蘭新高速鐵路銜接敦煌鐵路通道方案研究

楊建勛

（中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 線路運(yùn)輸設(shè)計(jì)處，陜西 西安 710043)

1 蘭新高速鐵路銜接敦煌鐵路通道方案設(shè)置分析

1.1 敦煌地區(qū)鐵路現(xiàn)狀

敦煌市是我國(guó)著名的旅游城市，擁有以敦煌文化為主題的世界級(jí)旅游產(chǎn)業(yè)，在旅游旺季客流的需求量很大。為了構(gòu)建高質(zhì)量的“敦煌”品牌旅游集散地，實(shí)現(xiàn)酒泉市域內(nèi)同城化發(fā)展目標(biāo)，加強(qiáng)與蘭州、嘉峪關(guān)、張掖等核心城市之間緊密聯(lián)系，需要加強(qiáng)敦煌與外界間鐵路通道建設(shè)[1-2]。目前，敦煌地區(qū)只有敦煌鐵路(柳溝—敦煌)和敦格鐵路(敦煌—格爾木)，設(shè)有敦煌站。敦煌鐵路與敦格鐵路是連接蘭新鐵路(蘭州—烏魯木齊)和青藏鐵路(西寧—拉薩)通道的南北向線路，是國(guó)家中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃中的干線鐵路。其中，敦煌鐵路是單線電氣化客貨共線鐵路，全長(zhǎng)161.5 km，設(shè)雙向疏解線與蘭新鐵路柳溝站接軌，設(shè)計(jì)速度為120 km/h，受到線路病害影響，目前旅客列車的旅行速度為60.6 ～ 81.5 km/h。敦煌—蘭州的直達(dá)旅客列車經(jīng)由敦煌鐵路和蘭新鐵路運(yùn)行，總運(yùn)行里程1 123 km，耗時(shí)約11 ～ 15 h。

但是，由于敦煌地區(qū)鐵路網(wǎng)絡(luò)覆蓋不足，難以滿足旅客對(duì)旅行速度日益增長(zhǎng)的要求；敦煌站與高速鐵路網(wǎng)不連通，乘坐動(dòng)車組旅客列車前往敦煌的旅客需要在嘉峪關(guān)南站或玉門(mén)站換乘敦煌鐵路的普速旅客列車，或選擇公路接駁的方式才能到達(dá)敦煌，旅游客流出行便捷性受到制約，對(duì)以旅游業(yè)為主導(dǎo)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生一定影響。

為了提升敦煌地區(qū)的高速鐵路可達(dá)性，亟需研究蘭新高速鐵路銜接敦煌鐵路通道方案，即利用既有線路或新建客運(yùn)專線，將敦煌站與蘭新高速鐵路(蘭州西—烏魯木齊)柳溝南站連接，將敦煌納入全國(guó)鐵路的動(dòng)車組旅客列車開(kāi)行覆蓋范圍。因此，可以考慮新建與既有敦煌鐵路并行的柳溝南—敦煌客運(yùn)專線，或改造既有敦煌鐵路具備開(kāi)行動(dòng)車組旅客列車條件，以滿足旅客出行需求，改善地區(qū)交通基礎(chǔ)設(shè)施狀況。

1.2 敦煌鐵路通道適應(yīng)性分析

（1）通道需求預(yù)測(cè)。敦煌鐵路以旅客運(yùn)輸為主，2018 年開(kāi)行旅客列車7 對(duì)/d，貨物列車3 對(duì)/d，采用HXD1C 型機(jī)車，牽引質(zhì)量為4 000 t。敦煌鐵路線路病害及限速點(diǎn)較多，站間距較大，列車旅行速度低。隨著敦格鐵路的開(kāi)通，敦煌鐵路通道運(yùn)量快速增長(zhǎng)，既有敦煌鐵路能力難以滿足日益增長(zhǎng)的運(yùn)輸需求。考慮敦煌地區(qū)客流構(gòu)成和運(yùn)輸需求的差異性，敦煌鐵路通道宜開(kāi)行動(dòng)車組旅客列車(占比60%左右)和普速旅客列車，可以滿足多層次運(yùn)輸需求[1-5]?？紤]動(dòng)車組旅客列車的優(yōu)勢(shì)客流吸引區(qū)域和普速旅客列車的重點(diǎn)服務(wù)區(qū)域，確定動(dòng)車組旅客列車的主要開(kāi)行范圍為敦煌至嘉峪關(guān)、蘭州、西寧等地，普速旅客列車的主要開(kāi)行范圍為敦煌至西安、北京等地。敦煌鐵路旅客列車需求預(yù)測(cè)如表1所示，敦煌鐵路旅客列車近、遠(yuǎn)期預(yù)測(cè)的淡季和旺季波動(dòng)較大。

表1 敦煌鐵路旅客列車需求預(yù)測(cè) 對(duì)/dTab.1 Forecast of railway passenger traffic in Dunhuang Area

（2）通道能力適應(yīng)性分析。如果新建敦煌客運(yùn)專線，與既有敦煌鐵路并行，承擔(dān)敦煌地區(qū)主要客流，新建敦煌客運(yùn)專線與敦煌鐵路行車量預(yù)測(cè)如表2 所示。由表2 可知，敦煌通道能力富余量較大。

表2 新建敦煌客運(yùn)專線與敦煌鐵路行車量預(yù)測(cè)Tab.2 Capacity forecast of new Dunhuang passenger dedicated line and Dunhuang Railway

如果修建蘭新高速鐵路柳溝南站與敦煌鐵路聯(lián)絡(luò)線，按單線改造既有敦煌鐵路承擔(dān)敦煌地區(qū)客貨運(yùn)量，經(jīng)預(yù)測(cè)近期線路通過(guò)能力可以滿足運(yùn)輸需求，而遠(yuǎn)期所有9 個(gè)區(qū)間的通過(guò)能力普遍不足，能力缺口7.7 ～ 21.6 對(duì)/d，需要對(duì)敦煌鐵路進(jìn)行增建二線擴(kuò)能改造。敦煌鐵路增建二線擴(kuò)能方案能力適應(yīng)性分析如表3 所示。

表3 敦煌鐵路增建二線擴(kuò)能方案能力適應(yīng)性分析對(duì)/dTab.3 Capability adaptability analysis of new second line of Dunhuang Railway

由表3 可知，經(jīng)過(guò)增建二線擴(kuò)能改造后，敦煌鐵路通過(guò)能力有較大富余，可以滿足運(yùn)輸需求，徹底解決能力不足問(wèn)題，提高列車運(yùn)行質(zhì)量。

1.3 敦煌鐵路通道方案設(shè)置

為提升敦煌地區(qū)的鐵路列車運(yùn)行質(zhì)量，考慮敦煌鐵路通道能力及既有線路條件等因素，提出新建客運(yùn)專線方案(方案I)和修建聯(lián)絡(luò)線與既有線擴(kuò)能方案(方案II)，使敦煌鐵路銜接蘭新高速鐵路，滿足敦煌站始發(fā)的動(dòng)車組旅客列車經(jīng)柳溝南站上線蘭新高速鐵路運(yùn)行的條件。蘭新高速鐵路銜接敦煌鐵路通道的線路方案如圖1 所示。

圖1 蘭新高速鐵路銜接敦煌鐵路通道方案Fig.1 Routes of connecting Dunhuang Railway with Lanzhou-Urumqi High-Speed Railway

2 蘭新高速鐵路銜接敦煌鐵路通道方案分析

2.1 方案I

方案I 為新建客運(yùn)專線方案。由于沿線地形較為平坦，新建敦煌至柳溝南客運(yùn)專線與既有敦煌鐵路基本并行布設(shè)。考慮運(yùn)輸集中管理和節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本，線路引入敦煌鐵路瓜州、敦煌2座客運(yùn)中間站。線路建成后，敦煌—柳溝(南)的旅客列車和貨物列車分線運(yùn)行，與蘭新鐵路通道的客、貨運(yùn)組織配套承接，可極大改善區(qū)域交通條件[2]。

新建的客運(yùn)專線從蘭新高速鐵路柳溝南站預(yù)留的柳溝南聯(lián)絡(luò)線道岔節(jié)點(diǎn)引出，在抵近敦煌鐵路前，折向西南，上行線下穿蘭新高速鐵路后，在敦煌鐵路與省道S314 之間與敦煌鐵路平行向西延伸，至瓜州站與敦煌鐵路并場(chǎng)設(shè)客運(yùn)站，然后繼續(xù)前行接入敦煌站，線路全長(zhǎng)約158 km，設(shè)計(jì)速度為250 km/h，設(shè)既有柳溝南、瓜州、敦煌和蘆草溝南站4 座車站，估算投資約98 億元。新建客運(yùn)專線建成后，將成為蘭新高速鐵路的重要集疏支線，分擔(dān)敦煌鐵路的旅客列車，敦煌鐵路僅運(yùn)行貨物列車。方案I 新建客運(yùn)專線和敦煌鐵路的富余能力均較大，但新建高標(biāo)準(zhǔn)鐵路投資巨大，與沿線人口基數(shù)、產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小的現(xiàn)實(shí)情況難以匹配，且服務(wù)的客流有較明顯的季節(jié)性波動(dòng)，總量較小的客流明顯難以支撐該條高標(biāo)準(zhǔn)鐵路的市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)[3]。

2.2 方案II

方案II 為修建蘭新高速鐵路柳溝南聯(lián)絡(luò)線與既有線擴(kuò)能方案，充分利用敦煌鐵路既有設(shè)施設(shè)備，對(duì)敦煌鐵路進(jìn)行提速改造，對(duì)客運(yùn)站進(jìn)行高站臺(tái)改造，新建動(dòng)車停車場(chǎng)等設(shè)施，以滿足動(dòng)車組旅客列車開(kāi)行條件。同時(shí)，修建柳溝南高速鐵路與普速鐵路聯(lián)絡(luò)線，連通蘭新高速鐵路與敦煌鐵路，使動(dòng)車組旅客列車可以順暢跨線運(yùn)行。方案II 可以充分利用蘭新高鐵的富余能力，開(kāi)行敦煌始發(fā)上線蘭新高速鐵路的動(dòng)車組旅客列車，進(jìn)一步縮短嘉峪關(guān)、蘭州至敦煌的旅行時(shí)間，提高運(yùn)輸服務(wù)質(zhì)量，提升鐵路對(duì)旅游客流的吸引力。柳溝南聯(lián)絡(luò)線方案如圖2 所示，即上、下行聯(lián)絡(luò)線從蘭新高速鐵路柳溝南站引出，外包敦煌鐵路正線疏解引入雙塔站，實(shí)現(xiàn)敦煌鐵路與國(guó)家高速鐵路網(wǎng)的銜接。

敦煌鐵路需要根據(jù)客、貨運(yùn)量的增長(zhǎng)情況，結(jié)合既有敦煌鐵路的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，確定具體的擴(kuò)能改造方案，使線路的通過(guò)能力與運(yùn)輸需求相匹配。因此，在修建柳溝南聯(lián)絡(luò)線的基礎(chǔ)上，提出單線擴(kuò)能方案(方案II-1)和增建二線擴(kuò)能方案(方案II-2)。

2.2.1 方案II-1

方案II-1 為單線擴(kuò)能方案。目前，敦煌鐵路線路線形條件較好，滿足160 km/h 速度對(duì)線形條件的技術(shù)要求，單線擴(kuò)能重點(diǎn)需要進(jìn)行線路病害整治，更換60N 新鋼軌、III 型軌枕，鋪設(shè)跨區(qū)間無(wú)縫線路，以及對(duì)路基沉降、沙害等條件不良的線路進(jìn)行整治改造，解除限速點(diǎn)，全線提速至160 km/h速度標(biāo)準(zhǔn)，投資約為9.1 億元。同時(shí)，將敦煌鐵路貨物列車牽引質(zhì)量提高至4 500 t。通過(guò)模擬牽引計(jì)算分析，研究年度單線擴(kuò)能方案能力適應(yīng)性分析表如表4 所示。

由表4 可知，采用單線改造方案，近期線路通過(guò)能力可以滿足運(yùn)輸需求，而遠(yuǎn)期區(qū)間通過(guò)能力缺口7.7 ～ 21.6 對(duì)/d，需要進(jìn)一步擴(kuò)能改造才能滿足運(yùn)輸需求。

圖2 柳溝南聯(lián)絡(luò)線Tab.2 Connecting line at Liugou South Station

2.2.2 方案II-2

方案II-2 為增建二線擴(kuò)能方案。增建二線方案為既有線最大程度提高運(yùn)輸能力的改造方案，提高動(dòng)車組旅客列車的運(yùn)行速度，在牽引質(zhì)量提高至4 500 t 的基礎(chǔ)上，并行既有線增建敦煌鐵路二線及進(jìn)行相關(guān)提速技術(shù)改造。經(jīng)研究，敦煌鐵路增建二線列車運(yùn)行速度可以達(dá)到160 km/h，投資約為46 億元；如果將列車運(yùn)行速度提升至200 km/h，投資約為58 億元。這2 種速度方案均可滿足運(yùn)輸需求，200 km/h 速度方案相比160 km/h 速度方案僅可以節(jié)約10 min；而從投資效益分析，對(duì)于非繁忙線路宜采用160 km/h 速度增建二線方案。

表4 研究年度單線擴(kuò)能方案能力適應(yīng)性分析表 對(duì)/dTab.4 Capability adaptability analysis of single line capacity expansion plan

2.3 方案比選

（1）方案I。優(yōu)點(diǎn)：客貨分線運(yùn)行，運(yùn)輸快捷，客運(yùn)服務(wù)品質(zhì)高。缺點(diǎn)：①一次性投資高達(dá)98 億，工程規(guī)模大，與客運(yùn)量難以匹配；②在同一通道內(nèi)維持2 條鐵路同時(shí)運(yùn)營(yíng)，但客、貨運(yùn)量均較小，經(jīng)濟(jì)效益差，運(yùn)營(yíng)成本高，長(zhǎng)期負(fù)債虧損運(yùn)營(yíng)，總體建設(shè)方案不合理；③占用土地資源多，對(duì)風(fēng)沙地區(qū)地表擾動(dòng)大，不利于環(huán)保；④為滿足換乘需要，柳溝南站改造為客運(yùn)站時(shí)因新設(shè)地道需穿越既有高速鐵路6 股道線路和增加側(cè)式站臺(tái)，對(duì)既有線安全運(yùn)營(yíng)影響較大，施工困難，也不符合路網(wǎng)規(guī)劃。

（2）方案II。優(yōu)點(diǎn)：①與客貨運(yùn)量需求匹配協(xié)調(diào)，工期短、見(jiàn)效快，投資行為得當(dāng)，建設(shè)方案與地區(qū)發(fā)展水平相適應(yīng)；②從修建總體方案，充分整合利用既有線路能力，分步投資，具有先通到強(qiáng)、逐步加強(qiáng)的高度可實(shí)施性，可實(shí)現(xiàn)投資效益最大化。缺點(diǎn)：敦煌鐵路是以客為主、兼顧貨運(yùn)的干線鐵路，客、貨共線運(yùn)行對(duì)旅客列車運(yùn)行存在一定影響，特別是旅游旺季期間對(duì)客運(yùn)影響較大，但敦煌鐵路長(zhǎng)度較短，該影響在后期增建二線方案實(shí)施后將基本消除。

綜上所述，以改造既有敦煌鐵路為基礎(chǔ)的方案II 具有明顯的投資優(yōu)勢(shì)與可行性。改造后及與蘭新高速鐵路連接的敦煌鐵路可以開(kāi)行動(dòng)車組旅客列車，敦煌至嘉峪關(guān)、酒泉的旅行時(shí)間可以縮短至2 h 左右，敦煌至蘭州的旅行時(shí)間可以縮短至7.5 h左右，可以將嘉峪關(guān)、敦煌兩地的旅游資源連為一體，能夠加強(qiáng)酒泉、嘉峪關(guān)與敦煌三地交流[7]。同時(shí)，改造后的敦煌鐵路可以將敦煌納入全國(guó)高速鐵路服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，有效擴(kuò)大蘭新高速鐵路通道對(duì)西部縱深地區(qū)的覆蓋度[1]，是提高敦煌鐵路客運(yùn)服務(wù)品質(zhì)的最佳方案。因此，推薦選擇近期采用方案II-1，即修建柳溝南聯(lián)絡(luò)線及既有單線擴(kuò)能改造方案，遠(yuǎn)期適時(shí)實(shí)施方案II-2，即增建二線方案，作為蘭新高速鐵路銜接敦煌鐵路通道的實(shí)施建議方案。

2.4 分階段建設(shè)方案

綜合項(xiàng)目情況和有限的建設(shè)投資能力，為早日改善敦煌市、瓜州縣對(duì)外與酒泉市域內(nèi)部交通，利用敦煌鐵路將敦煌納入全國(guó)高速鐵路網(wǎng)的方案II可分以下3 個(gè)階段穩(wěn)步推進(jìn)。

（1）修建高速鐵路與普速鐵路聯(lián)絡(luò)線。先修建蘭新高速鐵路柳溝南聯(lián)絡(luò)線及敦煌存車場(chǎng)等必要設(shè)施，滿足動(dòng)車組旅客列車在普速與高速鐵路間跨線運(yùn)行的條件，實(shí)現(xiàn)敦煌鐵路與蘭新高速鐵路的運(yùn)營(yíng)銜接。柳溝南聯(lián)絡(luò)線總長(zhǎng)度7.1 km，設(shè)大橋1 座、接軌車站1 處，投資1.9 億元。其建設(shè)規(guī)模較小，在不到1a 的時(shí)間內(nèi)即可建成投運(yùn)。建成后，敦煌鐵路旅客列車可以經(jīng)由蘭新高速鐵路柳溝南站快速通達(dá)省會(huì)蘭州及入疆直抵烏魯木齊，實(shí)現(xiàn)投資效益最大化。

（2）敦煌鐵路單線提速改造。在敦格鐵路通車之前，按160 km/h 速度標(biāo)準(zhǔn)完成敦煌鐵路單線提速技術(shù)改造，使旅客列車與蘭新高速鐵路對(duì)接，將敦煌至蘭州的旅行時(shí)間縮短至8 h。

（3）增建敦煌鐵路第二線。根據(jù)敦格鐵路客、貨運(yùn)量增長(zhǎng)和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，充分利用鐵路車流量密度較小的有利時(shí)機(jī)，在維持既有線運(yùn)營(yíng)的前提下，按160 km/h 或200 km/h 速度高標(biāo)準(zhǔn)增建敦煌鐵路第二線。待二線建成，既有列車轉(zhuǎn)線至新線運(yùn)營(yíng)后，對(duì)既有線進(jìn)行換梁、路基加固及軌道升級(jí)改造，最終建成160 km/h 或200 km/h 速度標(biāo)準(zhǔn)的客貨共線鐵路，與蘭新鐵路和蘭新高速鐵路順暢銜接。

3 結(jié)束語(yǔ)

修建敦煌鐵路與蘭新高速鐵路之間的聯(lián)絡(luò)線和將敦煌鐵路提速改造，是在較低投資條件下滿足敦煌站開(kāi)行至蘭新高速鐵路的跨線動(dòng)車組列車運(yùn)行條件，提高敦煌鐵路客運(yùn)產(chǎn)品的吸引力。為盡快改善敦煌市、瓜州縣對(duì)外與酒泉市域內(nèi)部交通狀況，可以分階段推進(jìn)敦煌鐵路增建二線改造工程，加快滿足敦煌通道能力需求。由此可見(jiàn)，在完善與加強(qiáng)路網(wǎng)建設(shè)中，特別是在路網(wǎng)末端、經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，宜根據(jù)地區(qū)差異，著力通過(guò)聯(lián)絡(luò)線加強(qiáng)客運(yùn)專線的輻射能力，兼顧各地均衡發(fā)展的需求，深入研究高速鐵路網(wǎng)絡(luò)的延拓方式[4]，將部分普速線路既有車站接入高速鐵路網(wǎng)，加強(qiáng)高速鐵路網(wǎng)的輻射范圍[6-8]，提升鐵路網(wǎng)末梢和經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的可達(dá)性，以滿足區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展及旅游資源開(kāi)發(fā)的需求。