左銀龍

(中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司濟南設(shè)計院,濟南 250022)

隨著我國鐵路網(wǎng)規(guī)模的擴大，尤其是“四縱四橫”客運專線網(wǎng)的基本建成，以及主要城市群城際鐵路的建設(shè)，我國鐵路動車組開行數(shù)量不斷增加；同時隨著我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的升級，鐵路貨運結(jié)構(gòu)也在發(fā)生變化，整體貨運需求保持基本平穩(wěn)，部分大宗物資運輸需求有所下降，快捷貨運需求旺盛。雖然主要干線由于增開普速列車能力仍然緊張，但部分線路能力得以緩解，具備開行市域(郊)列車的條件。

國家發(fā)展改革委等部門聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于促進市域(郊)鐵路發(fā)展的指導(dǎo)意見》[1]中多次提到“充分利用鐵路資源”，擴大城市交通供給能力，方向明確，但在具體實施中尚有建設(shè)方式、運管模式、合作機制、標準體系等很多問題值得研究分析。

1 項目背景

淄博市南北狹長，南北縱距151 km，東西橫距87 km，轄張店區(qū)、淄川區(qū)、博山區(qū)、周村區(qū)、臨淄區(qū)5個市轄區(qū)，桓臺、高青、沂源3個縣，八片城區(qū)相對獨立，各城區(qū)距中心城區(qū)分別為20 km左右，城市大局相對分散，局部又趨于集中，是一座獨具特色的組群式城市。

張博線北起淄博市張店區(qū)，途經(jīng)淄川區(qū)，南迄于博山區(qū)，呈南北向貫穿淄博市中南部，線路正線全長39.582 km，詳見圖1。

圖1 淄博地區(qū)鐵路平面布置示意

2 客流分析

淄博市居民出行呈明顯的“十字型”特征，即南北向的桓臺—張店—淄川—博山客流走廊、東西向的周村—張店—臨淄客流走廊。本線貫穿張店區(qū)、淄川區(qū)、博山區(qū)，主要解決南北向客流走廊組團間客流的出行需求?，F(xiàn)狀主城區(qū)張店區(qū)與南部的淄川區(qū)、博山區(qū)之間的居民出行只有依靠公路，選擇公交車或小汽車等方式，公交車出行時間過長，現(xiàn)狀直達的公交車單程運行時間約為70 min，多個站點?？康墓卉噯纬踢\行時間約為2.5 h；小汽車單程運行時間約為60 min且存在易擁堵(特別是進出城區(qū)時)、安全性差、事故率高、停車位緊張等缺點，不利于組團間客流出行，亟需快速交通來解決該問題。

3 對城市軌道交通的替代性研究

淄博市尚未建成軌道交通設(shè)施。根據(jù)已編制的《淄博市城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃》，與本項目直接相關(guān)的是4號線。4號線北起濟青高鐵淄博北站，南至博山站，詳見圖2。其中一期工程清泉站至淄川站長15.7 km，估算投資約為47億元，屬2030年線網(wǎng)范圍，二期工程淄川站至博山站，屬于2050年線網(wǎng)范圍。

圖2 淄博市城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃方案

城市軌道交通耗資巨大，建設(shè)周期長；本項目對張博線進行改造，具備公共交通服務(wù)功能，能夠承擔組團間客流的出行任務(wù)，工程相對簡單、投資較少、建設(shè)工期也較短。

既有張博線周邊，人口已形成了沿鐵路沿線分布的格局，在形態(tài)上十分飽滿且前后連接成片。若在該區(qū)域內(nèi)重新開辟一條軌道交通通道，拆遷量巨大，拆遷實施困難重重；本項目充分利用既有鐵路通道，二次開發(fā)鐵路所占土地這一稀缺資源，同時借助既有線路等設(shè)備設(shè)施進行改擴建，激活既有資產(chǎn)，工程實施難度也相對較小。

張博線位于既有城市市區(qū)，比離城市較遠的4號線客流吸引能力更強，是城市軌道交通較好的替代方案。

4 建設(shè)方案

4.1 既有鐵路能力適應(yīng)性分析

張博線在南定站、淄川站、大昆侖站和博山站辦理貨運業(yè)務(wù)，淄洪鐵路洪山站、博八鐵路山頭站和八陡站的到發(fā)運量需經(jīng)張博線運輸。張博線現(xiàn)狀通過能力情況見表1。

可以看出，張博線現(xiàn)狀能力較為富余。

表1 現(xiàn)狀列車對數(shù)及通過能力利用率

4.2 預(yù)測客車對數(shù)及貨流密度

通過運量預(yù)測，本線客車對數(shù)及貨流密度如表2所示。

表2 設(shè)計年度內(nèi)預(yù)測客車對數(shù)及貨流密度

4.3 張博線現(xiàn)狀

張博線始建于1903年，由于建設(shè)年代久遠，雖然后期經(jīng)過多次大修改造，但技術(shù)標準仍然十分落后。本線采用內(nèi)燃牽引，線路允許速度僅為70 km/h，且平交道口較多。既有車站均無客運設(shè)施，信號裝備水平整體落后[19]。

4.4 改造方案研究

本項目實施后，僅新增開行客車即為45對/d，遠大于張博線限制區(qū)間的平圖能力。因此，既有運輸能力完全不能適應(yīng)預(yù)測客貨運量，必須進行擴能改造。

若按照單線運行，運輸能力受限，可開行的客車對數(shù)最大為26對/d，且單線上下行行車組織相互干擾，客車單程運行時間需65 min，與公路單程運行時間的比較優(yōu)勢不明顯；單線鐵路運輸組織較為復(fù)雜，若遇個別車晚點，會造成全線列車全部晚點，不利于提高服務(wù)水平，實現(xiàn)公交化運營。從“節(jié)約能源、符合環(huán)保、優(yōu)質(zhì)服務(wù)”的角度出發(fā)，本線應(yīng)采用電力牽引。

因此，本線應(yīng)一次改造成雙線電氣化鐵路。

5 改造研究中的幾個關(guān)鍵問題

5.1 速度目標值選擇

結(jié)合既有情況和項目定位，速度目標值研究現(xiàn)狀70、100 km/h和120 km/h三個方案。本項目主要為滿足組團間客流出行需求，選用具有“快起快?！碧攸c的動車組進行模擬運行，不同速度目標值單程運行時分比較情況見表3。

表3 不同速度目標值單程運行時分比較情況 min

70 km/h方案運行時間最長，且動車組長期處于超低速運行狀態(tài)，不利于動車組性能的發(fā)揮；對于100 km/h和120 km/h兩個方案，運行時分相差無幾，但當采用120 km/h方案時，需將既有半徑為600 m及以下的曲線改造為半徑800 m[2-4]，改造工程量大，投資高，因此選用100 km/h方案。

5.2 機車類型選擇

本項目實施后，新增客運業(yè)務(wù)。機車類型可選擇電力動車組、電力普速列車兩個方案。

電力動車組方案，選用CRH6型動車組，采用4輛編組。電力普速列車方案，客運機車采用HXD3型，編掛普通客車數(shù)量采用4輛。兩種方案的比較如下。

(1)電力動車組方案：單程運行41.4 min。優(yōu)點：①可快速乘降，停站上下客時間短。據(jù)調(diào)查，動車組在滿載情況下，乘客可以在29 s以內(nèi)快速完成乘降，大大減少了站停時間；②運行速度高，走行時分最短；③具有快起快停的特點；④運行平穩(wěn)，噪聲小，舒適度高；⑤外表美觀，有利于提升城市形象；⑥未來增加編組輛數(shù)對走行時分影響較小。缺點：需購置動車組，配設(shè)整備和存儲設(shè)施，投資較大。

(2)電力普速列車方案：單程運行47.5 min。優(yōu)點：可使用鐵路局既有機車車輛，無需投資購買，只需租賃或作為資本入股。缺點：①普通客車開關(guān)門時間較長，且需專人操作，1人負責1門，因此一般只開啟一側(cè)車門，乘客排隊上下車時間長且不便捷，造成停站時間長；②運行速度不高，走行時分較長；③起停車時間相對長；④運行噪聲和振動較大，舒適度不高。

經(jīng)分析，采用電力動車組方案，4輛編組。貨物列車，維持既有內(nèi)燃牽引。

5.3 客運站設(shè)計研究

既有貨運站無法滿足開辦客運需求，需新建客運站。車站站位應(yīng)考慮方便客流集散，優(yōu)先在客流吸引力較大的據(jù)點設(shè)站[13]，站間距宜為3～8 km[2]。

由于本線仍然辦理貨運業(yè)務(wù)，車站正線需滿足通行超限貨物列車的限界要求，客運站臺無法緊靠正線布置，需在上下行各設(shè)置一條到發(fā)線供客運列車使用，客運站臺靠近到發(fā)線設(shè)置，站臺邊緣距離線路中心線1.75 m[6]。

客運站臺長130 m，動車組接發(fā)作業(yè)范圍長280 m。客運站到發(fā)線有效長采用280 m。典型客運站布置圖詳見圖3。

圖3 典型車站布置示意

5.4 列控系統(tǒng)選擇

適用于市域鐵路的列控系統(tǒng)主要有鐵路系列的CTCS系統(tǒng)和城軌系列的ATC系統(tǒng)。

速度適應(yīng)性方面CTCS和ATC都可以滿足本線100 km/h的要求。

能力適應(yīng)性方面兩個系統(tǒng)均采用目標距離控制模式，在運輸組織模式及線路站場條件一致的條件下，能力的適應(yīng)性大致相當，均能滿足本線客運要求，CBTC在折返能力方面性能更高[2]。

互聯(lián)互通性方面CTCS系統(tǒng)標準統(tǒng)一，有非常好的互聯(lián)互通適應(yīng)性。ATC制式下不同廠家的CBTC系統(tǒng)之間互不兼容。CTCS與CBTC間目前暫不具備互聯(lián)互通性，由于本線需要在保持貨運不停運的條件下開行客運列車，列控系統(tǒng)選擇時需要考慮對貨運列車的兼容，因此選擇采用鐵路系列的CTCS系統(tǒng)。

5.5 自動售檢票系統(tǒng)選擇

自動售檢票系統(tǒng)應(yīng)選用方便快捷、經(jīng)濟適用的票制。城市軌道交通單程票和儲值卡一般均采用非接觸式IC卡；國家鐵路目前采用的是磁介質(zhì)紙質(zhì)熱敏票、二維條碼票[2]。

本線客運未接入鐵路線網(wǎng)，為了給旅客提供方便、快捷的服務(wù)，本線采用非接觸式IC卡式自動售檢票系統(tǒng)，可處理本線專用車票和城市“一卡通”車票，實現(xiàn)一卡通用，可與遠期城市軌道交通的自動售檢票系統(tǒng)銜接。

6 運輸組織模式研究

本線主要承擔淄博市南部城鎮(zhèn)各組團沿線的旅客交流，具有公共交通服務(wù)功能。為充分吸引沿線客流，提高服務(wù)頻率，本線客運列車開行站站停列車，公交化運行[14-15]。

貨物運輸盡量維持既有運輸組織模式，盡量組織整列運輸。當增開動車組與貨物列車運行沖突時，需進行優(yōu)化調(diào)整；在動車組開行的高峰時段內(nèi)，需將該時段內(nèi)的貨物列車調(diào)整至其他時段，安排在不開行動車組的時段運行；在動車組開行的非高峰時段，近期發(fā)車密度不大，貨物列車可以保留，遠期需調(diào)整至不開行動車組的時段運行。

7 運營管理模式研究

本項目的建設(shè)，本質(zhì)上屬于城市基礎(chǔ)事業(yè)的范疇，具有準公共產(chǎn)品特性，政府的投資應(yīng)占主體地位。既有張博線產(chǎn)權(quán)歸屬鐵路總公司，屬于企業(yè)所有，本項目是對既有張博線進行改擴建，以期實現(xiàn)公共服務(wù)職能，涉及到地方政府和企業(yè)的產(chǎn)權(quán)劃分、投資構(gòu)成比例、效益分成等問題。根據(jù)項目實際，可選擇2種方式，一種是政府和鐵路等各出資方共同組建合資公司，根據(jù)投資、資產(chǎn)等確定股權(quán)劃分，共同負責改造后的張博鐵路的資產(chǎn)管理等；另一種是采取政府購買服務(wù)的方式，鐵路作為社會資本，采用PPP等運作模式，即淄博市出資，濟南鐵路局負責建設(shè)、運營管理。

既有張博線僅辦理貨運業(yè)務(wù)，由濟南鐵路局負責運營管理和養(yǎng)護維修，運營機制成熟、穩(wěn)定。本項目實施后新開辦客運業(yè)務(wù)，考慮到本線客貨共線的特點，建議運營管理仍由濟南鐵路局負責日常運營和養(yǎng)護維修。

8 結(jié)論

“充分利用鐵路資源”發(fā)展市域鐵路的思路，是緩解城市交通擁堵、加快市域(郊)鐵路發(fā)展、擴大交通有效供給、促進新型城市化建設(shè)的有效途徑。針對張博線及淄博市城市空間布局特點，從需求角度分析了鐵路走向與市域客流走向契合情況及客流強度，從供給角度分析了鐵路線路能力的適應(yīng)性，推薦增建二線改造成雙線電氣化鐵路方案；考慮本線需要在維持貨運運輸?shù)幕A(chǔ)上開行市域列車，對本線速度目標值、車輛類型、車站布置、列控系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)等問題進行研究比較。對運輸組織模式和運營管理方式進行了深入探討。張博線開行市域列車的研究對國內(nèi)類似貨運與市域列車混行的線路改造有一定的借鑒作用。