新建兰渝高铁线路走向方案研究

杨 晖

(陕西省铁道及地下交通工程重点实验室(中铁一院)，西安 710043)

1 项目概述

兰渝高铁贯穿甘肃、四川、重庆两省一市，线路起于兰州市兰州站，终至重庆市重庆西站，线路全长约870 km。本线北接兰新二线高铁(速度250 km/h，预留350 km/h提速条件)，南抵渝贵高铁(速度350 km/h)，是国家高铁网中高铁主通道的重要组成部分，将与既有兰渝铁路、在建兰合以及拟建西宁至成都铁路等共同架构西北至西南铁路运输体系。

2019年国家发改委发布《西部陆海新通道总体规划》，推进西部大开发形成新格局的战略通道，连接“一带”和“一路”的陆海联动通道，支撑西部地区参与国际经济合作的陆海贸易通道，促进交通物流经济深度融合的综合运输通道。

2018年10月重庆市交通委启动兰渝高铁重庆段项目招投标工作，初步明确重庆段线路走向。本文对甘肃、四川、重庆全段进行综合规划研究。

铁路选线是铁路建设总揽全局的核心工作[1-4]，下面从经济交通情况、客流预测、环保选线、地质选线、工程选线[5-6]、运输组织及工程投资等方面进行全面论述。

2 经济交通概况

2.1 区域经济特征

兰渝高铁纵跨甘川渝三省(市)，区域国土面积为102万km2，占全国总量的10.6%；2018年总人口14080万人，占全国的10.1%；城镇化水平54.3%，低于全国59.6%的平均水平；实现GDP总量69 287亿元，占全国的7.7%；人均GDP 49211元，为全国平均水平的76.1%；三次产业结构比为9.7∶38.2∶52.1，呈现以三产强支撑的结构特征。

区域人口分布不均衡、城镇化建设差异化：整体上，区域平均人口密度与城镇化率均低于全国的平均水平，但三省市之间的发展差距较为突出，其中重庆地区相对领先、城镇化进程快速推进，而四川、甘肃地区较为滞后，呈现局部不充分、整体不均衡的特征。研究区域现状社会经济指标见表1。

表1 研究区域现状社会经济指标

战略保障基础雄厚、经济建设加快推进：区域地处西部大开发战略核心区，也是丝绸之路经济带与长江经济带战略对接区，国家战略支撑力度大、带动经济快速发展，区域近5年经济年均增速超过10%，是全国平均水平的1.4倍，经济发展潜力逐步释放。

2.2 区域铁路概况(表2)

目前，区域已初步建成以兰州、重庆、成都为中心，以陇海线、兰新二线[7]、成渝线、西成线、沪汉蓉线、渝黔线等为主轴的铁路网结构，路网总规模1.2万km，占全国总量的9.4%，其中高铁2 281 km；电化率高于全国平均水平。相较于中东部地区，尚存在路网密度偏低、标准普遍不高、空间布局不均衡等问题。

表2 区域铁路网概况

从承担运输任务来看，2018年区域完成全社会客运量约为21.6人次，人均出行次数达到7.6次；其中铁路承担客运量占比13.1%，人均出行2次。货运方面，铁路承担规模仅占4%左右。因此，铁路市场份额偏低，竞争力略显不足。

3 线路走向方案研究

本项目与兰渝普速铁路的分工明确，相关线网主要与西宁/兰州—合作—成都铁路[8]相关性大。沿线区域内建设通道[9]主要经济据点有兰州、定西、天水、陇南、汉中、广元、巴中、绵阳、遂宁、南充、重庆等，根据区域内经济据点及人口分布情况，结合沿线初步征询意见，研究了经天水、汉中、巴中、南充东方案A1K，经天水、成县、广元、南充中方案AK，利用兰州—合作—黄胜关规划线经绵阳、遂宁、潼南西方案A2K，3个总体走向方案。

3.1 方案概述(图1)

图1 新建兰渝高铁线路走向方案示意

3.1.1 东方案A1K

线路从兰州站引出，向东行进，经定西、天水、汉中、巴中、南充后，接入重庆西站，全线采用350 km/h标准。新建线路长929 km，其中桥梁长213.22 km，隧道长459.75 km，桥隧比重为72.44%，共设车站21座。运行时间约3.3 h，投资匡算约为1 506亿元。

3.1.2 中方案AK

线路从兰州站引出，经定西、天水后转向南，经成县、康县、广元、南充、接入重庆西站。全线采用350 km/h标准。新建线路总长869 km，其中桥梁长192.62 km，隧道长408.68 km，桥隧比重为69.19%，共设车站21座。运行时间约3.1 h，投资匡算约为1 410亿元。

3.1.3 西方案A2K

兰州经合作至川主寺段利用规划兰州至成都铁路(川主寺至成都段，线下工程已完工)，充分利用规划川主寺—绵阳—遂宁—重庆城际通道，新建黄胜关、绵阳、遂宁、重庆高铁采用350 km/h标准，兼顾绵阳、遂宁、重庆城际功能。线路总长1 011 km，其中利用规划线561 km，新建长度450 km，运行时间约5.1 h，投资匡算约720亿元。

3.2 方案综合比选

3.2.1 从客流条件分析

东方案主要经过兰州、定西、天水、汉中、巴中、南充等市及甘谷、凤县、南江等县，沿线人口密集，经济相对较发达，吸引客流[10-11]条件好。

中方案主要经过兰州、定西、天水、广元、南充等市及临洮、渭源、陇西、武山、甘谷、成县、苍溪、阆中、南部等县，沿线人口分布相对略少，吸引客流条件较好。

西方案仅经过临夏、合作、绵阳、遂宁等市及三台、射洪等县，沿线地广人稀，吸引客流条件差。

客流条件分析[12]从表3可见，东方案最好，中方案次之，西方案最差。

表3 兰渝高铁近、远期列车对数预测

3.2.2 从线路展线系数及运行时间方面分析

东方案因线路绕行汉中，建设长度为929 km，线路展线系数1.21，运行时间约3.3 h，运行时间较长。

中方案线路较为顺直，建设长度869 km，线路展线系数1.13，运行时间最少，为3.1 h，节时效果明显。

西方案因兰州至川主寺段利用在建兰合铁路及规划西成铁路，新建线路长度最短，但因兰合铁路和西成铁路绕行较远，标准较低(200 km/h客货共线)，运营长度1 011 km，线路展线系数为1.32，运行时间5.1 h，节时效果最差。

国铁集团(原铁路总公司)2018年发布《中国铁路总公司发展和改革部促进铁路建设可持续发展指导意见的实施细则》，文中明确规定“高速铁路线路走向要服从国家规划布局和整体利益，尽量顺直，连接沿线重要大中城市，线路展线系数原则上不得大于1.1，大于1.1时应详细说明原因。”

经综合分析，中方案符合政策要求且节时效果明显最优，东方案次之，西方案最差。

3.2.3 从环境影响方面分析

东方案从麦积山风景名胜区、张良庙—紫柏山省级风景名胜区外围通过，且横穿了米仓山国家森林公园，对环境影响较大，环境影响评价通过难度大。中方案线路虽以隧道形式穿鸡峰山自然保护区的实验区，对生态环境有一定影响，但线路绕避了其他环境敏感点[13]。西方案主要利用兰合铁路和西成铁路，线路在射洪县穿越花果山森林公园实验区等，对环境有一定影响。具体穿越保护区名称、等级和影响范围见表4。

表4 兰渝高铁走向方案穿越环境敏感点关系

由表4可见，东方案横穿秦岭和米仓山脉，自然保护区数量多、等级高、长度长；中方案和西方案都仅穿越省级保护区实验区1处，且长度较短。因此，从环保条件[14]分析，中方案和西方案较优，东方案相对较差。

3.2.4 从工程地质条件方面分析

东、中、西3个方案整体处于地质构造发育，地震等新构造活动强烈，不良地质发育，高-极高地应力状态等特殊复杂地质背景下。

中方案地形起伏大，线路经过湿陷性黄土、第三系砂泥岩约180 km，元古界、志留系板岩、炭质板岩、千枚岩等高-极高地应软岩较发育，地质构造复杂，线路多与构造线基本上大角度相交，受构造影响较小。该方案跨越兰州—天水地震带，受地震活动影响较大。

东方案地形起伏大，线路经过湿陷性黄土、第三系砂泥岩约210 km，通过高-极高地应力软岩段落短，花岗岩、闪长岩等岩浆岩广泛出露，地质构造较中、西方案简单，地质构造线路多与构造线基本上大角度相交，受构造影响较小。该方案跨越兰州—天水地震带，受地震活动影响较大。

西方案川主寺至绵阳段，2008年汶川8.0级地震及2017年九寨沟7.0级地震均位于该区域，地震烈度等级较高，工程风险较大，建议进行绕避。

根据地质条件分析[15-16]，东方案地质条件优于中方案和西方案。

3.2.5 从运输组织方面分析

3个方案均能充分利用既有设施，中方案和东方案在兰州站接轨，西方案在兰州西站西端接轨，去乌鲁木齐和西宁方向存在折角运输，需折角运输19.1 km，运输径路不畅，中方案和东方案均从兰州东侧引入兰州站，便于管理，运输径路顺畅，运输组织灵活。

3.2.6 从工程投资方面分析

东方案建设长度为929 km，工程投资匡算约1 506亿元；中方案建设长度869 km，工程投资匡算约1 410亿元；西方案建设长度450 km，工程投资约720亿元。工程投资方面评价[10-11]详见表5。

表5 走向方案主要工程数量及投资匡算

3.3 利用因素分析法进行方案评价

兰渝高铁线路走向方案从客流、展线系数、环保、地质、运输条件、投资等因素分析，东、中、西3个方案各有优缺点，并不能有明确最优方案。本次采用因素分析法[17]，对于影响方案的各种不确定性进行分析评价[18]。

首先，对各个影响因素进行权重系数确定，经权变理论研究认为先要建立方案评价指标体系[19]，再通过熵值进行评价[11]，熵值较小，具有较大的权重值；反之，熵值越大，具有较小的权重值[20]。客流条件、地质条件及工程投资为主要影响因素，权重系数为一级指标；展线系数、环保条件、运输条件为次要影响因素，权重系数为二级指标。具体权重指标占比系数分别为：客流条件0.2，展线系数0.1，环保条件0.1，地质条件0.2，运输条件0.1，工程投资0.3。

其次，对线路走向方案分别按照比较要素进行打分，打分按统一原则进行，最优方案80～100分，较好方案70～80分，较差方案按60分进行打分。依据上文方案比选分析，并结合打分原则对3个走向方案各评价因素打分情况见表6。

最后按照各个因素的权重和各个方案不同影响因素得分情况进行综合打分，各方案采用因素分析法综合得分见表7。

表6 各方案影响因素打分

表7 各方案综合得分汇总

由表7可见，中方案得分最高，东方案次之，西方案得分最低。东方案和西方案得分接近，本次研究依照因素分析法人为2个方案大体相当。中方案得分与另外2个方案有较大的分差，按因素分析法研究认为中方案为最优方案。

3.4 推荐意见

综上所述，东方案虽吸引客流条件较好，地质条件较好，但是对环境影响较大，工程投资较多；西方案虽工程投资少，新建长度短，但吸引客流条件最差，通行时间最长。

中方案虽工程地质条件相对较差，但吸引客流条件较好，线路经过经济据点多，对地方经济发展的带动作用大，旅行时间最少，对环境的影响相对较小，投资匡算比东方案少96亿元。

此外，通过因素分析法评价认为中方案为最优方案。因此，经综合分析，本次研究推荐中方案。

4 结语

铁路选线是一项结合现状交通及规划和区域国民经济发展状况，并考虑区域地质、环保、运输组织、工程投资等因素的总体性工作，综合性强、科学性高、大局性强，是一项复杂的系统工程。

线路走向方案强调地质选线、环保选线、工程选线，综合确定合理路径及站位，统筹兼顾沿线各地市发展利益，并结合国铁集团发布的高铁选线原则，并通过因素分析法分析确定最终推荐方案。本文据此研究初步认为，兰渝高铁经天水、广元、重庆走向方案AK最优。

兰渝高铁是国家西北至西南客运快捷主通道，北接兰新二线高铁，南抵渝贵高铁，项目建设将有效减少西宁、兰州前往重庆、贵阳、昆明方向旅行时间，是落实西部陆海新通道规划的重要一环，社会经济意义重大。