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第一章城际铁路现状分析
第一节国外城际铁路发展现状
在工业革命发展期间，最早由英国人创造出行驶在轨道上的蒸汽机车来运送旅客和货物，这就是铁路史的开始。
由于铁路运输在中长途运输中有不可代替的优势，铁路在之后几十年间得到了飞速的发展。
不过随着汽车的发明及技术的革新，高速公路和民航的普及，铁路运输慢慢走下坡路，一度被称为“夕阳产业”。
但是铁路载客量高、安全性强等特点一直是其他运输方式无法代替的。
于是，发达国家在步入现代化的建设发展中，结合实际国情，市郊铁路和城际铁路网得到了蓬勃的发展，这使得城市群之间经济快速健康发展，铁路运输交通网络迅速覆盖，城市交通承载能力大幅增强，成为沿线城镇居民出行的重要工具，也使得发达国家城市化产业结构、居民住宅区得到合理的分布，生活质量得到大幅提高。
由此可见，建设城际铁路成为世界铁路发展与促进国家经济可持续发展的重要措施。
一、德国城际高铁
德国高速铁路（ICE）正式名称是“城际高速铁路”，采用新线建设和既有线改造方式相结合，以实现国内联络一体化、与欧洲高速走廊紧密联系、保证国际货运快速通道的构建为目标，从1973年修建慕尼黑到斯图加特的第一条高速铁路开始，到目前为止，ICE的服务路网范围已达到了4000km，对德国以及欧洲的信息交流与经济建设发挥了重要重用。
二、日本新干线
日本最重要的城际运输系统是新干线系统。
新干线是全世界第一个高速铁路的城际运输系统，已有东海道新干线、山阳新干线、东北新干线、上越新干线、长野新干线以及九州新干线。
线路图如图1-1所示。
日本新干线的建设模式，是以全部修建新线、旅客列车专用，并尽量组织高速列车下高速线运行，以减少旅客换成，改善服务，提高了上座率，用30%的旅客承运量，获得了40%的营业收入，使得新干线成为世界高铁线路中为数不多的盈利的线路。
图1-1日本新干线线路图
从国外发展的历程可以看出，城际高铁投资巨大，建成后能否盈利，能否对社会经济发展产生推动作用是应该首先考虑的问题。
于是，国内在发展建设城际铁路的同时，对项目进行科学、合理的经济效益评价成为铁路运输企业运营与管理组织的重要依据。
第二节国内城际铁路发展现状
一、国内城际铁路发展背景
改革开放以来，国民经济得到了快速发展，城市化建设步伐不断加快，人们的时间观念也越来越强，但我国铁路现行的客货共线制度不能很好的适应经济快速发展中的市场需求。
为了提高铁路客运的竞争力，建设高效、大运量、绿色的铁路旅客运输专线，实现客货分运，成了我国社会和经济发展的现实需求。
其中，随着城市建设规模的不断扩大，城市群之间的交流越加频繁，城市、城镇间的人口流动明显增强，旅客运输需求量也越来越大，所以，为了加快城市化建设，适应城市化发展的需要，提高人们生活质量，修建城际铁路具有非常重要的作用。
城际铁路是指为了解决运输紧张的繁忙干线，实现客货分运，在城市群之间规划和修建的轨道交通线路。
主要以中短途城际客流为主。
城际铁路具有高速度、高密度、小站距、高正点率、运能大、小编组等优势，既能与既有干线良好衔接，又能与地铁和轻轨有效融合，是城际间旅客运输的大动脉。
因此，在大中城市间发展客运专线，在人口稠密地区发展城际铁路，加快形成覆盖我国主要城市的快速旅客运输网络，成为我国铁路旅客运输的重要发展战略。
二、国内城际铁路现状
1.发展概况
（1）运营及建设情况
2004年以来，国家已批复的城市群城际铁路发展规划有环渤海京津冀地区、长江三角洲地区、珠江三角洲地区、中原城市群、武汉城市圈、长株潭城市群、环渤海地区山东半岛城市群、江苏省沿江城市群、内蒙古呼包鄂地区9个区域，2020年计划修建里程达6222km。
●已建成已经开通的城际铁路有：
京津城际铁路、昌九城际铁路、沈抚城际铁路、沪宁城际铁路、宁杭城际铁路、广珠城际铁路
●正在施工建设的城际铁路有：
宁安城际铁路、长株潭城际铁路、青荣城际铁路、广佛肇城际铁路等近800公里左右城际铁路
表1-1国内城际铁路建设及开通情况
（2）国内发展城际铁路的必要性
有关调查数据显示，在2007年我国城市群建设面积达到了国土面积的21.15%，集中了全国48.99%的人口、51.4%的城镇人口、46.7%的城镇数、78%的经济总量。
根据有关研究，2020年，我国城市群将以22%的国土面积集中全国55%的人口，城市群内的城市化水平将达到60%，城市群人口密度达到400人/平方公里、城镇密度55个/万平方公里、经济密度1200万元/平方公里，对国家经济贡献率达到82%以上。
到2030年，我国城市群将以不到1/4国土面积集中60%的人口和85%以上的经济总量。
城市群正在或即将成为我国推进城镇化的主体空间形态，是我国现代化建设的核心区和经济发展战略的重点区，是参与国际竞争的主体单元。
随着城镇化的快速发展，我国城际客运市场蕴含巨大潜力，城际轨道交通也必然进入快速发展阶段。
根据目前情况初步预测，2015年我国城际轨道交通运营里程将达到1500公里，到2020年，我国城际轨道交通将达到5000公里以上。
三、国内城际铁路发展面临的问题
国内城际铁路发展过程中，仍有以下不足之处。
一个是铁路企业在城际铁路开行组织运营过程中的不足，主要体现在旅客运输服务质量、行车组织方式、铁路运输企业管理体制、铁路运营效益等。
二是在项目投资建设中的不足，主要体现在项目投资资金的募集与新线路的勘测修建等。
1.运营方面的问题
（1）运营模式的影响
国内现行既有线路主要采用的是客货混运的运行方式。
但随着旅客旅行时间意识越来越强，旅客对旅行时间价值要求变高，迫使现有旅客列车不断提高运行速度，这就变向使货物列车运行速度相对降低，使得列车扣除系数变大，既有线的通过能力变小，继而使既有线运输能力下降，失去对其他运输方式的竞争力。
这便是城际铁路运行效率的主要制约因素。
（2）组织管理的影响
城际铁路以城际短途旅客运输为主，采用“公交式”运行方式，必须满足高效准时、小编组、高密度的运行原则，这就必须要求铁路运输企业对城市群之间客流特征进行细致分析，包括城市发展的经济水平、发展趋势、人口基数、客流出行意向、出行时间、出行考虑因素、线路影响范围等。
除此之外，还应该考虑城际铁路与公路、民航的有效链接。
所以可以看出，城际铁路的运营组织管理要以大量的调查与分析为基础，才能编制出合理的、符合铁路运输企业实际情况的组织管理方式。
2.投资建设问题
国内铁路发展建设以来，铁路项目的资金一般都是由国家出资建设的。
新线建设需求较大的资金投入，国家建设铁路更多看重于国民经济的整体发展，难以很好的倾向区域经济发展对城际客运新线的需求。
目前铁路建设的投资主体虽然已经多元化，但最重要的投资主体还是来自政府，单一的资金来源和狭窄的融资渠道造成铁路所有制形式的单一化。
近年来随着全国经济的快速发展，除了沿海经济发达区之外，中西部地区的城市发展也有了一定的规模。
城际铁路的建设开始覆盖向全国路网，能够给全国城市群发展注入新鲜动力，提升城市群所在区域的经济快速发展。
并且城际铁路建设运营初期，很难改变城市之间的社会生产组织形式。
要使城际铁路运营步入正轨，需要很长时间使城际铁路促进城市社会生产方式的改变，从而形成稳定、大量的出行需求。
但城际铁路建设投资巨大，早期城际铁路的运营很可能面临利润低，甚至亏损运营的状况。
这也是城际铁路发展过程中的重要制约因素。
第三节本章小结
近年来，国内经济得到快速发展，城市化建设的进程进一步加快，城市群之间建设开行城际铁路已成为满足国内经济发展需求，推动城市群之间经济持续、健康发展的重要措施。
但由于城际高铁建设投资巨大，为保证能更好的促进国内社会经济的发展，对城际高铁进行科学、合理的经济效益分析成为城际高铁建设的重要组成部分。
第二章中川铁路概况介绍
第一节中川铁路基本情况
一、基本情况
新建兰州至中川机场铁路位于甘肃省境内，线路东起甘肃省省会兰州市，从兰新第二双线兰州西站引出，跨越黄河后沿李麻沙沟东岸行径至中川机场，在机场西侧山前设中川机场站。
兰州至中川机场铁路是兰州至张掖铁路的一部分，处于最东端，其西端经永登、天祝、古浪、武威、金昌、山丹，至甘肃省张掖市，本线行径于庄浪河河谷、古浪河谷，横穿河西走廊，沿线是古丝绸之路，是西域文化与汉文化交流的交通走廊，地理位置非常重要。
本线全线长65.95公里，共设设陈官营、福利区、西固、中川和兰州机场5个车站，兰州市地铁建成之后，可在兰州西站换乘地铁1、2号线，陈官营站可换乘地铁1号线。
中川城际铁路平、纵断面示意图如图2-1所示。
预计2015年开始运营之后，从兰州西站到中川机场只需要20分钟。
图2-1中川铁路平纵断面示意图
二、主要技术指标
中川城际铁路主要指标如表2-1所示。
表2-1中川铁路技术指标
铁路等级
国铁Ⅰ级
正线数目
双线
速度目标值
200公里/小时及其以上
最小曲线半径
4500m，其中困难路段3500m
最大坡度
兰州西至福利区6‰，福利区至中川18‰
牵引种类
电力
机车类型
CRH6型动车组
闭塞类型
自动闭塞
行车指挥方式
调度集中
到发线有效长
850m，客站650m
三、车站分布
新建线路全长65km，共分布车站4处，近远期全部开放，兰州西为客运站，中川为中间站、中川南为预留中间站，张家坪为越行站，最大站间距30.45km，最小站间距14.6km，平均站间距20.9km。
具体分布如图2-2所示。
图2-2中川铁路线路及车站分布图
第二节中川铁路对沿线区域的影响
一、社会影响
近年来西部经济得到了大力发展，西部各城市之间的交流较以往更加的密切，旅客出行需求量也大幅度提升。
中川城际铁路沿线是古丝绸之路，是西域文化与汉文化交流的交通走廊，地理位置非常重要。
本线路建设开行之后，承担了河西地区短途城际客运的运输任务，实现兰州到张掖段客货分线，为河西走廊提供大运能、快速、方便的运输方式，满足了河西走廊不同客流的运输需求，促进了沿线区域经济发展和城市化建设的进程。
中川铁路对区域路网综合效益产生重要影响，并通过整个沿线地区的经济辐射作用带动区域、河西走廊乃至甘肃经济和社会的协调发展。
从目前情况可分析出，中川城铁路的开通运营不仅能满足兰州市旅客出行需求，促进兰州市经济发展，也能极大的推动国家级新区—兰州新区的快速发展。
这将有利于兰州市协调经济发展的平衡性，全面推动社会的和谐进步。
也能提高兰州市区域铁路网络的灵活性与旅客运输任务的高质量完成，对河西地区社会、经济发展具有重要战略意义。
另一方面，中川城际铁路的开通运行，极大程度上降低了兰州市区与兰州新区之间的时空距离，推动了兰州市与兰州新区、中川机场之间的交流，促进了中川机场以及兰州新区的旅客聚集与疏散，降低了兰州市交通运输的压力，为兰州市开发新的城市空间，降低市区空间压力，起到了强大的推动作用，是实现城市空间布局的需要。
二、经济影响
兰州至甘肃河西地区，有史以来都是西部重要的交通走廊和经济区域，为甘肃省人口相对集中地区，城镇化发展水平也较高。
随着西部经济快速健康发展，城际之间的旅客出行量将会大幅提高，人员互相交流来往更为频繁。
沿线吸引范围为甘肃省经济实力强、工业化水平高、经济辐射力大的黄金经济带，农牧业基础好。
甘肃省规划该地区重点发展精细化工、装备制造业、机械电子、环保产品等现代制造业，谋求整个区域经济协调发展。
由于沿线建设项目多、投资力度大，基于冶金、石化、电力、机械等能源、原材料型产业特点及相关产业链的影响，对初级产品、原材料以及产成品运输需求也将快速增长。
中川城际铁路开通运行初期，会推动兰州市带动兰州新区的持续健康发展，在元气改变社会需求关系之后，将会对河西走廊提供主要运输能力，满足不同区间内不同出行目的的客货运需求，从而促进沿线地区经济发展，并通过整个沿线地区的经济辐射作用带动甘肃省乃至整个西部地区的经济发展。
第三节中川铁路经济效益分析的意义
新建兰州至中川城际铁路是兰州至张掖城际铁路的先期建设段，辐射甘肃河西地区，是《国务院办公厅关于进一步支持甘肃经济社会发展的若干意见》中支持甘肃铁路建设的具体项目之一，是国家长期路网规划中的重要组成部分，也是国家级新区—兰州新区对外客运的主通道。
这条铁路的开建，为拓展兰州城市发展空间，满足兰州机场空港客流集疏需要，加强兰州河西地区与兰州联系，促进兰州市的社会经济持续健康发展，具有显著的社会、经济、市场效益，最终形成兰州至张掖快速客运通道奠定良好的基础。
因此有必要对其进行科学、准确的经济效益评价，以对其投资效益是否达到预期指标作出合理评估，并为未来兰州市开展类似铁路项目建设积累一定的经验。
第三章中川铁路客运量预测
铁路客运量的预测，是铁路运输企业规划管理铁路网络的有效手段，也是制定开通新线相关技术指标的制定依据。
客运量的预测，直接关系到运输项目的效益与运营模式和开行方案的制定。
城际铁路的投资与城际间远期客流量相适应，所以进行科学、合理的进行客运量预测，对有效控制运输项目的投资有重要意义。
第一节客运量预测的主要方法
一、国内早期预测方法介绍
国内传统客运量预测方法主要有基于时间序列的建模方法、基于专家经验的建模方法、基于影响因素的建模方法。
各种方法模型及优缺点如表3-1所示。
表3-1早期预测方法统计表
方法
常用模型
优缺点
基于时间序列的建模方法
简单滑动预测法
优点在于资料收集方便，方法简单易行。
缺点在于无法反映出影响客流变化的根本因素，对日后客流量发展的变化无法反应出因果关系
加权滑动预测法
趋势移动平均法
灰色模型
基于专家经验的建模方法
直接计算法
当影响因素的实质发生变化时，铁路的客运量变化程度较大，所以，一般的建模方式难以很好的对铁路客运量的变化实质原因进行分析。
百分率法
专家意见法
对比分析法
基于影响因素的建模方法
回归分析预测法
根据铁路客运量与其影响因素之间的相互依存性，通过详细分析历史数据中两者的变化趋势，揭示铁路客运量与其影响因素之间的数量关系，以此来预测未来年度的铁路客运量
系统动力学模型
经济动量模型
二、四阶段法介绍
当前世界上认同度最高的客流量预测方法为四阶段法。
四阶段法只要通过调查研究对象区域内各交通小区的社会经济状况，以及各交通小区的客运量。
接着经济增长的趋势，使用符合具体情况的计算方法计算出年度各个交通小区的客运量以及各个小区之间的交流量，再运用适当的方法对交通方式进行划分，将所有的客运量分配到路网中。
具体步骤为：
（1）交通生成阶段
交通生成阶段的主要预测目标是根据该项目影响区域的经济发展状况，对项目所在区域及各交通分区的各种运输方式的运输总量（包括发生量和吸引量）进行预测。
该阶段预测步骤为：
首先调查分析交通小区历年经济发展状况、既有线及其他运输方式客运量资料以及现场的OD调查数据，建立出交通小区的经济发展水平与客运量之间的定量关系模型；
然后计算预测交通小区社会经济发展情况，预测未来各交通小区的客运发生和吸引量。
常用的预测方法有回归分析法、灰色预测法、弹性系数法、产销平衡法、类别生成法等。
（2）交通分布阶段
交通分布阶段是利用调查的历年和基年的各小区OD客运量为基础，通过充分分析各个交通小区经济发展所带来的客运量增长量，然后采用符合实际情况的计算模型，把各个交通小区的客流产生和吸引量分配到其他交通小区，构成各个交通小区之间客流的流向、流量图，即确定OD矩阵。
交通分布预测的方法有资源配置法和数学模型法，对于客流量分布的预测主要用数学模型法，包括增长系数法、重力模型法、机会模型法等。
其中最为通用的是重力模型法，其模型结构如下:
式（3-1）
式中
—i区和j区见的社会经济调整系统；
─i区的交通发生量；
—j区的交通吸引量；
—i区到j区的交通阻隔（空间距离、旅行时间、费用等），一般取该运输方式的广义费用进行计算。
、
—修正系数。
（3）交通方式分担阶段
这是最核心、最关键的阶段。
从旅客角度出发，出行时选取哪种运输方式主要是通过对比参考以下几个方面的因素而决定的。
●旅客出行的特征，主要有：
选择出行的时段、出行的距离、出行的目的、旅客所处地理环境等；
●旅客自身的社会属性，主要有年龄、职业、时间价值、收入水平等；
●不同运输方式的自身服务特征，主要有：
运输费用、旅行时间、舒适程度、便捷程度、安全程度等。
交通方式分担阶段主要采用的计算模型有:
转移曲线模型、概率模型、Probit模型、回归模型等。
目前，国内外在使用四阶段法进行客运量预测的过程中，一般情况下采用Logit模型进行运输方式的交通分担预测。
Logit模型与概率模型的实质相同，它们都是从运输方式自身服务特性出发，在计算交通客流分担率时，主要以该交通运输方式的交通阻抗为主要参考因素来确定客运量在不同交通运输方式之间的分配量。
（4）交通分配阶段
交通分配阶段是把通过前几个步骤预测出的客流OD量采用合理的方法模型，分配到该种运输方式的路网中，并计算出路网中给跳径路的客运量。
目前国内外己有的交通分配模型很多，一般情况下都可分为平衡模型和非平衡模型两大类。
在实际运用过程中，平衡模型由于受自身影响因素的限制，约束条件太多，维数太大，在实际解算过程中比较困难，因而一般情况下很少采用这种模型。
非平衡模型的三种分配法各有利弊，最短路分配法以运输距离（或时间、费用）最短为前提，但不适用于运输路径较多的分配；
容量限制分配法主要考虑路权与通行能力的限制关系，因此只适用于但以路径的分配；
多径路概率分配法适用于在可能的运输线路上分配运输量的问题，更符合实际情况。
第二节中川铁路客运量预测准备工作
一、中川铁路客运量预测步骤
本文对中川铁路客运量预测采用四阶段法，具体预测步骤如下：
（1）首先，依据兰州至中川城际客运专线所涉及的沿线地区的各城市总体规划、经济布局，经济、人口和交通布局等现状及发展规划，分析各项指标的历史变化情况，掌握各交通小区社会经济指标的发展变化趋势，并对GDP、人口等重要指标进行预测。
在此基础上,根据土地利用、小区功能和人口分布特征等，再考虑结合城镇分布、行政区划、现状运输网布局、直接与间接吸引范围等因素，对交通小区进行划分，预测和推算各小区间的出行需求，得到各小区趋势客流的发生、吸引量。
（2）接着，采用重力模型有无对比的差预测各个OD小区之间的客流诱增量。
（3）最后，交通阻抗采用广义费
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