（交通运输规划与管理专业论文）成渝城际客运专线速度目标值研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第l 页 ! i l i ll i i 摘要 城际客运专线具有用地省、运能大、污染少、快速、准时及舒适的特点。随着我 国经济的发展，形成了几个区域城际轨道交通网，在这些经济区域内，城际客运专线 能从整体上提高区域内运输效率和服务水平，进一步促进经济发展。 速度目标值是高速客运专线行车技术的核心参数，也是客运专线在与其他旅客运 输方式竞争中显示其优越性的基本条件，同时客运专线的土建设计标准、机车车辆制 造、行车控制技术、运量及经济分析等问题的研究和实施均要以速度目标值为基础。 论文首先基于国内外客运专线速度目标值现状及发展趋势，确定了客运专线速度 目标值研究的技术经济方法。针对客流的构成状况和旅客出行目的、出行距离，参照 成渝通道内其他运输方式旅行时间，对旅客出行的时间目标值进行了选择：其次，通 过对影响基础设施速度目标值的土建投资、动车组投资、运营成本、旅客节约时间价 值以及运价水平与旅客支付能力等因素进行分析，同时按照效益最大化原则，采用差 额净现值法比选各个方案，得出最佳的基础设施速度目标值，并对其适应性进行探讨； 再次，对列车种类进行研究，通过列车对线路能力、经济效益和时间目标值影响分析， 得出各类别列车的速度目标值；最后，通过分析客运专线速度目标值与列车票价率对 旅客出行选择行为和客运专线运营效益的影响，以铁路部门效益最大化和旅客出行广 义最小费用最小化建立双层规划模型，通过迭代算法得出成渝城际的最佳运营速度。 关键词：客运专线；速度目标值；动车组；差额净现值；双层规划 西南交通大学硕士研究生学位论文第l i 页 a b s t r a c t b yc o n t r a s tw i t hh i g h w a yo rf r e e w a yt r a n s p o r t a t i o n ，t h ei n t e r c i t yp a s s e n g e rd e d i c a t e d r a i l w a yl i n et r a n s p o r t a t i o ni ss u p e r i o r i t y ；i tc a nc a r r ym o r ep a s s e n g e r sa n di sp o l l u t el i t t l e ， f a s t e rv e l o c i t y ，o nt i m ea n dc o m f o r t a b l e a l o n gw i t he c o n o m yd e v e l o pi no u r c o u n t r y ， s e v e r a lf l o u r i s h i n ge c o n o m i ca r e a sh a v ea l r e a d yf o r m i nt h e s ee c o n o m i ca r e a s ，t h ei n t e r c i t y p a s s e n g e rd e d i c a t e dr a i l w a yl i n ec a ni m p r o v et h ee f f i c i e n c ya n dt h es e r v i c eo ft r a n s i t b e t w e e nc i t i e s ，f u r t h e rb o o s tt h ee c o n o m i cd e v e l o p m e n ta sw e l la s t a r g e t e ds p e e di s n o to n l yav i t a l p a r a m e t e ri nt r a f f i ct e c h n o l o g yo fh i g h s p e e d p a s s e n g e rd e d i c a t e dr a i l w a yl i n e ，b u ta l s oab a s i cc o n d i t i o nt os h o wi t ss u p e r i o r i t yi n c o m p e t i t i o nw i t ho t h e rp a s s e n g e rt r a n s p o r t a t i o nm e a n s a tt h es a m et i m e ，i ti sa ne s s e n t i a l d a t au s e di nr e s e a r c ha n di m p l e m e n t a t i o no fv a r i o u si s s u e ss u c ha sc o n s t r u c t i o nd e s i g n s t a n d a r d s ，l o c o m o t i v e sa n dr o l l i n gs t o c km a n u f a c t u r i n g ，t r a f f i cc o n t r o lt e c h n o l o g y , t r a f f i ca n d e c o n o m i ca n a l y s i so fh i g h - s p e e dp a s s e n g e rd e d i c a t e dr a i l w a yl i n e i nt h ef i r s tp l a c e ，t h i sp a p e , rb a s e do nt h et a r g e t e ds p e e da p p l i c a t i o na n dd e v e l o p i n g s t a t u si nc h i n aa n da b r o a d ，t h et e c h n i c a la n de c o n o m i c a la n a l y s i sm e t h o do fp a s s e n g e r d e d i c a t e dr a i l w a yl i n et a r g e t e ds p e e dw a sd e f i n e d a c c o r d i n gt ot h ec o m p o s i t i o no ft h e s i t u t i o nf o rp a s s e n g e rt r a f f i c ，p a s s e n g e rt r a v e lp u r p o s ea n dt r i pd i s t a n c e ，t h et r a v e lt i m e c h o i c eo fp a s s e n g e rf l o ww a sd i s c u s s e db ya n a l y z i n gt h et i m eo fo t h e r sr e p r e s e n t a t i v et y p e o fc h e n g y uc o r r i d o r ；i nt h es e c o n dp l a c e ，t h ee f f e c tf a c t o r so fp a s s e n g e rf l o ww a s d i s c u s s e d ，i n c l u d i n gc o n s t r u c ti n v e s t m e n t ，e m u si n v e s t m e n t ，o p e r a t i o nc o s t s ，t h ev a l u eo f p a s s e n g e rt i m es a v i n g s ，r e l a t i o n s h i pb e t w e e nt a r i f fl e v e l sa n dp a s s e n g e r s p a yc a p a c i t ya n d s oo n a tt h es a m et i m e ，u s i n gt h em a x i m u mb e n e f i tp r i n c i p l e ，t h ep a p e r c o m p a r e se a c hp a i n b yu s i n gd i f f e r e n c en e tp r e s e n tv a l u ea n de v e n t u a l l yg e t st h eb e s tt a r g e t e ds p e e da n d e x p l o r e si t sa d a p t i v e ；i nt h et h i r dp l a c e ，t h ep a p e ra n a l y s e st h ek i n d so ft h et r a i n t h o u g h a n a l y i n gt h ec a p a c i t yo ft h el i n e ，e c o n o m i cb e n e f i t s a n dt i m et a r g e t ，t h ep a p e rg e t st h e t a r g e t e ds p e e do fa l lk i n d so ft r a i n f i n a l l y , t h o u g ha n a l y z i n ge f f e c t i o nt h a tt h et a r g e t e ds p e e d a n dp a s s e n g e rf a r e sg i v et h ep a s s e n g e rd e d i c a t e dr a i l w a yl i n e so p e r a t i o nb e n e f i t s ，t h ep a p e r e s t a b l i s h e st h eb i l e v e lp r o g r a m m i n gt h a tb a s e do nt h eb i g g e s to p e r a t i o n a le f f i c i e n c ya n d p a s s e n g e r s s m a l l e s tt r a f f i cf a r e s ，a n dg e t st h eb e s to p e r a t i o n a ls p e e do fc h e n g y ui n t e r - c i t y p a s s e n g e r1 i n eb yi t e r a t i v ea l g o r i t h m k e yw o r d s ：p a s s e n g e rd e d i c a t e dr a i l w a yl i n e ；t a r g e t e ds p e e d ；e m u s ；d i f f e r e n c en e tp r e s e n t v a l u e ；b i l e v e lp r o g r a m m i n g 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权西南交通大学可以将本文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密曰，使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名： 日期：，e 口、6 t 1 ，l o 。 触躲 u 指导老师签名 日期： 西南交通大学硕士学位论文主要工作( 贡献) 声明 本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下： 1 用技术经济方法对成渝城际的速度目标值进行研究； 2 分析各技术经济因素，采用差额净现值法比较速度目标值的各个方案，最后得 出最经济、合理的基础设施速度目标值； 3 通过对时间目标值、线路能力影响、经济效益三项分析，得出各类别列车的速 度目标值； 4 通过成渝城际客运专线速度目标值与列车票价率对旅客出行选择行为和客运专 线运营效益的影响，以铁路部门效益最大化和旅客出行广义最小费用最小化建 立双层规划模型，通过迭代算法得出成渝城际的最佳运营速度。 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。 除文中已经注明引用的内容外，本文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的 研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本人 完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期2 ，f ，1 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 论文的研究背景及研究意义 1 1 1 研究背景 自第三次科技革命以后，科学技术迅猛发展，一系列高新技术应运而生。这些新 技术也滋生了高速铁路发展的土壤，高速铁路是新时代的必然产物。高速铁路作为新 时代铁路科学技术的重要发展标志，在世界铁路发展史上具有划时代的意义。 1 9 6 4 年，日本建成世界上第一条高速铁路东海道新干线。东海道新干线在技术与 经济上取得了巨大成功，改变了西方国家铁路客运“夕阳产业”的形象，给铁路客运 注入了新活力，高速铁路引发了铁路旅客运输产业的一场新兴技术革命1 1 i 。 根据中长期铁路网规划( 2 0 0 8 年调整) ，到2 0 2 0 年我国将建设“四纵四横”客运 专线以及经济发达和人口稠密地区城际客运系统，建立省会城市及大中城市间的快速 客运通道，旅客列车速度目标值为2 5 0 k m h 及其以上。完善路网布局及建设西部地区 客运专线1 6 万公里以上。南京、武汉、重庆和成都之间客运专线是“四纵四横”铁 路客运专线之一，成渝城际客运专线作为其中的一段，建成后将与沪汉蓉客运专线一 起组成一条沟通东中西部的大能力快速客运通道。 成渝地区作为我国西部地区新崛起的又一经济增长极，成为继长三角、珠三角、 京津冀、东北老工业基地的中国经济增长“第五极”。随着成渝经济区的启动，成渝两 个中心城市间经济活动将加速发展，成渝地区城镇化水平将迅速提高，城际客流将快 速增长，交通需求将成倍上升。目前，成渝两市之间交通方式主要有老成渝铁路、成 遂渝铁路、成渝高速公路、遂渝高速公路和航空。根据预测，上述几种交通方式无法 满足成渝通道内城际客流安全、快速、便捷的出行需求。虽然遂渝铁路和成遂渝高速 公路可以把成渝两市间的旅行时间缩短3 - - - 5 h ，但是这两条通道远离川南城市群和成渝 经济带，不能有效解决成渝经济带沿线的城际客流运输需求 2 1 。成渝城际客运专线具有 速度快、频率高、运量大等突出特点，其建设不仅可以为沿线带来巨大的经济促进和 客流诱增，还可以实现公交化旅客运输，形成多层次、全方位、立体式的快速、高效 综合运输网，做到最大限度方便乘车、吸引客流，缩短城市间的时空距离。届时，成 渝两地间最快的旅行时间将由现在的2 7 h 缩短至l h 左右，将改善两地间的旅客运输格 局，提高铁路在区域客流市场中的分担率。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 曼曼曼皇寰量蔓曼曼曼曼曼曼曼曼曼! 鼍曼! 笪曼曼曼曼曼曼! 曼皇曼曼曼鼍曼曼寰! 曼曼舅曼曼曼曼曼i i 一 i 曼曼曼曼曼曼曼曼曼! 曼! 曼曼曼曼量曼曼曼曼 在今后很长的一段时间内，高速客运专线都将是现代铁路旅客运输发展的方向， 而速度目标值是高速客运专线行车技术的核心指标，是高速客运专线技术水平最主要 的标志，是高速客运专线总体设计的决定性参数。 1 1 2 研究意义 速度目标值是高速客运专线行车技术的核心参数，也是客运专线在与其他旅客运 输方式竞争中显示其优越性的基本条件，同时高速客运专线的土建设计标准、机车车 辆制造、行车控制技术、运量及经济分析等问题的研究和实施均要以速度目标值为基 础【3 1 。因此，速度目标值的确定是进行高速客运专线规划的首要工作。 高速客运专线速度目标值的确定是发展客运专线的一个重要课题，速度目标值越 高，固定资产投资增加，运输成本提高，相应票价也要提高，影响旅客的出行选择行 为；同时，速度目标值的提高将缩短旅行时间，对旅客出行又有着更大的吸引i 引。因此， 速度目标值是一把双刃剑，选择速度帼标值要具有一定的前瞻性，既要着眼于长远发 展，又要经济上合理，更要发挥客运专线在我国综合交通运输体系中的骨干作用，提 高客运专线的竞争力，体现速度目标值在技术上的可行性和运营上的吸引性。 成渝城际客运专线速度目标值的选择，既要向发达国家的先进水平看齐，也要从 我国的国情和路情出发，结合沿线地形、城市距离及成渝城际的功能定位，兼顾近期 和长远利益，做到技术先进，利于发展，适用可行，经济合理，保障项目收益。 成渝城际客运专线建成后将与沪汉蓉客运专线和既有成渝铁路共同构成沿长江通 道的铁路组成部分。选择科学合理的速度目标值，对促进东中西部地区人员、信息、 技术交流具有现实意义；对打造成渝新特区，促进城乡一体化，实现成渝经济带可持 续发展具有重要意义。 1 2 国内外研究概况 1 2 1 国外研究概况 1 2 1 1 国外高速铁路发展情况 高速铁路的概念起源于德国，而日本则是二战后发展高速铁路的先驱。1 9 6 4 年， 日本建成世界上第一条高速铁路东海道新干线，掀起了高速铁路在世界范围内的发展 高潮。高速铁路作为当今世界快速、便捷、安全和舒适的现代化的出行方式，在许多 国家得到了大力发展，成为世界铁路发展的新方向。4 0 多年来，高速铁路在与高速公 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 路和航空的竞争中，取得了明显的优越性，日益受到人们的青睐。 高速铁路方兴未艾。目前，全世界投入运营的高速铁路已超过1 万公里，仅占世 界铁路总运营里程的1 5 ，却担负着各国铁路运输较大的客运量。世界上许多国家正 在修建或计划修建高速铁路，如美国、俄罗斯、荷兰、韩国、西班牙等。纵观世界政 治、经济发展动向，高速铁路有全球化的趋势，2 1 世纪将成为高速铁路大发展的世纪 【4 l 。 1 2 1 2 国外高速客运专线速度目标值的研究情况 随着科学技术的迅猛发展，铁路自1 8 2 5 年诞生以来，世界各国一直为提高列车的 行车速度作不懈的努力，列车的运营速度和试验速度不断提高。 高速铁路的概念起源于德国，早在1 9 0 3 年，德国就采用三相交流电动机车牵引首 创试验速度2 1 0 k m h ；法国在高速铁路速度目标值发展方面具有独特的地位，1 9 5 5 年， 法国用两台机车牵引三节客车进行试验，创造了试验速度3 3 1 k m h 新世界记录。这个 记录保持了2 0 年左右，直到2 0 世纪7 0 年代才被自己打破；日本作为二战后发展高速 铁路的先驱，1 9 6 4 年，日本建成世界上第一条真正意义上的高速铁路，速度为2 1 0 k m h 的东海道新干线，新干线以其安全、快速、准时、舒适、运量大，能耗小、环境污染 轻及占用土地资源少等一系列技术经济优势，一举扭转铁路在与各种旅客运输方式竞 争中的颓势，掀起了世界各国加快发展高速铁路的高潮。1 9 8 3 年，法国建成了巴黎至 里昂运行速度为2 7 0k m h 的高速铁路，第一代t g v 电动车组开创了最高试验速度 3 8 0 k m h ；1 9 8 5 年，德国开始进行高速列车试验，到1 9 8 8 年德国i c e 列车把速度目标 值提高到4 0 6 9 k m h ；1 9 9 0 年，法国又用t g v a 高速列车创造了惊人的最高试验速度 5 1 5 3 k m h ，最高运营速度3 0 0 k m h ；2 0 0 7 年，法国铁路又将试验速度提高至5 7 4 8 k m h ， t g v - r 高速列车实际运营速度为3 3 0 k m h 左右【4 】。【7 1 。 高速铁路列车在试验速度扶摇直上的同时，列车的实际运营速度和旅行速度也在 不断提高。2 0 世纪6 0 年代初至8 0 年代初，在这二十年中，高速铁路列车的实际运营 速度由2 1 0 k m h 提高至2 5 0 k m h 及以上；2 0 世纪8 0 年代初至9 0 年代末，世界主要发 达国家又把高速铁路的实际运营速度由2 5 0 k m h 提高到3 0 0 k m h ；2 0 世纪9 0 年代末至 今，高速铁路的实际运营速度由3 0 0 k m h 被提高至3 3 0 k m h 及其以上，且9 0 年代后新 建及规划的高速铁路大多把速度目标值定为3 5 0 k m h 引。 铁路革新设施协会( g i f ) 已于1 9 9 8 年向u i c 管理总部提出了最高运行速度 为3 5 0 k m h 的高速铁路技术参数的建议；文献 6 、 7 为国外专家、学者对速度目标 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 值的影响因素概述；文献 3 9 是国外专家对速度目标值的技术经济方法的探讨；文献 5 8 、 5 9 是发达国家通过建立多目标模型来计算高速铁路的最佳运营速度。 1 2 2 国内研究概况 1 2 2 1 我国铁路发展情况 自新中国成立6 0 周年以来，我国铁路有了非常巨大的发展，为我国的社会主义经 济建设作出了杰出的贡献。但是随着民航和高速公路的迅速崛起，铁路已经渐渐失去 了原先“铁老大的地位。1 9 9 8 年至2 0 0 3 年，我国g d p 从7 8 3 4 5 亿元增长至1 1 6 6 9 4 亿元，年递增8 2 9 ，而我国同期的铁路营业里程仅增长9 8 9 ，年递增不足2 ，铁路 建设的发展速度已经远远落后于国民经济的发展速度；1 9 8 5 年至2 0 0 2 年，我国公路投 资增长7 0 7 倍左右，而铁路仅增长8 3 倍左右。我国高速公路1 9 9 7 年仅有4 7 7 1 k m ， 到2 0 0 2 年己达2 5 2 万公里，短短5 年时间增长了4 3 倍，从世界第3 9 位一跃成为仅 次于美国的世界第二位，铁路的发展速度已远落后于公路的发展速度。尽管从上世纪 9 0 年代以来，我国高速公路和民航获得了巨大发展，但是铁路在国民经济中的支柱作 用和在我国综合运输网络中担当的骨干作用是其他运输方式难以替代的【9 】。 截至2 0 0 8 年底，中国铁路营业里程达到8 万公里( 暂未包括港澳台地区) ，位居 世界第三位。虽然我国铁路营业里程不断增长，但是由于我国疆域广阔，人口众多， 区域间、城市间的人员流动基数大，现有铁路网并不能满足旅客出行需求。至2 0 0 8 年 底，我国不通铁路的地级市仍有2 0 多个，我国铁路网密度远低于发达国家，也低于某 些发展中国家【l o 】。 鉴于我国现有的铁路运输系统已经不能满足中国现有的社会经济发展需求，而未 来交通运输需求又增长很快，加之资源环境问题日益制约。因此，在国民经济与社 会发展第十一个五年规划纲要中，明确提出了优先发展交通运输业，加快发展铁路 运输，积极发展水运，进一步完善公路网络，优化民用机场布局的方针。国家中长 期铁路网规划于2 0 0 4 年经国务院审议通过，其中发展目标为：到2 0 2 0 年，中国铁 路营业里程将由8 万公里达到1 l 万公里以上，电气化率、复线率均达到5 0 以上，发 达完善的铁路网初具规模，客货运能力大幅提升，将建成总长1 2 万公里的客运专线， 旅客列车的速度目标值达到3 5 0 l ( i i l h 及以上，形成“四横 、“四纵”的客运专线骨架， 如图i - i 所示；建成环渤海、长三角、珠三角、成渝地区快速客运系统铁路2 0 0 0 k m ， 如图i - 2 所示；通过建设客运专线和推进既有线提速，建成铁路快速客运网。 皇霍茎塑奎兰至三至塞兰耋堡鎏兰蓦：至 图1 1 “四纵四横”客运专线骨架示意 j 。一 二，矽 ；、)，水习 一 、7) b 兰坚土毛冬 唾爨婶 唾垩塞? 疼登、却 。：金_ i & ”， 匡掣罂鼬? 鬻誉皋掣 建成都市嘲和城市带内快速客运系统不小于2 0 0 0 公里 图卜2 区域城际轨道交通规划 2 22 我国客运专线速度目标值的研究情况 在我国，铁路作为种重要的出行方式，已经得到迅猛发展。随着我国经济的迅 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 速发展和人们生活节奏的日益加快，旅客对于出行时间和效率越来越看重。纵观世界 发展史，铁路运输在国民经济中都发挥着巨大的作用。根据中国幅员辽阔、东西部地 区差异大、资源分布不均等国情，铁路在国民经济体系中更是发挥着不可替代的纽带 和“大动脉 作用【1 1 1 。从世界高速铁路发展趋势来看，提高列车的速度目标值能保持 铁路不断焕发勃勃生机。近几年来，我国对铁路速度目标值的研究已经取得了辉煌的 成绩，与发达国家的差距渐渐缩小。我国铁路从1 9 9 7 年至今，先后对既有铁路进行了 六次大面积提速。1 9 9 7 年4 月1 日，我国铁路实施第一次大提速，主要在京沪、京广、 京哈三大干线，允许速度目标值为1 2 0 k m h 的线路延展至1 3 9 8 k m ，速度目标值为 1 4 0 k m h 的线路延展至5 8 8 k m ，速度目标值为1 6 0 k m h 的线路延展至7 5 2 k m ；列车线下最 高运行速度1 4 0 k m h ；首次开行全列空调快速列车和夕发朝至列车。1 9 9 8 年1 0 月1 日， 我国铁路实施第二次大提速，提速重点还是京沪、京广、京哈三大干线，允许速度目 标值为1 2 0 k m h 的线路延展至6 4 4 9 k m ，速度目标值为1 4 0 k m h 的线路延展至3 5 2 2 k m ， 速度目标值为1 6 0 k m h 的线路延展至11 0 4 k m ；列车线下最高运行速度1 6 0 k m h 。2 0 0 0 年1 0 月2 1 日，我国铁路实施第三次大提速，提速重点为陇海、兰新、京九和浙赣线， 允许速度目标值为1 2 0 k m h 的线路延展至9 5 8 1 k m ，速度目标值为1 4 0 k m h 的线路延展 至6 4 5 8 k m ，速度目标值为1 6 0 k m h 的线路延展至11 0 4 k m ；初步形成“四纵四横”提速 网络。2 0 0 1 年1 0 月2 1 日，我国铁路实施第四次大提速，提速范围主要是京九、武昌 至成都、京广南段、浙赣和哈大线，允许速度目标值为1 2 0 k m h 的线路延展至1 3 1 6 6 k m ， 速度目标值为1 4 0 k m h 的线路延展至9 7 7 9 k m ，速度目标值为1 6 0 k m h 的线路延展至 11 0 4 k m ；进一步增开特快列车，确立夕发朝至列车的品牌形象。2 0 0 4 年4 月1 8 日，我 国铁路实施第五次大提速，此次提速重点依然集中在几大干线上，几大干线的部分区 段速度目标值为2 0 0 k m h ，提速总里程达到1 6 5 0 0 k m ；我国铁路首次开行一站直达的特 快列车。2 0 0 7 年4 月1 8 日，我国铁路实施第六次大提速，此次提速重点是在京哈、京 沪、京广、陇海、浙赣、胶济线等干线实施速度目标值为2 0 0 k m h 的提速，允许速度 目标值为2 0 0 k m h 的线路延展至6 0 0 3 k m ，速度目标值为2 5 0 k m h 的线路延展了近9 0 0 k i n ， 最引人注目的是城际快速客车和中心城市间动车组快速客车投入运营【坨】_ 【1 4 j 。 近几年，在客运专线不断建设与规划的同时，我国专家学者对客运专线速度目标 值进行了大量的研究，并取得了显著的研究成果。方琪根【8 j 分析了影响基础设施速度目 标值的各类因素，并按照效益最大化原则，采用差额净现值法对各速度目标值方案进 行综合比选，确定客运专线的基础设施速度目标值；马大炜1 4 u 研究了不同速度目标值 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 下高速列车的牵引、能耗、制动能力和噪音水平，给出了京沪高速铁路速度目标值的 参考值；李长进1 6 1 】探讨了制约速度目标值的主要因素，并对高中速列车共线运行的速 度目标值的匹配提供了优化方法；胡叙洪1 5 】从技术上的可行性、经济上的合理性、运输 组织模式的适应性以及从我国铁路技术的长远发展角度，系统探讨了京沪高铁的速度 目标值的选择；胡天军、藏学运1 2 5 】等通过建立模型对京沪高铁旅行时间价值进行了研 究，在国内首次界定了旅行时间节省转化为社会价值的方法；沈荣发1 3 3 】通过对哈大客 运专线速度目标值的研究，拟定了时间目标值的研究方法；杜伦平、周文梁1 6 0 】分析了 客运专线速度目标值与列车票价率对旅客出行选择行为和客运专线运营效益的影响， 首次将用户平衡理论用于不同铁路旅客运输产品之间的客流分配，建立以铁路企业运 营效益最大化为优化目标的双层规划模型，并设计了基于灵敏度分析方法的求解算法。 1 3 论文的研究内容及技术路线 1 3 1 研究内容 本论文主要研究内容主要包括： 第一章，绪论。主要说明速度目标值的研究意义、目前国内外研究概况、本论文 主要研究内容、技术路线和几个概念的技术解释。 第二章，客运专线速度目标值确定的技术经济方法。对速度目标值研究要遵循的 主要原则进行了分析，重点讨论了影响速度目标值的各类技术因素，最后阐述了速度 目标值应该进行匹配性分析。 第三章，成渝城际客流构成和时间目标值的研究。首先界定了成渝城际的研究区 域，分析了成渝通道现状各种运输方式的客流特征，然后根据逻辑模型预测出成渝城 际的客流量：根据客流构成情况，以及出行时间、出行距离、出行目的进行讨论得出 成渝城际的时间目标值。 第四章，成渝城际客运专线基础设施速度目标值的研究。根据第二章中分析的速 度目标值的技术因数，逐项分析各技术经济因素，采用差额净现值法比较各个方案， 最后得出最经济、合理的基础设施速度目标值。并对其进行匹配性分析。 第五章，成渝城际列车运营速度目标值研究。首先对其列车运营种类进行选择， 在经过时间目标值的要求、对线路能力影响、经济效益三项分析，得出各类别列车的 速度目标值。 第六章，成渝城际最佳运营速度研究。先对其影响因素进行分析，根据以上分析 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 建立铁路效益最大、旅客出行广义费用最小的多目标双层规划模型，并给出模型的算 法，得出最佳运营速度。 1 3 2 技术路线 图1 3 技术路线 1 4 高速客运专线速度目标值的技术解释 ( 1 ) 基础设施速度目标值 基础设施指轨道、路基、桥梁、隧道、车站、通信信号及牵引供电等固定设施。 由于基础设施使用周期长，在可预计的运营期内无需置换，所以在交通项目规划中基 础设施的技术条件和设计参数应能承担整个运营期内的技术要求。线路上远期可能达 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 到的最高行车速度就是基础设施速度目标值。 随着社会经济的不断发展和铁路各种技术水平的不断攻关，旅客对旅行速度的要 求也随之增加，铁路部门也有技术实现速度的提高。基础设施的速度目标值应按远期 考虑，一步到位，不但可满足初、近期高中速混跑的行车要求，还为远期进一步提高 移动设备的运行速度打下了基础，而且可以降低远期技术改建的巨额投资，在经济上 是合理的。 ( 2 ) 移动设备速度目标值 包括列车和列车运行控制相关的设备在保证行车安全和舒适的前提下所运行旅客 列车的最高运营速度。它是购买各种移动设备的基本依据。可随着旅客运输市场的需 要和技术的发展而不断提高。因此，移动设备的速度目标值可按近、远期考虑。 ( 3 ) 最佳运营速度目标值 最佳运营速度是从市场需求和经济效益角度确定的列车运行的技术速度。它主要 依据运输方式在整个交通体系中的地位和作用、竞争力、运营成本与票价、旅客的经 济承受能力与支付意愿等因素确定。 最佳运营速度以最大限度的适应市场需求并取得最佳经济效益目标。随着列车技 术水平的提高而提高，但不会超过列车的设计速度。【1 5 】 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 第2 章客运专线速度目标值确定的技术经济方法 客运专线速度目标值的确定是进行高速客运专线总体技术规划的前提条件，选择 过高的速度目标值，将脱离国情、路情，不但技术上达不到要求，经济上也难以承受， 给国家浪费巨大的财力和物力；随着国民经济的持续发展，人们的生活质量不断提高， 如果速度目标值选择的太低，将不能满足旅客的出行需求，将会降低铁路在旅客运输 市场的竞争力。 因此，高速客运专线作为社会经济发展的一种标志，选择技术上先进、经济上合 理的速度目标值是保证我国高速客运专线能否正常、稳定发展的重要因素之一。 2 1 速度目标值的选择应遵循的主要原则 ( 1 ) 应该以国情、路情为出发点 目前我国旅客运输需求己呈现多元化发展态势，一方面存在不同层次的运输需求， 另一方面各层次运输需求不断追求高质量的运输服务。在激烈的市场竞争作用下，各 种运输方式为保持或扩大其市场份额必将围绕运输服务质量和运输产品价格展开全方 位竞争。随着经济的迅速发展、社会的不断进步以及人民生活水平的提高，人们对旅 行的质量有了更高的要求。工作和生活节奏的加快，时间价值观念的增强，缩短在途 中旅行时间已经成为旅客普遍的愿望，因而各运输方式的速度目标值研究已经迫在眉 睫。 我国自改革开放以来，铁路有了很大的发展，铁路旅客运输需求一直保持旺盛的 增长势头。然而自进入2 1 世纪，我国铁路旅客运输能力严重不足，特别是春节、“五 一 、“十一 等节假日，客流猛增，运输供需矛盾十分尖锐。鉴于中国现有的交通运 输系统已经不能满足中国现有的经济社会发展需求，而未来交通运输需求又增长过快， 加之能源、资源环境问题制约。因此，我国在国民经济与社会发展第十一个五年规 划纲要中，明确提出了优先发展交通运输业，加快发展铁路运输，积极发展水运， 进一步完善公路网络，优化民用机场布局的方针。这一方针不仅指导着“十一五”期 间，也将对未来一段时期内交通运输建设起指导作用。 以成功实施第六次大面积提速为重要标志，我国铁路拉开了向高速时代迈进的序 幕。目前，铁路客运专线建设正在深入推进，例如线下基础速度目标值按3 5 0 k m h 建 设的京哈、广深港、以及举世瞩目的京沪高速铁路，特别是随着京津城际、武广、郑 西南交通大学硕士研究生学位论文第11 页 西客运专线正式开通运营，列车最高运营速度将达到3 5 0 k m h ，这必将会给我国后续高 速客运专线的建设提供技术参考。【1 5 】 ( 2 ) 应以有利于吸引客流，满足时间目标值的要求为前提 城际客运专线一般都规划在经济比较发达、客运量大的两个城市之间。高速客运 专线的作用和意义随着它的问世也产生了深远的变化，以前高速客运专线是为了扩大 运输能力，如今则是为了扩大运输市场份额，向航空、高速公路发起挑战。随着社会 经济的不断发展和旅客时间价值观念的加强，旅行时间的长短成为制约旅客选择交通 工具的重要因素之一。为充分吸引客流，首先要研究现有的旅客出行方式中公路、航 空和既有铁路的旅行时间，提出客运专线的时间目标值。因此，城际客运专线只有满 足旅客的出行时间需求，才能在旅客运输市场中占有更多的市场份额。 成渝城际客运专线在吸引客流方面最大的竞争对象为航空、成渝高速公路、成遂 渝高速公路。目前，成都至重庆最快的旅客运输方式为成遂渝高速公路，旅行时间约 为2 7 h ，为保证成渝城际客运专线的竞争优势，成渝城际客运专线的时间目标值应定 在l h 左右【1 6 l 。本论文将在第三章中详细的分析成渝城际客运专线的时间目标值。 ( 3 一) 兼顾近、远期利益，既要技术先进，又要适用可行 速度目标值越高，对线路的技术标准要求越高，线路的技术标准提高必将增加土 建工程投资。客运专线速度目标值的选择要兼顾近、远期工程的结合和适应长远技术 的发展的需要。固定设施的速度目标值和移动设备的速度目标值的确定，要考虑到不 同的寿命周期的折旧成本，兼顾长远和近期利益，谋求最佳经济效益。对与移动设备， 速度目标值可根据运营期间内技术发展水平逐步提高。而对于固定设施来说，因为其 寿命周期比较长，一般要保证1 0 0 年，速度目标值一经确定就很难改变。基础设施如 轨道、站场、路基、桥梁、隧道等一经建成就难以改造，基础设施的速度目标值不可 能通过技术改造来实现逐步提高。因此，对于固定设施的速度目标值的选择应该着眼 于长远发展，在其生命周期内要保证技术发展的需要。 在本次成渝城际客运专线速度目标值研究中，分别研究了基础设施目标值 2 0 0 k m h 、2 5 0 k m h 、3 0 0 k m h 、3 5 0 k m h 四个方案。从比较结果来看，基础设施速度目 标值由2 5 0k m h 提高到3 5 0 k m h ，增加的工程投资约为5 4 ，基础工程设施按速度目 标值3 5 0 k m h 设计与施工，一步到位，不但可以满足初、近期高中速混跑的行车要求， 还为远期进一步提高移动设备的速度目标值打下了基础，而且可以降低远期技术改建 的巨额投资，在经济上是合理的。1 1 7 西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页 曼, ii,ii_i i iii i i_ii i i 皇曼 ( 4 ) 应结合沪汉蓉客运通道速度目标值综合考虑 根据中长期铁路网规划( 2 0 0 8 年调整) ，我国将建成“四纵四横”客运专线以及经 济发达和人口稠密地区的城际客运系统，建立省会城市及大中城市间的快速客运通道， 到2 0 2 0 年建成客运专线1 6 1 0 4 k m 以上。南京武汉重庆成都客运专线是“四纵 四横”铁路客运专线之一，成渝客专建成后将与沪汉蓉客运专线一起构成一条沟通东 中西部的大能力快速客运通道。 成渝城际客运专线速度目标值的选择，应结合沪汉蓉客运专线全线速度目标值综 合考虑。l l s ( 5 ) 保障项目收益 速度目标值是铁路技术水平的重要标志。在安全可靠的前提下，速度目标值越高、 舒适性越高越有利于吸引客流，但速度目标值确定的过大，将导致项目投资增大，运 营成本增大，票价水平提高，这又会增加旅客的出行费用，导致客流下降，并最终导 致项目收益率的变化。所以速度目标值的选择应该考虑到运量、运价等诸多因素，保 证项目内部收益率最大。 1 9 1 通过对成渝城际客运专线进行经济效益测算，成渝城际基础设施速度目标值采用 3 5 0 k m h ，项目全部投资内部收益率为7 5 6 ，大于铁路行业基准收益率6 ，财务净 现值为5 1 3 1 5 8 万元，借款偿还期为1 5 3 3 年( 含建设期) ，满足国内银行的还款年限要 求。各项财务指标均处于较好的水平，敏感性分析表明采用3 5 0 k m h 速度目标值具有 较强的财务抗风险能力，在财务上是可行的。 采用3 5 0 k m h 速度目标值，全部投资国民经济内部收益率为e i r r = 1 3 3 6 ，经济 效益较好，项目可行；在社会折现率为1 0 时，经济净现值为e n p v = 8 6 8 0 1 0 万元。 说明国家为项目投资后，除得到符合社会折现率的社会盈余外，还可以得到8 6 8 0 1 0 万 元折现值的超额社会盈余，成渝城际客运专线具有较强的抗风险能力。 2 2 速度目标值的综合确定 高速客运专线速度目标值的选择应能保证项目综合经济效益最大化。由于客运专 线的速度受到地面密度和空气动力学的限制，列车运行的速度一般以3 5 0 k m h 为限界， 因此速度目标值可有以下6 个方案：2 0 0 k m h ，2 5 0k m h ，2 5 0k m h 预留3 0 0k m h ，3 0 0 k m h ，3 0 0k m h 预留3 5 0k m h ，3 5 0k m h 。每个项目都有不同的限制条件，我们要分 析每个项目所处的地理条件和自然环境，不要求对每个项目都进行6 个方案的比选。 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 通过对影响速度目标值方案的土建工程投资、运营成本、客运量、旅客节约时间价值 以及运价水平与旅客支付能力等因素的分析，按照效益最大化原则，采用差额净现值 法对各个方案进行综合比较，提出最科学、最经济、最合理的速度目标值。【8 2 0 】 2 2 1 土建工程投资影响分析 速度目标值确定的越高，列车运行引起的空气阻力影响越大，为保证行车安全， 则需要较大的线间距，从而增加土地占用，增加投资；速度目标值越高，舒适性和安 全性所要求的曲线半径就越大，线路适应地形和避让障碍的能力就会降低，从而增加 土建工程投资和拆迁费用；速度目标值越高，列车运行所要求的技术要求越高，对各 种土建结构的强度、刚度和抗磨擦要求提高，将会加大结构物尺寸和钢材用量，从而 增加投资。因此，要结合客运专线沿线地形、地貌、地质、水文条件，分析采用不同 速度目标值方案对路基、桥梁、隧道、车站、轨道等工务工程的影响，得出各速度目 标值方案的土建工程投资1 2 。 2 2 2 机车车辆投资影响分析 速度目标值的提高，将对移动设备提出较高的技术要求，机车车辆的建造成本和 购置费用也将相应增加。客运专线机车车辆的购置费用，除了受到速度目标值的影响 外，还取决于我国动车组的研发技术是否成熟。一般来说，国产动车组的购置价格明 显低于进口动车组的价格。十多年来，经过我们铁路机车车辆部门和产业部门的长期 技术公关，在客运专线动车组制造技术方面已经取得了很大的进展。 2 2 3 运营成本影响分析 通过对客运专线不同速度目标值方案下的技术标准、投资规模、客运量预测水平 的比较，对不同速度目标值下的运营成本进行定量分析。按照北京交通大学高速铁 路运营成本及票价构成测算研究，把运营成本按要素分为生产人员工资及福利费、列 车能耗及其他耗电支出、材料费、维修费、营运费、管理费、基本折旧成本和财务费 用。按运营成本要素将各类运营成本进行归集，得出各年度运营成本随速度目标值变 化的量化关系【8 仡l 。 2 2 4 客流影响分析 高速客运专线属于相应综合运输网络的一部分。交通走廊内