马红伟

(陕西省铁道及地下交通工程重点实验室(中铁一院)，西安 710043)

速度目标值是高速铁路核心技术指标，是体现高速铁路系统整体技术水平的最主要参数，也是确定项目工程投资的重要基础。速度目标值选择应统筹考虑功能定位、客运需求、路网意义、运输质量、工程经济等因素，经综合比选确定[1]。结合项目具体特点，对新建高速铁路兰州至张掖三四线速度目标值方案进行研究。

1 项目概况

新建高速铁路兰州至张掖三四线纵贯“丝绸之路经济带”黄金地段—河西走廊，连接兰州、武威、金昌、张掖等“古丝绸之路”商贸重镇，是国家实施“一带一路”和“西部大开发”战略的重要交通基础设施，是复兴丝绸之路经济、传承丝绸之路文化、促进丝绸之路人文交流的需要。项目东连宝兰、包兰高铁，西与兰新高铁衔接，是中长期高速铁路网重要组成部分[2]，也是河西走廊经济带及新疆地区与中西部联系的重要客运通道。

线路东起甘肃省会兰州市，向西经兰州新区、永登县、天祝县后翻越祁连山乌鞘岭至古浪县，经武威市、金昌市、山丹县至张掖市。全线兰州西至张掖西运营长度493.26 km，共分布兰州西、陈官营、福利区、西固、兰州新区、中川机场、永登北、天祝西、黑松驿、古浪北、武威东、永宁、金昌南、芨岭西、青阳口、山丹西、张掖西等17处车站[3]。

结合路网构成，兰州西至中川机场段作为兰州至张掖三四线组成部分，已于2015年年底开通运营，线路长度54.01 km，列车允许速度160 km/h；中川机场至张掖西段新建长度439.25 km。根据运量预测，本线近期、远期客流密度和动车组列车对数如表1所示[4]。

表1 研究年度项目预测运量

新建高速铁路兰州至张掖三四线线路走向示意见图1。

图1 新建高速铁路兰州至张掖三四线线路走向示意

2 客流特征

根据项目功能定位、路网意义，结合运量预测，本线承担的客流主要由城市客流、区际客流以及长途跨线客流构成。

城市客流：已开通运营的兰州至中川机场线将兰州主城区与国家级兰州新区、中川国际机场有效连接在一起，随着兰州新区的快速发展及中川国际机场T3航站楼的规划实施，本线承担的兰州主城区与兰州新区、中川机场的城市客流将急剧增加，以商务、旅行等为主，占本线总客流的32%左右。

区际客流：本线纵贯“丝绸之路经济带”黄金地段，连接河西走廊兰州、武威、金昌、张掖等重要城镇，随着甘肃区域经济一体化发展及人民生活水平的提高，本线将承担河西走廊经济带各城市间的区际客流，以务工、探亲等为主，占总客流的49%。

长途跨线客流：本线为中长期高速铁路网组成部分，与兰新高铁、包兰高铁、宝兰高铁互联互通，是路桥客运主通道，亦是西部地区与中东部联系的重要基础设施。随着西部大开发及“一带一路”国家政策的实施与发展，本线将承担新疆、甘肃西部地区至中东部地区的长途跨线客流，以求学、旅游等为主，占总客流的19%[5]。

3 时间目标值的确定

本线位于甘肃省中部及河西走廊地区，连接兰州、武威、金昌、张掖等西部重要城市，贯穿甘肃省西部地区黄金经济带，是“丝绸之路经济带”的重要组成部分，时间目标值的选择应适应区域经济的发展，满足西部大开发的战略要求。

根据项目功能定位及客流特点分析，本线主要承担区域城际客流，同时兼顾部分长途客流的运输任务。随着人民生活水平的提高、社会活动节奏的加快，既有兰新线兰州至张掖旅客旅行时间为4.9～7.6 h，已不能满足运输需求。

区域内连霍高速公路兰州至张掖旅行时间约为5h，航空运输旅行时间更短。旅客选择交通工具主要出于对各种运输方式在速度、安全、经济及舒适度等综合质量进行比较，铁路除发挥自身固有的安全性、舒适性、大运能、全天候等优势外，还应提高旅行时间的竞争力，从而在运输市场中占有更高的份额[6]。

兰州至张掖间运营距离约为494 km，处于铁路运输的优势范围内，铁路要在旅客运输竞争中具有明显优势，必须在旅行时间上较公路有较大节省，铁路总旅行时间宜控制在3.0 h以内，扣除其旅行附加时间0.5 h，兰州至张掖间铁路时间目标值不宜大于2.5 h。

综上所述，为适应区域经济的快速发展，满足旅客的出行要求，提高运输市场的竞争力，兰州西至张掖时间目标值确定为2.5 h以内[7]。

4 速度目标值研究

4.1 速度目标值方案

结合国内已运营高速铁路及区域内相邻铁路速度目标值，综合考虑项目功能定位、客流特征、路网意义、工程经济性等因素[8]，对新建中川机场至张掖西段速度目标值方案研究了200，250，300，350 km/h四个方案[9]。

4.2 不同方案工程经济性分析

不同速度目标值方案采用的主要建设标准如表2所示[10]。

本线大部分段落地形较平缓，曲线半径的选用受地形控制情况在山区有一定影响，工程投资的差异主要受限于建设标准的不同[11]。根据项目所经地形条件，结合以上建设标准，不同速度目标值方案工程经济性分析如表3所示。

随着速度目标值的提高，线路曲线半径、路基宽度、隧道断面、桥梁长度等增大，工程投资将随之增加[12]。250 km/h方案较200 km/h投资增加10.2亿元、增幅3%左右；300,350 km/h方案较250 km/h投资分别增加10.3，63.3亿元，增幅3%，15%左右[13]。

表2 不同速度目标值方案基础设施主要建设标准

表3 不同速度目标值方案工程经济性分析

另结合各方案的运行时分，对不同方案的投资差额与节时效果进行分析，200,300,350 km/h方案较250 km/h的投资节时比分别为-3 413，-8 589，26 378万元/min，说明250 km/h方案节时成本最优。

4.3 速度目标值方案综合分析

4.3.1 与时间目标值适应性分析

经列车牵引仿真计算和铺画列车运行图[14]，结合既有兰州西至中川机场旅行时间，兰州西至张掖西不同速度目标值方案旅行时间及旅行速度如表4所示。

表4 不同速度目标值方案运行指标分析

不同速度目标值方案中，除200 km/h外，其余3个方案均可满足时间目标值要求。300，350 km/h方案较250 km/h旅行时间分别节省0.2，0.4 h。

4.3.2 与功能定位适应性分析

本线位于甘肃省河西走廊，贯穿甘肃省西部地区黄金经济带，是“丝绸之路经济带”的重要基础交通设施，连接兰州、武威、金昌、张掖等重要城市，是中长期高速铁路网重要组成部分，在路网中具有重要意义[15]。根据功能定位研究，本线是一条快速客运铁路。故结合本线路网意义及功能定位分析，速度目标值不应小于250 km/h。

4.3.3 与区域路网匹配性分析

区域路网内除兰州至中川机场段速度目标值为160 km/h外，兰新高铁速度目标值为250 km/h预留提速条件，宝兰、包兰高铁及兰州至天水城际铁路速度目标值亦为250 km/h；结合列车开行方案，本线除开行部分兰州至中川机场的城际列车外，主要开行兰州至武威、张掖城际列车及长途跨线列车。故为与区域路网相关铁路主要技术标准相协调，提高本线开行列车整体运输质量，满足旅客出行需求[16]，推荐本线速度目标值为250 km/h。

4.3.4 不同方案对客流水平的影响分析

项目吸引区域为甘肃省河西走廊的黄金地带，主要承担城际客流和中长途跨线客流，以商务、旅游、求学、务工等为主，沿线城市经济发展、城镇化水平与同等区域相比略高，但低于中西部地区。速度目标值提高、旅行时间的缩短将有效吸引客流的增加，但票价的增长、支付意愿的降低在一定程度上又会抑制客流[17]。经分析研究，不同速度目标值方案对客流水平的影响如表5所示。

表5 不同速度目标值方案对客流的影响分析 万人次

250 km/h方案与200 km/h方案票价一致，但运输质量较高，客流增加约8%，吸引客流明显；300，350 km/h方案较250 km/h方案虽旅行时间节省，但票价支出较高，客流增加仅为1%，2%，吸引客流增长幅度有限。

4.3.5 不同方案经济效益分析

综合考虑不同速度目标值方案客流水平、建设投资、运营成本、运输收入等多种因素[18]，对新建中川机场至张掖西段财务、国民经济效益指标进行测算，经分析计算，各方案主要经济指标如表6所示。

表6 不同速度目标值方案经济效益指标分析

300，350 km/h方案较200，250 km/h方案票价提高、客流增加，经济效益性略优，但工程投资的增加导致财务净现值指标提高有限[19]。

4.4 速度目标值研究结论

综合以上分析，为适应沿线经济快速发展，积极响应“西部大开发”战略及建设“丝绸之路经济带”的政策方针，速度目标值250 km/h方案不仅与路网相协调、符合项目功能定位，且工程经济性、财务效益性适中，同时投资节时比最优[20]，故速度目标值推荐采用250 km/h。

5 结语

新建高速铁路兰州至张掖三四线位于“丝绸之路经济带”黄金地段，是中长期高速铁路网重要组成部分。结合项目功能定位、客流特征、运输需求及路网构成[21]，对新建中川机场至张掖西段速度目标值研究了200，250，300，350 km/h四个方案，从路网匹配性、工程投资节约性、经济效益合理性、投资节时比最优性等方面综合分析，推荐250 km/h方案。研究结论满足运输需求，市场竞争力强，且与路网相协调、通道运输质量高、综合经济性较好。