旅游轨道作为交旅融合的最直接体现，是全域旅游背景下的一种区域经济协同创新发展模式，具备区域经济带动功能且项目自身具备造血机能，是盘活既有资产、带动乡村振兴的有效途径。旅游轨道显著特点是运输需求属于中低运量，对工程投资比较敏感，同时要求所选系统制式有新奇特属性，利于吸引旅游客流。

齿轨铁路借助齿轮之间的啮合力来克服传统轨道交通大坡地道段黏着力不足的问题，爬坡坡度可达250‰~480‰，能够适应山区复杂地形，节省线路长度，减少对环境的影响，同时线路可走行于较高高程平面，具有良好的观景和景观效果，是山地旅游轨道交通的典型代表。

截止2024年底，国外已建成齿轨线路近180条，总里程超过3000km，主要分布在瑞士、德国、法国、奥地利、日本和澳大利亚等国，其中比较著名的有瑞士少女峰齿轨、瑞士皮拉图斯齿轨等，为当地旅游出行提供极大便利。目前，国内齿轨系统主要应用于矿山运输，客运齿轨铁路尚无应用实例，重庆、湖南、四川等地正在积极推进客运齿轨铁路项目规划建设。

1 项目概况

1.1 旅游小火车交通线网规划

为适应武隆区旅游发展战略需要，提升主城区至旅游度假区交通状况和服务水平，引导和支撑周边组团同步发展，武隆区旅游小火车交通线网规划形成“一主四支”线网布局，规划至远景年度建成仙女小山火车风景线、仙女山大草原支线、天生三桥支线、白马山支线、仙女山大草原支线、天生三桥支线、白马山支线、仙女山大草原支线、天生三桥长约73.90km。共设车站20座，2座车辆段，1座存车场。

图 1 武隆区齿轨旅游小火车线网规划示意

1.2 工程概况

仙女山小火车风景线项目位于重庆市武隆区境内，分两期建设，一期工程线路起自渝湘高铁武隆南站综合交通换乘中心，向北沿319国道至棉花坝跨越乌江，并包茂高速北侧西行至城区游客接待中心，出接待中心后蜿蜒展翅爬升，经方坪、云上恋桥、荆竹至仙女山游客中心规划新址，后继续北行终至仙女山体育场。

正线线路全长23.5km，共设车站7座，平均站间距为3.9km，最大站间距为8.2km，最小站间距为1.8km，预留车站3座;二期工程为仙女山体育场至仙女山机场，线路长5.9km。

项目采用齿轨制式3编组车辆(含轮轨+齿轨两套走行系统)，设计时速轮轨段60km、齿轨段30km;设体育场车辆基地1座;近期预留大农场存车场1处，供电系统采用分散供电方式，控制中心与接待中心站合设。

1.3 客流预测

(1) 客流预测方法与技术路线

客流预测在对城市及景区的经济社会发展规划、土地利用规划、总体规划、交通规划等相关规划综合分析基础上，预测各个规划年度景区游客规模;并结合各种交通方式的技术标准及运输能力，建立游客出行选择分担率模型，得到本项目旅游客流量;通过重庆市及其既有相似景区的客流分布特征，预测本项目主要客流指标及特征。

图 2 客流预测的技术路线

(2) 客流预测结果

根据客流专题调研，预测初期旺季全日客流量为1.5万人次，旺季高峰小时最大断面客流量为1015人次;近期旺季全日客流量为2.3万人次，旺季高峰小时最大断面客流量为1433人次;远期旺季全日客流量为3.5万人次，旺季高峰小时最大断面客流量为2036人次。

表 1 研究年度客流预测汇总

(3) 客流分布特点

本项目主要承担旅游客流，具有季节不均匀性，周内及单日不均衡性。季节不均匀性，武隆旅游旺季客流约占全年的50%。节假日客流主要集中在每年国庆节、劳动节、清明节、端午节等公共小长假期。周内不均匀性，景区单日游客高峰在国庆黄金周达到峰值。普通周内游客总量低于黄金周客流量;在周末双休日客流出现高峰值。单日不均匀性，从全日时间分布看，本项目全日客流分布有两个高峰时期，早高峰和晚高峰。早高峰客流主要是上山客流;晚高峰主要是下山客流。

2 运输组织

2.1 列车编组方案

(1) 车辆定员标准

本项目线路较长，旅行速度较慢，齿轨段坡度较大，游客对旅行舒适性要求较高，因此本线采用优先全坐席标准，增加旅行舒适性。根据对车辆内部构造的初步布设，齿轨车辆定员按60人/辆考虑。

(2) 列车编组方案研究

列车编组方案直接关系到系统输送能力和列车服务水平，并影响车站规模，应综合考虑高峰小时最大断面客流量、车辆定员标准等多方面因素研究确定。

表 2 列车编组方案

本项目作为旅游轨道交通且预测客流量较小，系统规模可以采用15对/h，旺季高峰小时需考虑一定运能余量。若采用2辆编组，则远期旺季高峰小时开行列车19对/h，系统能力不足;若采用4辆编组，则远期旺季高峰小时开行列车9对/h，发车间隔过长。因此，初、近、远期列车编组宜为3辆编组，工程投资较省，运营、管理及检修方面较为方便，可实现服务频率与运营成本的合理组配，车辆段及停车场规模容易控制。

2.2 列车运营交路

(1) 交路确定原则

①交路设置以预测客流为依据，结合客流分布及乘客出行特点，方便乘客在不同时间段、不同区段的出行要求，考虑“以人为本，服务至上”的原则，保持适当服务水平。

②在尽可能满足乘客出行方便的前提下，尽量减少运用车数，提高车辆运用效率，节省列车购置费用，降低运营成本，提高运营效益。

③初、近、远期的交路设置应尽可能地保持连续性，在兼顾运营管理可操作性和运营组织灵活性的同时，考虑工程实施的可行性与经济性，尽量减少和避免工程废弃。

(2) 运营交路方案

本项目客流水平较低，高峰小时预测客流呈现自武隆南站至仙女山体育场较为平稳，向仙女山机场方向逐渐减少的趋势，客流变化距离终点较近，因此，从适应客流特征、提高服务频率和节省工程投资的角度适宜开行单一交路。

图 3 仙女山客运齿轨铁路列车运营交路

2.3 车站配线

(1) 配线功能分类

根据运营需要，本次研究按照使用功能在相关车站设置4种不同形式配线。

①折返线:由于武隆城区和仙女山景区用地紧张，因此，为节省工程投资和紧凑用地，在武隆南、仙女山体育场设置站前折返线，在二期仙女山机场设置站后折返线，用于组织列车折返。

②停车线:本项目处于山区，全线地形较为复杂，综合考虑线路纵断面条件和距首末站站间距，在方坪站附近齿轨段落创新性地布设停车线和1组渡线，引入齿轨道岔和齿轨导入装置。目前，国内关于齿轨道岔和齿轨导入装置的研究已相对成熟，经过试验线验证。正常运营时，停车线仅供故障列车临时存放。

③渡线:综合考虑线路纵断面条件、运输组织需求和工程投资，在方坪、荆竹各设置1条单渡线，故障情况下组织临时交路和工程车折返。

④车辆段(停车场)出入线:在仙女山体育场设置车辆段出入线，大农场设置停车场出入线(武隆南站用地紧张，暂无设置停车场的条件)，用于向正线发出列车和接收回段(场)列车。

(2) 车站配线设置

根据前述对列车运营交路及车站配线功能的分析，从满足运营组织、安全、救援及维修的需求出发，并结合本线站位设置和工程条件，本线车站配线设置合理。

图 4 仙女山客运齿轨铁路车站配线

2.4 全日行车计划

全日车计划根据全日各时段客流分布比例确定，高峰时段行车量必须满足高峰小时预测客流，平峰时段除应考虑满足预测客流量外，还应保证一定服务水平。节假日可根据实际情况适当延长运营时间。本线客流具有明显季节不均衡性，旺季全日行车计划和淡季全日行车计划均根据客流特点合理制定。

表 3 旺季全日行车计划

表 4 淡季全日行车计划

2.5 设计运输能力

设计运输能力以预测客流量各年度旺季高峰小时最大断面客流量、列车编组辆数、车辆定员及最小行车间隔时间为依据设计。本线设计运输能力如表所示，设计运输能力均大于预测旺季高峰小时最大断面客流量，且有一定运能富余。

表 5 设计运输能力

2.6 列车牵引计算

(1) 列车牵引制动性能

①轮轨段

平坡最高运行速度:60km/h 0~40km/h平均加速度:≥0.4m/s² 0~60km/h平均加速度:≥0.2m/s² 制动平均减速度:≥1.0m/s²

②齿轨段

250‰上坡最高运行速度:30km/h 250‰下坡最高运行速度:17.5km/h 0~18km/h平均加速度:≥1.0m/s² 0~30km/h平均加速度:≥0.4m/s² 250‰下坡制动减速度:≥0.3m/s²

(2) 模拟计算结果

①列车停站时间 列车停站时间是制约列车最小行车间隔时间的基本因素之一，主要由开关门和乘客上下车时间组成。乘客上下车时间主要取决于上下车客流量、列车车门数量及乘客上下车速度。本项目列车采用3辆编组，每侧设有6个车门，开、关车门总时间按8s、乘客每次上车或下车一人按1s考虑。同时考虑本项目为接驳高铁站与景区旅游轨道，旅客行李较多，因此适当延长停站时间，另外客流量较大的车站适当延长停站时间。根据计算，武隆南、仙女山体育场、仙女山机场停站时间采用90s，其他车站采用60s，停站时间取5s整数倍。

②区间运行时间

根据列车模拟牵引计算，得到列车区间运行时间。根据上述各区间运行时间、停站时间，经计算本线初期列车旅行速度为26.6km/h;近远期列车旅行速度为22.8km/h。

表 6 列车区间运行时间

③列车运用车数

列车运用车数是为了满足高峰小时客流量所需要的列车数。本线各设计年度所需运用车数如表所示，本项目初、近、远期运用车数分别为13，26，34列，其中一期工程初、近、远期运用车数分别为13，19，25列。

表 7 列车运用车数

2.7 系统能力分析

(1) 系统控制能力初步分析

对于本项目而言，车辆段出入线采用双线建设，因此收发车能力不是系统控制能力;大农场停车场出入线采用单线建设，在早高峰发车时可采用连发，因此发车能力不是系统控制能力，收车时由于与对向正线来车有敌对进路，因此，需要对停车场收车能力做检算。综上所述，本次对首末站的折返能力和停车场收车能力进行检算。

(2) 基本技术参数和折返方式

①能力计算的技术参数 a.本线正线道岔侧向允许过岔速度为30km/h，计算折返能力时，采用25km/h; b.道岔解锁办理进路时间为18s; c.列车停站时间:武隆南站和仙女山体育场站停站时间90s。

②折返方式 列车在武隆南站和仙女山体育场站采用站前折返。

(3) 折返能力计算

①武隆南站 武隆南站为本项目一期工程起点站，受限于地形，采用站前单渡线折返。经计算，武隆南站列车返折作业时间为174s，可满足初期6对/h，近期9对/h，远期12对/h折返的系统能力要求。

图 5 武隆南站折返进路

图 6 武隆南站折返能力

②仙女山体育场站 仙女山体育场站为本项目一期工程终点站，二期工程起点站，站前设单渡线折返。

图 7 仙女山体育场站折返进路

经计算，仙女山体育场站列车折返作业时间为174s，可满足初期6对/h，近期9对/h，远期12对/h折返的系统能力要求。

图 8 仙女山体育场站折返能力

(4) 收车能力计算

大农场停车场位于武隆南站大里程端约2.3km处，远期存车规模9列。其配线及收车进路见图 9。

图 9 停车场收车进路

由图 9 可知，最不利情况下，当 1 号列车尾部通过停车场前道岔 A，2 号列车准备通过道岔A 进入停车场时，4 号列车也刚好从正线到达道岔 A 处，此时 2 号列车与 4 号列车存在敌对进路，2 号列车须停车避让 4 号列车。经计算，最不利情况下大农场停车场收车能力为 373s，可满足远期旺季收车 9 列/h 要求（远期旺季晚高峰剩下的 3 列车可前往车辆段存车）。收车能力计算详见图 10。

图 10 停车场收车能力

3 结论

国内山地旅游轨道发展正处于起步阶段，暂无实际应用案例，与国外相比还具有一定差距，但国内有大量A级景区位于山区，风景优美，且沿线地形复杂，非常适合采用齿轨铁路作为旅游轨道，承担交通接驳和景观打造功能，因此，齿轨铁路在山地旅游轨道领域的市场应用前景广阔，主要创新点如下。

(1)现有研究主要集中在齿轨铁路系统的综述、制式选型、轨道、岔道、线路平纵断面和车辆参数等方面，从运输组织角度对客运齿轨铁路进行研究，所述对于列车编组方案、列车运营交路、车站配线、全日行车计划、设计运输能力、列车牵引计算、系统能力等关键技术的研究方法和思路可指导其他山区客运齿轨铁路的运输组织工程设计和实际运营。

(2)结合国内关于齿轨道岔和齿轨导入装置的应用研究以及线路沿线地形特征创新性地在方坪站附近齿轨段落布设停车线和单渡线，满足故障车临时停车需求，并兼顾停车线与首末站距离。

(3)通过图解法模拟大农场停车场收车进路，根据大农场停车场列车位距和位武隆南站距离等限制条件验算其远期收车能力，为其在地形有限条件下的选址提供科学依据。

本文转自《铁道标准设计》——重庆仙女山客用齿轨铁路运输组织关键技术研究，作者：贾祥；仅用于学习分享，如涉及侵权，请联系删除！