中国煤炭铁路运输网络可达性演变特征与优化研究

【摘要】我国煤炭资源较为丰富,能源消费长期以煤炭为主。但我国煤炭生产格局和消费格局偏离程度越来越严重,产生了高强度、大范围的煤炭资源流。铁路是我国煤炭运输的最主要方式,日益增长的煤炭资源流动导致我国铁路运煤运输距离越来越长,运输量越来越大。我国煤炭铁路运输网络经过130年的发展,无论是路网密度还是运输设备,以及运营管理水平都有巨大的突破,形成了东北、华北和西北东部、华东、中南和华南、西南、新疆六个区域性的煤炭铁路运输网。但是我国铁路线路里程短、路网分布不均,区域间煤炭铁路运输网络通道偏少,部分铁路技术等级低、影响行车效率,客货列车混行,货运品种多,运输压力大。在此情形下,本文选取2004年全国第五次铁路提速,2007年全国铁路第六次提速和2011年我国高速铁路网络初步形成三个时间节点,分别研究我国大型国有重点煤矿可达性和我国煤炭铁路运输网络可达性演变,探讨演变机制,提出优化建议。本文首先使用栅格法研究我国78个大型国有重点煤矿可达性演变,结果表明：我国大型国有重点煤矿可达性分布与煤矿位置和铁路路网有关,交通指向性较强,并且差异较为明显。可达性较好的地区多为大型国有重点煤矿附近。2004年到2011年,浙江、湖北、福建、广东、广西、东北西部的白城、大安一带时间距离缩短,可达性变好。而新疆西部和西藏的可达性没有得到优化。但是栅格法只是研究任意点通过交通网络到最近目标点的时间距离,而在现实中普遍存在“舍近求远”运输煤炭的情况；其他基于“人”的位移的可达性研究很少考虑中转,但是煤炭运输需要考虑中转,这是栅格法研究煤炭运输可达性的不足。因此,本文又采取距离法,使用最短空间距离、加权平均运输时间和连接性研究我国大型国有重点煤矿可达性演变。三个特征年份中,最短空间距离都是以河南省煤矿为最佳,总体呈环状外推,可达性水平逐渐降低。西南煤矿空间可达性差异先缩小然后无明显变化,东北煤矿空间可达性无明显变化。这表明煤炭运输路网格局和煤矿区位是最短空间距离指标的主导影响因素。加权平均运输时间距离等值线2004年为闭合圈层,2007年变为“C”型,向华东地区开口,2011年又变为闭合圈层。西南地区、鄂尔多斯地区、甘肃东部以及内蒙古东北的煤矿加权平均运输时间相对较长,可达性较差,但内蒙古东部和鄂尔多斯煤矿加权平均运输时间差异逐步变小,时间可达性均衡化。上述时间可达性的变化,最根本原因是中国铁路建设与运营的方针由既有线提速向客货分线转变。由于机车交路的优化,连接性总体上等值线梯度变小,说明我国大型国有煤矿连接性差异在缩小。以我国铁路网络中涉及煤炭运输的编组站及煤炭下水港口为节点,运用最短空间距离、最短时间距离、连接性和可达性系数,对我国煤炭铁路运输网络的可达性演变特征进行分析。结果表明：(1)2004-2007年通过单纯改造既有铁路,提高列车最高运行速度,不仅没有减少煤炭运输的路程,反而因为东部地区大量加开高等级客车等原因,降低了华北、华东北部、华南地区的时间可达性。(2)空间距离可达性呈现以郑州北为核心的中心—外围格局；时间距离可达性的圈层核心发生位移和形变,2004为以阜阳北为核心圆形,2007年拉伸为狭长形,2011年扩张成椭圆状；连接性的核心圈层由2004年的南北向伸展,演变为2007年呈“L”型延伸,2011年呈“十字”状。(3)我国煤炭铁路运输网络日趋均衡化。其中连接性最为均衡,其次是时间距离和空间距离。(4)煤炭下水港中,区位是决定可达性优劣的关键因素。影响煤炭铁路运输网络可达性的因素,既有来自铁路内部的因素,也有来自铁路外部的因素。内因包括煤运铁路的等级与技术标准,铁路客运需求与煤炭运输的矛盾,铁路自身管理体制等,外因包括煤矿生产量消费量及其空间格局的变化,国家对铁路建设运营政策的调整等。根据上述影响因素,探讨煤炭铁路运输网络可达性演变的机制,包括原动力——煤炭生产格局的变化；推力——即铁路投资加大使路网结构不断完善；支撑力——科技使铁路运输设备的性能不断提升,以及铁路运输管理体制不断创新；压力——客运需求,以及其他一些人为因素等四种。对于客货分线运输,提出郑西、京沪、石太、胶济等四种模式,其中胶济和石太模式对提高煤矿可达性最有利,京沪模式兼顾长途客运与煤炭运输,郑西模式对提高煤矿可达性有限。根据《中国铁路中长期规划》对2020年我国大型国有重点煤矿和煤炭铁路运输网络可达性分别进行预测。与2011年相比,2020年我国大多数大型国有重点煤矿可达性得到优化,西北东部的煤矿可达性提升最为明显,是因为新建跨区域煤炭运输专线,完善区域内部煤炭运输铁路网,其次是新疆地区。总体看,2020年我国煤炭铁路运输网络可达性得到优化,西北地区和福建地区可达性提升较为明显,西南和东北地区的煤运铁路网络可达性提升有限。而随着机车长交路的推广,各区域的连接性差异缩小最为明显。根据前述研究的结论和预测结果,对我国煤炭铁路运输网络可达性提出以下建议：首先,继续完善优化煤炭铁路运输网络,近期应重点建设西北东部和新疆地区的煤炭铁路运输网络以适应这两个地区日益增长的煤炭运输需要。其次,坚持“客货分线”,完善我国客运专线网络,优化客运组织,为煤炭列车腾出更多运行空间。再次,继续推广煤炭列车直通运输和机车长交路,开展国铁和企业煤炭铁路联运。最后充分利用煤炭列车的回空车,开展“钟摆式”运输。
【作者】嵇昊威；
【导师】赵媛；
【作者基本信息】南京师范大学，资源科学，2014，博士
【关键词】煤炭运输；铁路运输；可达性；演变特征；机制；优化；

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