深圳—惠州城际铁路速度目标值方案研究

王晓栋

(1.轨道交通工程信息化国家重点实验室(中铁一院)，710043,西安；2.陕西省铁道及地下交通工程重点实验室(中铁一院)，710043，西安 ∥ 高级工程师)

速度目标值是城际铁路项目最重要的技术指标之一[1]，其选择既要着眼于长远发展，又要经济合理；既要考虑充分发挥城际铁路的骨干作用，又要使其能与其它交通方式充分合作，形成相互匹配的综合交通运输体系。文献[2]结合工程设置、运营效果以及车辆购置等因素对合肥地铁6号线的速度目标值进行了研究。文献[3]从线站条件、运行时分、环境影响等方面综合分析确定了草堂线的速度目标值。文献[4]通过对比250～350 km/h中的5个速度目标值方案的工程投资、旅行时间、路网协调和经济效益，最终选择了合理的速度目标值。由分析可知，速度目标值研究需综合多方面的因素。在上述研究的基础上，本文结合《珠江三角洲城际快速轨道交通线网规划》，首先研究了深圳—惠州城际铁路的客流特征，进而结合相关上位规划和市场竞争力确定了项目的时间目标值；然后采用综合分析法及指标对比法，分别从工程投资、达速效果、运营效果、运行能耗、运营成本、路网协调性及市场竞争力等方面对160 km/h、200 km/h、250 km/h这3个速度目标值方案展开系统分析和深入研究。

1 深圳—惠州城际铁路项目概况

深圳—惠州城际铁路起自深圳市前海保税区东侧听海大道的前保站，沿听海大道向北敷设，经前海湾后转向东于规划西丽枢纽北侧的茶光路设西丽站；随后转向东北方向沿平南铁路南侧傍山以地下线形式走行至深圳北站(换乘站)；出深圳北站后，线路沿既有平南铁路通道经五和、平湖至龙岗区，该段沿线设有大运站和龙岗站；然后线路转向北，进入惠州境内，跨越京九线及莞惠城际铁路后于沥林北站西端引入该站；出沥林北站后，与莞惠城际铁路局部向东并行，随后跨越京九线并沿仲恺城区南侧向东走行至惠城南站(在建)；出惠城南站后，向东跨在建广汕高铁、下穿西枝江至惠州机场设站，其后预留向东延伸至惠东站条件。该线相关工程小金口至惠州北段，自既有莞惠小金口站引出，向北至在建赣深高铁惠州北站，与赣深高铁惠州北站同站换乘。前保站至惠州机场段正线长124.1 km，共设车站13座；该线相关工程莞惠城际延伸线小金口站至惠州北站正线长7.6 km，惠州北站为新建车站，小金口站为改建车站；预留惠州机场至惠东为正线全长19.2 km，设车站1座。

2 深圳—惠州城际铁路客流特征

深圳—惠州城际铁路是珠江三角洲城际轨道交通网的重要组成部分，主要承担深圳市域内坪地国际低碳城、龙岗中心片区及大运新城、平湖枢纽区、坂雪岗科技城、深圳北站枢纽区、西丽枢纽区、前海合作区等重要城市组团间的市域客流和惠州至深圳城际客流，满足沿线城市组团间的通勤、商务和公务等出行需要，并兼顾部分城际轨道交通线间的跨线客流。综上分析可知，该线是连接深圳与惠州的快速客运通道，是引导惠州西部发展的重要交通基础设施，是深惠通道综合交通运输体系的重要组成部分，是密集开行公交化列车的新型运输系统。深圳至惠州城际铁路不同规划年份的客流特征如表1所示。

表1 深圳—惠州城际铁路不同规划年份的客流特征

3 深圳—惠州城际铁路的旅行时间目标值

3.1 速度目标值选择原则

1) 满足并适度高于珠三角城市群发展、城镇体系规划对交通时间目标值的要求。既要技术先进、利于发展，又要适用可行、经济合理，还应充分考虑城际铁路未来的发展趋势[7]。

2) 充分发挥城际铁路在大交通系统中的优势。既要体现方便、快捷、安全的运输特点，又要满足不同层次客流的需求，以实现减少工程投资最小化和经济效益最大化[8]。

3) 作为珠三角城际轨道交通网的组成部分，该线的速度目标值应服从上位规划及有关政策的相关要求。

4) 兼顾近远期的综合效益。

3.2 相关上位规划

3.2.1 相关政策要求

广东省发展和改革委的粤发改交通[2014]837号文《关于印发“广东省珠江三角洲城际轨道交通建设管理办法”的通知》中，有关城际轨道交通速度目标值的要求为：“项目一般按照160 km/h速度目标值进行设计，因线路衔接、运营里程等客观原因需要进行调整的应在项目可行性研究中进行论证。”

3.2.2 珠江三角洲城际轨道交通网规划

深圳—惠州城际铁路是珠三角城际轨道交通网的重要组成部分，根据《珠江三角洲城际快速轨道交通线网规划》文件精神，珠三角地区将形成“三环八射”的城际铁路网络，形成以广州为中心、区域九城市之间“1 小时”交通圈，实现地区之间的同城化，形成密集开行公交化列车的新型公交化运输系统。

3.2.3 粤港澳大湾区城际铁路网规划

《粤港澳大湾区城际铁路建设规划》中提出，在广佛、深港、珠澳(江中珠澳)三大发展极之间构建“极轴”，在大湾区城际网基础上增加“放射”线路，构建中心城市与周边城市快速通达的放射性区域城际网络，并优化深圳至惠州城际铁路建设[8]。

3.3 市场与竞争力分析

本项目承担深圳、东莞(凤岗)、惠州及沿线城镇间客流，因此，需分析研究主要客流集散地间其他交通方式的时速、票价等。惠州—深圳、惠州—广州间铁路线路及相关技术指标现状统计如表2所示。

由表2可见，惠州与深圳、广州间的客流单位票价均较国内其他区域偏高。研究年度随着赣深高铁的建成，惠州与深圳间高铁的旅行时间将缩短至0.5 h左右，点对点客流将以高速铁路为主。深圳—惠州城际铁路主要吸引沿线到深圳、广州间的客流，以及深圳市、惠州市域内客流。惠州—深圳其他交通方式及相关技术指标现状统计如表3所示。

表2 惠州—深圳、惠州—广州间铁路线路及相关技术指标现状统计表

表3 惠州—深圳其他交通方式及相关技术指标现状统计表

3.4 旅行时间目标值的确定

深圳—惠州城际铁路建成后，深圳—惠州间将形成铁路、公路等多种交通运输方式并存的综合交通运输体系。公路方面，深圳至惠州间高速公路最快旅行时间约1.3 h左右。为保证该线具备与公路竞争的优势，深圳—惠州间大站列车旅行时间宜控制在1 h内；站站停列车因其具有安全、正点、服务频率高等优势，旅行时间可与公路的基本持平。

4 深圳—惠州城际铁路的速度目标值

4.1 方案构成

根据《珠江三角洲城际快速轨道交通线网规划》，其线网速度目标值为140～200 km/h，按速度等级分为快速线路和普速线路。快速线路的速度目标值为160～200 km/h，普速线路的速度目标值为140～160 km/h。《城际铁路设计规范》规定的速度等级为120 km/h、160 km/h、200 km/h。该线为珠江三角洲城际轨道交通网的重要组成部分，规划为城际铁路。但考虑该线运输距离较长、远景拟与深圳至珠海城际铁路贯通运营，珠海—前保—惠州距离长达185 km，因此其速度目标值不宜过低。本文对160 km/h、200 km/h、250 km/h速度目标值方案进行研究。

4.2 不同速度目标值方案比选

4.2.1 定量比较

1) 工程投资：深圳—惠州城际铁路沿线多为建成城区，受拆迁影响，前海湾至西丽段及沥林北站两端均为限速路段，其余路段速度对线路影响较小。影响工程及投资的主要因素是：线路平纵断面设计标准引起的桥隧工程差异，与设计速度相匹配的线间距、隧道断面，不同结构沉降控制要求引起的桥隧工程设置、工程措施。160 km/h、200 km/h、250 km/h三种速度目标值方案工程特征及投资如表4所示。

表4 深圳—惠州城际铁路不同速度目标值方案技术经济比较表

由表4可见， 200 km/h速度目标值方案比160 km/h速度目标值方案的静态投资增加约3.99亿元，比250 km/h速度目标值方案静态投资节省约30.52亿元。

2) 达速效果：深圳至惠州城际铁路采用开行大站停列车和站站停列车的运输组织模式。初近期工程前保站至惠州机场段平均站间距离为10.225 km/h，大站间平均距离为15.338 km。按平均站间距离计算，列车达速比如表5所示。

表5 深圳—惠州城际铁路不同速度目标值列车运行特性表

由表5可见：从充分发挥动车组性能方面分析，250 km/h速度目标值方案的大站停和站站停列车均不能达速；160 km/h速度目标值方案的大站停和站站停列车达速效果均较好，达速比分别为75.6%和63.3%；200 km/h速度目标值方案的大站停和站站停列车达速比分别为51.1%和26.7%。

3) 运营效果：160 km/h、200 km/h、250 km/h三种速度目标值方案运行时间对比如表6所示。

表6 深圳—惠州城际铁路不同速度目标值方案列车运行时间对比表

由表6可见：250 km/h速度目标值方案运营效果较其他两个方案提升不明显，比200 km/h速度目标值方案大站停及站站停列车运行时分仅节省1.8 min和1.0 min；200 km/h速度目标值方案比160 km/h的节时效果明显，大站停及站站停列车分别节省6.3 min和3.2 min。结合研究年度客流量，2030年、2035年、2045年分别节省旅客总旅行时间6 058.6 h、8 576 h、11 962.4 h。从满足时间目标值方面来看，200 km/h和250 km/h速度目标值方案均满足大站停列车旅行时间1.0 h、站站停列车旅行时间1.3 h的时间目标值需求。160 km/h速度目标值方案时间适应性略差。

4) 运行能耗：速度目标值越高，列车旅行时间越短，牵引能耗越大。通过模拟列车牵引计算，得到160 km/h、200 km/h、250 km/h三种速度目标值方案的列车运行能耗如表7所示。

表7 深圳—惠州城际铁路不同速度目标值方案列车运行能耗对比表

由表7可见：250 km/h速度目标值方案比200 km/h速度目标值方案大站停及站站停列车运行能耗增加478.23 kWh、896.54 kWh；200 km/h速度目标值方案比160 km/h速度目标值方案大站停及站站停列车运行能耗仅增加197.5 kWh、484.29 kWh。

5) 运营成本：主要由生产人员工资及福利、能耗费、固定设备维修费、营运维持费、客服费、管理费等构成。通过测算得到160 km/h、200 km/h、250 km/h三种速度目标值方案研究年度的运营成本如表8所示。

表8 深圳—惠州城际铁路不同速度目标值方案研究年度的运营成本对比表

由表8可见，200 km/h速度目标值方案比160 km/h速度目标值方案研究年度运营成本增加不大，250 km/h速度目标值方案比200 km/h速度目标值方案研究年度运营成本增加较大。

4.2.2 定性分析

1) 路网协调性：深圳—惠州城际铁路为珠三角城际轨道交通网的重要组成部分。珠三角城际轨道交通网规划速度目标值为140～200 km/h，该线若采用160 km/h或200 km/h的速度目标值，则与线网规划一致；该线若采用250 km/h的速度目标值，则与珠三角城际轨道交通线网协调匹配性差。根据运输组织方案，该线开行与莞惠城际铁路的跨线列车，莞惠城际铁路的速度目标值为200 km/h，因此，该线若采用200 km/h的速度目标值，则与莞惠城际铁路的相统一，二者匹配性更优。综上所述，该线宜采用200 km/h的速度目标值。

2) 市场竞争力：在研究年度，同一通道内的赣深高铁建成，当采用250 km/h速度目标值方案时，票价与赣深高铁相当。对于长途客流而言，更愿意选择速度更高的赣深高铁。而采用200 km/h或160 km/h速度目标值方案时，该线在票价上将具备一定的市场竞争力。

4.3 速度目标值研究结论

综合上述分析可知：250 km/h速度目标值方案，其工程投资比其他两个方案增加较多，但运营效果提升不明显；与200 km/h速度目标值方案大站停及站站停列车相比，其运行时间仅节省1.8 min和1.0 min，投资节时比分别为17.0亿元/min和30.5亿元/min；其运营成本增加也较大；其与路网相关线路速度目标值协调匹配性差；其能耗大、市场竞争力弱。因此不予考虑。200 km/h速度目标值方案，其比160 km/h速度目标值方案的工程投资仅增加3.99亿元，约占总投资的0.7%；其比160 km/h速度目标值方案的大站停及站站停列车的运行时间分别节省6.3 min和3.2 min，投资节时比分别为0.6亿元/min和1.2亿元/min；运行能耗、运营成本适中。因此，从工程投资、运营效果、运行能耗、运营成本、运行能耗、路网协调匹配、市场竞争力等方面综合考虑，推荐该线采用200 km/h速度目标值方案。

5 结语

从《珠江三角洲城际快速轨道交通线网规划》入手，在分析深圳—惠州城际铁路客流特征的基础上，结合相关上位规划、市场运输现状等确定了该线路应采用的旅行时间目标值为1 h；进而从定量比较和定性分析两方面对160 km/h、200 km/h、250 km/h三个速度目标值方案进行综合比选，最终推荐投资较为经济合理、达速比及运营效果较优、路网协调匹配性良好、市场竞争力较强的200 km/h速度目标值方案。