郑州至济南高速铁路速度目标值研究

许红春

(中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安　710043)



郑州至济南高速铁路速度目标值研究

许红春

(中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安710043)

摘要：速度目标值是高速铁路最为重要的主要技术标准，速度目标值确定后，相应其他主要技术标准基本随之明确，其研究对于高速铁路主要技术标准选择具有决定性的意义。结合郑州至济南高速铁路，从项目功能定位、路网规划及意义、客流特点、时间目标值、建设标准、工程投资等多方面对速度目标值进行系统分析和研究，综合确定速度目标值，推荐350 km/h。根据所推荐的速度目标值，进一步确定最终主要技术标准的选择，避免主要以工程投资确定铁路主要技术标准。

关键词：高速铁路；速度目标值；技术标准；综合比选

1概述

1.1项目概况

郑州至济南高速铁路连接河南郑州和山东济南两个省会城市，线路南起郑州市，向北跨黄河后经新乡市、濮阳市后进入山东省，经聊城市后到达终点济南市，线路全长392 km。该铁路是中长期铁路网规划调整中的重要干线铁路，是郑州“米”字形铁路规划的重要组成部分，其建设对构建区域高速铁路网具有积极意义。目前，该铁路正在开展前期研究工作。该线在路网中的位置如图1所示。

1.2研究意义

速度目标值是高速铁路最为重要的主要技术标准，速度目标值确定后，相应铁路等级、正线数目、正线线间距、最小平面曲线半径、到发线有效长度、列车运行控制方式及调度指挥方式等主要技术标准随之明确，只有最大坡度的选择会因为地形等级不同而有所选择，但研究范围也会大大缩小[1-3]。

图1　郑济高速铁路在路网中的位置示意

2相关因素分析研究

2.1功能定位[4]

郑州至济南高速铁路开辟了河南和山东两个省会城市间的便捷通道，比绕行徐州的径路缩短了近200 km，将有效缓解京沪高铁徐州—天津段运输压力，对完善区域客运网具有重要作用。项目主要功能是承担西南、中南地区及西北大部分地区与山东半岛及华北渤海湾地区的旅客交流，同时兼顾郑州—新乡-濮阳和济南—聊城及菏泽间城际客流。因此，该铁路缓解区域京沪等高铁运输压力，完善区域客运网的斜向干线，承担西北、西南以及中南等地与山东半岛及华北渤海湾地区旅客交流的主要通道，是一条以跨线客流为主兼顾沿线城际客流的区际高速铁路。

2.2路网规划及意义

河南省在中原城市群座谈会上发布，在《中长期铁路网规划》四横之一郑州至西安、郑州至徐州客专和四纵之一京广高铁形成的大十字形高速铁路通道的基础上，将新建以郑州为中心，连接周边省会城市的“四辐射”快速客运铁路，即郑州—济南、郑州—重庆、郑州—合肥、郑州—太原4条放射状线路，最终形成“米”字形高速铁路网格局。

郑州至济南高速铁路是国家现有纵横交错“棋盘形”高速铁路客运网中重要补充，连接郑州、济南两大铁路枢纽。路网中北端衔接京沪、太青高铁，并接入京津冀城际圈，中部在聊城地区与规划的京九高铁相连，南端通过郑州枢纽衔接郑万、郑西、郑武等高铁，对完善国家客运网，优化路网结构，提高客运网的机动灵活性具有重要作用。

2.3客流特点

根据项目功能定位及预测运量分析，郑州至济南高速铁路承担的客流具有多重性。

(1)长途跨线客流

根据相关快速客运网的建设实施，郑州至济南高速铁路与郑西、郑渝、济青高铁构成西北、西南地区至山东半岛的快速客运主通道，同时与京广、京九、京沪高铁互联互通。随着社会经济发展、居民出行频率的提高，新建郑济高速铁路将承担中西部地区与山东半岛及华北部分地区的长途跨线客流，占总客流的48%左右，以商务、旅游、务工为主[5-6]。

(2)中原城市群与山东半岛城市群客流

结合经济发展及相关城市发展规划，以郑州为中心的中原城市群和以济南、青岛为中心的山东半岛城市群将成为中国中东部地区发展水平高、基础产业好、经济活力强的核心区域。随着区域经济一体化协同发展的不断加强，新建郑济高速铁路将成为中原城市群和山东半岛城市群的交通纽带，承担两端城市群间的区际客流明显，该部分客流占总客流的25%左右，以旅游、求学、务工客流为主。

(3)沿线城际客流

新建郑济高速铁路连接河南和山东两省省会，途经新乡、濮阳、聊城等区域内重要城市，将承担沿线新乡、濮阳、菏泽等城市至郑州、济南的城际客流，占总客流的27%左右，以商务、求学、探亲访友为主。

2.4时间目标值的确定

(1)与高速铁路网发展适应性分析

新建郑济高速铁路与济青、郑西、郑渝等高速铁路共同构成我国西北、西南地区至山东半岛的快速客运通道，以重庆至青岛、西安至青岛为例，运输距离约为1 760、1 200 km，为适应快速客运网发展，同时提高铁路市场的竞争优势，重庆至青岛、西安至青岛总旅行时间应控制在8、6 h，扣除相关区段列车旅行时间，郑州至济南时间目标值应控制在2 h以内。

(2)与区域经济和城市发展适应性分析

根据中原城市群和山东半岛城市群的发展规划，为满足区域经济一体化建设和城市群发展的需求，未来相邻省会城市郑州至济南将形成2 h经济圈，省内郑州至新乡、聊城至济南将形成半小时经济圈。新建郑济高速铁路作为两大城市群联系的重要基础设施，为满足规划时间目标值的要求，郑州至济南应实现2 h到达[7-8]。

(3)满足运输市场竞争需求的分析

区域内将形成以航空运输、高速公路、高速铁路等不同交通方式相互竞争、相互补充的格局[9-10]。郑州至济南的航空距离约为350 km，考虑附加时间后总旅行时间约为4 h，由于其距离短、附加时间长，航空运输不具备竞争优势；郑州至济南高速公路距离约450 km，考虑一定的附加时间，汽车运输的总旅行时间约为6 h；郑州至济南高速铁路距离约为390 km，该距离属于高速铁路的优势范围，除发挥高速铁路固有的安全性高、舒适性强、全天候运行的优势外，必须在旅行时间上较公路运输有较大节省，与航空运输基本相当，才能吸引更多客流，在运输市场中具备明显的竞争优势。因此，郑州至济南高速铁路总旅行时间需控制在4 h左右，扣除2 h的附加时间，要求时间目标值应为2 h以内。

(4)时间目标值的确定

综上，为适应高速铁路网的发展，实现郑州至济南中心城市2 h交通圈目标，且与航空运输、高速公路形成有效的竞争优势，在运输市场中占有较高的客流份额，其时间目标值应控制在2 h以内。

3速度目标值研究

3.1速度目标值方案构成

目前国内已运营的高速铁路速度目标值均为250～350 km/h，区域内既有、在建及规划的京沪、京广、郑西、郑徐、京九、郑渝、太青等高铁的速度目标值亦为250～350 km/h[11-12]。综合考虑本线功能定位、路网规划、客流特点、运输需求、工程条件等因素，速度目标值主要研究250、250 km/h预留350 km/h、350 km/h 3个方案。

3.2不同方案的建设标准及工程经济性分析

(1)不同速度目标值方案建设标准

不同速度目标值对工程投资的影响，主要体现在采用设计标准的差异而导致部分工程数量和系统设备选型的不同[13]，详见表1。

表1　不同速度目标值方案主要建设标准比较

(2)平面曲线半径对工程的影响

速度目标值不同，线路平面参数亦不同，其中以最小曲线半径对速度目标值最为敏感。新建郑济高速铁路行经黄河冲洪积平原区，地形平坦开阔、村镇密集、道路纵横交错，线路平面条件较好。线路方案受曲线半径影响小，曲线半径的大小仅在局部对适应微地貌、设置车站、绕避不良地质及环境敏感点等方面略有差异外，对线路长度及桥梁比整体影响不大。250 km/h方案较350 km/h方案线路仅长0.95 km，线路长度基本相当。

(3)不同速度目标值方案对工程投资的影响

沿线地形平坦开阔，曲线半径的增大对工程影响小，但沿线经过软土地基地段长，受不同速度目标值铁路土建工程标准要求及站后设备配套不同的影响，工程投资差别略大。不同速度目标值方案工程经济比较见表2。

从工程投资比较看，350 km/h方案较250 km/h方案增加34.81亿元，投资增幅7.1%，350 km/h方案较250 km/h预留350 km/h方案增加5.35亿元，投资增幅1.09%。

表2　速度目标值方案工程经济比较

3.3速度目标值方案综合比选

(1) 与时间目标值适应性分析

通过列车仿真牵引计算分析，不同速度目标值方案列车旅行时间及旅行速度见表3。

3个速度目标值方案均满足时间目标值要求，350 km/h方案较250、250 km/h预留350 km/h方案旅行时间节省33 min，相对节时比分别为1.05亿元/min、0.16亿元/min，350 km/h方案节时效果明显。

表3　不同速度目标值方案旅行时间、速度

(2)与功能定位及路网适应性分析

新建郑济高速铁路与郑西、郑渝、济青、京广、京九、京沪等高速铁路共同构成我国西北、西南、中南地区至山东半岛及京津地区的快速客运网，定位为高速铁路，承担大部分中西部地区与山东半岛及部分华北地区的长途跨线客流。相关客运专线除郑渝高铁重庆至万州段速度目标值为250 km/h外，其余均为350 km/h。为满足长途跨线客流运输需求，且与相邻铁路主要技术标准相统一，提高快速客运通道整体运输质量，本线速度目标值应为350 km/h。

(3)不同速度目标值对客流水平的影响分析

新建郑济高速铁路作为中原城市群和山东半岛城市群的交通纽带，同时通过相关高速铁路将关中城市群、成渝城市群、江汉城市群、京津城市群有效连接起来，承担大部分跨线客流。项目吸引区域城市经济发展较快，城镇化水平及居民收入较高，旅客对出行方式的快捷性、舒适性、安全性要求更高，旅行时间的有效缩短将进一步吸引长途跨线客流。

经分析研究，不同速度目标值方案对客流水平的影响见表4。

表4　不同设计速度方案区段客流密度比较　万人次/年

分析可知，350 km/h方案较250 km/h方案客流增加约7%，较高的速度目标值能更好地吸引客流的特征明显。

(4)经济效益分析

综合考虑不同速度目标值方案客流水平、建设投资、运营成本、运输收入等多种因素，对项目的财务指标进行测算[14]。经分析计算，各方案主要经济指标见表5。

表5　不同速度目标值方案经济效益比较

上述3个方案中，350 km/h方案工程投资较250 km/h和250 km/h预留350 km/h方案增幅不大，而其对客流的吸引力和运价率有明显提升。财务分析表明，350 km/h方案财务内部收益率高于行业基准收益率3%，财务盈利能力较强；而其余两个方案内部收益率均低于基准值。因此，从经济性分析，350 km/h方案最优[15]。

3.4速度目标值推荐意见

新建郑济高速铁路作为我国西北地区、西南地区、中南地区至山东半岛、京津地区的快速客运通道，为适应区域经济快速发展，满足沿线居民对出行方式、运输质量的要求，综合考虑工程规模、建设投资、经济效益的最优性，速度目标值推荐采用350 km/h。

4结语

速度目标值是高速铁路最为重要的主要技术标准，速度目标值确定后，相应其他主要技术标准基本随之明确。同时，速度目标值也是确定项目性质、建设规模、设备配置、工程投资的重要基础。因此，速度目标值的研究对高速铁路主要技术标准的选择具有决定性的意义。郑州至济南高速铁路速度目标值的选择从项目的功能定位、路网规划及意义、客流特点、时间目标值、建设标准、工程投资等方面进行了多角度、多层次的系统分析和综合比选后推荐。进而根据所推荐的速度目标值，最终确定了郑州至济南高速铁路的主要技术标准，避免了主要以工程投资单一确定研究项目的主要技术标准，造成路网衔接不相匹配。

参考文献：

[1]中华人民共和国铁道部.GB50090—2006铁路线路设计规范[S].北京：中国计划出版社，2006.

[2]国家铁路局.TB10621—2014高速铁路设计规范[S].北京:中国铁道出版社，2014.

[3]铁道部第一勘测设计院.铁路工程设计技术手册·线路[M].北京:中国铁道出版社，1999.

[4]范振平.大西客运专线速度目标值综合研究[J].铁道标准设计，2011(S1)：18-22.

[5]张鹏飞.杭南长客运专线速度目标值选择分析[J].铁道标准设计，2014(6):35-39.

[6]赵永红.西安至宝鸡铁路客运专线速度目标值方案研究[J].铁道标准设计，2013(8):1-6.

[7]史艳丽.京津城际客运专线速度目标值的选择[J].铁道标准设计，2004(4):21-22.

[8]李秉涛.长衡客运专线速度目标值的选择[J].铁道标准设计，2005(5):8-10.

[9]陈小全.京九铁路客运专线速度目标值研究[J].铁道标准设计，2015(10):33-37.

[10]支东延.铁路速度目标值的选择[J].铁道标准设计，2005(3)：6-8.

[11]白宝英.铁路线路参数化设计的几点思考[J].铁道标准设计，2011(3)：49-51.

[12]俎保峰.宝鸡至兰州客运专线速度目标值决策分析[J].铁道标准设计，2009(9)：13-16.

[13]胡叙洪.系统论述京沪高速铁路速度目标值的选择[J].铁道工程学报，2000(1):16-18.

[14]方琪根.客运专线速度目标值的技术经济分析方法与应用[J].铁道工程学报，2006(6):74-79.

[15]李长进.我国高速铁路速度目标值问题的研究[J].铁道工程学报，2003(9):1-4.

收稿日期：2016-01-21； 修回日期：2016-02-02

作者简介：许红春(1972—)，男，高级工程师，1995年毕业于北京交通大学铁道工程专业，工学学士，E-mail：tyyxhc@163.com。

文章编号：1004-2954(2016)07-0005-04

中图分类号：U238

文献标识码：A

DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2016.07.002

Research on Target Speed of Zhengzhou-Ji’nan High Speed Railway

XU Hong-chun

(China Railway First Survey and Design Institute Group Co.， Ltd.， Xi’an 710043， China)

Abstract：The target speed is the most important technical standard of high speed railway. After the target speed value is determined， other main technical standards are then defined. Thus， the research of target speed is decisive for the selection of other main technical standards. The selection of the target speed in the planning of Zhengzhou-Jinan high speed railway involves the analysis and research of project foundation， road network planning and functions， characteristics of passenger flow， target time， construction standard and project investment. Finally， the target speed of 350km/h is selected. The main technical standards are selected according to the recommended target speed so as to prevent technical standards from being determined merely by project investment.

Key words：High speed railway; Target speed; Technical standard; Comprehensive comparison and selection