基于既有西户铁路开行市域列车的建设方案研究

杨力

（中交铁道设计研究总院有限公司 铁道设计院，北京 100088）

随着我国高速铁路网的基本建成，以及主要城市群城际铁路的不断加密，铁路客运网已经承担了大部分的铁路旅客运输任务，部分既有铁路线路能力得以缓解，为基于既有铁路开行市域列车创造了条件。另外，在国家新型城镇化建设的不断推进中，城市核心区与周边城镇间的公共交通服务能力明显不足，对建设市域铁路提出了客观需求。《关于促进市域(郊)铁路发展的指导意见》(发改基础[2017]1173 号)明确提出推进市域(郊)铁路发展需要因地制宜、统筹规划，要优先利用既有资源，有序推进新建线路，加强各种交通方式衔接，提升运营服务水平[1]。2020 年《新时代交通强国铁路先行规划纲要》提出发展快捷融合的城际和市域铁路网，在都市圈超大、特大城市中心城区与郊区、周边城镇组团间发展快速市域(郊)铁路[2]。通过研究既有西安至户县铁路开行市域列车的建设方案，尝试提出基于既有铁路开行市域列车的工程建设的系统性解决方案。

1.1 西安市域空间布局

规划在西安市域范围内，构建“一城三副一区”的市域城镇空间布局和“中心城区—副中心片区—组团—镇(街道)—中心村”的五级城乡体系。一城三副一区：一城是指中心城区片区，“三副”为阎良—高陵副中心片区、临潼—蓝田副中心片区及户县—周至副中心片区，“一区”为秦岭生态保护区。其中，鄠邑区(户县城区)位于西安市西南部，属于户县—周至副中心片区，也是13 个组团之一。西安市域城镇体系规划图(部分)如图1所示。

图1 西安市域城镇体系规划图（部分）Fig.1 Urban systemic planning of Xi’an City (part)

1.2 居民出行需求分析

鄠邑区作为西安市副中心，与西安中心城区连接的铁路通道为西成高速铁路(西安北—成都东)，连接的公路通道有西汉高速公路、西沣公路、西太公路、西户公路等。目前鄠邑区居民出行方式有2 种，一是通过西成高速铁路鄠邑站出行，主要为去往各大中城市的中长途客流；
2020年鄠邑站停站列车60 列/d，发送旅客量为1 800 人次/d，节假日为3 600 人次/d。二是通过公路客运方式出行；
鄠邑区2019 年公路客运量2 139.5 万人次，旅客周转量31 693.5 万人公里；
居民对外出行主要是鄠邑区与西安中心城区之间，工作日鄠邑区与西安中心城区的交流占49.47%，主要为通勤、通学客流；
同时鄠邑区与咸阳市区、西咸新区公路客运出行比例也较大。

随着鄠邑区、西咸新区等西南片区的快速发展和沿途城镇化的进一步提升，鄠邑区及沿线居民出行强度将逐渐增长，主要依靠公路方式将难以满足居民出行需求，亟待提供高质量的服务于市域客流的轨道交通出行方式。

服务于市域客流的轨道交通存在多种选择，需要结合城市规划、轨道交通网综合分析确定，总体上存在延伸城区线、新建线路、城际铁路替代、利用既有铁路4种发展模式[3-5]。

（1）延伸城区线。一般指利用市区轨道交通线，沿市域客流走廊延伸布设。根据目前西安市城市轨道交通线网布局，虽然18 号线、15 号线延长线已规划引入鄠邑区，但建设时序滞后，进入中心城区需要进行多次换乘，无法满足快速出行的需要，服务水平较低。也可利用地铁3 号线向户县方向延伸，但需要在市区设置部分地下线，而且新建通道拆迁工程较大。同时目前已批复的轨道交通线网需要进行局部调整。因此，延伸城区线模式不适合承担鄠邑区市域客流出行。

（2）新建线路。新建线路接近于延伸城区线走向，可以按客流走廊建设，该模式与城市发展相一致，可以根据需要设站，有利于客流出行，一般采用较高的设计时速，服务水平较高。根据城市规划和目前城市建成区现状，新建线路需要拆迁沿线房屋，工程实施难度大，工程投资较大。

（3）城际铁路替代。利用既有城际铁路，兼顾市域客流。其设计时速较高、可以保证出行时间，由于利用既有线路，投资较低；
但站间距较大、服务范围有限，线路走向固定、与客流走廊的吻合性较差，服务水平一般。目前在建西法城际铁路(西安—法门寺)在该区域内设有鄠邑北站，沿线设孔明湖站、阿旁宫站，并通过西成高速铁路到达西安北站，通过阿房宫—三桥联络线到达西安站。待西法城际铁路投入运营后可以承担部分市域客流，但不能代替市域轨道交通功能。

（4）利用既有铁路。一般情况下既有铁路线路走向固定，与客流走廊的吻合性稍差。但西户铁路(阿房宫南—户县)衔接鄠邑区、西咸新区、西安中心城区，铁路线路走向与市域客流方向契合，可以通过升级改造，为沿线居民提供客运服务，工程易于实施。

价值工程理论能够有效控制建筑工程造价成本，通过最低成本投入来获得最大的经济效益，这也是当前建筑企业提升产品价值的重要方式。价值工程理论的公式为V=F/C，其中V表示价值，C表示成本，而F则代表功能。通过价值工程理论的计算能够较为有效的推动价值与成本之间的利益关系建构，从而实现建筑工程经济利益的最大化，并降低造价成本。

通过分析各种服务于市域客流的轨道交通发展模式可知，基于西户铁路开行市域列车方案是解决沿线居民出行需求的较好途径。

西户铁路自陇海线三民村站引出后，沿西南方向依次经过西咸新区的沣东新城、沣西新城、高新区，终点为鄠邑区陈平村附近，线路全长40.63 km，于1955年12月建成通车。目前仅开行货物列车4对/d，运行时段为6：00—20：00，现为单线内燃铁路，限制坡度5‰，牵引质量3 000 t，全线设有三民村、马王村和户县等车站。在户县站有接轨的大唐电厂专用线及惠安化工厂专用线。既有西户铁路平面示意图如图2所示。

图2 既有西户铁路平面示意图Fig.2 Plane layout of the existing Xi’an-Huxian Railway

目前西户铁路存在以下问题：一是铁路沿线平交道口总共49 处，多处为无人看守道口，列车运行存在安全隐患；
二是中心城区平交道口在列车运行时已严重影响到城市道路交通出行，加剧城市交通拥堵；
三是铁路沿线环境较差，违章建筑私搭乱建，生活垃圾随意堆放；
四是开行列车对数较少，铁路运营状况较差。

4.1 客货运量预测

（1）客流量预测。通过选取客流观测点进行现状交通量调查，得到鄠邑—西安的客流量；
基于鄠邑区现状人口及出行系数，得到鄠邑区全社会出行量、鄠邑—西安方向客流占鄠邑区全社会出行比例；
结合经济社会发展及区域规划情况，预测研究年度人口、鄠邑区全方式出行量、鄠邑—西安客流量；
通过交通方式划分预测客流，客流指标预测如表1所示。

表1 客流指标预测Tab.1 Passenger traffic indicator prediction

（2）货运量预测。根据西户铁路货运量现状情况，对铁路沿线企业、园区现状及规划情况进行调研，利用产运系数法、定额系数法等数学方法预测研究年度货运量。货流密度预测如表2所示。

表2 货流密度预测 (万t·km)/kmTab.2 Freight traffic density prediction

4.2 既有西户铁路通过能力分析

由于西户铁路穿行主城区，晚上禁止运行，实际每日运营时间约14 h。根据中国铁路西安局集团有限公司最新运行图技术资料，并扣除平交道口对列车运行的影响时间，目前通过能力约为7 对/d，旅行速度26 km/h。西户铁路能力适应性分析如表3所示。

表3 西户铁路能力适应性分析 对/dTab.3 Adaptability analysis of Xi’an-Huxian Railway capacity

在现有技术条件下，研究年度初期既有西户铁路运输能力已严重不足，远期随着客货运需求的增长，通过能力缺口将进一步加大。以下对既有西户铁路开行市域列车建设方案进行研究。

4.3 建设方案研究

基于既有铁路开行市域列车、扩大铁路服务城市交通的供给能力主要方式有：①直接利用既有铁路开行市域列车；
②对既有铁路进行适应性改造；
③修建外部环线置换城市内部铁路资源。基于以上思路提出建设方案如下。

4.3.1 基于既有西户铁路增开市域列车方案

该方案直接利用既有铁路，线路全长40.63 km，增设阿旁宫南、昆明湖和显落村站，包含既有马王和户县站，全线共设车站5 个；
改造或新建客运站房，修建客运站台及其他配套设施，实现客运功能。只开行阿房宫南—户县间市域列车，市域客流在阿房宫南站与地铁5 号线换乘。在满足初期货车开行对数的前提下，仅能开行旅客列车4 对/d。工程静态投资约11.73亿元[6]。基于既有西户铁路增开市域列车方案如图3所示。

图3 基于既有西户铁路增开市域列车方案Fig.3 Scheme of regional train operation on the existing Xi’an-Huxian Railway

4.3.2 既有西户铁路增建二线开行市域列车方案

既有西户铁路增建二线开行市域列车，提高线路通过能力。由于三民村—阿旁宫南区段位于城市建成区，不仅线路两侧高楼林立，而且相关城市主干道地下均有地铁线路，不管采用高架方式还是地下敷设，方案可实施性较低，代价巨大。因此，阿房宫南站以北维持既有单线，仅考虑阿房宫南—户县区段增建二线。只开行阿房宫南—户县间市域列车。该方案双线区段线路全长28.30 km，其中地面线长13.5 km，高架段长14.80 km，共设站4座，其中新设车站3座(高架站2座，地面站1座)。工程静态投资约40.98 亿元[6]。既有西户铁路增建二线开行市域列车方案如图4所示。

图4 既有西户铁路增建二线开行市域列车方案Fig.4 Scheme of the second line construction based on the existing Xi’an-Huxian Railway for regional train operation

4.3.3 新建货运外迁线+既有西户铁路改造为市域铁路方案

该方案提前修建规划的货运外迁线，货运列车从城外绕行；
对既有西户铁路通廊(城区外段落)研究改造为市域铁路。

（1）西户铁路改造为市域铁路方案。线路自轨道交通5 号线斗门站设站引出，向南沿着景观绿地高架穿行，至镐京路附近接入西户铁路，利用既有铁路至户县站前区段，新设户县客运站。线路采用全封闭，与交叉道路全立交。该方案线路全长23.63 km，其中利用既有西户铁路13.30 km，新建地面线长7.78 km，新建高架段长2.55 km；
共设车站5座，其中改建既有车站2座，新建车站3座；
拆除城区既有线11 km；
工程静态投资23.16 亿元[6]。既有西户铁路改造为市域铁路方案如图5所示。

（2）新建货运外迁线方案。如图5 所示，新建货运外迁线自陇海线兴平站引出，基本利用规划铁路通道，经阜寨镇、渭丰镇，接入既有西户铁路至户县站。线路采用全封闭，与交叉道路全立交。该方案线路全长37.49 km，其中利用既有线5.98 km，新建地面线21.18 km，新建高架段10.33 km；
共设车站4 座，其中，既有车站2 座，新建车站2 座；
工程静态投资25.52亿元[6]。

图5 西户铁路改造为市域铁路方案示意图Fig.5 Scheme of Xi’an-Huxian Railway transformation into urban railway

综上，基于既有西户铁路开行市域列车建设方案优缺点分析如表4 所示。新建货运外迁线+既有西户铁路改造为市域铁路方案，服务市域客流水平较高，解决了货车在城区运行造成城市交通拥堵、环境污染问题，有利于城市发展；
虽然投资大，但货运外迁线是枢纽规划线路，是“客内货外”铁路发展的必然要求。因此研究认为，该建设方案是解决目前沿线居民出行需求的良好方案。如果项目推进受制于融资困难，可以利用既有西户铁路增开市域列车方案作为过渡方案，以解决居民出行之急需。

表4 基于既有西户铁路开行市域列车建设方案优缺点分析Tab.4 Analysis of advantages and disadvantages of different schemes for regional train operation on the existing Xi’an-Huxian Railway

4.4 推荐方案的建设标准

（1）市域铁路。市域铁路技术标准体系可以归纳为国铁制式、市域直流120 km/h制式和市域交流制式3类[7-8]。根据客流量预测，项目采用单线，设站较少，但需要为乘客提供快速、公交化的服务，研究后建议采用市域交流制式，即：运营采用交流市域动车组，服务于旅客的客运设备，采用城市轨道交通标准体系。主要技术标准：设计速度120 km/h (局部限速)、单线；
最小平面曲线半径一般800 m，困难条件根据计算确定；
最大坡度一般20‰，困难条件30‰；
车辆采用市域D 型车，4 辆编组；
车站站台长度110 m；
牵引供电方式为AC 25 kV单相工频交流制式；
列车运行控制方式为基于点式ATP的信号系统；
闭塞类型为自动站间闭塞[9-11]。

（2）货运外迁线。按照铁路网衔接线路通道标准，建议采用主要技术标准：铁路等级Ⅱ级、单线；
设计行车速度120 km/h；
最小曲线半径一般1 200 m，困难条件800 m；
限制坡度6‰；
牵引种类为电力；
机车类型HXD 系列；
牵引质量5 000 t；
到发线有效长度1 050 m；
闭塞类型为半自动闭塞[12-13]。

将既有西户铁路改造为市域铁路，是改善鄠邑区及西户铁路沿线居民交通出行方式，缓解西安城区交通拥堵，扩大交通有效供给，促进西安市与鄠邑区、西咸新区统筹协调一体化发展的有效途径。同时，修建货运外迁线，不仅可以实现货运外迁，改善城区铁路环境及交通安全，亦可作为鄠邑区产业园区运输配套设施，吸引众多企业入驻产业园区，并满足企业产能扩建后对货运量增加的需求。基于既有西户铁路开行市域列车的建设方案研究，可以为国内类似项目提供借鉴。

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