沿江高鐵上海至合肥段速度目標(biāo)值研究

張 凌

(軌道交通工程信息化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中鐵一院),西安 710043)

本文結(jié)合沿江高速鐵路上海至合肥段，從項(xiàng)目的功能定位、路網(wǎng)及通道協(xié)調(diào)性、客流特征、時(shí)間目標(biāo)值、工程投資及效益等方面對(duì)速度目標(biāo)值展開系統(tǒng)分析和深入研究。

1 項(xiàng)目概況

沿江高鐵上海至合肥段是國(guó)家鐵路“八縱八橫”中橫向通道沿江高鐵的東段部分[4]，銜接上海、南京及合肥三大路網(wǎng)樞紐，是長(zhǎng)三角核心地區(qū)西出、北上對(duì)外的高標(biāo)準(zhǔn)快速通道[5]，也是長(zhǎng)三角城市群城際鐵路網(wǎng)的骨干線路[6]。

本項(xiàng)目位于長(zhǎng)江三角洲地區(qū)[7]，線路東起上海樞紐上海北站，沿長(zhǎng)江北側(cè)布線，西至合肥樞紐合肥南站，途經(jīng)上海市、南通市、泰州市、揚(yáng)州市、南京市和合肥市，新建線路長(zhǎng)度444.88 km。其線路走向示意如圖1所示。

圖1 沿江高鐵上海至合肥段線路走向示意

2 客流特征

本線是國(guó)家“八縱八橫”高鐵通道中沿江通道的主要組成部分，是以承擔(dān)長(zhǎng)途跨線客流為主，兼顧沿線大城市間城際客流的高速鐵路骨干線路。長(zhǎng)途區(qū)際客流所占比例58%～80%，以川渝沿江方向、西安鄭州方向、長(zhǎng)沙南昌方向、濰坊臨沂方向至華東地區(qū)的客流為主。從路網(wǎng)功能及定位方面考慮，為提高旅客服務(wù)質(zhì)量，應(yīng)采用較高的速度目標(biāo)值。遠(yuǎn)期客流構(gòu)成如表1所示。

表1 遠(yuǎn)期客流構(gòu)成

3 時(shí)間目標(biāo)值的確定

3.1 相關(guān)規(guī)劃對(duì)時(shí)間目標(biāo)值的要求

《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃(2016～2030》提出“實(shí)現(xiàn)相鄰大中城市間1～4 h交通圈，城市群內(nèi)0.5～2 h交通圈的時(shí)間目標(biāo)[4]”；《長(zhǎng)江三角洲城市群城際鐵路網(wǎng)規(guī)劃》提出主要城鎮(zhèn)之間“1～3 h交通圈”，都市圈核心城市與周邊城鎮(zhèn)“0.5～1 h交通圈[8-9]”。《中國(guó)鐵路總公司江蘇省人民政府關(guān)于推進(jìn)江蘇省鐵路建設(shè)會(huì)談紀(jì)要》提出“共同推進(jìn)江蘇境內(nèi)外鐵路網(wǎng)優(yōu)化，打造以南京為中心的1.5 h左右高鐵交通圈[10]”。

綜合考慮鐵路網(wǎng)布局及交通圈時(shí)間目標(biāo)，上海至南京、合肥的時(shí)間目標(biāo)值宜控制在1.5 h和2 h以內(nèi)。

3.2 客流對(duì)時(shí)間目標(biāo)值的要求3.2.1 旅客交流期望

根據(jù)全國(guó)鐵路客流分布特征，結(jié)合區(qū)域客運(yùn)生成量預(yù)測(cè)分析，采用重力模型和Frator法綜合生成研究年度客運(yùn)交流OD[11-12]，其中遠(yuǎn)期客運(yùn)交流期望圖如圖2所示。

五四時(shí)期，中國(guó)的各派軍閥依靠不同的帝國(guó)主義列強(qiáng)不斷混戰(zhàn)，社會(huì)亟需一次徹底的革命，推翻腐朽倒退的軍閥暴政，而不是進(jìn)行漸進(jìn)緩慢的社會(huì)改良，馬克思主義主張采取革命斗爭(zhēng)的方式對(duì)社會(huì)進(jìn)行徹底的改造，重建一個(gè)全新的公平社會(huì)，因?yàn)樽越詠?lái)的屢次改良沒能使既存政治系統(tǒng)煥發(fā)活力，反而貽誤了一次又一次融入世界現(xiàn)代化潮流的歷史機(jī)遇，馬克思主義的出現(xiàn)，為中國(guó)社會(huì)指明了前行的道路，特別是蘇俄十月革命的勝利，讓探索中的仁人志士看到了中國(guó)革命的曙光，中國(guó)共產(chǎn)黨在馬克思主義指引下，開始了中國(guó)化的實(shí)踐歷程，成為中國(guó)革命的中流砥柱，馬克思主義的影響也因此不斷擴(kuò)大，傳播力不斷增強(qiáng)。

圖2 遠(yuǎn)期旅客交流期望

不同出行距離各交通方式占比如圖3所示：在200 km以下的短途差旅線路中，汽車和鐵路平分秋色；200～800 km線路中，鐵路是大多數(shù)人的選擇[13]；800～1 400 km區(qū)間，鐵路和航空比例較為接近；1 400 km以上，航空的比重逐漸增高。

圖3 不同出行距離各交通方式占比

3.2.2 中長(zhǎng)途客流時(shí)間目標(biāo)值

根據(jù)本線客流成分構(gòu)成，途徑本線的中長(zhǎng)途客流中上海至合肥地區(qū)、上海至鄭州及其以遠(yuǎn)、上海至武漢地區(qū)的客流約占總客流的比例分別為11%，15%，22%。經(jīng)與航空對(duì)比分析部分城市間中長(zhǎng)途客流的運(yùn)輸距離和旅行時(shí)間，為保持鐵路的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和與航空合理分工，確定主要城市間的時(shí)間目標(biāo)值如表2所示。

表2 主要城市間時(shí)間目標(biāo)值

注：本表時(shí)間含航空附加旅行時(shí)間2.5 h，鐵路1 h。

綜上所述，為保證本線與航空的相對(duì)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，旅行時(shí)間不應(yīng)大于通道內(nèi)航空旅行時(shí)間，鐵路附加時(shí)間按1 h考慮，上海至合肥、武漢、鄭州鐵路運(yùn)行時(shí)間應(yīng)分別控制在2.8，3，3.3 h以內(nèi)。對(duì)速度目標(biāo)值的要求應(yīng)達(dá)到300 km/h以上。

3.2.3 城際客流時(shí)間目標(biāo)值

城際客流出行距離相對(duì)較短[13]，從本線與其他交通方式競(jìng)爭(zhēng)來(lái)看，主要是高速公路及滬通鐵路、寧啟鐵路以及既有合寧鐵路。沿線公路及鐵路旅行時(shí)間如表3所示。

表3 沿線公路、既有鐵路旅行時(shí)間及本線宜采用的時(shí)間目標(biāo)值

根據(jù)既有公路與鐵路出行時(shí)間和沿線城際客流出行需求，上海至揚(yáng)州宜控制在1.5 h以內(nèi)，南京至揚(yáng)州、合肥在0.5 h以內(nèi)。

因此，結(jié)合相關(guān)規(guī)劃對(duì)城市間小時(shí)交通圈的要求，以及鐵路與航空的合理分工，上海至南京、上海至合肥的時(shí)間目標(biāo)值宜分別為1.5 h和2 h；因此本線速度目標(biāo)值應(yīng)采用300 km/h及以上標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)時(shí)間目標(biāo)值的要求

根據(jù)《長(zhǎng)江三角洲城市群城際鐵路網(wǎng)規(guī)劃研究報(bào)告(2016修編)》意見，打造南京都市圈、合肥都市圈，中心城市與周邊大、中、小城市之間的0.5～1 h通勤圈。《江蘇省鐵路“十三五”規(guī)劃》省會(huì)南京與其他地市之間形成1～2 h交通圈，南京與周邊省會(huì)城市上海、合肥實(shí)現(xiàn)1～2 h交通圈。從滿足區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面考慮，上海至南京的旅行時(shí)間宜控制在1.5 h內(nèi)，南京至合肥的旅行時(shí)間宜控制在1 h內(nèi)[14]。

綜合以上考慮，本線上海至合肥段的時(shí)間目標(biāo)值宜為2 h內(nèi)，上海至南京段的時(shí)間目標(biāo)值宜為1.5 h內(nèi)。

4 速度目標(biāo)值研究

本線為沿江高鐵通道的重要組成部分，從工程投資、運(yùn)營(yíng)效果、路網(wǎng)協(xié)調(diào)性、經(jīng)濟(jì)性等方面對(duì)250，250 km/h預(yù)留350，300 km/h(有砟)，300 km/h(無(wú)砟)，350 km/h速度目標(biāo)值等5個(gè)方案進(jìn)行綜合比選。

4.1 對(duì)工程投資的影響

從地形適應(yīng)性分析：本線地形平坦、起伏小，大半徑曲線完全適應(yīng)地形，對(duì)工程投資影響不明顯；小曲線半徑僅在提高站位設(shè)置的靈活性、減少拆遷等方面具有優(yōu)勢(shì)。全線除個(gè)別車站采用路基，其余基本為橋遂工程，各方案工程設(shè)置差異不大。

結(jié)合鐵路總公司組織《優(yōu)化高鐵建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)工程驗(yàn)證》的結(jié)論中，無(wú)砟軌道沉降控制等級(jí)的提高，工程投資比有砟軌道增幅較大。而同為無(wú)砟軌道，350 km/h與300 km/h投資基本相當(dāng)，增幅較小。故在速度目標(biāo)值的選擇上，無(wú)砟軌道項(xiàng)目350 km/h的速度目標(biāo)值具有優(yōu)勢(shì)；有砟軌道項(xiàng)目300 km/h的速度目標(biāo)值具有優(yōu)勢(shì)。不同速度目標(biāo)值方案工程經(jīng)濟(jì)比較如表4所示。

表4 速度目標(biāo)值方案工程經(jīng)濟(jì)比較

由表4可見，本項(xiàng)目全線350，300 km/h(無(wú)砟)、300 km/h(有砟)、250 km/h預(yù)留350，250 km/h五個(gè)方案均能很好地適應(yīng)地形，僅在拆遷工程方面略有差異。經(jīng)驗(yàn)證，350，300 km/h(無(wú)砟)兩方案工程投資相當(dāng)。有砟軌道方案路基段落較少，沿線取土困難，投資節(jié)省有限。

4.2 時(shí)間目標(biāo)值的適應(yīng)性

不同速度目標(biāo)值方案旅行時(shí)間比較如表5所示。

表5 不同速度目標(biāo)值方案旅行時(shí)間比較 min

由表5可見，上海至合肥350，300，250 km/h三個(gè)方案的旅行時(shí)間分別為1.6，1.8，2.2 h。時(shí)間目標(biāo)值適應(yīng)性方面，250 km/h方案略差，350，300 km/h方案均能滿足要求。350 km/h方案節(jié)時(shí)效果明顯，較250 km /h方案節(jié)省32 min[15]。

4.3 路網(wǎng)協(xié)調(diào)性

本項(xiàng)目為沿江高鐵通道的組成部分，既有成渝、在建鄭萬(wàn)、西武及規(guī)劃的成遂達(dá)萬(wàn)高鐵速度目標(biāo)值為350 km/h，從構(gòu)建沿江高鐵通道方面考慮，本線的速度目標(biāo)值宜為350 km/h。區(qū)域相關(guān)的既有京滬、合蚌、滬昆、寧杭、京廣高鐵，在建的商合杭、合安九、滬蘇湖、鹽通高鐵，規(guī)劃的京九、南沿江、通蘇嘉甬等高鐵絕大多數(shù)線路的設(shè)計(jì)速度為350 km/h，城際性質(zhì)的鹽泰錫常宜、寧淮、鎮(zhèn)宣、寧滁蚌等高鐵設(shè)計(jì)速度也都在250 km/h及以上。綜合考慮，從構(gòu)建高標(biāo)準(zhǔn)沿江通道，與路網(wǎng)協(xié)調(diào)匹配性方面考慮，本線速度目標(biāo)值宜采用350 km/h。

4.4 經(jīng)濟(jì)效益分析

不同速度目標(biāo)值方案下影響項(xiàng)目財(cái)務(wù)效益的主要因素有建設(shè)投資、客流規(guī)模、運(yùn)營(yíng)成本、運(yùn)輸收入等[16]。本次對(duì)本項(xiàng)目整體財(cái)務(wù)指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)測(cè)算，測(cè)算結(jié)果如表6所示。

表6 沿江通道不同速度方案投資及效益比較

財(cái)務(wù)效益分析表明，350 km/h方案的經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)，其次為300，250 km/h方案經(jīng)濟(jì)性相對(duì)較差。

4.5 速度目標(biāo)值研究結(jié)論

本線采用350 km/h的速度目標(biāo)值，上海至南京、合肥旅行時(shí)間約1.1，1.6 h，滿足時(shí)間目標(biāo)值要求；與構(gòu)建沿江高鐵通道的功能定位相吻合，有利于通道整體效益的發(fā)揮，經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)；與沿江高鐵通道的成遂達(dá)萬(wàn)、鄭萬(wàn)、西武等高鐵及區(qū)域密切相關(guān)的京滬、合蚌、滬昆、寧杭、京廣、商合杭、合安九、滬蘇湖、鹽通等高鐵速度目標(biāo)值一致，有利于與區(qū)域高鐵路網(wǎng)協(xié)調(diào)匹配、提升整體運(yùn)輸質(zhì)量[17-18]；且與本項(xiàng)目上海至揚(yáng)州段作為京滬輔助通道之一、上海至南通段作為沿海通道組成部分的功能定位相符。

5 結(jié)語(yǔ)

從沿江高鐵通道整體入手，在進(jìn)行客流特征分析的基礎(chǔ)上，確定了本線上海至合肥段的時(shí)間目標(biāo)值宜為2 h內(nèi)，上海至南京段的時(shí)間目標(biāo)值宜為1.5 h內(nèi)。進(jìn)而從對(duì)工程投資的影響、時(shí)間目標(biāo)值的適應(yīng)性、路網(wǎng)協(xié)調(diào)性以及經(jīng)濟(jì)效益分析4個(gè)部分對(duì)250，250 km/h預(yù)留350，300 km/h(有砟)、300 km/h(無(wú)砟)、350 km/h五個(gè)速度目標(biāo)值方案進(jìn)行綜合比選。最終推薦采用350 km/h的速度目標(biāo)值方案，不僅可以滿足本項(xiàng)目時(shí)間目標(biāo)值的要求，而且與區(qū)域路網(wǎng)協(xié)調(diào)匹配性良好，有利于提高運(yùn)輸質(zhì)量和效率[19-20]，充分發(fā)揮本項(xiàng)目在沿江通道、京滬輔助通道和沿海通道中的重要作用。研究結(jié)論有力的支撐了本項(xiàng)目選擇合理的速度目標(biāo)值方案，同時(shí)為整個(gè)高標(biāo)準(zhǔn)沿江通道的速度目標(biāo)值的選擇提供一定的決策依據(jù)。