
摘要:
铁路等级是铁路线路最重要的技术标准之一,它是确定各级铁路的运输能力和制定相应的技术标准和装备类型的依据。铁路等级高,要求设计标准高,输送能力大、运营质量好、安全舒适性强。划分铁路等级,在于体现国家对各级铁路的运营质量和运行安全等不同要求,有区别地规划不同铁路的运输能力,经济合理地制定相应的技术标准和设备类型,使国家资金得到合理的利用。
关键词:铁路等级、意义、依据、方法
一、铁路等级
铁路等级是根据铁路线在铁路网中的作用、性质和远期客货运量,以及最大轴重和列车速度等条件,对铁路划定的级别。
铁路等级是铁路的基本标准,也是确定铁路技术标准和设备类型的依据。设计铁路时需先确定铁路等级,然后选定其他技术标准和各种运输装备的类型。
铁路等级划分可根据单项指标和多项指标进行。这些指标包括:铁路自身的技术特征和参数,设计线在铁路网中的地位和意义,以及设计线担负的客货运量等。
(一)铁路等级划分的意义
我国疆域辽阔,地形复杂,人口、资源分布很不平衡,工农业生产布局也不均衡,各地区经济、文化发展水平差异甚大,因此经行不同地区的铁路的经济、文化和国防意义及其在路网中的地位和作用不同,运量也各异,所负担的运输任务、安全与旅客舒适度要求也不同。划分铁路等级的重要性在于体现国家对各级铁路的运营质量和运行安全等的不同要求,有区别地规划不通铁路的运输能力,经济合理地制定相应的技术标准和设备类型,使国家资金得到合理利用。铁路等级高,要求设计标准高,输送能力大、运营质量好、安全舒适性强,同时铁路造价也高。因此,铁路等级划分具有重大经济意义。
(二)划分铁路等级的依据
世界各国划定铁路等级的依据不尽相同。例如我国1975年制定的《铁路工程技术规范》规定,我国铁路分为三级。Ⅰ级铁路是保证全国运输联系,具有重要的政治、经济、国防意义,在全国铁路网中起骨干作用,国家要求的远期年输送能力达到和超过 800万吨的铁路;Ⅱ级铁路是具有一定的政治、经济、国防意义,在全国铁路网中起联络、辅助作用,国家要求的远期年输送能力达到和超过 500万吨的铁路;Ⅲ级铁路是为某一地区服务,具有地方性意义,国家要求远期年输送能力小于500万吨的铁路。苏联1976年批准的《铁路设计规范》规定,苏联铁路分为五级。Ⅰ级铁路:铁路网中的主要干线,在其运营的第5年,货物运输密度达到每运营公里1200万吨公里以上,每日旅客列车(不包括郊区旅客列车)超过12对;在其运营的第10年,货物运输密度达到每运营公里2000万吨公里以上。Ⅱ级铁路:铁路网中一般干线,在其运营的第5年,货物运输密度达到每运营公里700~1200万吨公里,每日旅客列车(不包括郊区旅客列车)达5~12对;在其运营的第10年,货物运输密度达到1000~2000万吨公里。Ⅲ级铁路:地方性铁路,在其运营的第5年,货物运输密度达到每运营公里为 300~700万吨公里,每日旅客列车不多于4对;在其运营的第10年,货物运输密度达到每运营公里为 500~1000万吨公里。Ⅳ级铁路:预计运营第10年货运量增长不多的地方性铁路,在其运营的第5年,货物运输密度小于每运营公里300万吨公里,在其运营的第10年,货物运输密度小于每运营公里500万吨公里以下。Ⅴ级铁路:工业企业专用线。
铁路等级还根据其他依据划定,如美国1976年制定的《铁路新生及规章改革法案》(RRRR,act)规定,铁路等级按铁路每年通过总重量和每日旅客列车的对数划定。1978年,国际铁路联盟制定了按机车车辆最大轴重及其每延米重量划分铁路等级的规范。
总之,划分铁路等级的依据世界各国略有不同,但基本上依据机车车辆的轴重、列车运行最高速度、设计线建成后所要担负的客货运输量、线路意义等来划分铁路等级。
1.机车车辆轴重
轴重的大小是世界各国普遍重视的问题。轴重是确定设计荷载标准的主要依据。机车轴重影响机车的功率,车辆轴重影响列车每延米重,且桥梁荷载和轨道类型等也受轴重控制。
目前,我国普通铁路机车车辆轴重一般为21~23t,25t轴重的大型低动力货车仅在大秦、朔黄等煤运专线投入运营。我国铁路除个别重载运煤专线是固定车底外,在绝大多数客货列车共线运行铁路上,机车在一定的交路内运转,而货车则全路通用。轴重对各级铁路的影响是相同的,故按轴重划分铁路等级意义不大。我国目前运行于提速线路和客运专线铁路上的动车组,轴重一般为14~16t,变化不大,一般客运专线不以轴重作为划分铁路等级的依据。
2.列车运行最高速度
铁路线上列车运行最高速度影响着旅客及货物的在途时间,是铁路运输质量的重要标志之一,关系到铁路的运输能力和机车车辆运用等一系列指标,也关系到工程投资、机车车辆购置费、客货在途损失、列车能时消耗、运输成本、投资效益等一系列经济指标。行车速度受机车功率,机车车辆构造,线路平、纵断面与轨道标准,通信信号设备水平,运输调度,行车组织等一系列引述的制约,也对这些设备标准产生一定影响。最高行车速度是确定线路平面最小曲线半径、缓和曲线长度、夹直线和圆曲线最小长度以及竖曲线半径等标准的主要技术参数,也是确定轨道类型的主要依据之一。随着社会主义市场经济的发展,人民物质文化水平的提高,时间价值观念的增强,人们对提高列车速度、节约旅行时间的要求日益强烈。同时,铁路面对其他运输方式的激烈竞争,提高列车速度也是谋求自身发展的需要。近10多年来我国铁路技术装备水平和机车车辆技术的进步也为提高列车速度提供了物质基础。1994年广深准高速铁路开通运营;1996年以来,全国主要干线经过多次提速后,相继开行快速列车,运营速度已达140~200km/h。随着秦沈客运专线的建成和京津城际铁路开通运营,通过工程实践,我国已掌握了修建200~350km/h高速铁路的线路、桥涵、路基、轨道等配套技术。根据铁道部制定的计划,到2020年建成总规模达到30000km的快速客运网,客货共线铁路的旅客列车最高速度达到160~200km。
提高铁路运输质量是铁路发展的主要宗旨。以货运为主的铁路,提高铁路运输质量的含义主要是提高其货运通过能力;以客运为主的铁路,提高铁路运输质量的含义主要是提高其旅客列车行车速度;对于客货共用的铁路,提高铁路运输的质量,既要提高货运通过能力,同时又要兼顾提高旅客列车行车速度。因此,无论是何种运输模式的铁路,旅客列车设计行车速度均是铁路等级划的主要影响因数之一。
英国,日本等铁路发达国家吧列车运行最高速度作为划分铁路等级的主要指标之一。德国、法国、日本等高速铁路发达国家以速度作为高速铁路等级划分的主要指标之一,将速度大于200km/h的铁路定级为高速铁路。近年来,我国逐渐把速度作为划分铁路等级的主要指标之一。
3.年客货运量
年客货运量是世界各国划分铁路等级的主要依据之一。修建铁路的主要目的首先是满足运输要求,跟好地为运输服务。而且,列车—线路相互作用力的大小、位移、变形乃至设备的寿命主要决定于年客货运量。年客运量是设计铁路能力的主要依据,对设计线的工程投资、运输成本和运输收入有很大影响。因此,在保证同样使用寿命的条件下,大运量就要采用高标准的技术装备。
4.线路意义及路网作用
铁路在内陆运输中占有重要位置,为了发展经济,在部分待开发、但客货运量不很大的地去修建一定等级的铁路必将带动本地经济的快速发展,诱发社会客货运量的持续增长,进而提高铁路运输的经济效益。因此,应将线路意义和路网作用也作为划分铁路等级的一项重要因素。按修建铁路的作用和意义划分铁路等级必然与国家对全国各地区经济发展的规划联系。一般来讲,在路网中起骨干作用的铁路,对于联通国家大经济区、促进经济区间的经济文化交流及发展将起重要作用,特别是对于经济较为落后的地区,更具有开发意义,这类铁路都将成为我国铁路网中的骨干铁路。联通经济发达地区的是指联通沿海经济发达地区或具有较强经济实力的大城市的铁路,这类地区经济发达、人口众多,客货运量往往都很大,故应一次修建双线铁路或至少按一次修建双线铁路设计。连接重要城市的铁路一般是指连接省会城市或经济发达的地级市的铁路,如果该铁路本身运量就大,应当按高等级铁路修建。但在西部地区的一些省会城市或地级市,如青海、等,虽然其年客货用量相对较小,但考虑到线路意义及路网作用,也可修建高等级铁路。可见将线路意义作为我国铁路等级划分的一项重要因数是符合我国国情的。到目前为止,我国基本建成了贯通东南西北的铁路路网。围绕六大经济区域(东北经济区、环渤海经济区、长江三角洲及沿长江经济区、中部五省经济地区、西南及华南部分省区、西北经济区)的铁路网构架已基本形成,高速客运网建设已全面启动。到2020年,我国将初步形成以京沪高速铁路(贯通京津至长江三角洲东部沿海经济发达地区);北京~武汉~广州~深圳客运专线(连接华北华南地区);北京~沈阳~哈尔滨(大连)客运专线(连接东北和关内地区);上海~杭州~宁波~厦门以客运为主的快速铁路(贯通东南沿海地区);徐州~郑州~兰州客运专线(连接西北和华东地区);杭州~南昌~长沙客运专线(连接华中和华东地区);青岛~石家庄~太原客运专线(连接华北和华东地区);南京~武汉~重庆~成都一客运为主的快速铁路(连接西南和华东地区)组成四纵四横高速客运专线骨架。此外,建成环渤海圈、长江三角洲、珠海三角洲城际客运铁路,连接区域内主要城市。到时,我国铁路基本形成布局合理、结构清晰、功能完善、衔接顺畅的铁路网络,使,运输能力满足国民经济和社会发展需求,促使我国经济的飞速发展。
(三)铁路等级划分方法
铁路等级划分可根据单项指标和多项指标进行。这些指标包括铁路自身的技术特征和参数,设计线在铁路网中的地位和意义,以及设计线担负的客货运量等。
按划分铁路等级的依据不同,铁路等级划分方法可分为轴重划分法、速度划分法、运量划分法和多指标划分法。
德国、法国和国际铁路联盟均按运行车辆的轴重将铁路划分为若干等级;法国按运行车辆的轴重(16t、18t、20t)将铁路划分为三级,德国按最大允许轴重(16~22.5t)和最大允许每米车重(5.0~8.0t/m)将铁路划分为10级,国际铁路联盟按运行车辆的轴重(16~20t)将铁路划分为三级。
美国按货运密度(货运量)(1Mt-km/km~20Mt-km/km)将铁路划分为四级;前苏联按客货运量(5Mt~20Mt)将铁路分为四级。
英国、日本等国以多项指标为依据,将铁路划分为若干级。英国按列车速度(80~200km/h)和运量(2Mt~12Mt)将铁路划分为16级;日本窄轨铁路按运量(5Mt~20Mt)、行车速度(85~110km/h)和轴重(14~18t)将铁路划分为四级。
二、我国铁路等级划分方法
我国疆城辽阔、地形复杂、人口、资源分布很不平衡,工农业发展也不均衡,铁路的经济、文化、国防意义不同,其在路网中的地位与作用不同,所负担的运输任务也不同,有必要将铁路划分成不同等级,有区别地规划各级铁路的能力,制定建筑物和设备的技术标准。
各级铁路有一个适度的、经济合理的运输能力范围。分级过多,级间运量和意义、作用差别不大,可能造成等级难以划准,且随着运量的增长,等级变更频繁;等级划分过少,又会造成投资积压多,经济效益不佳。因此,划分铁路等级的原则应该使设计线的运输能力在满足远期年客货运量或国家要求的年输送能力前提下,既不可因储备过大而造成大量的投资积压,也不致因储备不足而引起频繁的扩能改造。自1949年以来,除1950年规范采用五级划分外,中国历次规范都按三级划分。现行设计规范中划分各级铁路的临界运量是采用“能力储备系数法”确定的,该方法根据1995年度全国主要区段客货运量和运营长度累计百分比相关统计曲线,以适当的能力储备系数为目标,经过技术经济分析,从而确定Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ级铁路间的年客货运量分界值。
2000年以前,我国铁路除广深准高速铁路外,其余的铁路大多为客货列车共线运行铁路,我国《铁路线路设计规范》中规定,新建铁路和改建铁路(或区段)的等级,应根据它们在铁路网中的作用、性质和远期的客货运量确定。中国铁路建设标准共划分为三个等级,即Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级。具体划分条件如下表所列。
铁路等级
| 铁路在路网中的意义 | 远期年客货运量 | |
| Ⅰ级铁路 | 在路网中起骨干作用的铁路 | ≥20 Mt |
| Ⅱ级铁路 | 1.在路网中起骨干作用的铁路 | <20 Mt |
| 2.在路网中起联、辅助作用的铁路 | ≥10 Mt | |
| Ⅲ级 | 为某一区域服务,具有地区运输性质的铁路 | <10 Mt |
规范还规定了各级铁路的旅客列车设计行车最高速度:Ⅰ级双线铁路为140km/h,单线铁路为120km/h;Ⅱ级铁路为120km/h;Ⅲ级铁路为100km/h。
等级不同的铁路,重要性不同,担负的运输任务不同:因之,线路标准和装备类型有差异,工程造价也大有出入。Ⅰ级铁路设计标准高,运输能力大,运营质量好,等价也最高。Ⅱ级铁路次之,Ⅲ级铁路最低。划分铁路等级,不仅能更好的地体现国家对铁路的不同要求,而且可使国家资金得到合理的利用。
铁道部于2008年11月27日公布了《中长期铁路网调整规划方案》(以下简称《调整方案》)。根据调整后的方案,到2020年,全国铁路营业里程由达到10万公里以上调整为12万公里以上,其中客运专线及城际铁路达到1.6万公里以上,复线率和电化率分别达到50%和60%以上,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。新的调整规划进一步扩大路网规模,完善布局结构,提高运输质量,体现了原规划快速扩充运输能力、迅速提高装备水平的要求。
中国经济近年增长高速,2002至2007年间,经济增长速度平均超过10%,但此期间铁路营运里程年均复合增长率只有1.6%,铁路投资相对滞后。铁路运力紧张,货物及旅客运输量超标的情况普遍。为了加快铁路行业的发展,在原先的“十一五”规划中,中国的铁路建设项目预期投资总额达人民币1.25万亿元,较前一个五年间同类铁路建设项目的投资总额增加约3倍。而根据2008年11月出台的经济刺激方案,铁道部更把“十一五”期间铁路固定资产投资由原定的人民币1.25万亿元增加40%至人民币1.75万亿元。同时,2009-2012年铁路建设投资计划表已经敲定,铁路建设投资约2万亿,平均每年投资都将在7000亿以上。此次铁路建设计划建成后,铁路将实现客货分线运输,中国铁路运输“瓶颈”将基本破解。
所以,随着我国客运专线和高速铁路的规划和建设,我国铁路的运输性质也从单一的客货列车共线模式发展为客货列车共线运行和客运专线多种模式。目前,我国铁路根据运输性质的不同,将铁路分为客运专线铁路、客货共线铁路和货运专线铁路三类,根据其在铁路网中的作用、性质、旅客列车设计行车速度和近期客货运量划分为七级,并为每一级铁路规定了旅客列车最高设计速度和货物列车最高设计速度。
1、客运专线铁路
铁路网中专门(或主要)用于旅客运输、列车在主要区间能以200km/h及以上速度运行的标准轨距铁路,称之为客运专线铁路。新建客运专线铁路(或区段)的等级,根据其在铁路网中的作用、性质、旅客列车设计行车速度可分为高速铁路和快速铁路两级。
(1)高速铁路
在客运专线网中起骨干作用,或最高设计行车速度为250km/h及以上的客运专线铁路,称为高速铁路。
高速铁路通常建于经济特别发达、人口很稠密、客运量很大的地区,连接国家重要政治、经济中心城市,具有特别重要的政治、经济意义。高速铁路的主要任务是运输旅客,列车在主要区间能以250km/h及以上速度运行,列车最小行车间隔可达3分钟,列车密度可达每小时20列,列车定员可达1600余人/列,每小时最大输送能力可达2x32000余人,能够实现大量、快速和高度运输。
高速铁路应采用本线旅客列车和跨线旅客列车混合运行的运输组织模式;对于新建300~350km/h高速客运专线,本线旅客列车应采用运行速度300km/h及以上的动车组,跨线旅客应采用运行速度200km/h及以上的动车组。
(2)快速铁路
在客运专线网中期联络、辅助作用,为区域地区或地区服务且最高设计行车速度不高于250km/h的客运专线铁路,称为快速铁路。
我国目前修建的快速铁路,根据其在铁路干线网中的作用和服务区域的不同,通常可分为快速客运干线和城际铁路。
I快速客运干线
快速客运干线铁路通常建于经济发达、人口很稠密、客运量很大的地区,连接省会城市及大中城市,具有重要政治、经济意义。快速客运干线铁路的主要任务是运输旅客,列车在区间能以200km/h机以上速度运行,列车最小行车间隔可达3分钟,列车密度可达每小时20列,列车定员可达1600余人/列,每小时最大输送能力可达2x22000余人,能够实现大量、快速和高度运输。
快速客运干线铁路应采用本线旅客列车和跨线旅客列车混合运行的运输组织模式;对于新建时速200~250km/h客运专线,跨线旅客列车运行速度不应小于160km/h.。
II城际铁路
城际铁路通常建于某经济发达区域,连接区域内存在经济旅客运量需求的中心城市,列车在主要区间能以200km/h及以上速度运行。
在市场经济改革中形成的具有较高经济活力的坏渤海、长江三角洲、珠江三角洲等经济区,区域内城市群的产业一体化整合进程大大加快,这必将在区域内城市群之间形成强大的客货运输需求。为了有效地利用区域内的土地资源,保护生态环境,分担公路运输和城市枢纽的压力,需求建设连接城市群的大容量快捷的公共交通——城际铁路系统已成为满足区域内经济发展的需要。
2、客货共线铁路
铁路网中客货列车共线运行、旅客列车设计行车速度等于或小于160km/h、货物列车设计行车速度等于或小于120km/h的标准轨距铁路,称之为客货共线铁路。
新建和改建客货列车共线运行(或区段)的等级,应根据其在铁路网中的作用、性质、旅客列车设计行车速度和客货运量确定,并应符合下列规定:
| 等级 | 铁路在路网中的意义 | 近期年客货运量 |
| Ⅰ级铁路 | 在路网中起骨干作用的铁路 | ≥20 Mt |
| Ⅱ级铁路 | 在路网中起联、辅助作用的铁路 | <20 Mt且≥10 Mt |
| Ⅲ级铁路 | 为某一地区或企业服务的铁路 | <10 Mt且≥5 Mt |
| IV级铁路 | 为某一地区或企业服务的铁路 | <5 Mt |
客货铁路的等级可以全线一致,也可按区段确定。如线路较长,经行地区的自然、经济条件及运量差别很大时,便可按区段确定等级。但应避免同一条线上等级过多或同一等级的区段长度过短,使线路技术标准频繁变更。
3、货运专线铁路
铁路网中专门(或主要)用于运输货物,轴重25t以上、列车牵引质量100000及以上、年输送能力1亿吨及以上的标准轨距铁路,称之为货运专线铁路。
货运专线铁路重点围绕煤炭、矿石等资源外运地区运输需求建设,用于运输大宗散货,供重大或轴重大的列车、货车行驶,通常行车密度和运量特大。货运专线铁路实际上市客货共线铁路客车对数为零、牵引质量大于10000t的特例,通常按重载运输考虑。重载铁路的列车单列运输量至少5000t以上,总重可达1万~2万吨,轴重可达30t,行车密度可达1万t-km/km。
货运专线铁路设计按客货共线铁路的重载铁路级的标准进行设计。
结 语
铁路等级是铁路线路最重要的技术标准之一,它是确定各级铁路的运输能力和制定相应的技术标准和装备类型的依据。铁路等级高要求设计标准高、输送能力大、运营质量好、安全舒适性强,同时铁路造价高。铁路等级划分具有重大经济意义,可使国家资金得到合理利用。近些年来,随着我国经济的发展、国家对铁路路网的不断完善、客运专线铁路的建设、及我国对铁路等级的明确划分,相信在不久的将来我国铁路的供给能力适应社会运输需求,带动我国经济的飞速发展。
参考文献
【1】易思容主编.铁路选线设计.成都:西南交通大学出版社,2009
【2】郝瀛主编.铁路选线设计.北京:中国铁道出版社,1987
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