張 文

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,武漢 430063)

1 概述

石門(mén)至長(zhǎng)沙鐵路位于湖南省北部地區(qū),北起常德市石門(mén)縣,橫跨澧、沅、資、湘四大河流,經(jīng)常德、益陽(yáng)、望城等市(縣)到達(dá)長(zhǎng)沙市,線路全長(zhǎng) 266 km,是洛湛鐵路通道的重要組成部分,同時(shí)也是溝通焦柳和京廣兩大干線的重要鐵路運(yùn)輸通道,對(duì)于促進(jìn)沿線旅游開(kāi)發(fā)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、強(qiáng)化路網(wǎng)結(jié)構(gòu)具有重要作用。

石長(zhǎng)鐵路(單線)于 1998年 10月開(kāi)通運(yùn)營(yíng)以來(lái),為促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展作出了積極貢獻(xiàn)。但隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展,沿線火力發(fā)電廠、糧食儲(chǔ)備庫(kù)、創(chuàng)元鋁業(yè)等項(xiàng)目相繼建成投產(chǎn),沿線旅游業(yè)不斷興旺發(fā)達(dá),既有線通過(guò)能力已不能滿足日益增長(zhǎng)的客貨運(yùn)輸需求。因此,對(duì)石長(zhǎng)鐵路進(jìn)行擴(kuò)能改造具有十分重要的意義。石門(mén)至長(zhǎng)沙鐵路增建第二線工程線路平面見(jiàn)圖1。

圖1 石門(mén)至長(zhǎng)沙鐵路增建第二線工程線路平面示意

2 速度目標(biāo)值的選擇

2.1 滿足時(shí)間目標(biāo)值要求

鐵路在長(zhǎng)途客流市場(chǎng)主要面臨航空的競(jìng)爭(zhēng)。由于既有石長(zhǎng)線客流所經(jīng)鐵路網(wǎng)不是以高速、快速鐵路為主,長(zhǎng)途列車(chē)難以在旅行時(shí)間上優(yōu)于航空運(yùn)輸。本線1 000 km以上長(zhǎng)途客流占總客流比例較小,且本線長(zhǎng)度較短,在長(zhǎng)途客流所經(jīng)線路長(zhǎng)度比重較小,因此本線不宜追求過(guò)短的時(shí)間目標(biāo)值,應(yīng)發(fā)掘經(jīng)濟(jì)、便利、安全性上的優(yōu)勢(shì),吸引以務(wù)工、求學(xué)為出行目的的客流,從旅行時(shí)間上創(chuàng)造“夕發(fā)朝至”列車(chē)開(kāi)行條件,提高旅客出行的便利性。為滿足西安—長(zhǎng)沙、宜昌—廣州等列車(chē)“夕發(fā)朝至”要求,本線時(shí)間目標(biāo)值應(yīng)為 2.7h左右(表1)。

表1 旅客列車(chē)對(duì)本線時(shí)間目標(biāo)值要求分析

本線旅游資源豐富,沿線地區(qū)的中短途客流較大,鐵路在此市場(chǎng)將主要面臨高速公路的競(jìng)爭(zhēng)。目前長(zhǎng)沙至張家界高速公路已建成,高速公路旅行時(shí)間為 4 h,而快速列車(chē)的旅行時(shí)間 5 h。為提高鐵路在客運(yùn)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力,石長(zhǎng)鐵路應(yīng)在旅行時(shí)間上較公路有一定優(yōu)勢(shì)。由于通過(guò)高速公路出行更具便利性,為爭(zhēng)取對(duì)高速公路的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),鐵路必須在總旅行時(shí)間上應(yīng)更為節(jié)省,石長(zhǎng)鐵路的旅行時(shí)間要求 2.5h。詳見(jiàn)表2。

表2 與高速公路競(jìng)爭(zhēng)對(duì)石長(zhǎng)鐵路時(shí)間目標(biāo)值要求分析

綜上所述,結(jié)合本線特點(diǎn),考慮長(zhǎng)途跨線客流“夕發(fā)朝至”需求、同高速公路競(jìng)爭(zhēng)等因素,本線的時(shí)間目標(biāo)值應(yīng)為 2.5 h。

為滿足時(shí)間目標(biāo)值要求,本線全段列車(chē)運(yùn)行速度應(yīng)在 130 km/h以上。

2.2 滿足與相鄰鐵路速度匹配要求

石長(zhǎng)鐵路客流主要途經(jīng)黔張常、滬昆線杭州至株洲段、焦柳線襄石段、京廣線武廣段、洛湛鐵路益永段等。研究年度黔張常、滬昆線杭州至株洲段速度目標(biāo)值為 200 km/h,焦柳線襄石段速度目標(biāo)值為 120 km/h,京廣線武廣段速度目標(biāo)值為 130 km/h,洛湛鐵路益永段速度目標(biāo)值為 160 km/h。可見(jiàn)本線既銜接高標(biāo)準(zhǔn)的快速鐵路,也銜接標(biāo)準(zhǔn)較低的既有鐵路,從與相鄰線路匹配關(guān)系考慮,本線速度目標(biāo)值宜介于這兩者之間,選擇范圍在 120～200 km/h。

2.3 適應(yīng)本線既有條件,滿足工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求

對(duì)于既有線擴(kuò)能項(xiàng)目,既有線提速改造速度目標(biāo)值還應(yīng)根據(jù)沿線地形條件和既有線現(xiàn)狀條件,盡量考慮既有線路和設(shè)備的利用,對(duì)既有線提速改造方案進(jìn)行研究后,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選,本著經(jīng)濟(jì)合理的原則確定。因此,本線速度目標(biāo)值對(duì)既有線和新建線路應(yīng)區(qū)別對(duì)待、統(tǒng)籌考慮,應(yīng)在高標(biāo)準(zhǔn)新線與條件困難的既有線間取得合理平衡,選取工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)性良好的速度目標(biāo)值方案。

綜上分析,本線速度目標(biāo)期望值,按全線考慮旅客列車(chē)運(yùn)行速度應(yīng)達(dá)到 130 km/h及以上。首先應(yīng)對(duì)既有線提速改造方案進(jìn)行研究,分路段結(jié)合其改造條件,合理確定既有線速度目標(biāo)值,若既有線提速代價(jià)太大,不能達(dá)到期望值的標(biāo)準(zhǔn),則新建線路應(yīng)選擇較高的速度目標(biāo)值,使全線平均速度綜合達(dá)到速度目標(biāo)期望值的要求和滿足時(shí)間目標(biāo)值的要求。既有線提速宜在120～160km/h,新建線路宜在 160～200 km/h速度序列中按工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)最優(yōu)的原則合理選擇。

3 既有線提速改造方案研究

據(jù)既有線現(xiàn)狀路和路網(wǎng)相關(guān)鐵路干線的速度標(biāo)準(zhǔn),研究既有線提速 140、160 km/h兩個(gè)改造方案。

3.1 既有線 140 km/h提速改造方案

按 140 km/h速度提速改造,改建既有線 82.25 km,改建比例為 31.3%,改造曲線 81處,其中單雙繞地段 14處,新建橋梁 21-4 782m,新建隧道 21-4 576 m,廢棄橋梁 13-1891 m,廢棄隧道 12-1 877 m。對(duì)于部分車(chē)站、大橋地段,若按 140 km/h提速改造,工程較大、改造困難,保留局部限速地段長(zhǎng)18.471 km,其中石門(mén) 、臨澧 、常德、德山、益陽(yáng)等 5個(gè)站進(jìn)出站小半徑保留,橋梁 6-3 174 m,隧道 2-432 m處小半徑維持現(xiàn)狀。

3.2 既有線 160 km/h提速改造方案

按 160 km/h速度提速改造,改建既有線 122.85 km,改建比例為 46.7%,改造曲線 127處,其中單雙繞地段 20處,新建橋梁 32-7 420m,新建隧道 21-4 576 m,廢棄橋梁 20-3210 m,廢棄隧道 12-1 877 m。對(duì)于部分車(chē)站、大橋地段,若按 160 km/h提速改造,工程較大、改造困難,予保留局部限速地段長(zhǎng)25.015 km,其中石門(mén)、臨澧 、常德、德山、益陽(yáng) 5個(gè)站進(jìn)出站小半徑保留,橋粱 7-33 058 m,隧道 2-432 m處小半徑維持現(xiàn)狀。

綜上所述,140、160 km/h提速改造投資大,而節(jié)省運(yùn)營(yíng)時(shí)分又有限,提速成本均在5 700萬(wàn)元/min以上,顯然代價(jià)太大,從經(jīng)濟(jì)上分析是不可取的;此外,既有線改造施工難度大,對(duì)既有線運(yùn)營(yíng)干擾大,安全隱患多;而且對(duì)于正常運(yùn)營(yíng)通車(chē)的石長(zhǎng)鐵路來(lái)說(shuō),廢棄既有線路和橋隧建筑物太多,會(huì)造成很大的社會(huì)負(fù)面影響。160km/h提速改造相比較 140 km/h提速改造方案,代價(jià)更大?？紤]石長(zhǎng)線在路網(wǎng)中的地位及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平對(duì)速度目標(biāo)值的需求,石長(zhǎng)鐵路提速后與路網(wǎng)相關(guān)鐵路焦柳鐵路和京廣鐵路速度標(biāo)準(zhǔn)不一致。因此,除區(qū)間個(gè)別的小半徑曲線改造較經(jīng)濟(jì)合理外,對(duì)既有線原則上不再進(jìn)行提速改造。既有線提速改造技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較見(jiàn)表3。

表3 既有線提速改造技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

4 增建二線地段速度目標(biāo)值方案研究

對(duì)于增建第二線,選線自由度相對(duì)較大,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后在經(jīng)濟(jì)合理的情況下應(yīng)力求達(dá)到速度目標(biāo)期望值,并選擇較高的速度目標(biāo)值。根據(jù)既有線提速改造方案研究結(jié)論,既有線基本維持現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn),增建第二線速度目標(biāo)值主要研究 160 km/h、160 km/h預(yù)留 200 km/h、200 km/h 3種方案。

第二線采用 200 km/h速度標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)于 160 km/h來(lái)說(shuō)差異在于:曲線半徑加大對(duì)地形的適應(yīng)性變差,與既有線并行地段減少;線間距及路基寬度加大、橋梁梁型不同、隧道斷面加大、路基基底處理標(biāo)準(zhǔn)提高等引起路基、橋涵、隧道工程及征地拆遷等均有所增加。站后配套工程主要是信號(hào)工程差異較大,160 km/h鐵路信號(hào)列控采用的是 CTCS-0,200km/h鐵路信號(hào)列控采用的是 CTCS-2,CTCS-2較 CTCS-0增加了列控中心、點(diǎn)式應(yīng)答器、LEU、站間列控安全信息局域網(wǎng)等設(shè)備,增加投資較多,其余站后工程相差不大。

石長(zhǎng)鐵路沿線為低山丘陵地段,地形條件較為困難,3種速度目標(biāo)值方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較詳見(jiàn)表4。

表4 石長(zhǎng)鐵路增建二線速度目標(biāo)值方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

經(jīng)比較,采用 200 km/h方案與 160 km/h方案相比,增加投資 7.03億元;160 km/h、預(yù)留 200 km/h平面方案與 160 km/h方案相比,增加投資 3.74億元。根據(jù)線路輸送能力分析,按時(shí)速 160km增建二線可滿足路網(wǎng)規(guī)劃近、遠(yuǎn)期客貨運(yùn)量需求,為減少?gòu)U棄工程,節(jié)省工程用地和投資,故本次推薦 160 km/h方案。

5 結(jié)論

綜上所述,根據(jù)既有線提速改造方案研究和增建第二線速度目標(biāo)值方案比選結(jié)論,從盡量利用既有線路和設(shè)備,減少?gòu)U棄工程,節(jié)省工程投資,而又滿足時(shí)間目標(biāo)值要求綜合考慮,推薦既有線局部提速改造,增建第二線速度目標(biāo)值 160km/h方案。

[1] GB 50090—2006,鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.石門(mén)至長(zhǎng)沙鐵路增建第二線工程可行性研究報(bào)告[R].武漢:2009.

[3] TBJ066,鐵路增建第二線工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4] 鐵道部.中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃研究[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2004.

[5] TB10003— 2005 J449— 2005,鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范[S].