高速铁路兰州至张掖三四线 运输需求分析

丁海涛，张晓东

（中铁第一勘察设计院集团有限公司 陕西省铁道及地下交通工程重点实验室，陕西 西安 710043)

1 高速铁路兰州至张掖三四线现状分析

1.1 现状

高速铁路兰州至张掖三四线(兰州中川机场站—张掖)位于甘肃省西部，纵贯古丝绸之路黄金地段的河西走廊地区，连通省会兰州、兰州新区和河西走廊重镇武威、金昌、张掖3 市，全线运营长度约493 km[1]。高速铁路兰州至张掖三四线全线连接国家高速铁路网中“陆桥通道”中的兰新高速铁路(兰州西—乌鲁木齐)、宝兰高速铁路(宝鸡南—兰州西)，中部连通“京兰通道”中的银兰高速铁路(银川—兰州西)，是中长期铁路网规划中重要的高速铁路区域连接线，有助于加强陆桥通道与京兰通道的连接、完善甘肃省西部地区高速铁路网布局、促进甘肃省河西走廊快速客运通道的形成。高速铁路兰州至张掖三四线区域路网构成示意图如图1 所示。

图1 高速铁路兰州至张掖三四线区域路网构成示意图Fig.1 Regional railway network of Lanzhou-Zhangye High-Speed Railway

高速铁路兰州至张掖三四线与兰新高速铁路的“兰州—西宁—张掖”段运行径路平行、首尾相连，从市场需求等角度考虑，具备大量分担兰新高速铁路客流的条件。但是，兰新高速铁路受到运营线路过长、后方通路不完善等因素影响，自2014 年开通运营以来客流增长缓慢，近年来西宁至张掖段客流密度维持在390 万人/a 左右，从路网运力资源均衡配置等角度考虑，高速铁路兰州至张掖三四线不宜大量分流兰新高速铁路客流[2]。

1.2 功能定位分析

1.2.1 区域路网构成

区域现有高速铁路主要有兰新高速铁路、徐兰高速铁路(连云港—兰州西)、兰州至中川机场城际铁路等，客货共线铁路主要有兰新铁路(兰州—阿拉山口)、陇海铁路(兰州—连云港)、兰青铁路(兰州—西宁)、包兰铁路(包头东—兰州东)、兰渝铁路(兰州—重庆北)等，支线铁路主要有中川至马家坪铁路等。2025 年区域内高速铁路兰州至张掖三四线、京包兰高速铁路通道(北京—包头—兰州)、西宁至成都铁路、兰合铁路(兰州西—合作)等建成，区域快速客运骨架网初步建成。到2030 年，区域路网将包含定西—平凉—庆阳铁路，兰州至临洮城际铁路，甘肃省形成以兰州为中心的快速客运网。到2040 年，根据区域国民经济发展和交通运输需求，进一步完善区域铁路网。

1.2.2 旅客运输径路比较

根据研究年度区域路网构成、高速铁路兰州至张掖三四线的地理位置和在路网中的衔接关系，结合既有旅客列车开行方案选择重要城市作为比选起讫点，对与高速铁路兰州至张掖三四线有竞合关系的相关径路进行比选，主要比选指标包括运营里程和旅行时间[2]。旅客运输径路比较如表1 所示。

根据旅客运输径路比较结果，考虑相关通道的运输能力适应性、技术标准的协调性、旅客运输时效性、运输服务覆盖率等因素，考虑高速铁路兰州至张掖三四线的主要路网功能如下。

（1）城际服务功能。张掖至兰州间有兰新铁路、兰新高速铁路、高速铁路兰州至张掖三四线3条径路通达。其中，兰新高速铁路绕经西宁，不经过传统河西走廊地区的武威、金昌等重要经济据点，不能承担武威、金昌等沿线城际铁路客流；兰新铁路与高速铁路兰州至张掖三四线并行，均经过沿线重要经济据点，但高速铁路兰州至张掖三四线运营里程、运行时间较兰新线分别减少54 km，1.3 h， 高速铁路兰州至张掖三四线较兰新线承担城际客流更加符合便捷、舒适的现代化旅客出行需求。因此，高速铁路兰州至张掖三四线主要承担沿线的兰州、金昌、武威、张掖等城市间城际铁路客流，以及沿线城市至省内其他区域的城际铁路客流。

（2）通道运输功能。①张掖以西地区至银川方向：以张掖—白银为例，经高速铁路兰州至张掖三四线、兰州至中卫高速铁路在径路和时间上较其它可行径路均具有明显优势。高速铁路兰州至张掖三四线可承担兰新高速铁路通道与京包兰高速铁路通道的长途通过客流。②张掖以西地区至兰州以东陇海方向：包含高速铁路兰州至张掖三四线、兰新高速铁路、兰新铁路3 条径路。其中，兰新铁路是普速铁路，主要承担货运功能和少量的超长途普速列车客流，用于补充运输服务产品种类、提供满足不同需求的运输服务产品，不承担大量通过客流；兰新高速铁路较高速铁路兰州至张掖三四线运营里程、运营时间分别短8 km、0.2 h，差别不大，两者均具备承担长途通道客流的条件，需要从不同的角度进一步综合确定其具体分工。

1.2.3 功能定位分析

依据径路比较分析结果，结合高速铁路兰州至张掖三四线建设、运营、咨询服务等相关部门的意见，从符合上位规划、落实国家发展战略、合理配置运力资源、提升运营管理效率、提高运输服务质量等角度，提出高速铁路兰州至张掖三四线可能的功能定位有3 种情景[3]，包括“城际功能为主(情景一)”、“城际、通道功能并重(情景二)”和“通道功能为主(情景三)”。高速铁路兰州至张掖三四线功能定位分析如表2 所示。

表1 旅客运输径路比较Tab.1 Comparison of passenger transport routes

2 不同情景下的高速铁路兰州至张掖三四线运输需求预测

2.1 预测思路和方法

（1）预测基本思路。基于“情景分析”的基本原理[4]，在不同情景相应路网分工前提下，对3 种情景的运输需求分别进行预测。3 种情景下的运输需求预测均采用“四阶段法”，预测区域路网运量生成、分布和分配，再以此为基础结合区域的经济交通等相关发展规划，按趋势运量、转移运量、诱增运量进一步分析预测高速铁路兰州至张掖三四线客运量[5-6]。

表2 高速铁路兰州至张掖三四线功能定位分析Fig.2 Functional positioning analysis of Lanzhou-Zhangye High-Speed Railway

（2）OD 小区的划分。结合高速铁路兰州至张掖三四线的地理位置和路网分工，考虑行政区划与OD 小区的匹配性、基础数据搜集的便捷性和准确性等，将全国共划分为13 个OD 小区，其中研究区域被划分为8 个小区。OD 小区划分示意图如表3 所示。

表3 OD 小区划分示意图Tab.3 Schematic diagram of OD pair allocation

2.2 “情景一”运输需求预测

2.2.1 区域客运量预测

（1）区域客运总量预测。结合全国铁路客运量发展趋势，采用人均出行率法、弹性系数法、线性回归等方法[7]，预测2025 年、2030 年和2040 年区域客运量分别为5 200 万人/a、6 500 万人/a 和 8 500 万人/a，其中区域内部交流分别为2 548 万人/a、3 185 万人/a 和3 655 万人/a。研究区域客运量预测表如表4 所示。

（2）客运量分布预测。在区域客运总量生成的基础上，依据现状铁路、公路、航空OD 分布规律，考虑各小区时空距离、经济特点、发展规划等影响因素，以各小区旅客发送总量为控制条件，采用重力模型和Frator 法综合生成研究年度客运交流OD。2040 年高速铁路兰州至张掖三四线区域铁路客运OD 交流分布如表5 所示。

（3）客运量分配预测。根据区域铁路客运量生产、分布预测，结合区域路网分工和线路功能定位，对高速铁路兰州至张掖三四线客运流量分配进行预测。高速铁路兰州至张掖三四线主要相关线路客流分配如表6 所示。

2.2.2 高速铁路兰州至张掖三四线客运量预测

以区域客流生成、分布和分配预测结果为基础，结合区域的经济交通等相关发展规划，按趋势运量、转移运量、诱增运量进一步分析预测高速铁路兰州至张掖三四线客运量。

（1）趋势客流。高速铁路兰州至张掖三四线建成后将形成兰州与甘肃省河西走廊地区旅客交流的快速、便捷通道，受既有交通服务质量制约的趋势型客流需求将逐步释放，结合沿线管内客流现状，根据区域铁路客运量预测和路网分工，分析确定高速铁路兰州至张掖三四线趋势客流密度。高速铁路兰州至张掖三四线趋势客流密度预测如表7 所示。

表4 研究区域旅客运量预测表 万人/aTab.4 Regional traffic forecast

表5 2040 年高速铁路兰州至张掖三四线区域铁路客运OD 交流分布 万人/aTab.5 Regional passenger OD distribution of high-speed railway from Lanzhou-Zhangye in 2040

表6 高速铁路兰州至张掖三四线主要相关线路客流分配Tab.6 Passenger flow distribution about the related lines with Lanzhou-Zhangye High-Speed Railway

（2）转移客流。高速铁路兰州至张掖三四线建成后，河西走廊地区铁路运输服务水平将有较大提高，由于高速铁路兰州至张掖三四线的建设将改善沿线人们出行条件，铁路的广义费用相对其它交通方式降低，从而导致部分公路客流以及少量航空客流向高速铁路兰州至张掖三四线转移。根据各种运输方式服务特性及旅客出行意愿调查，采用LOGIT 模型，预测高速铁路兰州至张掖三四线转移客流密度。高速铁路兰州至张掖三四线转移客流密度预测如表8 所示。

（3）诱增客流。高速铁路兰州至张掖三四线沿线分布有兰州、武威、金昌、张掖等甘肃省重要经济据点，高速铁路兰州至张掖三四线的建成将有效改善沿线的交通出行条件和旅游景区的通达环境，刺激产生中短途城际诱增客流出行。根据通道内各交通方式广义出行费用的变化，按“有无对比”原则，采用重力模型预测高速铁路兰州至张掖三四线诱增客流密度。高速铁路兰州至张掖三四线诱增客流密度预测如表9 所示。

综上所述，关于高速铁路兰州至张掖三四线的趋势客流、转移客流和诱增客流的预测结果，汇总得到高速铁路兰州至张掖三四线的区段客流密度，高速铁路兰州至张掖三四线最大区段客流密度初、近、远期分别为307 万人、504 万人和805 万人。高速铁路兰州至张掖三四线客流密度预测汇总如表10 所示。

表7 高速铁路兰州至张掖三四线趋势客流密度预测 万人·km/kmTab.7 Trend passenger flow density forecast of Lanzhou-Zhangye High-Speed Railway

表8 高速铁路兰州至张掖三四线转移客流密度预测 万人·km/kmTab.8 Transfer passenger flow density prediction of Lanzhou-Zhangye High-Speed Railway

表9 高速铁路兰州至张掖三四线诱增客流密度预测 万人·km/kmTab.9 New passenger flow forecast of Lanzhou-Zhangye High-Speed Railway

2.3 不同情景下运输需求预测

在不同情景对应的路网分工前提下，“情景二”、“情景三”的运输需求预测采用与“情景一”相同的预测方法，即“四阶段法”。3 种情景下高速铁路兰州至张掖三四线运输需求预测如表11 所示。

表10 高速铁路兰州至张掖三四线客流密度预测汇总 万人·km/km Tab.10 Overall passenger flow density forecast of Lanzhou-Zhangye High-Speed Railway

表11 3 种情景下高速铁路兰州至张掖三四线运输需求预测Tab.11 Traffic demand forecast of Lanzhou-Zhangye High-Speed Railway in three scenarios

3 结束语

基于情景分析法研究高速铁路兰州至张掖三四线运输需求，可为高速铁路兰州至张掖三四线的建设方案、投融资模式、主要技术标准、运输组织和运营管理方案的确定提供决策依据[8]，还可为类似对功能定位有争议较大的高速铁路项目运输需求预测提供方法参考。研究提出复杂路网下多功能定位的高速铁路运量预测方法，有助于提升铁路设计行业软实力，促进我国高速铁路持续健康发展，加快中国高速铁路“走出去”战略实施。