石济客运专线德州至济南西客站段分期建设的可行性研究

杨德修,董方志

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251)

1 石济客运专线项目概况

1.1 项目概况

石家庄至济南铁路客运专线位于华北平原中部,横贯我国华北地区,连接河北、山东两省省会石家庄市、济南市,线路全长323 km。是我国“四纵四横”快速客运网太(原)青(岛)客运专线的重要组成部分,是西北与华北地区、华东北部地区客运交流主通道。目前太青客运专线太原至石家庄段、济南至青岛段已经开通运营。

石济客运专线主要技术标准：速度目标值250 km/h；最小曲线半径4 000 m；线间距4.6 m；有砟轨道；C2列控系统。

1.2 德州至济南通道概况(图1)

山东省德州市至济南市间距离约115 km,该通道内铁路有既有京沪线及2011年7月投入运营的京沪高速铁路,石济客运专线的引入,使该铁路通道形成了高速、城际和普速铁路的6线格局,其中石济客运专线德州至济南西段有75 km以25 m线间距基本并行京沪高速铁路左侧。因此,石济客运专线研究初、近期能否充分利用京沪高速铁路的富裕能力分期建设,大幅降低初近期工程投资,成为石济客运专线项目建设必须要系统研究论证的关键问题。以下从该通道能力、满足运输需求、分期建设的技术可行性及经济合理性等方面进行系统的分析论证。

图1 德州至济南铁路通道示意

2 通道内运输能力需求分析

2.1 石济客运专线在快速铁路网中的地位和作用

石济客运专线连接河北、山东两省省会石家庄市、济南市,是《中长期铁路网规划(2008年调整)》(发改基础[2008]2901号)“四纵四横”客运专线中连接华北和华东地区的“一横”——“太原—石家庄—青岛客运专线”的中段,也是国务院批准的《综合交通网中长期发展规划》中青岛—拉萨综合运输大通道的组成部分。本线向西可与石太客运专线、京郑客运专线相连,并通过石太客运专线连接大西客运专线和太中银铁路,向东与京沪高速铁路、胶济客运专线衔接,构筑连接西北与华北、华东北部地区客运交流的主通道,形成连接东西、沟通南北的高效便捷、快速安全的客运网络,在全国快速铁路网中起着重要作用。

2.2 德州至济南间城际铁路规划

山东半岛城镇群已列入国家确定的“三圈”、“四群”调度范围,其中济南都市圈东北临渤海,北接京津冀地区,东与山东半岛城市群紧密相连,西与中原城市群遥相呼应,不仅是山东半岛城市群与广大腹地的衔接地区,也是连接京津冀与长江三角洲两大经济圈的重要地域,更是环渤海经济圈的重要组成部分,地缘优势十分突出。

根据《山东半岛城镇群城际铁路规划》和《济南都市圈城际铁路网规划》研究结果,规划的济南至德州城际由通道内的石济客运专线所替代。石济客运专线功能定位是一条以长途跨线客流为主、兼顾沿线城际客流的客运专线铁路,并在德州至济南间新设平原、禹城、齐河三站,功能上兼顾了济南至德州的城际铁路。

2.3 研究年度德州至济南通道客货运量预测(表1、表2)

研究年度德州至济南段有京沪高速铁路、石济客运专线、既有京沪铁路。根据石济通道客货运量预测及各线功能定位,考虑石济客运专线德济段承担绝大部分石家庄及以远与济南及以远长途跨线快速客流及沿线城际客流,京沪高速铁路德济段承担天津及以远与济南及以远长途跨线快速客流,既有线承担少量短途普速客流。

表1 研究年度石济铁路通道各区段旅客列车对数 对/d

表2 研究年度石济通道各区段货流密度 万t

2.4 通道内运输能力分析

(1)德州—济南段六线格局运输能力分析

根据前期研究成果,京沪高速铁路的运输组织模式采用本线旅客列车和跨线旅客列车共线运行的客运专线模式。其中,本线列车采用最高运行速度300 km/h及以上的动车组(高速1),跨线列车部分采用最高运行速度300 km/h的动车组(高速1),初期运行部分最高运行速度200 km/h的动车组(高速2),近、远期跨线列车全部采用最高运行速度300 km/h的动车组(高速1)。

京沪高速铁路列车最小运行间隔近、远期均采用3 min；天窗时间360 min,能力使用系数取0.9时,京沪高速铁路德州—济南段设计通过能力见表3。

表3 京沪高速铁路德州至济南段设计通过能力

由表3可知,研究年度近期德州—济南段新建石济客运专线、京沪高速铁路,与既有京沪线构成六线方案的情况下,京沪高速铁路近、远期分别承担140、188对列车,区间通过能力满足要求。

(2)德州—济南段四线格局运输能力分析

研究年度近期,德州—济南段新建京沪高速铁路,与既有京沪线构成德州—济南段四线格局,京沪高速铁路德济段将承担旅客列车233对/d(包括200 km/h的跨线列车41对),既有京沪线开行普速旅客列车3对/d。

经计算,京沪高速铁路德州至济南段在仅运行高速1列车的前提下,使用能力为208对/d,输送能力远不能满足233对/d旅客列车的运输需求,即从区间通过能力的角度出发,近期德州—济南通道若采用四线格局方案,线路区间通过能力不能满足运量需要。

根据运量预测及增长,研究年度到2017年,京沪高速铁路运行旅客列车170对,能力利用率接近100%,不能再承担石济客运专线运量,此时需建成石济客运专线德济段,即石济客运专线德济段最晚可以推迟至2017年建成。

3 德济段开行城际列车需求性分析

京沪高速铁路建成后,京沪通道将形成客货分线运输格局,京沪高速铁路采用本线旅客列车和跨线旅客列车混合运行的客运专线模式；既有京沪线将以承担货物运输为主,同时考虑到沿线旅客实际需要,开行少量普速旅客列车。

根据环渤海地区山东半岛城市群城际铁路规划,德济间规划建设服务沿线的城际铁路,德济间若采用四线格局,城际列车仅能利用既有京沪线或京沪高速铁路运行。研究年度近期,京沪高速铁路主要运行本线及跨线高速1列车承担长途直通客流,德州至济南区间没有设置车站,开行高速1列车难以满足城际客流需求；既有京沪线主要承担货物运输,城际列车在既有线上运行,存在运输速度低、客货交叉干扰严重等缺点,因此,为满足沿线的城际客流的运输需求,石济客运专线在平原、禹城、齐河设置了车站,从功能上不仅满足太青通道的直通旅客列车运输需求,且兼顾了济南—德州的城际铁路功能。

4 分期建设对京沪高速铁路运营产生的影响

京沪高速铁路德济段设计为300 km/h以上区段,在开通运营后施工对其正常运营影响很大。

如果石济客运专线德济段分期实施,石济客运专线需要近期引入京沪高速铁路德州东站的京沪场,修建禹城线路所以解决天津、太原方向去往青岛方向的高速列车。

远期施工时,京沪车场东侧增加石济车场,需对路基外侧护坡进行拆除帮宽,对运营产生干扰；拆除禹城线路所,高速正线上近期修建的42号道岔(无砟轨道)将长期保留,不仅浪费工程投资,钉闭侧股的道岔将作为正线上的薄弱环节对正线运营有安全隐患。

石济客运专线分别在德州东站北端,德州东站南端和济南西客站北端3处跨越京沪高速铁路。跨线桥均采用100 m连续梁跨越京沪高速铁路,在京沪高速铁路开通之前,采用悬浇法施工,在京沪高速铁路开通之后,则需要在京沪高速铁路养护天窗期间或采用其他顶推、转体等方法施工,必定增加工程投资并对其运营安全带来一定隐患。

5 分期建设造成的废弃工程分析

5.1 德州东站废弃工程

如果石济客运专线德济段缓上,石济客运专线近期必须引入德州东站的京沪车场,京沪高速设计规模为3台5线,石济客运专线正线按上下行分别从京沪高速铁路正线两侧引入车站,为了解决石济立折车与京沪高速铁路正线的交叉,需要设置石家庄方向立折车走行线引入高速车场上行场,长度18.3 km。远期石济、京沪高速分场设置,石济车场位于京沪高速车场东侧。

线路引入方案见图2。

图2 德州东站平面布置示意(石济正线近期引入德州东站京沪场方案)

石济客运专线下行正线跨越京沪高速铁路,近期可为单线跨越,但远期实施时须双线跨越,为最大限度减少废弃工程、节约远期投资及减少远期施工对运营产生的不利影响,宜一次设计为双线桥,因此本段近期应修建为双线桥。远期施工时,近期下行正线至车站北咽喉约4.0 km线路废弃。

近期修建的上行正线和立折车走行线,长度分别为18.3 km、18.4 km。远期随着京沪高速客流增长,石家庄方向立折车应在石济场作业,2条线作为正线和立折车走行线功能丧失,虽然可以作为西北方向车流折角运输的通路,但随着津保城际的修建,从运行径路上考虑,津保径路比经石济转京沪距离要短100 km左右,西北方向车流在德州东站不是主要车流,因此造成这两条线事实上的废弃。

综上,废弃线路共40.7单线km,工程投资约14.4亿元。

5.2 分期实施将废弃京沪高速铁路禹城线路所

分期建设近期需在京沪高速铁路禹城线路所出岔,修建客运北环疏解线引入石济客运专线的济南东客站。联络线自禹城线路所至济南东客站线路长度为46.1 km。远期建设德济段时,造成疏解线废弃工程下行正线6.46 km,上行正线6.47 km。禹城线路所废弃,废弃工程投资约6.3亿元,另外近期设置高速道岔将长期闲置。

5.3 与京沪高速铁路同步建设可以充分利用施工既有设施

德州至济南段石济客运专线与京沪高速铁路并行段内共有梁场3处,如果同期建设,便于石济客运专线在京沪梁场的基础上改建使用,可以节省投资约0.35亿元；如果远期建设,需要新建制梁场。

综上所述,德州至济南段分期建设将造成21.05亿废弃工程。

6 分期建设投资效益分析

石济客运专线德州至济南西段,工程投资107.54亿元,按自有资金50%,贷款50%,长期贷款年利率按5.94%计算,按到2017年推迟4年建成,可以节省利息13.96亿元,但推迟德济段建设将造成21.05亿元的工程废弃,二者相比,分期实施石济客运专线德州至济南西段增加投资7.09亿元,且提前建成德济段将带来沿线无法估量的社会经济效益。

7 研究结论

(1)从通道能力适应性方面,石济客运专线德济段分期建设仅推迟4年就必须建成,增加投资7.09亿元,且提前建成德济段将带来沿线无法估量的社会经济效益。

(2)分期建设无法解决近期德州至济南的城际客流,对沿线社会和经济的快速发展带来一定影响。利用京沪高速铁路、既有京沪线均难以满足德济段开行城际列车的需要。

(3)分期建设会对业已开通运营的京沪高速铁路造成一定的不安全因素,增加未来施工的难度和不确定性。

(4)分期建设一定程度上浪费了宝贵的土地资源,会对沿线城市规划、发展带来较大影响。

因此,石济客运专线德济段应同步建设,一次建成,充分发挥太青客运专线通道的优势,为沿线社会经济发展提供更为便捷的服务。

[1] TB10621—2009/J971—2009，高速铁路设计规范(试行)[S].

[2] 铁建设(2005)140号，新建时速200～250 km客运专线铁路设计暂行规定(上、下)[S].

[3] GB50091—2006，铁路车站及枢纽设计规范[S].

[4] 发改基础(2010)1919号，国家发展改革委关于新建石家庄至济南铁路客运专线可行性研究报告的批复[Z].北京：国家发展和改革委员会，2010.