-25 310萬元，項目資本金財務凈現(xiàn)值為-23 305萬元；投資回收期為26.15年。

本項目國民經(jīng)濟評價全部投資的經(jīng)濟內部收益率(EIRR)為8.93%，高于社會折現(xiàn)率8%，經(jīng)濟凈現(xiàn)值(ENPV)為10 315萬元。本項目財務效益較差，作為公益性基礎設施，不應以盈利為目的，建議政府給予一定的補貼政策。

5 結束語

考慮天津至寶坻、薊縣及以遠旅客運輸主要以規(guī)劃津承城際為主，且與規(guī)劃津薊鐵路承德延伸線相匹配，本線宜預留提速120 km/h條件，列車暫按現(xiàn)狀100 km/h速度運行，平改立工程全部完成后，列車提速至120 km/h。預留提速120 km/h方案投資見效快，財務效益最優(yōu)，社會效益明顯，與津薊鐵路承德延伸線規(guī)劃相適應，且更能適應本項目的實際情況，故推薦采用預留提速120 km/h方案。

[1] 鐵道第三勘察設計院集團有限公司.天津至薊縣鐵路電氣化改造勘察設計項目投標文件[R].天津：鐵道第三勘察設計院集團有限公司，2016．

[2] 周世林.淺談既有線擴能提速改造建設方案[J].鐵道工程學報，2010(10)

[3] 鐵道第三勘察設計院集團有限公司.改建鐵路津薊線開行市郊列車改造工程施工圖設計說明[R].天津：鐵道第三勘察設計院集團有限公司，2015．

[4] 陳紅念.對有關既有線提速幾個問題的探討[J].鐵道工程學報，2002(1)

[5] CJJ152-2010城市道路交叉口設計規(guī)程[S]

[6] 韓自立.既有線提速路基的對策研究[J].中國鐵道科學，2002(2)

[7] TB 10082—2005，J 448—2005鐵路軌道設計規(guī)范[S]

[8] GB 20090—2006鐵路線路設計規(guī)范[S]

[9] GB 50091—2006鐵路車站及樞紐設計規(guī)范[S]

[10]胡敘洪.既有鐵路提速改造線路方案研究[J].中國鐵道科學，2003

[11]林曉言，羅燊，朱志航.區(qū)域質量與高速鐵路社會效用——關于高速鐵路建設時機的研究[J].中國軟科學，2015(4)

[12]劉愛英.四平至松江河鐵路速度目標值選擇[J].鐵道勘察，2015(3)：101-103

Analysis on The Target Speed Value of Tianjin-Jixian Railway Electrification

LIU Yafang

2016-07-05

劉亞芳(1984—)，女，2010年畢業(yè)于蘭州交通大學道路與鐵道工程專業(yè)，工學碩士，工程師。

1672-7479(2016)05-0084-04

U221； U212.32

A