西北至西南铁路客运新通道规划布局研究

陈希荣

(轨道交通工程信息化国家重点实验室(中铁一院),西安 710043)

随着国家中长期铁路网规划的逐步实施[1]，区域性大能力、高标准的铁路运输通道日趋完善。西北五省区和西南五省区市作为国家西部大开发战略的核心发展区，近年社会经济快速发展。伴随对外交流的强烈需求，对高等级铁路运输通道依存感日渐明显，地方政府对高标准通道的建设呼声也逐年高涨，目前区域间已相继建成一定规模的铁路通道且对区间经济合作发展提供一定支撑[2-6]，但相较于中东部发达地区间多层级铁路通道的加快建设，西北与西南区际间的高标准铁路通道仍然缺失。因此，如何结合区域间经济发展趋势，在西北与西南区域错综复杂的既有路网基础上确定一条新的高标准铁路客运通道，显得尤为必要和迫切。

1 西北与西南区域铁路运输通道存在的主要问题

1.1 西北与西南区域铁路网现状

我国西北包含陕西、宁夏、甘肃、青海和新疆五省区，西南包含四川、重庆、云南、贵州和西藏五省区市，西北、西南共10省区市，国土面积534万km2，有陇海线、兰新线、京包兰线、青藏线、兰渝线、包西线、宝中线、宝成线、襄渝线、渝黔线、成昆线、成贵线，贵广高铁、成渝高铁、西成高铁、大西高铁、郑西高铁等多条国铁路网干线。

截止2019年底，西北、西南区域铁路网规模达到3.5万 km，占全国铁路总里程的25%，路网密度64.8 km/万km2，仅为全国的44%；电气化率63%、复线率48%，分别为全国平均水平的88%、80%；高速铁路里程仅达到8100 km，占全国高铁网总规模的22%。目前，承担西北与西南区际交流的通道主要有时速80～120 km的宝成铁路、时速160 km的兰渝铁路及时速250 km的西成高铁。由此可见，西北、西南区域铁路网呈现覆盖不足、通道单一、连接不畅、线路等级普遍不高等特征。

1.2 西北与西南区域铁路网规划

根据国家《中长期铁路网规划》，为满足快速增长的客运需求，优化拓展区域发展空间，在“四纵四横”高速铁路的基础上，发展需要的高速铁路，形成“八纵八横”主通道骨架。其中，与西北和西南区域相关的高速铁路主通道有：京昆通道、包(银)海通道、兰(西)广通道、京兰通道、青银通道、陆桥通道、沿江通道、厦渝通道、广昆通道等。同时，《中长期铁路网规划》中明确在普速铁路网建设方面要扩大中西部路网覆盖。

由此可知，未来西北、西南区域将建成西宁至成都铁路，包头经西安、重庆、贵阳、南宁至海口铁路，格尔木至成都铁路、银川至西安铁路、西安至武汉高铁、成都至昆明高铁、重庆至郑州高铁等重大项目。

1.3 西北与西南区际铁路通道存在问题

从西北至西南区际间铁路通道来看，主要由兰渝铁路、西宁至成都铁路、包海高铁通道、西康—襄渝铁路、格成铁路、宝成铁路等组成，纵观各铁路通道技术标准、通道位置和合理吸引范围，通道分布不均匀，自东向西逐渐呈现稀疏特点，而且通道标准普遍不高，西北至西南地区间仍缺少一条径直便捷的高标准客运通道。西北至西南区际间铁路通道情况详见表1。

表1 西北至西南区际铁路通道既有及规划情况

2 西北与西南区际交流需求特征分析

2.1 需求总量预测

根据铁路历年OD检索统计数据，西北与西南大区客运量由2013年的23 776万人增长为2019年的47 953万人，货运量由2013年的33 277万t增长为2019年的38 928万t，客货年均增长率分别为15.06%、3.19%。以2019年统计数据为预测基年数据，西北、西南各省区与全国各大区的客货交流见表2、表3。

表2 2019年西北、西南与全国各区的客运交流 万人

表3 2019年西北、西南与全国各区的货运交流 万t

结合全国铁路客货运发展形势以及区域经济发展规划等，预测西北与西南客货交流总量2025年将分别达到7.3亿人、4.8亿t，2035年达到10.2亿人、5.2亿t。

2.2 既有、规划及在建通道运输适应性分析

根据既有及在建规划铁路通道的技术标准和在路网中的合理分工，将西北、西南与全国客货交流进行路网分配，并对各线能力进行适应性分析，详见表4。

表4 西北西南区域相关铁路通道及线路能力适应性

由表4可见，西北与西南、华南、华东南方向的通道能力对运输需求的适应性总体较好，从运输能力满足需求角度分析，国家中长期铁路网规划项目实施后，路网供给条件可以满足西北与西南区际客货运输需求。

路网通道运输适应性不仅要从满足运输能力“量”的角度分析，更需要从满足运输时效“质”的角度分析。

西北与西南区际运输时效性主要针对旅客交流，分别选择西北五省区省会城市至西南五省区省会城市的运输时间进行分析，运输径路选择兰(西)广高铁、兰渝铁路、银西—西成高铁、包海高铁通道等。各省会节点间交流时间详见表5。

由表5理论计算时间可知，西北与西南主要省会城市间旅行时速在160～200 km(不含拉萨节点)，低于全国其他省会城市间的旅行时速平均值240 km，对于西部国土空间的广袤和纵深特点，主要通道技术标准明显偏低。

表5 西北西南区域相关铁路通道距离时间矩阵分析

据此分析可见，西北至西南区际间的路网通道从能力供给角度分析，可以满足运输供给需求，但从西北与西南区际间的旅客交流时效性和运输质量方面分析，路网通道尚有供给方面的不足，需依托更高标准的高铁干线，应选择合理径路开辟西北至西南地区间的快捷、高标准新通道。

3 西北至西南区际铁路客运新通道规划方案

3.1 规划布局流程与方法

区际铁路通道规划是复杂的系统工程，经系统内外多种因素综合作用而成，具体可分为基础分析、要素配置、方案评价三部分内容。如图1所示。

图1 区际铁路通道规划布局流程

3.2 基于经济产业联系的通道布局方法

随着铁路通道规划理论体系的逐步完善，已形成涵盖四阶段法、节点重要度法、交通区位法、系统分析法等在内的方法体系，有效指导区域铁路通道的空间布局[7-12]。近年来，随着区域快速发展及城市群加快建设，线网规划与通道布局研究的需求日趋突出[13-16]。因此，结合西南与西北区域产业互补性、经济互动性的特征，在传统布局方法的基础上引入经济联系强度、产业结构差异度等指标计算经济产业联系势能进行分析[17-22]，主要布局流程如下。

(1)通道节点遴选。综合引入区域相关节点的社会经济水平、人口体量、行政地位等因素计算各节点的重要度，按重要度排序确定起终点与中间节点集。

(2)径路谋划与比选。综合考虑区域节点间经济联系、产业合作、运输联系等因素，按照经济产业联系势能大小进行线路连接形成不同径路，并对各径路进行综合比选。

经济联系强度的计算公式如下

(1)

式中，Pi、Pj分别为地区i、地区j的人口规模；Ei、Ej分别为地区i、地区j的经济总量；lij为地区i与地区j之间的交通联系程度；k为常数，一般取值为1。

产业结构差异度为

(2)

式中，xik为地区i第k产业产出占地区总产出的比重，且xi1+xi2+…+xin=1。

由此，确定经济产业联系势能如下

Uij=Gij·Cij

(3)

(3)方案确定与输出。根据各径路方案比选结果，并结合相关上位规划对通道方案进一步优化，输出推荐方案。

3.3 通道规划方案确定3.3.1 通道起终点选择

西北至西南区际客运新通道的起讫点首先要考虑对客流具有足够的集疏和汇流功能，同时要考虑与既有、在建、规划相邻并行通道的布局和合理吸引范围等因素，另外要考虑起讫点引入两端铁路枢纽的工程代价及条件、方案可行性和可实施性等。据此，按如下原则选择通道起讫点。

原则一：考虑客流集疏和汇流功能。西北至西南区际客运通道起讫点应具备基础客流集疏和汇流功能，原则上应以省会城市为选择范围。西北地区客流集聚功能由强到弱依次为西安、兰州、西宁、银川，西南地区客流集聚功能由强到弱依此为重庆、成都、昆明、贵阳。

原则二：路网连通的兼顾功能。客运通道应具备路网连通兼顾性，西北五省区各省会城市中，西安和兰州的区位位置更具备路网连通兼顾性；而西南五省区市的五个省会直辖市城市中，成都和重庆的区位位置更具备路网连通兼顾性。

原则三：路网布局和节点衔接关系的合理性。根据路网布局和节点衔接关系的合理性，起点范围的兰州比西宁、西安、银川具备更好的开辟更高标准客运通道的路网基础性条件。终点范围的重庆比成都、昆明、贵阳具备更好的开辟更高标准客运通道的路网基础条件。

原则四：铁路枢纽引入新通道的条件。根据西北五省区和西南五省区市铁路枢纽总图规划，均具备引入新通道的基础性条件，但西宁、银川、成都、昆明的工程代价相对较高。

综上分析，西北至西南区际铁路客运新通道起点应选择兰州，终点应选择重庆。

3.3.2 通道主要经由点选择范围确定

西北至西南区际铁路客运新通道以兰州为起点、重庆为终点，长770 km航空线上依次经过的地级市有定西、陇南、广元、南充。按照时速350 km的长大铁路干线选线要求，展线系数不宜大于1.1，据此新通道线路长度应为航空线1.1倍即850 km内，较航空线增长80 km，因此通道两端可各绕行40 km。据此，以兰州至重庆的航空线为中线，左右各平移40 km架构矩形带状通道范围，进一步扩大通道经由点选择范围，并通过计算各节点重要度(表6)，综合筛选后落入该范围的地级市有临夏、甘南、天水、汉中、广元、巴中、遂宁、南充、广安等。

表6 区域相关节点重要度计算

3.3.3 通道径路方案比选

西北至西南区际铁路客运新通道径路方案以经过的主要地级市节点进行区分，并计算经济产业联系势能，形成如下方案。方案1：兰州—定西—天水—汉中—巴中—南充—重庆；方案2：兰州—陇南—广元—南充—重庆；方案3：兰州—定西—天水—广元—南充—重庆；方案4：兰州—临夏—甘南—阿坝—绵阳—遂宁—重庆。对4个方案建立以覆盖地级市、吸引人口、通道长度、投资、路网支撑条件、路网兼顾性、与相邻通道距离等因素构成的评价指标体系，并以路网规划理论模型标定的各因素权重分别予以赋值，再对各方案分别进行打分，详见表7、表8。

表7 通道主要节点间经济产业联系势能

表8 规划通道方案比较

表8是对各通道方案优劣因素的直观反映，路网兼顾性应进一步分析说明。随着国家《中长期铁路网规划》的实施，尤其是国家“八纵八横”高铁通道的建成，全国各大区域间的旅客运输通道从运输能力方面已基本满足，对大区域间架构新的高标准客运通道必须依托国家《中长期铁路网规划》中的规划通道，同时需尽可能兼顾各个方向的区际旅客交流。一方面“八纵八横”高铁通道承担了全国80%以上的区际旅客交流，另一方面在“八纵八横”高铁通道路网布局的基础上开辟新区际客运通道。如承担区际交流单一，客流将不够饱满，运力虚糜，经济效益很差，通道自身难以维系运营。因此，本次对西北至西南区际铁路客运新通道的规划除重点考虑西北与西南方向的旅客交流，还考虑了对西北至华北、华中等其他方向的旅客交流。方案1径路由兰州至定西后，可经《中长期铁路网规划》中的规划项目定西至平凉至庆阳铁路接入西北至华北地区的高铁网，由兰州至定西至天水至汉中后，可经汉中至安康至十堰规划铁路接入西北至华中、华东地区的高铁网。可见，方案1除承担西北至西南区际间的旅客交流，还很好地兼顾了西北至华北、西北至华中、华东地区的旅客交流。方案2、方案3、方案4等均不具备此项功能。

4 西北至西南区际铁路客运新通道规划方案的适宜性评价

4.1 西北至西南区际铁路客运新通道规划方案与既有路网的适宜性分析

西北至西南区际铁路客运新通道规划的兰州—定西—天水—汉中—巴中—南充—重庆方案，与既有西北至西南区际路网通道西宁至成都铁路、兰渝铁路线位基本并行，新通道线路中线分别距西宁至成都铁路、兰渝铁路和银川—西安—重庆铁路通道时速分别为230，150 km和160 km，与既有区际通道布局均衡，功能分工明确，各通道分别承担各自合理吸引范围客流。另外，该方案兰州至天水段基本走行于既有宝兰高铁通道内，方案设计时速350 km，可以弥补既有陆桥高铁通道兰州至天水段时速250 km的短板[8]，未来路网中可形成兰州至天水段四线格局的客运通道。本方案承担中长途跨区际旅客交流，既有兰州至天水高铁可承担省内城际客流。可见，该规划方案与既有路网保持较好适宜性。

4.2 西北至西南区际铁路客运新通道规划方案与《中长期铁路网规划》的适宜性分析

国务院2016年7月批准的《中长期铁路网规划》是我国铁路基础设施的中长期空间布局规划，是推进铁路建设的基本依据，是指导我国铁路发展的纲领性文件。西北至西南区际铁路客运新通道规划方案必须以《中长期铁路网规划》为基本依托，该方案线路长940 km，在路网中与其他通道共用段180 km。该方案兰州至天水段利用《甘肃省“十三五”及中长期铁路网规划》中的兰州至天水城际线位，汉中至重庆段利用《中长期铁路网规划》中的汉中—巴中—南充规划铁路线位。该方案在《中长期铁路网规划》的基础上新增规划线路230 km，占全国铁路网规划总规模的0.12%，且该段不仅承担西北至西南的区际旅客交流，还可承担西北至华中、华北地区的旅客交流。可见，该方案与《中长期铁路网规划》保持较强的适宜性。

5 结语

通过系统研究我国西北至西南区际铁路运输现状和规划情况，分析区际运输需求研判及国家路网形势，提出区域路网的适应性及存在问题；立足区际运输联系发展形势提出新通道布局，架构涵盖“基础分析、要素配置、方案评价”三大核心要素的技术流程，并经多因素综合比选，在既有规划方法的基础上引入经济产业联系势能指标作为通道布局判断要素，进而提出西北至西南区际铁路客运新通道的规划方案，并对通道规划建设的必要性、可行性和合理性等进行了论证，研究成果对我国西部地区铁路网规划建设和研究具有一定的参考和借鉴作用。但研究对一些影响因素的量化以及定量评估尚不充分，有待进一步完善。