包頭至銀川鐵路建設(shè)方案研究

賀永志

(中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，天津 300308)

1 概述

擬建包頭至銀川鐵路位于內(nèi)蒙古自治區(qū)和寧夏回族自治區(qū)境內(nèi)，東起包頭站，向西途經(jīng)內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市、巴彥淖爾市、鄂爾多斯市、烏海市，寧夏回族自治區(qū)石嘴山市、銀川市，終至銀川站，線路全長約520 km[3]。 本項(xiàng)目東與在建京張客專、呼張客專、既有集包線呼包段相接，南與規(guī)劃銀蘭客專相連，共同構(gòu)筑了我國《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃(2016～2030 年)》的“八縱八橫”京蘭高鐵通道[4]。

1.1 區(qū)域路網(wǎng)現(xiàn)狀、規(guī)劃及既有鐵路概況

(1)區(qū)域路網(wǎng)現(xiàn)狀

包銀鐵路地處我國中西結(jié)合地帶北部邊陲。 區(qū)域內(nèi)，以京包蘭鐵路、太中銀鐵路、包西鐵路形成了區(qū)域的鐵路主骨架，支線鐵路包括包白線、西甘線、臨策線、東烏鐵路等，現(xiàn)狀區(qū)域鐵路營業(yè)里程為6 638 km，占全國的5.9%;鐵路網(wǎng)密度為112.6 km/104km2，低于全國平均水平;每萬人擁有鐵路里程為3.48 km。

(2)區(qū)域路網(wǎng)規(guī)劃

研究年度新建客運(yùn)專線(城際鐵路)主要有張家口至呼和浩特鐵路、銀川至西安鐵路[5]、包頭至銀川鐵路、中衛(wèi)至蘭州鐵路、包鄂榆鐵路、集寧至大同鐵路等[6]。

(3)既有鐵路概況

項(xiàng)目通道內(nèi)與本線關(guān)系密切的既有鐵路主要是包蘭線。 既有包蘭線自包頭東站至蘭州站，線路全長約990 km。 包蘭鐵路為雙線電氣化國鐵I 級鐵路，設(shè)計(jì)速度為120～200 km/h，限制坡度為6‰。 包蘭線包頭至銀川段最大運(yùn)量為圖定客車11 對，貨車66 對，能力利用率為54%，平均旅行速度最快為87.89 km/h，最慢為53.47 km/h。 包頭至銀川段運(yùn)輸能力較為富裕，但通道速度標(biāo)準(zhǔn)較低(包頭至銀川段的旅行時(shí)分較長，從銀川至北京經(jīng)京包蘭通道的旅客列車旅行時(shí)間在15～20 h 之間)，旅客運(yùn)輸服務(wù)質(zhì)量較差，不利于旅客的方便、高效、快捷出行[7]。 隨著呼張客專和銀西線建設(shè)的推進(jìn)，本段將成為快速客運(yùn)通道內(nèi)的“瓶頸”。

1.2 預(yù)測運(yùn)量

(1)區(qū)域交通運(yùn)輸量

現(xiàn)狀區(qū)域鐵路旅客發(fā)送量為2 517 萬人，占全國發(fā)送量的1.3%;公路發(fā)送量為25 459 萬人，占全國的0.7%;航空吞吐量為1 211 萬人，占全國的3.8%;說明區(qū)域長途出行的旅客比例較短距離高。 區(qū)域貨物運(yùn)輸亦具有大宗、長距離運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)。

(2)本項(xiàng)目通道貨運(yùn)量預(yù)測

經(jīng)過分析，研究年度本項(xiàng)目通道貨運(yùn)量水平見表1。

表1 研究年度包銀段區(qū)段貨流密度預(yù)測 104 t

(3)本項(xiàng)目貨運(yùn)量預(yù)測

根據(jù)通道鐵路貨運(yùn)量水平以及本項(xiàng)目在區(qū)域貨運(yùn)網(wǎng)中的定位，并結(jié)合新建項(xiàng)目線路走向和既有線能力適應(yīng)性分析，認(rèn)為上述通道貨運(yùn)量宜由既有線承擔(dān)，新建線路不考慮承擔(dān)貨物運(yùn)輸功能。

(4)本項(xiàng)目客運(yùn)量預(yù)測

本項(xiàng)目建成后，為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)效益最大化，應(yīng)基本實(shí)現(xiàn)客貨分線，主要承擔(dān)快速客運(yùn)網(wǎng)內(nèi)的通過客流以及區(qū)域內(nèi)的城際客流。 既有線以貨運(yùn)為主，亦承擔(dān)由普速路網(wǎng)承接的路網(wǎng)客運(yùn)量以及既有沿線地方客流。 為此，預(yù)測得出通道區(qū)段的客運(yùn)量(見表2)。

表2 研究年度包銀鐵路通道區(qū)段客流密度 萬人

2 建設(shè)方案研究

2.1 通道建設(shè)方案構(gòu)成

既有包蘭線包頭至惠農(nóng)段為120 ～140 km/h 雙線電氣化鐵路，惠農(nóng)—銀川段為200 km/h 雙線電氣化鐵路，標(biāo)準(zhǔn)差異較大。 根據(jù)此特點(diǎn)，對包銀鐵路建設(shè)方案進(jìn)行了分段研究。

考慮呼包段規(guī)劃方案對本項(xiàng)目引入包頭樞紐的影響，對呼包段規(guī)劃方案進(jìn)行分析。 鑒于項(xiàng)目的功能定位、客流特點(diǎn)、與相鄰路網(wǎng)的協(xié)調(diào)匹配性、工程條件和投資等，新建客運(yùn)專線速度目標(biāo)值不宜低于250 km/h[8]。 建設(shè)方案構(gòu)成見表3。

表3 建設(shè)方案構(gòu)成

2.2 通道建設(shè)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選

(1)包頭-惠農(nóng)段

①利用既有線包頭-惠農(nóng)段承擔(dān)通道內(nèi)全部客貨運(yùn)輸任務(wù)

目前，包蘭線包銀段能力較為富裕，研究年度考慮本段承擔(dān)全部的客貨列車運(yùn)輸任務(wù)，即動車組、普速客車、普通貨物列車及萬噸貨物列車共線運(yùn)行。既有線貨物列車追蹤間隔取7 min，旅客列車追蹤間隔取5 min，天窗時(shí)間取180 min，各線能力適應(yīng)性見表4。

表4 利用既有線提速擴(kuò)能能力適應(yīng)性 對/日

包頭—惠農(nóng)段現(xiàn)狀客車最高運(yùn)行速度為120 ～140 km/h，近期線路通過能力已基本飽和;遠(yuǎn)期能力不足，還需建設(shè)新線。 若提速至200 km/h，不僅提速改造工程量大、對既有線運(yùn)營干擾大，而且運(yùn)輸組織復(fù)雜、運(yùn)營調(diào)整靈活性差，還與運(yùn)輸管理部門“200 km/h動車組與貨物列車在區(qū)間‘不會面’”的現(xiàn)行做法不相符，不能從根本上達(dá)到提高客運(yùn)服務(wù)質(zhì)量的目的。

②新建客運(yùn)專線方案

新建客運(yùn)專線，通道內(nèi)形成四線格局。 客運(yùn)專線承擔(dān)動車組列車的運(yùn)輸任務(wù)，既有線承擔(dān)貨運(yùn)和普速客車的運(yùn)輸任務(wù)[9]。 既有線能力適應(yīng)性見表5。

新建客運(yùn)專線初/近/遠(yuǎn)期列車追蹤間隔分別取5 min、4 min、3 min，天窗時(shí)間取360 min，能力適應(yīng)性見表6[10-11]。

若包頭—惠農(nóng)段新建客運(yùn)專線，將形成客貨分線格局，既有線和新建線能力均能滿足運(yùn)輸需求。 新建客運(yùn)專線可與集包線、呼張客專、京張客專形成快速客運(yùn)通道網(wǎng)，滿足西北與華北、東北等地區(qū)乘客的快捷出行，旅行時(shí)分較現(xiàn)狀大大縮短，服務(wù)水平有很大提高。故本段推薦采用新建客運(yùn)專線方案[12]

表5 既有線能力適應(yīng)性分析 對

。

表6 新建線能力適應(yīng)性分析 對/日

(2)惠農(nóng)—銀川段

惠農(nóng)—銀川段既有線線路平面條件已經(jīng)達(dá)到200 km/h，經(jīng)運(yùn)量預(yù)測，既有雙線滿足研究年度客貨運(yùn)輸能力需求。 因此，研究了以下三個(gè)建設(shè)方案。

①完全利用既有雙線承擔(dān)客貨運(yùn)方案

利用既有線承擔(dān)通道內(nèi)全部客貨列車運(yùn)輸任務(wù)。按現(xiàn)行運(yùn)輸部門管理規(guī)定，本段客車最高運(yùn)行速度為160 km/h，經(jīng)計(jì)算，遠(yuǎn)期全日線路通過能力基本飽和，其黃金時(shí)段、高峰小時(shí)的城際客流適應(yīng)性較差;雖然線路最高允許速度可達(dá)200 km/h，受運(yùn)營部門“200 km/h 動車組與貨物列車在區(qū)間‘不會面’”的運(yùn)輸組織限制，動車組須限速160 km/h，無法達(dá)速運(yùn)行，嚴(yán)重影響旅客服務(wù)質(zhì)量，研究后予以舍棄。

②利用既有線新建貨運(yùn)線形成客貨分線方案

為滿足動車組列車達(dá)到允許的最高速度200 km/h，并在通道內(nèi)實(shí)現(xiàn)客貨分線，新建惠農(nóng)至銀川南貨運(yùn)鐵路，承擔(dān)通道內(nèi)全部貨物列車，既有線改為客運(yùn)專線。 根據(jù)前述貨運(yùn)量，單線雖可滿足運(yùn)輸需要，但考慮其為包蘭大通道的組成部分，同時(shí)為方便運(yùn)輸組織，故建議一次按雙線建設(shè)，設(shè)計(jì)速度120 km/h。 惠農(nóng)至銀川運(yùn)營長度約99 km，200 km/h 客車運(yùn)行時(shí)分32.5 min，靜態(tài)工程投資約60.75 億元[13-14]。

③新建客運(yùn)專線方案[15]

新建客運(yùn)專線，既有線維持現(xiàn)狀，通道形成四線格局。 客運(yùn)專線承擔(dān)動車組列車的運(yùn)輸任務(wù)，既有線承擔(dān)貨運(yùn)和普速客車的運(yùn)輸任務(wù)。 惠農(nóng)至銀川運(yùn)營長度約99 km，250 km/h 客車運(yùn)行時(shí)分27 min，靜態(tài)工程投資約75 億元。

綜合分析，利用既有線新建貨運(yùn)線形成客貨分線方案雖然節(jié)省投資，但施工撥接口多、不確定因素多、對運(yùn)營組織和安全影響較大，且運(yùn)行時(shí)分增加5.5 min;而新建客運(yùn)專線方案雖然投資較大，但其滿足提高服務(wù)質(zhì)量的要求，有利于吸引客流，能更好地兼顧城際功能;動車和普速客車分線運(yùn)行，運(yùn)輸組織靈活;施工對既有線運(yùn)營干擾小，便于施工組織，施工難度小。故推薦新建客運(yùn)專線方案。

(3)京蘭高鐵通道呼包段規(guī)劃方案研究

集包線設(shè)計(jì)為時(shí)速160 km 預(yù)留200 km 客貨共線鐵路，2014 年提速至200 km/h，是京蘭高鐵通道除包銀段外僅存的動車組和普速客車共線運(yùn)行段落，故從通道規(guī)劃、運(yùn)輸組織等方面考慮，需結(jié)合京蘭高鐵通道研究其建設(shè)方案。

目前，呼包段為四線格局，集包線承擔(dān)客運(yùn)、動車組和普速客車共線運(yùn)行，動車組列車最高運(yùn)行速度為200 km/h，合計(jì)開行客車53 對;京包線承擔(dān)貨運(yùn)，2014 年區(qū)段貨流密度1.02×108t。 預(yù)測呼包通道近/遠(yuǎn)期貨運(yùn)量為1.1×108t、1.2×108t，由京包線承擔(dān);客車近/遠(yuǎn)期為121 對、142 對，由集包線承擔(dān);由于通道內(nèi)客貨運(yùn)量較大，京包線除承擔(dān)全部貨運(yùn)外，只能承擔(dān)少量普速客車，剩余普速客車需在集包線上運(yùn)行。 經(jīng)檢算，通道內(nèi)京包、集包線遠(yuǎn)期能力基本飽和，而且動車和普速混跑，運(yùn)營調(diào)整難度大。 綜上所述，建議研究年度京蘭高速呼包段利用既有集包線，在通道內(nèi)預(yù)留新建六線條件[16]。

3 結(jié)論

根據(jù)預(yù)測通道客貨運(yùn)量水平，既有鐵路線路規(guī)模、標(biāo)準(zhǔn)、地形條件等不同[17-18]，采用宏觀定性分析和工程投資定量計(jì)算的研究方法，結(jié)合鐵路運(yùn)營部門現(xiàn)行的管理規(guī)定和常規(guī)做法，分段對包銀鐵路的建設(shè)方案進(jìn)行了研究，確定包頭至銀川段建設(shè)方案采用新建客運(yùn)專線，呼和浩特至包頭段利用既有集包線、預(yù)留新建六線條件的方案。