利用既有张博铁路开行市域列车方案研究

左银龙

(中铁工程设计咨询集团有限公司济南设计院,济南 250022)

随着我国铁路网规模的扩大，尤其是“四纵四横”客运专线网的基本建成，以及主要城市群城际铁路的建设，我国铁路动车组开行数量不断增加；同时随着我国经济结构的升级，铁路货运结构也在发生变化，整体货运需求保持基本平稳，部分大宗物资运输需求有所下降，快捷货运需求旺盛。虽然主要干线由于增开普速列车能力仍然紧张，但部分线路能力得以缓解，具备开行市域(郊)列车的条件。

国家发展改革委等部门联合发布的《关于促进市域(郊)铁路发展的指导意见》[1]中多次提到“充分利用铁路资源”，扩大城市交通供给能力，方向明确，但在具体实施中尚有建设方式、运管模式、合作机制、标准体系等很多问题值得研究分析。

1 项目背景

淄博市南北狭长，南北纵距151 km，东西横距87 km，辖张店区、淄川区、博山区、周村区、临淄区5个市辖区，桓台、高青、沂源3个县，八片城区相对独立，各城区距中心城区分别为20 km左右，城市大局相对分散，局部又趋于集中，是一座独具特色的组群式城市。

张博线北起淄博市张店区，途经淄川区，南迄于博山区，呈南北向贯穿淄博市中南部，线路正线全长39.582 km，详见图1。

图1 淄博地区铁路平面布置示意

2 客流分析

淄博市居民出行呈明显的“十字型”特征，即南北向的桓台—张店—淄川—博山客流走廊、东西向的周村—张店—临淄客流走廊。本线贯穿张店区、淄川区、博山区，主要解决南北向客流走廊组团间客流的出行需求。现状主城区张店区与南部的淄川区、博山区之间的居民出行只有依靠公路，选择公交车或小汽车等方式，公交车出行时间过长，现状直达的公交车单程运行时间约为70 min，多个站点停靠的公交车单程运行时间约为2.5 h；小汽车单程运行时间约为60 min且存在易拥堵(特别是进出城区时)、安全性差、事故率高、停车位紧张等缺点，不利于组团间客流出行，亟需快速交通来解决该问题。

3 对城市轨道交通的替代性研究

淄博市尚未建成轨道交通设施。根据已编制的《淄博市城市轨道交通线网规划》，与本项目直接相关的是4号线。4号线北起济青高铁淄博北站，南至博山站，详见图2。其中一期工程清泉站至淄川站长15.7 km，估算投资约为47亿元，属2030年线网范围，二期工程淄川站至博山站，属于2050年线网范围。

图2 淄博市城市轨道交通线网规划方案

城市轨道交通耗资巨大，建设周期长；本项目对张博线进行改造，具备公共交通服务功能，能够承担组团间客流的出行任务，工程相对简单、投资较少、建设工期也较短。

既有张博线周边，人口已形成了沿铁路沿线分布的格局，在形态上十分饱满且前后连接成片。若在该区域内重新开辟一条轨道交通通道，拆迁量巨大，拆迁实施困难重重；本项目充分利用既有铁路通道，二次开发铁路所占土地这一稀缺资源，同时借助既有线路等设备设施进行改扩建，激活既有资产，工程实施难度也相对较小。

张博线位于既有城市市区，比离城市较远的4号线客流吸引能力更强，是城市轨道交通较好的替代方案。

4 建设方案

4.1 既有铁路能力适应性分析

张博线在南定站、淄川站、大昆仑站和博山站办理货运业务，淄洪铁路洪山站、博八铁路山头站和八陡站的到发运量需经张博线运输。张博线现状通过能力情况见表1。

可以看出，张博线现状能力较为富余。

表1 现状列车对数及通过能力利用率

4.2 预测客车对数及货流密度

通过运量预测，本线客车对数及货流密度如表2所示。

表2 设计年度内预测客车对数及货流密度

4.3 张博线现状

张博线始建于1903年，由于建设年代久远，虽然后期经过多次大修改造，但技术标准仍然十分落后。本线采用内燃牵引，线路允许速度仅为70 km/h，且平交道口较多。既有车站均无客运设施，信号装备水平整体落后[19]。

4.4 改造方案研究

本项目实施后，仅新增开行客车即为45对/d，远大于张博线限制区间的平图能力。因此，既有运输能力完全不能适应预测客货运量，必须进行扩能改造。

若按照单线运行，运输能力受限，可开行的客车对数最大为26对/d，且单线上下行行车组织相互干扰，客车单程运行时间需65 min，与公路单程运行时间的比较优势不明显；单线铁路运输组织较为复杂，若遇个别车晚点，会造成全线列车全部晚点，不利于提高服务水平，实现公交化运营。从“节约能源、符合环保、优质服务”的角度出发，本线应采用电力牵引。

因此，本线应一次改造成双线电气化铁路。

5 改造研究中的几个关键问题

5.1 速度目标值选择

结合既有情况和项目定位，速度目标值研究现状70、100 km/h和120 km/h三个方案。本项目主要为满足组团间客流出行需求，选用具有“快起快停”特点的动车组进行模拟运行，不同速度目标值单程运行时分比较情况见表3。

表3 不同速度目标值单程运行时分比较情况 min

70 km/h方案运行时间最长，且动车组长期处于超低速运行状态，不利于动车组性能的发挥；对于100 km/h和120 km/h两个方案，运行时分相差无几，但当采用120 km/h方案时，需将既有半径为600 m及以下的曲线改造为半径800 m[2-4]，改造工程量大，投资高，因此选用100 km/h方案。

5.2 机车类型选择

本项目实施后，新增客运业务。机车类型可选择电力动车组、电力普速列车两个方案。

电力动车组方案，选用CRH6型动车组，采用4辆编组。电力普速列车方案，客运机车采用HXD3型，编挂普通客车数量采用4辆。两种方案的比较如下。

(1)电力动车组方案：单程运行41.4 min。优点：①可快速乘降，停站上下客时间短。据调查，动车组在满载情况下，乘客可以在29 s以内快速完成乘降，大大减少了站停时间；②运行速度高，走行时分最短；③具有快起快停的特点；④运行平稳，噪声小，舒适度高；⑤外表美观，有利于提升城市形象；⑥未来增加编组辆数对走行时分影响较小。缺点：需购置动车组，配设整备和存储设施，投资较大。

(2)电力普速列车方案：单程运行47.5 min。优点：可使用铁路局既有机车车辆，无需投资购买，只需租赁或作为资本入股。缺点：①普通客车开关门时间较长，且需专人操作，1人负责1门，因此一般只开启一侧车门，乘客排队上下车时间长且不便捷，造成停站时间长；②运行速度不高，走行时分较长；③起停车时间相对长；④运行噪声和振动较大，舒适度不高。

经分析，采用电力动车组方案，4辆编组。货物列车，维持既有内燃牵引。

5.3 客运站设计研究

既有货运站无法满足开办客运需求，需新建客运站。车站站位应考虑方便客流集散，优先在客流吸引力较大的据点设站[13]，站间距宜为3～8 km[2]。

由于本线仍然办理货运业务，车站正线需满足通行超限货物列车的限界要求，客运站台无法紧靠正线布置，需在上下行各设置一条到发线供客运列车使用，客运站台靠近到发线设置，站台边缘距离线路中心线1.75 m[6]。

客运站台长130 m，动车组接发作业范围长280 m。客运站到发线有效长采用280 m。典型客运站布置图详见图3。

图3 典型车站布置示意

5.4 列控系统选择

适用于市域铁路的列控系统主要有铁路系列的CTCS系统和城轨系列的ATC系统。

速度适应性方面CTCS和ATC都可以满足本线100 km/h的要求。

能力适应性方面两个系统均采用目标距离控制模式，在运输组织模式及线路站场条件一致的条件下，能力的适应性大致相当，均能满足本线客运要求，CBTC在折返能力方面性能更高[2]。

互联互通性方面CTCS系统标准统一，有非常好的互联互通适应性。ATC制式下不同厂家的CBTC系统之间互不兼容。CTCS与CBTC间目前暂不具备互联互通性，由于本线需要在保持货运不停运的条件下开行客运列车，列控系统选择时需要考虑对货运列车的兼容，因此选择采用铁路系列的CTCS系统。

5.5 自动售检票系统选择

自动售检票系统应选用方便快捷、经济适用的票制。城市轨道交通单程票和储值卡一般均采用非接触式IC卡；国家铁路目前采用的是磁介质纸质热敏票、二维条码票[2]。

本线客运未接入铁路线网，为了给旅客提供方便、快捷的服务，本线采用非接触式IC卡式自动售检票系统，可处理本线专用车票和城市“一卡通”车票，实现一卡通用，可与远期城市轨道交通的自动售检票系统衔接。

6 运输组织模式研究

本线主要承担淄博市南部城镇各组团沿线的旅客交流，具有公共交通服务功能。为充分吸引沿线客流，提高服务频率，本线客运列车开行站站停列车，公交化运行[14-15]。

货物运输尽量维持既有运输组织模式，尽量组织整列运输。当增开动车组与货物列车运行冲突时，需进行优化调整；在动车组开行的高峰时段内，需将该时段内的货物列车调整至其他时段，安排在不开行动车组的时段运行；在动车组开行的非高峰时段，近期发车密度不大，货物列车可以保留，远期需调整至不开行动车组的时段运行。

7 运营管理模式研究

本项目的建设，本质上属于城市基础事业的范畴，具有准公共产品特性，政府的投资应占主体地位。既有张博线产权归属铁路总公司，属于企业所有，本项目是对既有张博线进行改扩建，以期实现公共服务职能，涉及到地方政府和企业的产权划分、投资构成比例、效益分成等问题。根据项目实际，可选择2种方式，一种是政府和铁路等各出资方共同组建合资公司，根据投资、资产等确定股权划分，共同负责改造后的张博铁路的资产管理等；另一种是采取政府购买服务的方式，铁路作为社会资本，采用PPP等运作模式，即淄博市出资，济南铁路局负责建设、运营管理。

既有张博线仅办理货运业务，由济南铁路局负责运营管理和养护维修，运营机制成熟、稳定。本项目实施后新开办客运业务，考虑到本线客货共线的特点，建议运营管理仍由济南铁路局负责日常运营和养护维修。

8 结论

“充分利用铁路资源”发展市域铁路的思路，是缓解城市交通拥堵、加快市域(郊)铁路发展、扩大交通有效供给、促进新型城市化建设的有效途径。针对张博线及淄博市城市空间布局特点，从需求角度分析了铁路走向与市域客流走向契合情况及客流强度，从供给角度分析了铁路线路能力的适应性，推荐增建二线改造成双线电气化铁路方案；考虑本线需要在维持货运运输的基础上开行市域列车，对本线速度目标值、车辆类型、车站布置、列控系统、自动售检票系统等问题进行研究比较。对运输组织模式和运营管理方式进行了深入探讨。张博线开行市域列车的研究对国内类似货运与市域列车混行的线路改造有一定的借鉴作用。