兰新高速铁路衔接敦煌铁路通道方案研究

杨建勋

（中铁第一勘察设计院集团有限公司 线路运输设计处，陕西 西安 710043)

1 兰新高速铁路衔接敦煌铁路通道方案设置分析

1.1 敦煌地区铁路现状

敦煌市是我国著名的旅游城市，拥有以敦煌文化为主题的世界级旅游产业，在旅游旺季客流的需求量很大。为了构建高质量的“敦煌”品牌旅游集散地，实现酒泉市域内同城化发展目标，加强与兰州、嘉峪关、张掖等核心城市之间紧密联系，需要加强敦煌与外界间铁路通道建设[1-2]。目前，敦煌地区只有敦煌铁路(柳沟—敦煌)和敦格铁路(敦煌—格尔木)，设有敦煌站。敦煌铁路与敦格铁路是连接兰新铁路(兰州—乌鲁木齐)和青藏铁路(西宁—拉萨)通道的南北向线路，是国家中长期铁路网规划中的干线铁路。其中，敦煌铁路是单线电气化客货共线铁路，全长161.5 km，设双向疏解线与兰新铁路柳沟站接轨，设计速度为120 km/h，受到线路病害影响，目前旅客列车的旅行速度为60.6 ～ 81.5 km/h。敦煌—兰州的直达旅客列车经由敦煌铁路和兰新铁路运行，总运行里程1 123 km，耗时约11 ～ 15 h。

但是，由于敦煌地区铁路网络覆盖不足，难以满足旅客对旅行速度日益增长的要求；敦煌站与高速铁路网不连通，乘坐动车组旅客列车前往敦煌的旅客需要在嘉峪关南站或玉门站换乘敦煌铁路的普速旅客列车，或选择公路接驳的方式才能到达敦煌，旅游客流出行便捷性受到制约，对以旅游业为主导的经济发展产生一定影响。

为了提升敦煌地区的高速铁路可达性，亟需研究兰新高速铁路衔接敦煌铁路通道方案，即利用既有线路或新建客运专线，将敦煌站与兰新高速铁路(兰州西—乌鲁木齐)柳沟南站连接，将敦煌纳入全国铁路的动车组旅客列车开行覆盖范围。因此，可以考虑新建与既有敦煌铁路并行的柳沟南—敦煌客运专线，或改造既有敦煌铁路具备开行动车组旅客列车条件，以满足旅客出行需求，改善地区交通基础设施状况。

1.2 敦煌铁路通道适应性分析

（1）通道需求预测。敦煌铁路以旅客运输为主，2018 年开行旅客列车7 对/d，货物列车3 对/d，采用HXD1C 型机车，牵引质量为4 000 t。敦煌铁路线路病害及限速点较多，站间距较大，列车旅行速度低。随着敦格铁路的开通，敦煌铁路通道运量快速增长，既有敦煌铁路能力难以满足日益增长的运输需求。考虑敦煌地区客流构成和运输需求的差异性，敦煌铁路通道宜开行动车组旅客列车(占比60%左右)和普速旅客列车，可以满足多层次运输需求[1-5]。考虑动车组旅客列车的优势客流吸引区域和普速旅客列车的重点服务区域，确定动车组旅客列车的主要开行范围为敦煌至嘉峪关、兰州、西宁等地，普速旅客列车的主要开行范围为敦煌至西安、北京等地。敦煌铁路旅客列车需求预测如表1所示，敦煌铁路旅客列车近、远期预测的淡季和旺季波动较大。

表1 敦煌铁路旅客列车需求预测 对/dTab.1 Forecast of railway passenger traffic in Dunhuang Area

（2）通道能力适应性分析。如果新建敦煌客运专线，与既有敦煌铁路并行，承担敦煌地区主要客流，新建敦煌客运专线与敦煌铁路行车量预测如表2 所示。由表2 可知，敦煌通道能力富余量较大。

表2 新建敦煌客运专线与敦煌铁路行车量预测Tab.2 Capacity forecast of new Dunhuang passenger dedicated line and Dunhuang Railway

如果修建兰新高速铁路柳沟南站与敦煌铁路联络线，按单线改造既有敦煌铁路承担敦煌地区客货运量，经预测近期线路通过能力可以满足运输需求，而远期所有9 个区间的通过能力普遍不足，能力缺口7.7 ～ 21.6 对/d，需要对敦煌铁路进行增建二线扩能改造。敦煌铁路增建二线扩能方案能力适应性分析如表3 所示。

表3 敦煌铁路增建二线扩能方案能力适应性分析对/dTab.3 Capability adaptability analysis of new second line of Dunhuang Railway

由表3 可知，经过增建二线扩能改造后，敦煌铁路通过能力有较大富余，可以满足运输需求，彻底解决能力不足问题，提高列车运行质量。

1.3 敦煌铁路通道方案设置

为提升敦煌地区的铁路列车运行质量，考虑敦煌铁路通道能力及既有线路条件等因素，提出新建客运专线方案(方案I)和修建联络线与既有线扩能方案(方案II)，使敦煌铁路衔接兰新高速铁路，满足敦煌站始发的动车组旅客列车经柳沟南站上线兰新高速铁路运行的条件。兰新高速铁路衔接敦煌铁路通道的线路方案如图1 所示。

图1 兰新高速铁路衔接敦煌铁路通道方案Fig.1 Routes of connecting Dunhuang Railway with Lanzhou-Urumqi High-Speed Railway

2 兰新高速铁路衔接敦煌铁路通道方案分析

2.1 方案I

方案I 为新建客运专线方案。由于沿线地形较为平坦，新建敦煌至柳沟南客运专线与既有敦煌铁路基本并行布设。考虑运输集中管理和节省运营成本，线路引入敦煌铁路瓜州、敦煌2座客运中间站。线路建成后，敦煌—柳沟(南)的旅客列车和货物列车分线运行，与兰新铁路通道的客、货运组织配套承接，可极大改善区域交通条件[2]。

新建的客运专线从兰新高速铁路柳沟南站预留的柳沟南联络线道岔节点引出，在抵近敦煌铁路前，折向西南，上行线下穿兰新高速铁路后，在敦煌铁路与省道S314 之间与敦煌铁路平行向西延伸，至瓜州站与敦煌铁路并场设客运站，然后继续前行接入敦煌站，线路全长约158 km，设计速度为250 km/h，设既有柳沟南、瓜州、敦煌和芦草沟南站4 座车站，估算投资约98 亿元。新建客运专线建成后，将成为兰新高速铁路的重要集疏支线，分担敦煌铁路的旅客列车，敦煌铁路仅运行货物列车。方案I 新建客运专线和敦煌铁路的富余能力均较大，但新建高标准铁路投资巨大，与沿线人口基数、产业规模较小的现实情况难以匹配，且服务的客流有较明显的季节性波动，总量较小的客流明显难以支撑该条高标准铁路的市场化运营[3]。

2.2 方案II

方案II 为修建兰新高速铁路柳沟南联络线与既有线扩能方案，充分利用敦煌铁路既有设施设备，对敦煌铁路进行提速改造，对客运站进行高站台改造，新建动车停车场等设施，以满足动车组旅客列车开行条件。同时，修建柳沟南高速铁路与普速铁路联络线，连通兰新高速铁路与敦煌铁路，使动车组旅客列车可以顺畅跨线运行。方案II 可以充分利用兰新高铁的富余能力，开行敦煌始发上线兰新高速铁路的动车组旅客列车，进一步缩短嘉峪关、兰州至敦煌的旅行时间，提高运输服务质量，提升铁路对旅游客流的吸引力。柳沟南联络线方案如图2 所示，即上、下行联络线从兰新高速铁路柳沟南站引出，外包敦煌铁路正线疏解引入双塔站，实现敦煌铁路与国家高速铁路网的衔接。

敦煌铁路需要根据客、货运量的增长情况，结合既有敦煌铁路的设计标准，确定具体的扩能改造方案，使线路的通过能力与运输需求相匹配。因此，在修建柳沟南联络线的基础上，提出单线扩能方案(方案II-1)和增建二线扩能方案(方案II-2)。

2.2.1 方案II-1

方案II-1 为单线扩能方案。目前，敦煌铁路线路线形条件较好，满足160 km/h 速度对线形条件的技术要求，单线扩能重点需要进行线路病害整治，更换60N 新钢轨、III 型轨枕，铺设跨区间无缝线路，以及对路基沉降、沙害等条件不良的线路进行整治改造，解除限速点，全线提速至160 km/h速度标准，投资约为9.1 亿元。同时，将敦煌铁路货物列车牵引质量提高至4 500 t。通过模拟牵引计算分析，研究年度单线扩能方案能力适应性分析表如表4 所示。

由表4 可知，采用单线改造方案，近期线路通过能力可以满足运输需求，而远期区间通过能力缺口7.7 ～ 21.6 对/d，需要进一步扩能改造才能满足运输需求。

图2 柳沟南联络线Tab.2 Connecting line at Liugou South Station

2.2.2 方案II-2

方案II-2 为增建二线扩能方案。增建二线方案为既有线最大程度提高运输能力的改造方案，提高动车组旅客列车的运行速度，在牵引质量提高至4 500 t 的基础上，并行既有线增建敦煌铁路二线及进行相关提速技术改造。经研究，敦煌铁路增建二线列车运行速度可以达到160 km/h，投资约为46 亿元；如果将列车运行速度提升至200 km/h，投资约为58 亿元。这2 种速度方案均可满足运输需求，200 km/h 速度方案相比160 km/h 速度方案仅可以节约10 min；而从投资效益分析，对于非繁忙线路宜采用160 km/h 速度增建二线方案。

表4 研究年度单线扩能方案能力适应性分析表 对/dTab.4 Capability adaptability analysis of single line capacity expansion plan

2.3 方案比选

（1）方案I。优点：客货分线运行，运输快捷，客运服务品质高。缺点：①一次性投资高达98 亿，工程规模大，与客运量难以匹配；②在同一通道内维持2 条铁路同时运营，但客、货运量均较小，经济效益差，运营成本高，长期负债亏损运营，总体建设方案不合理；③占用土地资源多，对风沙地区地表扰动大，不利于环保；④为满足换乘需要，柳沟南站改造为客运站时因新设地道需穿越既有高速铁路6 股道线路和增加侧式站台，对既有线安全运营影响较大，施工困难，也不符合路网规划。

（2）方案II。优点：①与客货运量需求匹配协调，工期短、见效快，投资行为得当，建设方案与地区发展水平相适应；②从修建总体方案，充分整合利用既有线路能力，分步投资，具有先通到强、逐步加强的高度可实施性，可实现投资效益最大化。缺点：敦煌铁路是以客为主、兼顾货运的干线铁路，客、货共线运行对旅客列车运行存在一定影响，特别是旅游旺季期间对客运影响较大，但敦煌铁路长度较短，该影响在后期增建二线方案实施后将基本消除。

综上所述，以改造既有敦煌铁路为基础的方案II 具有明显的投资优势与可行性。改造后及与兰新高速铁路连接的敦煌铁路可以开行动车组旅客列车，敦煌至嘉峪关、酒泉的旅行时间可以缩短至2 h 左右，敦煌至兰州的旅行时间可以缩短至7.5 h左右，可以将嘉峪关、敦煌两地的旅游资源连为一体，能够加强酒泉、嘉峪关与敦煌三地交流[7]。同时，改造后的敦煌铁路可以将敦煌纳入全国高速铁路服务网络，有效扩大兰新高速铁路通道对西部纵深地区的覆盖度[1]，是提高敦煌铁路客运服务品质的最佳方案。因此，推荐选择近期采用方案II-1，即修建柳沟南联络线及既有单线扩能改造方案，远期适时实施方案II-2，即增建二线方案，作为兰新高速铁路衔接敦煌铁路通道的实施建议方案。

2.4 分阶段建设方案

综合项目情况和有限的建设投资能力，为早日改善敦煌市、瓜州县对外与酒泉市域内部交通，利用敦煌铁路将敦煌纳入全国高速铁路网的方案II可分以下3 个阶段稳步推进。

（1）修建高速铁路与普速铁路联络线。先修建兰新高速铁路柳沟南联络线及敦煌存车场等必要设施，满足动车组旅客列车在普速与高速铁路间跨线运行的条件，实现敦煌铁路与兰新高速铁路的运营衔接。柳沟南联络线总长度7.1 km，设大桥1 座、接轨车站1 处，投资1.9 亿元。其建设规模较小，在不到1a 的时间内即可建成投运。建成后，敦煌铁路旅客列车可以经由兰新高速铁路柳沟南站快速通达省会兰州及入疆直抵乌鲁木齐，实现投资效益最大化。

（2）敦煌铁路单线提速改造。在敦格铁路通车之前，按160 km/h 速度标准完成敦煌铁路单线提速技术改造，使旅客列车与兰新高速铁路对接，将敦煌至兰州的旅行时间缩短至8 h。

（3）增建敦煌铁路第二线。根据敦格铁路客、货运量增长和地方经济发展情况，充分利用铁路车流量密度较小的有利时机，在维持既有线运营的前提下，按160 km/h 或200 km/h 速度高标准增建敦煌铁路第二线。待二线建成，既有列车转线至新线运营后，对既有线进行换梁、路基加固及轨道升级改造，最终建成160 km/h 或200 km/h 速度标准的客货共线铁路，与兰新铁路和兰新高速铁路顺畅衔接。

3 结束语

修建敦煌铁路与兰新高速铁路之间的联络线和将敦煌铁路提速改造，是在较低投资条件下满足敦煌站开行至兰新高速铁路的跨线动车组列车运行条件，提高敦煌铁路客运产品的吸引力。为尽快改善敦煌市、瓜州县对外与酒泉市域内部交通状况，可以分阶段推进敦煌铁路增建二线改造工程，加快满足敦煌通道能力需求。由此可见，在完善与加强路网建设中，特别是在路网末端、经济欠发达地区，宜根据地区差异，着力通过联络线加强客运专线的辐射能力，兼顾各地均衡发展的需求，深入研究高速铁路网络的延拓方式[4]，将部分普速线路既有车站接入高速铁路网，加强高速铁路网的辐射范围[6-8]，提升铁路网末梢和经济欠发达地区的可达性，以满足区域经济发展及旅游资源开发的需求。