宝中铁路平凉南至中卫段扩能改造运量预测研究

郎志峰

(轨道交通工程信息化国家重点实验室(中铁一院),陕西 西安 710043)

宝中铁路是新亚欧大陆桥的辅助通道,系陆桥通道的组成部分,路网中东联陇海铁路,西经包兰、干武铁路与兰新铁路相接,是连接西北地区与西南、华东、华南的重要通路。1989年宝中铁路开工建设,1996年7月经国家验收,随后交付西安和兰州铁路局运营[1-3]。

经过多年的运营,既有宝中铁路出现了较多问题,其主要薄弱环节如下:

(1) 单线运输能力紧张,已不能适应客货运输发展需求。目前宝中铁路平凉南至中卫段图定货物列车20对/日,旅客列车7对/日,通过能力利用率达96.0%,处于超饱和状态,已不能适应客货运输发展需求,更难以适应春运、暑运、“五一”、“十一”等节假日客流增加等运输市场波动,这直接影响了宁夏回族自治区物资外运及西北地区与华东、中南地区的物资交流。随着区域经济的快速发展,这种状况与其路网地位和区域经济发展对铁路运输的需求极其不适应,成为区域路网中的瓶颈。为从根本上解决这种状况,必须尽快增建第二线,形成双线快速、大能力通道,从而彻底解决通道运输能力紧张、运输质量低下的局面[4-5]。

(2) 列车运行速度较低无法适应市场竞争需要。宝中铁路现状货物列车平均旅行速度只有27.7 km/h;旅客列车的平均旅行速度只有59.0 km/h。现状列车运行速度无法适应快速通道的要求,旅客运输无法满足“方便、舒适、快捷”的要求,在一定程度上制约了铁路在运输市场中与其他运输方式的竞争。

(3) 客货运输质量不能满足运输市场的需求。由于现有能力紧张,线路允许速度较低,造成该线客货运输质量较低。从现行客货列车开行情况来看,本线客货运输组织形式单一,快速客车、快运货车开行数量极少。旅客列车运行速度低、在途时间长;货物列车运输手段落后、送达速度慢,需求与供给的矛盾突出。增建二线后,通过提速改造,提高列车速度,积极发展多样化快速运输,以满足不断增长的运输要求[6-9]。

通过对宝中铁路平凉南至中卫段运营中存在的问题进行深入分析研究,对其实施扩能改造的重要意义主要体现在以下6个方面[10-13]:

(1) 提高既有路网运输质量,加大六盘山集中连片特困地区扶贫开发力度;

(2) 拓展高标准动车运输服务范围,实现国家“高铁红利”向西部欠发达地区纵深覆盖;

(3) 构筑区际大能力通道,积极推进丝绸之路经济带铁路运输骨干通道建设,提高通道畅通性和可靠性;

(4) 满足国家提质增效战略要求和铁路“强基达标、提质增效”可持续发展;

(5) 促进沿线资源开发,建设陇东能源化工基地;

(6) 完善宁夏回族自治区南北向快速客运通道,实现宁夏回族自治区五市同城化。

综上分析,对宝中铁路实施扩能改造建设是非常必要的。

1 既有线概况

1.1 地理位置及径路

宝中铁路位于陕西省、甘肃省和宁夏回族自治区境内,途经宝鸡、平凉、固原、吴忠和中卫,纵贯陕、甘、宁三省区14个县市。既有线全长498.540 km,其中陕西、甘肃、宁夏境内分别为115.2 km、93.576 km和289.764 km。

宝中铁路平凉南至中卫段从平凉南引出,与既有宝中铁路并行沿泾河溯流而上,穿越六盘山后沿清水河与既有宝中铁路并行而下,跨黄河后于包兰铁路柳家庄站接轨,后利用包兰铁路引入迎水桥编组站。既有线全长332.765 km,其中甘肃、宁夏境内分别为43.0 km和289.765 km。

1.2 既有线主要技术标准

铁路等级:国铁Ⅰ级;

正线数目:单线;

限制坡度:千河至固原13‰、固原至中卫6‰;

最小曲线半径:一般800 m、困难400 m;

牵引种类:电力;

机车类型:韶山7C型电力机车,和谐D2型电力机车;

牵引质量:4 000 t,普超4 200 t;

到发线有效长:850 m;

闭塞类型:继电半自动闭塞。

2 项目客运量预测

2.1 宝中铁路现状客运量统计

2015—2017年宝中线平凉南至中卫段开行客车7对,客流密度由2015年的204万人下降至2017年的165万人。2015—2017年区段客车对数及客流密度统计结果见表1。

表1 区段客运量统计

研究分析发现,通道内客流密度下降主要是因为开行客车较少,且以通过客车为主,在沿线停靠时间多在凌晨,沿线居民出行不便所致。研究年度随着吸引区旅游市场的进一步开发、交通基础设施的进一步完善以及人民收入增加带来的旅游意愿的提高,吸引区旅游客流将继续稳步增长,同时,务工和商务等客流也将进一步增长。

2.2 区域客运量预测

根据2017年区域统计公报数据,区域共完成全社会客运量50 393 万人次,其中铁路客运量5 117 万人次,占比约10.2%;公路客运量44 598 万人次,占比约88.5%。随着西部大开发战略的实施,区域经济的发展,研究年度区域运输需求更加旺盛,铁路客运量将有较大的增长空间[14-15]。根据区域旅客出行特点及人口、产业等相关规划,结合区域铁路历年客运量数据分析,采用弹性系数、指数平滑、线性回归等多种方法综合分析,预测远期区域将完成全社会客运量84 828 万人次,其中铁路客运量10 975 万人次,占比约12.9%;公路客运量65 994 万人次,占比约77.8%。区域全社会客运量预测结果见表2。

表2 区域全社会客运量预测

2.3 项目客运量预测

根据对区域客运量和起讫点流向分布预测(OD,origin-destination),结合通道的功能定位,综合考虑相关路网的建成对该项目的影响,预测通道合理承担的客流。客运量按趋势、转移、诱增3部分分别预测。

(1) 趋势客运量预测 随着人民生活质量的提高,人均收入的增加,消费结构和消费观念将出现显著变化,消费市场日趋扩大;假日经济繁荣,旅游市场潜力巨大,出行需求明显增加,且对运输质量的要求不断提高。同时考虑全国人口将在2028年达到峰值,因此,本线客运量在2030年后增幅明显趋缓。在现状OD的基础上,根据铁路总体发展规划及客流增长趋势,预测未来趋势客运量(见表3)。

表3 趋势客流预测

(2) 转移客运量预测 沿线地区内目前客运主要以公路、铁路2种输方式为主。随着项目的实施,通道运输能力和服务质量将有所改善,使铁路运输的效用函数值发生变化,提高铁路客运竞争力,从而使铁路在通道中承担的运量份额产生变化,LOGIT(评定)模型计算出项目实施前后各种运输方式份额的变化,并由此计算通道中公路转移到铁路的运量(见表4)。

表4 转移客流预测

(3) 诱增客运量预测 项目实施后,旅客的广义成本发生变化,对旅客来说得到更多的效用,从而诱增部分旅客的出行。另外,沿线交通条件改善,特别是银川至固原动车组的开行,缩短了城镇间的时空间隔,诱增部分城际客流。考虑区域间的广义费用,按“有无对比”原则,采用重力模型计算各OD的诱增率,研究年度诱增客流密度见表5。

(4) 客流密度预测汇总 根据上述对该项目趋势客运量、转移客运量、诱增客运量的预测,综合得出研究年度客流密度(见表6)。

表5 诱增客流预测

该线客流密度最大区段为中宁南至固原段,预测研究年度中宁南至固原段承担客流主要由2个部分构成:第1部分为省内城际客流。该线是宁夏回族自治区城际铁路网的重要组成部分,是石嘴山-银川-吴忠-中宁-固原客流主通道的组成部分,远期本线承担省内城际客流量为208万人,占比为42%。第2部分为跨区长途客流,该线是新亚欧大陆桥的辅助通道,主要承担武威及以远地区与西安及以远地区间以及宁夏与关中、西南、华东、中南地区间的跨区长途客流,远期本线承担的跨区长途客流量为287万人,占总客运量的58%。

(5) 客车对数预测 根据旅客运输的特点,研究年度将以中短途客车为主,固原至中宁南段将开行固原-银川的动车。该线中长途普速客车主要采用16辆编组,每列车年输送旅客24～28万人;短途客车以8辆编组动车组为主,每列车年输送旅客15～18万人。以“按流开车”为原则,根据客流密度和旅客列车输送能力,计算客车对数(见表7)。

3 项目货运量预测

3.1 宝中铁路现状货运量统计

通过对既有宝中线近6 a货流密度进行统计分析,2013年货流密度达到最大,上行密度达到2 111万吨,2014—2015年受国内外整体经济形势影响,货运量下降明显。2017年上行货流密度上升至1 560 万吨,其中煤炭、钢铁、集装箱、石油分别为408万吨、248万吨、179万吨、169万吨,分别占上行密度的26.1%、15.9%、11.5%、10.8%;下行货流密度为1 077 万吨,其中集装箱、煤炭、化肥分别为394万吨、197万吨、80万吨,分别占下行密度的36.6%、18.3%、7.4%。2012—2017年宝中线区段货流密度统计结果见表8。

表7 客车对数预测

表8 区段货流密度统计

3.2 区域货运量预测

根据2017年区域统计公报数据,区域共完成全社会货运量105 494 万吨,其中铁路货运量12 580 万吨,占比约11.9%;公路货运量91 776 万吨,占比约87.0%。随着区域产业结构的优化、“一带一路”倡议及国家西部大开发战略的深入实施,区域铁路货物发到运量均保持增长趋势。预测远期区域将完成全社会货运量189 731 万吨,其中铁路货运量29 709 万吨,占比约15.7%;公路货运量144 405 万吨,占比约76.1%。区域全社会货运量预测结果见表9。

3.3 项目货运量预测

铁路货运量一般分为地方运量和通过运量,地方运量是沿线各车站产生和消失的货运量,通过运量是通过线路的货运量[16-17]。

(1) 地方运量预测 宝中铁路沿线地区资源丰富,亟待开发,由于受到环境保护、交通条件等制约,资源开发规模较小。项目沿线主要有固原市、平凉市、同心县、彭阳县、中宁县等人口聚集地,以及固原盐化工业示范区、平凉工业园区、华亭煤矿、固原王洼煤矿等工矿企业。项目的实施将提高沿线地区交通运输能力,促进沿线地区资源和工业的适度有效开发和发展。

表9 区域全社会货运量预测

根据沿线产业规划和主要工矿企业运量调查情况,预测此线2025年发到总量为1 356 万吨,其中到达量为591 万吨,发送量为766 万吨;2030年发到总量为1 569 万吨,其中到达量为690 万吨,发送量为879 万吨;2040年发到总量为1 832 万吨,其中到达量为812 万吨,发送量为1 020 万吨。发送货物主要为煤炭、粮食、矿建材料、盐、水泥等;到达货物主要为煤炭、石油、非金属矿石、粮食、矿建材料等。研究年度对主要车站货物发到量预测见表10。

(2) 通过运量预测 通过对相关运输路径比较及相关通道运输能力适应情况进行分析,研究确定宝中铁路在路网中主要承担武威及以远地区与西安及以远地区间交流、宁夏及蒙西部分地区与西南、中南及华东地区间交流。根据区域内相关货运通道功能分工,预测该线承担的通过运量。

根据我国《能源发展“十三五”规划》及《煤炭工业发展十三五规划》,清洁能源替代步伐加快,预计到2020年煤炭消费比重将由2015年的64%下降到58%以下;控制宁东煤炭基地生产规模,以就地转化为主,重点满足宁东-浙江输电通道和宁东煤制油等新增用煤需求;新疆煤炭基地生态环境脆弱,市场相对独立,以区内转化为主,少量外调;黄陇基地适度建设大型煤矿,补充川渝等地区供应缺口。

表10 主要车站货物发到量预测

因此,考虑研究年度新疆、宁夏煤炭以就地转化为主。此外,该线承担部分庆阳矿区的煤炭外运量,随着庆阳矿区的煤炭开发,环县至中川铁路建成,该段近、远期将承担200万吨和300万吨的庆阳煤炭外运量。随着“一带一路”、西部大开发的深入推进,钢铁、煤化工产品及集装箱运量将保持较快增长。

综上分析,预测2025年、2030年、2040年该项目上行通过运量分别为1 578 万吨、1 920 万吨、2 335 万吨,主要为集装箱、钢铁、煤炭、石油、化工品、粮食等;下行通过运量分别为1 060 万吨、1 195 万吨、1 405 万吨,主要为集装箱、钢铁、化肥农药、化工品、粮食等。主要通过货运量构成见表11。

表11 通过货运量构成

(3) 区段货流密度汇总 根据上述预测的地方运量和通过运量及流向,通过铺画货流图,得到本线区段货流密度。区段货流密度见表12。

表12 区段货流密度

4 客货运量汇总

根据客货运量预测结果,全线区段货流密度、旅客列车对数汇总见表13。项目建成后,通道综合交通得以加强完善,远期通道内铁路承担客运量占通道客运总量的份额将达到38.5%,铁路承担货运量占通道货运总量的份额将达到54.3%,成为通道骨干运输方式。

5 结语

通过对宝中铁路在国民经济及区域路网中所承担的功能进行分析,综合运用多种预测方法对项目客货运量进行系统预测,研究成果对项目的主要技术标准及建设方案的确定具有重要的参考价值,具体表现在以下4个方面:

(1) 宝中铁路是新亚欧大陆桥的辅助通道,是宁夏与陕西、西南、华东、中南地区货物交流的主通道,是宁夏城际铁路网的重要组成部分,对其进行扩能改造是十分必要的。

(2) 根据预测,2030年、2040年项目客流密度将分别达到392万人/年、495万人/年,开行旅客列车对数分别为20对/日、26对/日。

表13 区段货流密度及客车对数汇总

(3) 根据预测,2030年、2040年项目货流密度将分别达到2 507万吨/年、3 033万吨/年。

(4) 为满足区域社会经济发展及沿线地区客货运输需求,应选择对既有宝中铁路进行病害整治并提速改造,同时增建二线的扩能改造方案[18]。