津蓟铁路电气化改造速度目标值研究

2016-12-06刘亚芳

铁道勘察 2016年5期

关键词：蓟县电气化铁道

刘亚芳

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300142)

津蓟铁路电气化改造速度目标值研究

刘亚芳

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300142)

结合京津冀一体化区域规划路网，对既有津蓟铁路电气化改造进行不同速度目标值的分析研究，并对不同速度目标值的工程内容进行阐述，运用对比分析法，得出既有津蓟铁路电化改造的提速方案。针对资本金的时间价值及社会区域效用进行分析，从而确定提速工程的必要性。

津蓟铁路电气化提速

1 津蓟铁路概述

天津至蓟县铁路(以下简称津蓟铁路)位于华北平原东部天津市境内，起自京沪铁路汉沟镇站，终点为津蓟铁路蓟县站；线路经由天津市武清区、宝坻区至蓟县。

津蓟铁路自京沪铁路汉沟镇站西咽喉5号道岔(1/12)引出，线路向北途经曹子里、崔黄口、大口屯、宝坻、上仓、下仓、终点到达蓟县站，线路长度89.096 km[1]。现状主要技术标准为单线，内燃，最小曲线半径600 m，限制坡度5‰，牵引质量4 000 t，半自动闭塞铁路。区域路网内京沪、津山、京哈、大秦等均为电气化铁路。

津蓟铁路作为国内成功开行市郊列车的既有铁路，辐射天津周边地区及各旅游景区，也是津承铁路通道的重要组成部分。所处地区地势平坦，线路平纵断面条件较好，故结合电气化工程对既有线进行提速改造研究[2]，以改善旅客出行条件。运用普遍调查及访问形式对既有津蓟铁路进行分析，运用对比分析法，对不同速度目标值的优劣进行研究，从而得出既有津蓟铁路提速最佳方案。

2 既有现状分析

既有津蓟铁路于1967年1月建成，为客货混运铁路。2015年主要承担货运量394万t，旅客发送量3687万人；2015年天津至蓟县客车工作日开行6对，周末及节假日9对。既有津蓟铁路速度目标值为100 km/h，最快旅客列车由天津北站至蓟县站运行时分为90 min，旅行速度为73 km/h，最慢旅客列车由天津站至蓟县站运行时分为174 min(其中天津北站至蓟县站166 min)，旅行速度为38 km/h。既有津蓟铁路部分区间限速，运行时间较长，不利于居民出行需求，需要适当提速。

既有津蓟铁路为区间无缝线路，全线封闭，钢轨大部分为60 kg/m再用轨，生产时间为1985～1991年，道岔为SC330，路肩宽度为0.4至0.6 m，桥墩大部分采用实体桥墩，桥台有耳台及T形桥台，梁部均为混凝土简支梁。全线有45处平交道口，北京局列入改造计划共23处，剩余22处[3]。

3 线路在路网中的功能及作用

根据中长期铁路网规划(2030年)、国家铁路“十三五”规划、京津冀城际网规划等国家战略及地区性规划，区域铁路网规划见图1。

图1 区域路网规划示意

客运专线：区域内已有津秦客专、京沪高铁、京津城际等，区域形成辐射东北、华北、华东的快速客运网络。

普通铁路：规划建设津保忻铁路、津蓟铁路承德延伸线、津蓟电化、枢纽豆双、汊周联络线等。

城际铁路：区域内主要有津承城际、京唐城际、京滨城际、津沧城际、环渤海城际、京秦第二城际等。根据本项目在区域路网中的功能定位分析，津蓟铁路是以货为主、兼顾市郊与沿线城镇旅游客流的区域铁路。本项目对于引领天津市“一轴两带三区”空间结构，形成带动外围地区发展的增长极和服务中心，促进地区国民经济发展有着重要作用[1]。

4 速度目标值选择

本区域运输市场主要有高速公路、铁路竞争。公路的优势主要为点对点，出行时间不受限制；劣势为受节假日影响，高速公路堵车情况较多。津蓟铁路开行市郊列车一期改造工程中对蓟县站公交接驳进行了大量的投入，但天津—蓟县间最快的旅客列车运行时间达1.5 h，旅速仅70 km/h左右，与公路出行时间差不多。且汽车能实现门到门的运输，铁路换乘时间长于公路运输，因此本线在与公路运输竞争中处于劣势。目前游客出行主要依靠津蓟高速公路、塘承高速公路运输，承担出行游客的74%，而津蓟铁路仅占26%，铁路出行未能发挥更大的作用。根据蓟县旅游业十三五规划，到2020年将接待游客3 000万人次，本项目实施后，将为游客提供更加方便快捷的交通方式，推动沿线旅游资源的开发，打造生态旅游品牌，提高旅游经济在当地国民经济中的比重。研究年度通道内各运输方式旅行时间见表1。

表1 各种运输方式旅行时间比较

4.1 方案构成

对于津蓟铁路提速，在现状电气化方案基础上，针对预留提速120 km/h方案、提速120 km/h方案、提速140 km/h方案、提速160 km/h方案、提速200 km/h方案进行研究。

其中预留提速120 km/h方案、提速120 km/h方案主要区别在于津蓟铁路全线平交道口较多，平改立周期长、工程量大、投资多，当设计速度为120 km/h时，平交道均需改为立交道[5]。考虑工程实施周期故提出预留提速120 km/h方案，本工程对部分平交改立交，待津蓟铁路沿线全部平交改为立交时，可采用120 km/h速度。

提速140 km/h方案较提速160 km/h方案运行时分增加4 min，工程内容相同，线路改建长度略小，因此提速140 km/h方案与提速160 km/h方案合并研究。

提速200 km/h方案既有平面条件适应性差，大部分地段线路需要改线，根据客货共线铁路设计规范要求，提速200 km/h需采用双线，与本项目采用单线的功能定位不符，工程代价较大。结合京津冀一体化区域规划路网，研究年度内津承城际开工建设，速度目标值为350 km/h，其功能可替代提速200 km/h方案，故研究后予以舍弃[4]。

综合考虑本线运输需求和功能定位，结合相邻线设计速度、本线工程条件及投资等因素，对现状电气化方案、预留提速120 km/h方案、提速120 km/h方案、提速160 km/h方案进行研究。

4.2 方案说明

4个方案均对既有线进行病害整治及按相应速度标准进行曲线改建。预留提速120 km/h方案、提速120 km/h方案主要差别在于平交道改建的多少。提速160 km/h方案与其余三个方案差别为全线道岔均需更换，到发线延长，区间无缝线路改为跨区间无缝线路，路基需对既有津蓟线进行病害整治；路基面需考虑采用浆砌片石路肩或混凝土加宽。加强路基基床[6]，改善路桥、路涵过渡段的加固处理。桥梁需要横向加强，全线进行平改立。各方案站后配套相差不大。

(1)现状电化方案

现状平面曲线能满足100 km/h运行速度的要求，维持既有平面曲线，现状电气化改造。运行时分为82 min。对既有路基病害进行整治，抽换伤损钢轨。

运用普遍调查及访问形式，确定区间平交道道口折算交通量大[5]的2处，需改为立体交叉，确定站内5处平交道需改为立体交叉。

(2)预留提速120 km/h方案

根据中长期铁路网规划，津蓟铁路承德延伸线工程规划“十三五”之后建成，为优化路网结构，提高本线的运输服务质量及铁路技术装备水平，本方案对既有线平面按照120 km/h速度标准进行改建，改建长度5.982 km；由于本线平交道口较多，运用普遍调查及访问形式，首先对站内5处平交道口和区间道口折算交通量大的2处平交道口实施平改立工程，其余平交道口暂维持平交，根据与地方协议情况逐步实施平改立工程。平改立工程完成后，本线列车运行速度由现状100 km/h逐步提高至120 km/h。

(3)提速120 km/h方案

线路平、纵断面改建同预留提速120 km/h方案；将剩余22处平交道全部进行立交改造；车站改建同预留提速120 km/h方案。提速后运行时分为70 min。对既有路基病害进行整治，改建地段主要工程内容有路基边坡防护、地基处理、换填等措施。

(4)提速160 km/h方案

平面按160 km/h改建，对半径小于1 600 m及缓长不满足160 km/h标准的曲线进行改建；结合本线特点，研究确定州河大桥两端困难地段维持现状[4]。本方案改建24个曲线，改建长度11.969 km，对上跨公路桥不满足净空要求地段进行纵断面改建，将平交道全部进行立交改造。提速后运行时分为59 min。需对既有津蓟线路基进行病害整治；需考虑路肩采用浆砌片石或混凝土加宽；加强路基基床[6]，改善路桥、路涵过渡段的加固处理；桥梁需要横向加强；正线道岔现状为SC330，直向允许速度为120 km/h。提速160 km/h方案正线道岔需更换为专线4249，以满足160 km/h速度[7-9]；区间无缝线路改为跨区间无缝线路[12]。

4.3 方案分析论述

(1)节时比分析

现状电气化方案线路平面维持既有，工程投资11.35亿元，客车运行时分78 min。预留提速120 km/h方案工程投资12.38亿元，客车运行时分70 min。提速120 km/h方案工程投资16.03亿元，客车运行时分70 min。提速160 km/h方案工程投资18.76亿元，客车运行时分59 min(见表2)。

表2 方案投资分析比较

根据相关课题[10]，对各个方案提速改建工程引起的“工程投资与节时比”进行对比研究，得出方案建议意见。

提速160 km/h方案、提速120 km/h方案投资较预留提速120 km/h方案分别增加6.38亿元、3.65亿元，工程投资大，22处平改立实施难度大，周期长。预留提速120 km/h方案投资较现状电化方案增加1.03亿元，运行时分缩短8 min，节时比1 289万元/min；随着平改立工程逐步实施，列车提速至120 km/h，此方案改建长度短，仅为5.982 km，工程量小，投资省，投资见效快，财务效益最优，与津蓟铁路承德延伸线规划相适应。更能适应本项目的实际情况。故推荐采用预留提速120 km/h方案。

(2)线路提速工程与电化工程同步实施的必要性

当全线平交改为立交时，可实现速度120 km/h[8]，假设5年内全线平改立均实施完毕，通过计算提速工程投资1.03亿元的折现率，运用经济评价指标，五年后为1.31亿元。若目前不实施提速120 km/h，只实施电气化工程5年后再实施提速120 km/h工程，需增加的投资为1.78亿元。电气化与提速工程同时实施较先电气化后提速减少投资0.47亿元，且5年后津承通道范围内，规划津承城际在年度范围内已实施，津蓟市郊列车提速将会产生工程上的浪费。而若不提速将无法适应新形势的发展，不能给旅客带来很好的乘车体验，故分析确定电气化与提速工程应同时实施。通过以上分析，津蓟铁路电气化改造工程提速120 km/h很有必要实施。

图2 沿线城市及旅游资源分布示意

(3)社会效益分析

结合相关课题研究，高速铁路的通车使得沿线城市资源消耗类工业转型为偏向服务业的第三产业，本次提速工程主要是满足津蓟铁路市郊列车功能的定位[11]，且对具有丰富旅游资源的地区，第三产业比例较高、第三产业就业比例较高的(如蓟县、宝坻)区域，速度高的铁路能明显提升其区域社会效用。图2为沿线城市及旅游资源分布示意，津蓟铁路提速120 km/h方案对蓟县、宝坻旅游区域能够带来明显的社会效用。

(4)路网协调性分析

从相邻通道标准来看，根据中长期铁路网规划，津蓟铁路承德延伸线、规划豆双线、规划汊周线均为Ⅰ级铁路，设计速度120 km/h。从相邻路网分析，津蓟铁路速度目标值不宜低于120 km/h，预留提速120 km/h方案可以更好地与路网规划相适应，随着路网的完善及本线运输需求的增长，能够逐步提高本线的运输质量。

(5)效益分析

根据财务评价指标计算，财务评价结果项目投资财务内部收益率为3.24%，自有资金财务内部收益率为2.64%，低于铁路行业改建铁路6%的基准收益率；项目投资财务净现值为-25 310万元，项目资本金财务净现值为-23 305万元；投资回收期为26.15年。

本项目国民经济评价全部投资的经济内部收益率(EIRR)为8.93%，高于社会折现率8%，经济净现值(ENPV)为10 315万元。本项目财务效益较差，作为公益性基础设施，不应以盈利为目的，建议政府给予一定的补贴政策。

5 结束语

考虑天津至宝坻、蓟县及以远旅客运输主要以规划津承城际为主，且与规划津蓟铁路承德延伸线相匹配，本线宜预留提速120 km/h条件，列车暂按现状100 km/h速度运行，平改立工程全部完成后，列车提速至120 km/h。预留提速120 km/h方案投资见效快，财务效益最优，社会效益明显，与津蓟铁路承德延伸线规划相适应，且更能适应本项目的实际情况，故推荐采用预留提速120 km/h方案。

[1] 铁道第三勘察设计院集团有限公司.天津至蓟县铁路电气化改造勘察设计项目投标文件[R].天津：铁道第三勘察设计院集团有限公司，2016．

[2] 周世林.浅谈既有线扩能提速改造建设方案[J].铁道工程学报，2010(10)

[3] 铁道第三勘察设计院集团有限公司.改建铁路津蓟线开行市郊列车改造工程施工图设计说明[R].天津：铁道第三勘察设计院集团有限公司，2015．

[4] 陈红念.对有关既有线提速几个问题的探讨[J].铁道工程学报，2002(1)

[5] CJJ152-2010城市道路交叉口设计规程[S]

[6] 韩自立.既有线提速路基的对策研究[J].中国铁道科学，2002(2)

[7] TB 10082—2005，J 448—2005铁路轨道设计规范[S]

[8] GB 20090—2006铁路线路设计规范[S]

[9] GB 50091—2006铁路车站及枢纽设计规范[S]

[10]胡叙洪.既有铁路提速改造线路方案研究[J].中国铁道科学，2003

[11]林晓言，罗燊，朱志航.区域质量与高速铁路社会效用——关于高速铁路建设时机的研究[J].中国软科学，2015(4)

[12]刘爱英.四平至松江河铁路速度目标值选择[J].铁道勘察，2015(3)：101-103