西法城际铁路动车组编组辆数及选型研究

方 华

FANG Hua

（中铁第一勘察设计院集团有限公司 陕西省铁道及地下交通工程重点实验室，陕西 西安 710043)

1 西法城际铁路列车开行模式

1.1 西法城际铁路

西安至法门寺至机场城际铁路(以下简称“西法城际铁路”)是关中城市群城际铁路网的重要组成部分，是关天经济区重要的交通基础设施。西法城际铁路将沿线著名旅游景点与西安咸阳机场、西安北站、新西安南站等大型综合交通枢纽连接，与国家铁路网互联互通，可以充分利用既有线网设备和资源，节省投资规模，投资效益好。

西法城际铁路的功能定位是关中城际铁路网中的骨干线路和旅游环线，可以为关中城际铁路网沿线主要旅游景点的旅客提供快速、便捷、舒适、环保、公交化的服务。根据功能定位，西法城际铁路主要承担沿线各区县间、各区县与关中城市群核心城市西安间的客流[1]，并通过西安铁路枢纽及相关城际铁路网通达铜川、韩城、渭南、商洛等关中城市，辐射安康、汉中方向，可以兼顾跨线城际客流。

1.2 列车开行方案

根据研究年度客流量预测结果，按照最大限度满足旅客出行要求、合理利用铁路技术设备、提高运输服务质量、“按流开车”的原则[2]，结合列车年输送能力、满员率及客流波动系数[3]，西法城际铁路列车开行方案如表1 所示，西法城际铁路区段客流量及旅客列车对数如表2 所示。

由表2 可知，西法城际铁路开通初期客流量较低，为培育沿线客流，应适当地提高旅客列车在沿线各站服务频率[4]。但是，由于西法城际铁路的旅客列车运行距离较长，站间距较小(平均站间距仅为13 km)，如果开行“站站停”列车，会因为列车频繁停车和起动导致列车旅行速度降低。为此，西法城际铁路上全部开行城际动车组列车，运行的城际列车采用“大站直达”及“交错停站”模式，与关中地区其他城际铁路及国家铁路间互开跨线列车的运输模式。

表1 西法城际铁路列车开行方案Tab.1 Train operation scheme of Xi’an-Famensi Intercity Railway

表2 西法城际铁路区段客流量及旅客列车对数Tab.2 Passenger flow density and passenger train pairs of Xi’an-Famensi Intercity Railway

1.3 动车组交路

根据客流需求及列车开行方案，需要开行新西安南站至西安北站的环线列车，以及新西安南站至太白山、宝鸡间的列车[5]。在动车组交路方面，西安南动车运用所配属的动车组担当新西安南至西安北、太白山、宝鸡间的动车组交路，以及宝鸡南至西安北、韩城、延安(榆林)及其以远的动车组交路。具体的动车组选型应充分结合线路功能定位、旅客列车开行方案、站间距离、运输组织、机车交路、编组辆数等因素确定[6]。西法城际铁路动车组交路图如图1 所示。

图1 西法城际铁路动车组交路图Fig.1 Routing diagram of EMUs of Xi’an-Famensi Intercity Railway

2 西法城际铁路动车组编组辆数

《城际铁路设计规范》[1]规定，城际动车组编组不大于8 辆。如果仅从客流角度分析，西法城际铁路的客流量相对较小，宜采用小编组、高发车频率的运营模式。但由于西法城际铁路需要利用银西高速铁路引入西安枢纽，如果采用小编组、高发车频率的模式，将会大量占用银西高速铁路西安北至乾县区段的通过能力[7]，对银西高速铁路的列车运行组织产生不利影响。为此，需要对动车组的编组辆数进行研究。

西法城际铁路主要客流为西安至沿线各城镇、旅游景区等经济组团间的城际客流，跨线客流量较小。根据此特点，暂不考虑开行长途跨线动车组列车，仅开行短途城际动车组列车以及关中城际网间的跨线动车组列车。结合2025 年、2030 年和2040 年的客流量情况，重点研究动车组的4 辆、6 辆和8 辆编组方案。

2.1 编组方案服务频率

考虑采用不同编组辆数，高峰小时及全日本线列车对数及服务频率如表3 所示。

表3 高峰小时及全日本线列车对数及服务频率Tab.3 Train numbers and service frequency in peak hours and all day

由表3 可知，当列车的编组辆数为8 辆时，旅游旺季客流量最大的新西安南至太白山区段2025 年全日行车量为29 对/d，高峰小时行车量为5 对/h；2030 年全日行车量为37 对/d，高峰小时行车量为6 对/h (大站停列车3 对/h，交错停列车3 对/h)。按列车在沿途中间站停站的概率为50%考虑，大站的服务频率为4.5 对/h，小站的服务频率为1.5 对/h，各站的服务频率偏低。如果列车采用4 辆或6 辆编组，开行列车对数较多，服务频率可以提高1.5 ～ 2 倍，旅客乘车便捷性明显提高。

2.2 通过能力影响

采用4 辆或6 辆编组时，动车组旅客列车开行数量增加，会影响银西高速铁路能力，需要分析不同编组辆数对银西高速铁路通过能力的影响，以判断银西高速铁路的通过能力对西法城际铁路采用不同编组辆数的适应性[8]。银西高速铁路西安北至乾县区段能力适应性如表4 所示。

由表4 可知，采用4 辆编组，银西高速铁路西安北至乾县区段2030 年最大通过列车对数为106对/d，运输能力已经接近饱和；2040 年最大通过列车对数为150 对/d，能力不足。采用6 辆编组时，该区段2030 年最大通过列车对数为94 对/d，通过能力尚可以满足需要；2040 年最大通过列车对数为133 对/d，受银西高速铁路列车开行方案的影响，西法城际铁路列车高峰小时发车能力严重受限，区段运输能力不能满足需要。

综上所述，如果仅从客流方面考虑，2025 年、2030 年客流相对较小，开行小编组列车利于提升沿线各站服务频率，最大程度地吸引客流上线乘车，发挥投资效益。但是，采用4 辆或6 辆编组，2040 年利用银西高速铁路西安北至乾县区段运输能力不足。为此，结合城际铁路设计规范[9]，列车编组设计为8 辆，同时为适应客流特点，便于动车组灵活使用[10]，开行部分新西安南至太白山间的4 辆小编组列车。

3 西法城际铁路动车组选型

目前，国内动力分散式电力动车组主要有运行速度为160 ～ 200 km/h 的CRH6-160 及CRH6-200型，运行速度为250 km/h 的CRH1 型、CRH2-250型及CRH5 型，运行速度为350 km/h 的CRH2C 型及CRH3C 型，运行速度为380 km/h 的CRH380 型。上述动车组目前均采用8 辆编组或16 辆编组。将来我国还将在8辆编组的CRH6型动车组的基础上，研发4 至8 辆编组、运行速度覆盖140 ～ 250 km/h 的城际动车组。结合关中城际铁路网规划、动车组开行方案、城际线路及与城际线路互联互通的国家铁路线路主要技术标准，研究西法城际铁路的动车组选型。

表4 银西高速铁路西安北—乾县段能力适应性Tab.4 Adaptability of Xi’an-Qianxian section of Yinchuan- Xi’an High-Speed Railway

3.1 动车组选型原则

（1）经济性原则。对于8 辆编组动车组，160 ～200 km/h 动 车 组 价 格 约 为1.0 亿 ～ 1.2 亿 元/列，250 km/h 动车组价格约为1.36 亿元/列，350 ～ 380 km/h 动车组价格约为1.90 亿元/列。在满足需求的前提下，考虑经济性，应选用单列动车组价格较低的型号。

（2）线路匹配原则。动车组的运行速度目标值对线路的通过能力有一定的影响。对于跨线运行的动车组，需要分析动车组型号与相关线路的通过能力适应性。

（3）客流适应性原则。对运输距离相对较短的城际铁路，由于CRH6 型动车组编组相对灵活，车辆载客量大，车门多且车门相对较宽[11]，更适合大量的短途城际客流运输。但是，对运输距离相对较长的线路，客流对乘坐舒适性的要求相对较高，应选择舒适度较高的其他类型动车组。

3.2 动车组选型分析

根据目前动车组发展趋势，结合上述动车组选型原则及具体开行方案，结合本线运输特点，综合比选本线的动车组选用类型[12]，并分别按照城际路网内列车及与国家铁路城际跨线列车进行研究。

3.2.1 本线列车

根据功能定位和主要技术标准，西法城际铁路的速度目标值为200 km/h。除了CRH6-160 型动车组外，其他类型的动车组（如CRH1，CRH2，CRH3A，CRH5，CRH6-200）均可以满足速度目标值的要求。从以下方面分析选用各种类型动车组的优点和缺点。

（1）经济性。相比一列运行速度为200 km/h 的8 编组动车组，一列运行速度为250 km/h 的8 编组动车组的价格高13%，而一列运行速度为350 km/h的8 编组动车组价格高58%。由于本线的城际列车不跨线运行，选择较低速度的动车组可以节省投资。

（2）载客量。城际铁路客流的平均出行距离不长，对舒适性的要求比长途客流低。通过比较分析，8 辆编组的CRH1，CRH2，CRH5 型动车组定员约为500 ～ 600 人/列，超员率仅为10% ～ 15%。8 辆编组的CRH6-200 型动车组的额定载客量(座席)为586 人/列，超员载客量(座席+4 人/m2)为1 506 人/列，超员率可以达到160%。因此，CRH6-200 型动车组可以更好地适应城际旅客的需求。

（3）城际列车运营特性。西法城际铁路平均站间距离为13 km，最小站间距离为8.7 km，以服务短途旅客为主[13]。因此，选用的动车组型号应具备大载客量、易流动、乘坐舒适性较高、具备快速起停能力的特点。CRH6 型动车组列车是为城际铁路专门研发的新型动车组，可以满足载客量大、快速乘降、快起快停的运营要求。

（4）编组辆数。西法城际铁路2025 年和2030年最大区段客流量分别为483 万人/a 和715 万人/a，客流水平较低，如果按客流需求全部开行8 辆编组列车，2025 年和2030 年列车开行对数仅为29 对/d 和42 对/d，服务频率低，客流吸引能力弱，影响市场竞争力。而开行小编组列车有利于提升沿线各站服务频率[14]，最大程度地吸引客流上线乘车，发挥投资效益。综合上述分析，列车编组确定为8 辆。同时，为了适应客流特点，便于动车组灵活使用，可以在新西安南至太白山区段开行部分编组量数为4 辆、采用CRH6 系列的小编组列车。

（5）节能环保。CRH6 采用轻量化设计，运行能耗较低。为了降低轮轨磨耗，采用轻量化转向架，空气动力学性能优良，振动噪声低，对环境的影响小。

综上所述，从经济性、载客量、城际铁路运营特性、编组辆数及节能环保5 个方面考虑，西法城际铁路本线列车的动车组应选择运行速度为200 km/h 的CRH6 系列动车组。

3.2.2 关中城际路网跨线列车

关中城际铁路网线路速度基本为200 ～250 km/h。根据西法城际铁路与西韩城际铁路(西安北—韩城东)、阎机城际铁路(富平阎良—西安咸阳国际机场)3 条城际线路速度目标值研究结论，西法城际铁路的速度目标值为200 km/h，西韩城际铁路、阎机城际铁路的速度目标值为250 km/h。从关中城际网列车开行方案分析，西韩城际铁路、阎机城际铁路与西法城际铁路两两之间均开行跨线列车。西法城际铁路与阎机城际铁路、西韩城际铁路间的跨线列车运行距离长，客流舒适性要求高，宜 采 用CRH1，CRH2，CRH3A 或CRH5 型 动 车组，在银西高速铁路区段以250 km/h 的速度运行，在西法城际铁路乾县至法门寺段降速至200 km/h运行。因此，西法城际铁路与阎机城际铁路、西韩城际铁路的跨线列车宜采用速度等级为250 km/h的CRH1，CRH2，CRH3A 或CRH5 型动车组，按CRH2 型推荐。

3.2.3 国家铁路网跨线列车

西法城际铁路的运营模式为委托代管模式，与国家铁路网互联互通，跨线列车采用的动车组型号可以结合开行方案，与衔接的城际铁路及国家铁路统一配置使用，以便运输组织及管理维护。西法城际铁路与国家铁路网之间的跨线列车主要为西法城际铁路与西延高速铁路之间的跨线列车。跨线列车经西延高速铁路、银西高速铁路、西法城际铁路运行。西延高速铁路的速度目标值为350 km/h，而银西高速铁路速度目标值为250 km/h(预留提速条件)。从减小对银西高速铁路能力影响、减少速差、便于运输组织等方面考虑，西法城际铁路与银西高速铁路的跨线列车采用相同的速度等级，即速度等级为250 km/h 的动车组。2040 年，如果银西高速铁路提速至350 km/h，西法城际铁路可以视运量增长情况，适时采用与银西高速铁路相同速度等级的动车组。

4 研究结论

（1）本线城际列车选型和编组量数。从经济性、载客量、城际铁路运营特性、编组辆数及节能环保等方面对本线城际列车所采用动车组进行分析，本线城际列车动车组选择时速200 km/h 的CRH6 系列。列车编组设计为8 辆，同时为适应客流特点，便于动车组灵活使用，开行部分新西安南至太白山间的4 辆小编组列车。

（2）跨线列车选型。西法城际铁路与阎机城际铁路、西韩城际铁路的跨线列车采用250 km/h 速度等级的动车组。本线与西延高速铁路间的跨线列车按350 km/h 以上速度等级动车组考虑，本线与银西高速铁路(西安北至乾县段)间的跨线列车，按与银西高速铁路相同速度等级的动车组考虑。