包头至银川铁路建设方案研究

贺永志

(中国铁路设计集团有限公司，天津 300308)

1 概述

拟建包头至银川铁路位于内蒙古自治区和宁夏回族自治区境内，东起包头站，向西途经内蒙古自治区包头市、巴彦淖尔市、鄂尔多斯市、乌海市，宁夏回族自治区石嘴山市、银川市，终至银川站，线路全长约520 km[3]。 本项目东与在建京张客专、呼张客专、既有集包线呼包段相接，南与规划银兰客专相连，共同构筑了我国《中长期铁路网规划(2016～2030 年)》的“八纵八横”京兰高铁通道[4]。

1.1 区域路网现状、规划及既有铁路概况

(1)区域路网现状

包银铁路地处我国中西结合地带北部边陲。 区域内，以京包兰铁路、太中银铁路、包西铁路形成了区域的铁路主骨架，支线铁路包括包白线、西甘线、临策线、东乌铁路等，现状区域铁路营业里程为6 638 km，占全国的5.9%;铁路网密度为112.6 km/104km2，低于全国平均水平;每万人拥有铁路里程为3.48 km。

(2)区域路网规划

研究年度新建客运专线(城际铁路)主要有张家口至呼和浩特铁路、银川至西安铁路[5]、包头至银川铁路、中卫至兰州铁路、包鄂榆铁路、集宁至大同铁路等[6]。

(3)既有铁路概况

项目通道内与本线关系密切的既有铁路主要是包兰线。 既有包兰线自包头东站至兰州站，线路全长约990 km。 包兰铁路为双线电气化国铁I 级铁路，设计速度为120～200 km/h，限制坡度为6‰。 包兰线包头至银川段最大运量为图定客车11 对，货车66 对，能力利用率为54%，平均旅行速度最快为87.89 km/h，最慢为53.47 km/h。 包头至银川段运输能力较为富裕，但通道速度标准较低(包头至银川段的旅行时分较长，从银川至北京经京包兰通道的旅客列车旅行时间在15～20 h 之间)，旅客运输服务质量较差，不利于旅客的方便、高效、快捷出行[7]。 随着呼张客专和银西线建设的推进，本段将成为快速客运通道内的“瓶颈”。

1.2 预测运量

(1)区域交通运输量

现状区域铁路旅客发送量为2 517 万人，占全国发送量的1.3%;公路发送量为25 459 万人，占全国的0.7%;航空吞吐量为1 211 万人，占全国的3.8%;说明区域长途出行的旅客比例较短距离高。 区域货物运输亦具有大宗、长距离运输的特点。

(2)本项目通道货运量预测

经过分析，研究年度本项目通道货运量水平见表1。

表1 研究年度包银段区段货流密度预测 104 t

(3)本项目货运量预测

根据通道铁路货运量水平以及本项目在区域货运网中的定位，并结合新建项目线路走向和既有线能力适应性分析，认为上述通道货运量宜由既有线承担，新建线路不考虑承担货物运输功能。

(4)本项目客运量预测

本项目建成后，为实现网络效益最大化，应基本实现客货分线，主要承担快速客运网内的通过客流以及区域内的城际客流。 既有线以货运为主，亦承担由普速路网承接的路网客运量以及既有沿线地方客流。 为此，预测得出通道区段的客运量(见表2)。

表2 研究年度包银铁路通道区段客流密度 万人

2 建设方案研究

2.1 通道建设方案构成

既有包兰线包头至惠农段为120 ～140 km/h 双线电气化铁路，惠农—银川段为200 km/h 双线电气化铁路，标准差异较大。 根据此特点，对包银铁路建设方案进行了分段研究。

考虑呼包段规划方案对本项目引入包头枢纽的影响，对呼包段规划方案进行分析。 鉴于项目的功能定位、客流特点、与相邻路网的协调匹配性、工程条件和投资等，新建客运专线速度目标值不宜低于250 km/h[8]。 建设方案构成见表3。

表3 建设方案构成

2.2 通道建设方案技术经济比选

(1)包头-惠农段

①利用既有线包头-惠农段承担通道内全部客货运输任务

目前，包兰线包银段能力较为富裕，研究年度考虑本段承担全部的客货列车运输任务，即动车组、普速客车、普通货物列车及万吨货物列车共线运行。既有线货物列车追踪间隔取7 min，旅客列车追踪间隔取5 min，天窗时间取180 min，各线能力适应性见表4。

表4 利用既有线提速扩能能力适应性 对/日

包头—惠农段现状客车最高运行速度为120 ～140 km/h，近期线路通过能力已基本饱和;远期能力不足，还需建设新线。 若提速至200 km/h，不仅提速改造工程量大、对既有线运营干扰大，而且运输组织复杂、运营调整灵活性差，还与运输管理部门“200 km/h动车组与货物列车在区间‘不会面’”的现行做法不相符，不能从根本上达到提高客运服务质量的目的。

②新建客运专线方案

新建客运专线，通道内形成四线格局。 客运专线承担动车组列车的运输任务，既有线承担货运和普速客车的运输任务[9]。 既有线能力适应性见表5。

新建客运专线初/近/远期列车追踪间隔分别取5 min、4 min、3 min，天窗时间取360 min，能力适应性见表6[10-11]。

若包头—惠农段新建客运专线，将形成客货分线格局，既有线和新建线能力均能满足运输需求。 新建客运专线可与集包线、呼张客专、京张客专形成快速客运通道网，满足西北与华北、东北等地区乘客的快捷出行，旅行时分较现状大大缩短，服务水平有很大提高。故本段推荐采用新建客运专线方案[12]

表5 既有线能力适应性分析 对

。

表6 新建线能力适应性分析 对/日

(2)惠农—银川段

惠农—银川段既有线线路平面条件已经达到200 km/h，经运量预测，既有双线满足研究年度客货运输能力需求。 因此，研究了以下三个建设方案。

①完全利用既有双线承担客货运方案

利用既有线承担通道内全部客货列车运输任务。按现行运输部门管理规定，本段客车最高运行速度为160 km/h，经计算，远期全日线路通过能力基本饱和，其黄金时段、高峰小时的城际客流适应性较差;虽然线路最高允许速度可达200 km/h，受运营部门“200 km/h 动车组与货物列车在区间‘不会面’”的运输组织限制，动车组须限速160 km/h，无法达速运行，严重影响旅客服务质量，研究后予以舍弃。

②利用既有线新建货运线形成客货分线方案

为满足动车组列车达到允许的最高速度200 km/h，并在通道内实现客货分线，新建惠农至银川南货运铁路，承担通道内全部货物列车，既有线改为客运专线。 根据前述货运量，单线虽可满足运输需要，但考虑其为包兰大通道的组成部分，同时为方便运输组织，故建议一次按双线建设，设计速度120 km/h。 惠农至银川运营长度约99 km，200 km/h 客车运行时分32.5 min，静态工程投资约60.75 亿元[13-14]。

③新建客运专线方案[15]

新建客运专线，既有线维持现状，通道形成四线格局。 客运专线承担动车组列车的运输任务，既有线承担货运和普速客车的运输任务。 惠农至银川运营长度约99 km，250 km/h 客车运行时分27 min，静态工程投资约75 亿元。

综合分析，利用既有线新建货运线形成客货分线方案虽然节省投资，但施工拨接口多、不确定因素多、对运营组织和安全影响较大，且运行时分增加5.5 min;而新建客运专线方案虽然投资较大，但其满足提高服务质量的要求，有利于吸引客流，能更好地兼顾城际功能;动车和普速客车分线运行，运输组织灵活;施工对既有线运营干扰小，便于施工组织，施工难度小。故推荐新建客运专线方案。

(3)京兰高铁通道呼包段规划方案研究

集包线设计为时速160 km 预留200 km 客货共线铁路，2014 年提速至200 km/h，是京兰高铁通道除包银段外仅存的动车组和普速客车共线运行段落，故从通道规划、运输组织等方面考虑，需结合京兰高铁通道研究其建设方案。

目前，呼包段为四线格局，集包线承担客运、动车组和普速客车共线运行，动车组列车最高运行速度为200 km/h，合计开行客车53 对;京包线承担货运，2014 年区段货流密度1.02×108t。 预测呼包通道近/远期货运量为1.1×108t、1.2×108t，由京包线承担;客车近/远期为121 对、142 对，由集包线承担;由于通道内客货运量较大，京包线除承担全部货运外，只能承担少量普速客车，剩余普速客车需在集包线上运行。 经检算，通道内京包、集包线远期能力基本饱和，而且动车和普速混跑，运营调整难度大。 综上所述，建议研究年度京兰高速呼包段利用既有集包线，在通道内预留新建六线条件[16]。

3 结论

根据预测通道客货运量水平，既有铁路线路规模、标准、地形条件等不同[17-18]，采用宏观定性分析和工程投资定量计算的研究方法，结合铁路运营部门现行的管理规定和常规做法，分段对包银铁路的建设方案进行了研究，确定包头至银川段建设方案采用新建客运专线，呼和浩特至包头段利用既有集包线、预留新建六线条件的方案。