第二节 我国高速铁路建设与规划
一、高速铁路定义及技术标准
高速铁路在整个交通史上发展已经很多年。因为不同国家采用的技术和标准有所不同,近年各地的标准趋于接近。国际铁路联盟(UIC)的建议是指通过改造原有线路,使其设计速度达到200km/h,或新建线路的设计速度达到250km/h以上的铁路系统称为高速铁路。日本政府在1970年发布第71号法令,为制定全国新干线铁路发展的法律时,对高速铁路的定义是,凡一条铁路的主要区段,列车的最高运行速度达到200km/h或以上者,可以称为高速铁路。
我国国家铁路局对高速铁路的定义为:新建设计开行250km/h(含预留)及以上动车组列车,初期运营速度不小于200km/h的客运专线铁路。特点是新建异于既有线提速,时速不低于250km及客专性。
二、世界高速铁路发展简介
高速铁路是世界铁路的一项重大技术成就,它集中反映了一个国家铁路牵引动力、线路结构、高速运行控制、高速运输组织和经营管理等方面的技术进步,也体现了一个国家的科技和工业水平。高速铁路是社会经济发展和运输市场竞争的需要,它促进了地区经济的发展和城市化进程,在经济发达、人口密集地区的经济效益和社会效益尤为突出。
高速铁路经过近50年的发展,已经在日本、法国、德国、西班牙、意大利、中国、韩国等十几个国家投入运营,并在世界各国得到推广,很多国家纷纷规划建设高速铁路。在截至2014年9月1日,世界铁路联盟(UIC)统计世界上高速铁路总运营里程为22954km,在建12754km,近远期规划共计18841km。由于各国高速铁路线网结构、运输设备等基础条件和技术特点不同,运营组织特点也有所不同。
在世界高速铁路技术发展过程中,除了中国以外,最有代表性的国家有日本、法国和德国。
1.日本高速铁路发展
日本属于狭长形岛国,人口密度大,经济发达,是世界上首先拥有高速铁路的国家。日本的高速铁路是以新干线模式来发展的,即全部修建新线、旅客列车专用。
目前日本高速铁路的营业里程已经达到2664km,在建高速铁路里程为779km,并计划远期再修建179km的高速铁路。
日本高速铁路属于“建运分离”模式,高速铁路的运营公司同时负责高速铁路的维护。目前,日本高速铁路由东日本公司、西日本公司、东海公司和九州岛公司经营。其中,东海公司、西日本公司共同经营的东海道—山阳新干线为独立的封闭系统,不与其他任何线路连轨。线路上只运行高速列车,共分为“回声”号、“光”号和“希望”号三种类型。九州岛公司经营九州岛新干线。东日本公司拥有多条线路,列车分为“翼”号、“小町”号、“浅间”号、“MAX”号。通过对既有线的技术改造,小型新干线部分高速列车可下到既有线运行,部分列车在中间站有“分解”及“合并”作业。东京站是东日本公司的新干线和东海道新干线的重要车站,但两条线路并没有联络线,列车不能相互跨线运行,故东京站是日本最大的换乘站。
2.法国高速铁路发展
法国是世界上从事提高列车速度研究较早的国家,1955年即利用电力机车牵引创造了331km/h的世界纪录,在日本建成东海道新干线之后,他们开始从更高起点研究开发高速铁路并确定了适合本国国情的速度目标值。目前法国高速铁路的营业里程已经达到2036km,在建高速铁路里程为757km,并计划近、远期再修建2407km的高速铁路,高速铁路网以巴黎为中心,呈放射状。
法国铁路公司组织管理体系是在网运分离的模式下重组而成的。网运分离后,法铁公司是法国独家铁路运营商,委托路网公司对路网基础设施进行管理和维护。路网公司拥有铁路正线(包括桥隧)、接触网、信号和电讯设施,车站到发线、停留线(不包括动车段内线路),与基础设施管理有关的工房(如信号楼房等)、站台(站台上座椅、客运服务设施等除外)、旅客通道、相关土地以及露天雨棚等。其他设施均属法铁公司所有,法铁公司负责全部的客货运输业务。
3.德国高速铁路发展
德国是世界上较早研究高速铁路技术的国家。德国高速铁路发展的主要特点为客货混运,同时采用新旧线混用。德国高速铁路的发展面向三个方面的需要:实现国内的一体化联络;实现德国高速铁路网与欧洲高速走廊的联系;保证国际货运快速通道的构建。
德国铁路高速化,首先从经济发达的南北长距离干线开始,修建高速铁路和既有线提速改造同步进行。1970年制订了修建高速铁路的计划,从1973年开始修建慕尼黑—斯图加特和汉诺威—维尔茨堡的高速铁路,1991年5月竣工开通。到目前为止,德国新建并投入运营的高速线路为1352km,在建466km,规划建设324km;线路允许的最高运行速度为330km/h;既有线改造后可允许列车以200km/h速度运行的线路达到650km。
德国铁路实行网运分离的模式,铁路运输业务主要由5个公司开展,5个公司分别是铁路旅行和旅游公司(长途公司)、铁路地区短途客运公司、铁路车站和服务公司、铁路货运公司和铁路路网公司。
德国铁路短途客运占有重要的位置,2000年短途客运收入75.17亿欧元,长途客运收入34.63亿欧元,短途为长途的2.17倍;短途完成382亿人·km、长途完成362亿人·km;2000年平均每天开行短途列车28995列、长途列车1557列。
德国高速铁路采取“混合运输”模式,高速铁路线上不仅运行高速旅客列车,还运行速度较低的货物列车,适用于将既有线改建为高速铁路线的线路上。
三、我国高速铁路网建设与规划
如前所述,我国铁路发展快速运输,是从既有铁路提速开始的。曾经历了广深准高速铁路的建设与成功运营,尤其是从瑞典引进X2000摆式列车,客车的实际运行速度已超过200km/h,为我国铁路客运高速技术的发展打下良好基础。自1997年4月1日以来既有线铁路的6次大面积提速更加广泛地推动了我国客运高速技术的发展,在线路基础设施改善、技术装备进步和客货服务质量提高等方面取得了明显成效,不仅在社会上广为好评,而且为提高我国铁路客运速度和服务质量积累了丰富的技术管理和运输组织经验。尤其是2004年之后我国高速铁路的建设展开了新的一页。
归纳起来,我国高速铁路的规划与建设分为两个阶段。
1.“四纵四横”高速铁路网规划与建设
2004年1月,国务院通过了《中长期铁路网规划》,确定了“扩大规模、完善结构、提高质量、快速扩充运输能力、迅速提高装备水平”的铁路网发展目标。为了进一步适应国民经济发展的需要,于2008年对铁路网规划进行了调整。从而实现主要繁忙干线实现客货分线,基本形成布局合理、结构清晰、功能完善、衔接顺畅的铁路网络,运输能力满足国民经济和社会发展需要,主要技术装备达到或接近国际先进水平。其中“四纵四横”客运专线和城际客运系统成为最大亮点。
(1)“四纵四横”客运专线
①“四纵”客运专线
a.京沪高速铁路。京沪高速铁路纵贯京、津、冀、鲁、苏、皖、沪7省市,线路全长约1320km,设计速度350km/h;其中包括蚌埠—合肥、南京—杭州客运专线,贯通京津至长江三角洲东部沿海经济发达地区。
b.北京—武汉—广州—深圳客运专线。京广深客运专线从北京起,基本沿京广铁路南行,线路全长约2230km。设计速度350km/h,连接华北和华南地区。
c.北京—沈阳—哈尔滨(大连)客运专线。京哈客运专线是北京连接东北三省的重要客运通道,线路全长约1860km。设计速度350km/h,其中包括锦州—营口客运专线,连接东北和关内地区。
d.上海—杭州—宁波—福州—深圳客运专线。沪甬深客运专线是以客运为主兼顾货运的客运专线,线路全长约1660km。连接长江、珠江三角洲和东南沿海地区。
②“四横”客运专线
a.徐州—郑州—兰州客运专线。徐兰客运专线与既有陇海铁路平行,线路全长约1400km,是一条连接我国东部和西北地区的客运专线。
b.杭州—南昌—长沙—贵阳—昆明客运专线。杭长客运专线线路全长约680km,是一条横贯中国西中东部的客运专线,连接西南、华中和华东地区。
c.青岛—石家庄—太原客运专线。青太客运专线线路全长约770km,除开行客运列车外,还要负担一定量的货运列车,列车时速设计在200km以上,连接华北和华东地区。
d.南京—武汉—重庆—成都客运专线。宁汉蓉客运专线线路全长约1900km,连接西南和华东地区。
(2)城际客运系统
环渤海地区、长江三角洲地区、珠江三角洲地区城际客运系统,覆盖区域内主要城镇。
①环渤海圈快速客运系统
北京、天津为环渤海圈中心城市,均为直辖市,人口都在1000万人以上,两地旅游资源丰富。不同的经济结构,使其存在着很大的经济互补性。环渤海圈铁路快速客运系统以北京、天津为中心,北京—天津为主轴进行建设,形成对外辐射通路。
②长江三角洲快速客运系统
长江三角洲地区人口密集、经济发达,人员流动频繁。特别是作为直辖市和江苏、浙江省会的沪、宁、杭三市,经过改革开放以来的建设,已经实现了经济腾飞,三市之间及与苏州、无锡、常州、镇江、嘉兴等城市间的联系十分密切,蕴藏着巨大的客运需求。长江三角洲铁路快速客运系统以上海、南京、杭州为中心,上海—南京,上海—杭州为主轴,杭州—绍兴—宁波等为辅助线进行建设,逐步形成连接沪宁杭周边重要城镇的城际客运铁路网络。
③珠江三角洲快速客运系统
珠江三角洲地区经济发展迅猛,人员往来、物资交流日益增加,建设珠江三角洲铁路快速客运系统,对于加强珠江三角洲地区之间及其与香港、澳门特区的交流与合作,进一步提升香港、澳门特别行政区的国际竞争力具有十分重要的意义。珠江三角洲铁路快速客运系统以广州、深圳、珠海为中心,广深、广珠两条城际客运铁路为主轴进行建设,逐步向整个珠江三角洲经济区辐射。
(3)中长期铁路网规划(2008年调整)
中长期铁路网规划(2008年调整)如图1-2-1所示。在客运专线建设方面,在维持原“四纵四横”基础骨架不变的基础上,增加一批客运专线建设项目,城际客运系统由渤海湾、长三角、珠三角地区扩展到其他经济发达和人口稠密地区。
①在“四纵四横”客运专线基础上,建设南昌—九江、柳州—南宁、绵阳—成都—乐山、哈尔滨—齐齐哈尔、哈尔滨—牡丹江、长春—吉林、沈阳—丹东等客运专线,扩大客运专线的覆盖面。
②建设多个城际客运系统
由环渤海地区、长江三角洲地区、珠江三角洲地区城际客运系统扩展到长株潭、成渝以及中原城市群、武汉城市圈,实现小编组、高密度、公交化运输。
图1-2-1 我国中长期铁路网规划
(4)高速铁路建设
近些年来,我国铁路以实现2008年调整板《中长期铁路网规划》为目标,“四纵四横”高速铁路陆续开工建设、开通运营。截至2015年底,我国高速铁路运营里程已超过1.9万km,表1-2-4列出了各条高速铁路的信息。
表1-2-4 我国各条高速铁路的信息(来源:UIC)
续上表
续上表
注1:表中数据为2016年9月前开通运营的高铁线路资料。
2:表中最高速度是指高速铁路此阶段实际运营的最高时速。
高速铁路网的建成,奠定了我国现代化进程中最核心、最根本的基础,促进三大经济圈为主题、其他城市群为节点的经济联系和区域交流。可以实现我国铁路主要通道的客货分线,以解决困扰多年繁忙干线运输能力紧张的问题;另外,以此为主体并连接其他线路,形成我国铁路快速客运网,加速我国铁路的现代化发展。
2.“八纵八横”高速铁路网规划
2004年国务院批准实施《中长期铁路网规划》以来,我国铁路实现了快速发展。为加快构建布局合理、覆盖广泛、高效便捷、安全经济的现代铁路网络,更好发挥铁路骨干优势作用,推进综合交通运输体系建设,支撑引领我国经济社会发展,在深入总结原规划实施情况的基础上,结合发展新形势新要求,于2016年7月13日对《中长期铁路网规划》进行了调整。规划期为2016~2025年,远期展望到2030年。
为满足快速增长的客运需求,优化拓展区域发展空间,在“四纵四横”高速铁路的基础上,增加客流支撑、标准适宜、发展需要的高速铁路,部分利用时速200km铁路,形成以“八纵八横”主通道为骨架、区域连接线衔接、城际铁路补充的高速铁路网,实现省会城市高速铁路通达、区际之间高效便捷相连。
(1)构筑“八纵八横”高速铁路主通道
①“八纵”通道
a.沿海通道。大连(丹东)—秦皇岛—天津—东营—潍坊—青岛(烟台)—连云港—盐城—南通—上海—宁波—福州—厦门—深圳—湛江—北海(防城港)高速铁路(其中青岛至盐城段利用青连、连盐铁路,南通至上海段利用沪通铁路),连接东部沿海地区,贯通京津冀、辽中南、山东半岛、东陇海、长三角、海峡西岸、珠三角、北部湾等城市群。
b.京沪通道。北京—天津—济南—南京—上海(杭州)高速铁路,包括南京—杭州、蚌埠—合肥—杭州高速铁路,同时通过北京—天津—东营—潍坊—临沂—淮安—扬州—南通—上海高速铁路,连接华北、华东地区,贯通京津冀、长三角等城市群。
c.京港(台)通道。北京—衡水—菏泽—商丘—阜阳—合肥(黄冈)—九江—南昌—赣州—深圳—香港(九龙)高速铁路;另一支线为合肥—福州—台北高速铁路,包括南昌—福州(莆田)铁路。连接华北、华中、华东、华南地区,贯通京津冀、长江中游、海峡西岸、珠三角等城市群。
d.京哈—京港澳通道。哈尔滨—长春—沈阳—北京—石家庄—郑州—武汉—长沙—广州—深圳—香港高速铁路,包括广州—珠海—澳门高速铁路,连接东北、华北、华中、华南、港澳地区,贯通哈长、辽中南、京津冀、中原、长江中游、珠三角等城市群。
e.呼南通道。呼和浩特—大同—太原—郑州—襄阳—常德—益阳—邵阳—永州—桂林—南宁高速铁路,连接华北、中原、华中、华南地区,贯通呼包鄂榆、山西中部、中原、长江中游、北部湾等城市群。
f.京昆通道。北京—石家庄—太原—西安—成都(重庆)—昆明高速铁路,包括北京—张家口—大同—太原高速铁路,连接华北、西北、西南地区,贯通京津冀、太原、关中平原、成渝、滇中等城市群。
g.包(银)海通道。包头—延安—西安—重庆—贵阳—南宁—湛江—海口(三亚)高速铁路,包括银川—西安以及海南环岛高速铁路,连接西北、西南、华南地区,贯通呼包鄂、宁夏沿黄、关中平原、成渝、黔中、北部湾等城市群。
h.兰(西)广通道。兰州(西宁)—成都(重庆)—贵阳—广州高速铁路,连接西北、西南、华南地区,贯通兰西、成渝、黔中、珠三角等城市群。
②“八横”通道
a.绥满通道。绥芬河—牡丹江—哈尔滨—齐齐哈尔—海拉尔—满洲里高速铁路,连接黑龙江及蒙东地区。
b.京兰通道。北京—呼和浩特—银川—兰州高速铁路,连接华北、西北地区,贯通京津冀、呼包鄂、宁夏沿黄、兰西等城市群。
c.青银通道。青岛—济南—石家庄—太原—银川高速铁路(其中绥德至银川段利用太中银铁路),连接华东、华北、西北地区,贯通山东半岛、京津冀、太原、宁夏沿黄等城市群。
d.陆桥通道。连云港—徐州—郑州—西安—兰州—西宁—乌鲁木齐高速铁路,连接华东、华中、西北地区,贯通东陇海、中原、关中平原、兰西、天山北坡等城市群。
e.沿江通道。上海—南京—合肥—武汉—重庆—成都高速铁路,包括南京—安庆—九江—武汉—宜昌—重庆、万州—达州—遂宁—成都高速铁路(其中成都至遂宁段利用达成铁路),连接华东、华中、西南地区,贯通长三角、长江中游、成渝等城市群。
f.沪昆通道。上海—杭州—南昌—长沙—贵阳—昆明高速铁路,连接华东、华中、西南地区,贯通长三角、长江中游、黔中、滇中等城市群。
g.厦渝通道。厦门—龙岩—赣州—长沙—常德—张家界—黔江—重庆高速铁路(其中厦门至赣州段利用龙厦铁路、赣龙铁路,常德至黔江段利用黔张常铁路),连接海峡西岸、中南、西南地区,贯通海峡西岸、长江中游、成渝等城市群。
h.广昆通道。广州—南宁—昆明高速铁路,连接华南、西南地区,贯通珠三角、北部湾、滇中等城市群。
(2)拓展区域铁路连接线
在“八纵八横”主通道的基础上,规划建设高速铁路区域连接线,进一步完善路网、扩大覆盖。
①东部地区。北京—唐山、天津—承德、日照—临沂—菏泽—兰考、上海—湖州、南通—苏州—嘉兴、杭州—温州、合肥—新沂、龙岩—梅州—龙川、梅州—汕头、广州—汕尾等铁路。
②东北地区。齐齐哈尔—乌兰浩特—白城—通辽、佳木斯—牡丹江—敦化—通化—沈阳、赤峰和通辽至京沈高铁连接线、朝阳—盘锦等铁路。
③中部地区。郑州—阜阳、郑州—濮阳—聊城—济南、黄冈—安庆—黄山、巴东—宜昌、宣城—绩溪、南昌—景德镇—黄山、石门—张家界—吉首—怀化等铁路。
④西部地区。玉屏—铜仁—吉首、绵阳—遂宁—内江—自贡、昭通—六盘水、兰州—张掖、贵港—玉林等铁路。
(3)发展城际客运铁路
在优先利用高速铁路、普速铁路开行城际列车服务城际功能的同时,规划建设支撑和引领新型城镇化发展、有效连接大中城市与中心城镇、服务通勤功能的城市群城际客运铁路。京津冀、长三角、珠三角、长江中游、成渝、中原、山东半岛等城市群,建成城际铁路网;海峡西岸、哈长、辽中南、关中、北部湾等城市群,建成城际铁路骨架网;滇中、黔中、天山北坡、宁夏沿黄、呼包鄂榆等城市群,建成城际铁路骨干通道。
四、我国高速铁路运输组织特点
根据上述规划,我国高速铁路网正处于不断完善中,且已投入运营的线路时间都还不长,因此,运输组织模式还在不断探索和实践的过程中。在对国外高速铁路运输组织模式分析研究的基础上,并结合世界发达国家高速铁路运输组织发展方向,我国运输专家认为,在高速铁路网络建设与部分线路运营的时期内,高速铁路与既有线路应采取如下分工:高速铁路承担本线和跨线的大部分中长途客流,既有线承担货物运输和少量普速列车客流。因此,我国高速铁路在相当一段时间都作为客运专线使用,其运输组织模式采用不同速度的列车共线匹配运行的运输组织模式,最终发展为全高速运输组织模式。
同速度的列车共线匹配运行运输组织模式是指,客运专线上本线列车和跨线列车共线运行,除本线列车全部采用动车组外,跨线列车也采用动车组,但动车组的等级不同,其最高速度存在差异。从而形成不同速度的旅客列车共同在高速客运专线上运营的局面。
根据我国高速铁路网规划和发展情况,为扩大高速铁路网络服务范围,我国高速铁路可以采用高速列车下线、中速列车上线的运行模式,因此,对高速铁路的划分要充分考虑列车运行区段的不同,按照高速列车的运营管理可以将高速铁路上运行的列车分为本线、下线及跨线三个类型的旅客列车,其运输组织方式及考虑因素等都有一定差异。其中,本线列车是指全部在高速线上运行的高速列车,此类列车停站少,运营模式单一,速度最快;下线列车是指始发站或终到站一个在高速线并在高速线上运行一定距离的高速列车。这种列车要求高速线与既有线的紧密配合,也要求高速列车能同时在高速线和既有线上运行,速度比本线列车低;跨线列车是指始发站和终到站都不在高速线,但在高速线运行一定距离的列车。此类列车由于大部分距离都是在既有线上运行,因此,设计时速不会太高,在高速线上运行的速度也相对较低。
在目前运营实践中,高速列车只允许在高速铁路上运行,与既有铁路不跨线行车。随着高速线路之间的连接日益增多,网络效应不断扩大,客流量呈现出较快的增长趋势,2013年日均总客流量达到541.4万人,其中高速列车(包括D/G/C客流)的客流量达到了180.1万人,一些干线例如京沪高速铁路的年客流量增长达到了30.3%,京广高铁约为25%;在非高峰时期,高速列车运能可以基本满足需求,但节假日运能依然紧张。在面临巨大的客流需求情况下,干线通道,例如北京至上海,与京沪高速铁路平行的既有铁路上的旅客列车数量依然没有减少。随着2014年下半年南广、贵广、沪昆等多条高铁线路开通运营,整体路网的网络化效应进一步加剧,铁路于2014年12月调图后,开行旅客列车总数2673.5对,动车组列车1556.5对,客流量较2013年还将有进一步增长。目前我国高速列车开行的特点主要有:
(1)“不同速度的列车共线匹配运行”,旅行速度的不同主要表现在列车停站方式与停站次数上;这种共线运行的困难在于确定列车之间的合理速差。
(2)由于高铁火车站一般比较偏远,还存在“一城多站”的情况,因此尽量组织直达运输,一些列车的运行距离比较长,通过设置沿途停站可减少旅客换乘,避免换乘带来的不便。
(3)路网中一些大型车站的列车服务频率较高,例如北京南,上海虹桥等,一方面缩短旅客在枢纽内换乘不同方向列车的时间,一方面减少旅客乘车等待时间,有利于吸引客流。
(4)城际客运专线列车运行采取公交化的运营模式,车站之间的服务频率较高,旅客基本能做到“随到随走”,非常方便。
(5)针对高峰、平峰的客流量情况,运行图采取平日图、周末图、节假日图等分号运行图,以适应客流波动。未来可借鉴国外经验,采取长短编组结合的动车组开行方式,动车组可在车站灵活进行重联与分解,适应不同方向、不同区段客流量的大小,合理高效地利用运能。
(6)高速铁路采取夜间维修方式,白天列车上线运行时间一般为7:00~23:30,夜间不行车。在2014年12月新调整的运行图中,2015年1月1日起至3月15日,在北京至广州、深圳间,上海至广州、深圳间,增开8对高铁动卧夕发朝至列车,则适当调整了夜间维修天窗。