沿江铁路通道合武段线路分工方案研究

王勇

（中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉 430063）

0 引言

长江沿线是我国经济发展程度较高的区域，连接长三角、长江中游和成渝三大城市群，是最具发展活力、最有发展潜力的区域，也是我国主要生态廊道。2016 年，国家相继发布《中长期铁路网规划》《长江经济带发展规划纲要》《推动长江经济带沿江高铁通道建设实施方案》《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》，规划建设沿江高铁通道，作为“八纵八横”高速铁路通道和长江经济带综合立体交通走廊的重要基础设施。合肥至武汉段是沿江高铁通道的重要组成部分，通道内形成规划合武高铁和既有合武线两线高速铁路并存格局。既有合武线设计为客货共线铁路、规划为沪汉蓉双箱通道，目前运营速度为250km/h；规划合武高铁速度目标值为350km/h。系统研究两线运输分工，对确定合武高铁建设方案、实现通道综合效益最大化目标有重要指导意义。

1 两线概况

目前合肥至武汉段仅有既有合武线，设计速度250km/h，最大区段客流密度达2094 万人/年，存在技术标准不高、不能适应研究年度客货运输需求、既有铁路货运功能未得到有效利用等问题。为此，国家规划建设合武高铁，合武通道内将形成合武高铁、既有合武线两线并存格局。

1.1 既有合武线

既有合武线是沪汉蓉通道的重要组成部分，于2009 年开通运营，目前列车最高运营速度250km/h；全线运营长度347.5km，共设车站14 座。主要技术标准为：国铁Ⅰ级、双线、限坡6‰、电力牵引、到发线有效长度850m、满足开行双层集装箱条件。现状仅承担客运功能，2009 年开通以来，合武线客流稳步增长，2011 年—2014 年，最大区段客流密度年均增长19.7%；2014 年底随着合肥南站启用，宁蓉铁路在合肥枢纽衔接更加顺畅，客流增长迅猛，2015 年较2014 年最大区段客流密度增加62%。2015 年—2019 年，合武线客流稳步增长，年均增长9.2%，最大区段（六安至合肥段）客流密度达2094 万人/年，日均客车对数68对，图定客车对数达80 对。

1.2 规划合武高铁

合武高铁是《中长期铁路网规划》“八纵八横”之一沿江通道的重要组成部分，是武汉城市圈至长三角城市群客运主通道；是长江经济带综合立体交通走廊客运骨干，加强了成渝、长江中游与长三角城市群间的联系；形成了武汉城市圈与山东半岛及京津冀东南部地区的区际高铁通道；是武汉建设国家中心城市、合肥建设长三角副中心城市及促进中部地区崛起、加快大别山革命老区振兴发展的重要基础设施；是一条以承担中长途客流为主，兼顾城际客流的高速铁路。线路东起合肥，途经安徽省六安市、金寨县及湖北省麻城市、红安县，终至武汉；设计速度350km/h，全线运营长度360.5km，共设车站9 座。主要技术标准：高速铁路、双线、最大坡度20‰（局部25‰）、到发线有效长度650m[1]。

2 通道客流分析

2.1 既有合武线现状客流特征

既有合武线现状中长途通过客流占比约65%～82%，各段略有差异。根据随车旅客出行及意愿特征调查，在沪汉蓉铁路现状客流构成中，以中端客流为主，占总客流50%以上；其次为对旅行时间不敏感客流，约占28%；高端商务客流仅占17%。

2.2 研究年度通道客流特征分析

研究年度合武通道中长途通过客流占比约为68%～84%，随着高铁网络覆盖面的扩大，居民收入的增加，旅客时间价值的提高，高端商务客流比重呈递增趋势，时间不敏感客流呈递减趋势。预测通道内高端商务客流、中端客流、时间不敏感客流占比分别为30%、50%、20%，沿线地方客流中高端客流占比略低。通道各区段各类客流构成如表1 所示。

表1 通道各区段各类客流构成表 单位：万人/年

3 两线分工思路

通道内部高速铁路和既有线分工是否合理，对能否合理利用通道内各线路通过能力，能否提高通道内客货运列车运行速度，以及能否改善铁路运输服务水平和组织水平等有较大影响。因此，应科学合理地进行通道内部的运输组织分工，以充分发挥通道整体的运输能力[2]。该研究从客流特征分析入手，构建通道运输分工方案。采用分层独立分析方法，从通过、沿线间及对外客流等方面进行分工设计，致力形成两线各尽其用、优势互补的运输格局，以达到通道综合效益最大化目标。具体分工思路如下：

第一，主要由合武高铁承担运距较长、时间敏感的高端商务客流，以充分发挥高铁客运骨干优势。

第二，主要由既有合武线承担运距较短、时间不敏感的客流。

第三，根据两线能力均衡、通道整体效益最大化等原则，由两线协同承担其余客流，并最终确定两线的合理分工。

第四，既有线货运设施配备齐全，应全面恢复其货运功能。

4 两线分工方案综合比选

4.1 两线分工原则

第一，两线各尽其用、路网衔接匹配。充分发挥两线各自优势，结合合武高铁及既有合武线的路网衔接关系，保证车流顺畅衔接，与路网不同速度等级列车协调匹配，提高整体运输效率和质量。

第二，优化客流配置、实现最优吸引。合武高铁应合理承担运距较长、对时间较敏感的商务、公务等客流；既有合武线应合理承担运距较短、对时间不敏感的务工、就学等客流。其余客流构建分工方案，由两线协同承担。两线存在一定的错位覆盖，应承担各自覆盖地区对外客流。

第三，整体效益最大、运输能力协调。高铁应承担更多沿江通道中长途客流，以强化其在综合交通主轴的骨干地位；既有线提供较高服务频率，以有效承担武汉都市圈、合肥都市圈城际客流，并满足通道货运需求。

4.2 能力均衡性分析

该研究合武高铁承担10%～90%中端客流构成的9 个方案进行比选。

研究年度行车量最大区段合武高铁为武汉至麻城段、既有合武线为六安至合肥段，在既有合武线货车利用“天窗”前后相对分时段开行的运输组织方式下，各分工方案两线行车量最大区段的能力利用情况（见表2）。

表2 两线分工方案线路能力利用率情况表

由表2 可知，合武高铁承担60%中端客流时，两线能力利用较均衡。

4.3 与既有合武铁路现状客流水平的对比

2017 年，既有合武线最大段客流密度为1766 万人/年（六安至合肥段），其他段客流密度在1500 万人/年左右。既有合武线武汉至麻城段、六安至合肥段各方案既有合武线客流与现状对比情况如图1所示。

图1 各方案既有合武线客流与现状对比图（单位：万人/年）

当合武高铁承担中端客流50%～80% 时，研究年度两段客流与既有合武线现状客流基本相当。

4.4 综合效益分析

铁路通道两线分工是一个动态决策过程，在尽可能地扩大铁路运输效益的同时，还需尽量满足不同层次旅客出行需求。在一定技术条件下，以通道预测客流密度为依据，铁路运输企业效益和旅客出行效益为目标，综合效益最大化为原则，建立目标函数寻求合理的分工方案。

铁路运输企业效益是运营收入与运营成本的差，其中运营收入为通道各线运输收入之和；运营成本仅指与行车量有关的可变成本支出部分[3]。旅客出行效益包括旅客收益、票价支出、时间价值等，其中旅客收益体现在位移上，不同方式出行产生的位移最终为相同值，记为0；票价支出与运营收入一致；时间价值体现在旅行时间上，是旅行时间的折算费用。

为平衡铁路运输效益和旅客出行效益，引入权重参数α（0＜α＜1），目标函数设计为：

式（1）中：Zα为权重参 数 取α 的综合 效 益；ZK为 旅 客效益；ZT为铁路企业效益，P 为铁路票价收入或旅客票价支出；L 为运营成本；S 为时间价值[3]。

根据初步测算两线分担中端客流比重不同，客流波动有一定差异，进而导致通道客流损失和线路有关成本增加。根据上述模型，计算出合武高铁承担不同比例中端客流的铁路效益、旅客效益和综合效益曲线趋势（见图2）。

图2 合武铁路通道综合效益分析趋势图

可以看出，合武高铁承担60%中端客流方案的铁路效益最优；合武高铁承担10%中端客流方案的旅客效益最优；当旅客效益权重为0.55 时，合武高铁承担60%中端客流方案的综合效益最优。

5 结论

第一，在合武高铁承担高端客流、既有合武线承担对旅行时间不敏感客流的前提下，从两线能力均衡性分析，合武高铁承担60%中端客流时两线能力利用均衡。

第二，从综合效益分析，合武高铁承担中端客流比重在50%～70%时，虽然合武高铁在运营初期对既有合武线客流有一定影响，但近期之后客流水平将逐步提升，两线能力匹配性较好，综合效益最优。