蔡君君　牛永平

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津　300142)

Study on the Construction Scheme of Harbin-Jiamusi Railway

CAI Junjun　NIU Yongping

哈爾濱至佳木斯鐵路建設方案研究

蔡君君牛永平

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津300142)

Study on the Construction Scheme of Harbin-Jiamusi Railway

CAI JunjunNIU Yongping

摘要對新建哈佳鐵路功能定位進行分析，結合路網(wǎng)、工程實際情況，確定線路宏觀走向方案，重點從速度目標值、限制坡度、牽引質量、到發(fā)線有效長等方面對哈佳鐵路的建設方案進行研究。經過綜合分析，推薦滿足運輸組織要求、經濟合理、切實可行的13‰限制坡度，到發(fā)線有效長1 080 m，貨物列車雙機牽引質量5 000 t的200 km/h客貨共線方案。

關鍵詞哈佳鐵路；速度目標值；限制坡度；建設方案

既有哈佳鐵路位于黑龍江東北部，線路南起哈爾濱樞紐，向東北經綏化市及慶安縣和伊春市的鐵力市、帶嶺區(qū)、南岔區(qū)，終至佳木斯樞紐，由濱北線哈爾濱至綏化段和綏佳線組成，線路全長504.7 km?，F(xiàn)狀哈爾濱至佳木斯間客車旅行時間為7～8 h，旅行速度約80 km/h，兩座城市之間亟需修建新的快速鐵路，以滿足日益增長的客貨運量及經濟發(fā)展需求。

新建哈爾濱至佳木斯鐵路位于黑龍江省的中東部，地處松花江南岸的哈爾濱市與佳木斯市，線路起自哈爾濱站，經賓西、賓縣、方正、得莫利、高楞、達連河、依蘭至佳木斯市的佳木斯站。在項目的建設方案研究中，需要重點研究項目的功能定位、線路走向方案、速度目標值、限制坡度、牽引質量、到發(fā)線有效長等，以便為項目的決策提供可靠的依據(jù)。

1功能定位研究

1.1　哈佳鐵路的特點及服務對象

新建哈佳鐵路承擔哈爾濱至佳木斯之間的交流，主要服務對象如下：

①哈大客運專線、濱洲線與佳木斯以東等線的交流；

②本項目沿線各縣與哈大客運專線、濱洲線、牡佳鐵路各線的交流。

1.2　與既有線的分工

既有哈佳線以承擔貨運為主，兼顧少量客運專線難以承擔的哈爾濱以遠與綏化以西的長途旅客運輸，以及沿線小站的旅客運輸。哈佳鐵路建成后，將主要承擔路網(wǎng)長途旅客運輸、沿線城際旅客運輸，以提高旅客服務質量，滿足旅客對運輸速度等服務質量要求，同時兼顧滿足具有較高時效性要求的貨物運輸需求。

1.3　哈佳鐵路的功能定位

本項目是東北鐵路快速運輸網(wǎng)絡的重要組成部分，是哈大通道向黑龍江東北地區(qū)的延伸線，是黑龍江省對外客貨運交通的快速通道。本項目的建設將拉近哈爾濱至佳木斯乃至同江、雙鴨山、鶴崗的時空距離，是黑龍江東北部地區(qū)通往哈爾濱及關內最便捷、最快速的通道。

2線路走向方案研究

基于本線主要服務于哈爾濱與佳木斯兩大經濟據(jù)點，主要研究沿既有線通道、新開辟通道松花江南及松花江北三大線路宏觀走向方案。

沿既有線通道方案線路較松花江南方案需展長約128 km，工程投資需增加約113億元，且客流吸引范圍與既有線重疊，通過既有線提速改造即可滿足該通道內客貨運量要求。而松花江南和松花江北方案均開辟了新的鐵路客貨運服務通道，具有線路長度相對較短、沿線地形條件相對簡單、重點工程不多、增加了新的客貨量吸引范圍、與沿線城市規(guī)劃結合較好等優(yōu)點。

綜合考慮松花江南方案具有線路不跨松花江、不經過重要的環(huán)境敏感點、沿線經濟發(fā)展水平及客貨運需求相對較高、服務水平和服務范圍大、符合地方政府對線路走向的要求、工程實施難度小等諸多優(yōu)點，推薦采用松花江南岸方案為貫通方案。

3速度目標值的選擇

本線運營長度約343 km，目前該通道內分布有哈同高速公路。高速公路旅行時間約4～5 h，鐵路相對公路應具有比較優(yōu)勢，才能發(fā)揮快速軌道交通的作用，并吸引到沿線及以遠的客流。因此，哈佳鐵路時間目標值應控制在2 h以內。為滿足上述時間目標值要求，同時考慮該地域鐵路技術政策和發(fā)展狀況，本線速度目標值應不低于200 km/h。鑒于300 km/h及以上標準造成投資增加較大，故本次重點對250 km/h客運專線方案、200 km/h客貨混方案進行研究分析論證。

3.1　方案Ⅰ：250 km/h客專方案

(1)無砟軌道方案(Ⅰ-1)

本方案線路全長340.81 km，全線新設車站8座，改建車站2座，新建線路采用無砟軌道，新建線路335.856 km，橋隧比54.91%，全線投資估算總額3 950 699.3萬元，技術經濟指標為11 591.9萬元/正線公里。

(2)有砟軌道方案(Ⅰ-2)

本方案線路全長340.81 km，全線新設車站8座，改建車站2座，新建線路采用有砟軌道，線路走向與無砟軌道方案相同，新建線路335.856 km，橋隧比48.18%，全線投資估算總額3 457 781.9萬元，技術經濟指標為10 145.8萬元/正線公里。

3.2　方案Ⅱ：200 km/h客貨共線方案

本方案線路全長343.344 km，全線新設中間站12座，利用既有站1座，改建車站1座。其中新建線337.115 km，橋隧比為47.74%。此外，引入哈爾濱樞紐需要修建貨運疏解線，新建貨車聯(lián)絡線自賓西東站疏解引出，引入既有賓西地方鐵路，之后利用賓西地方鐵路至成高子站，并利用既有濱綏線至哈爾濱南站。新建貨車下行聯(lián)絡線9.14 km、貨車上行聯(lián)絡線2.33 km；新建成高子貨車上行疏解線4.9 km。該方案全線投資估算總額3 522 831.6萬元，技術經濟指標為10 269.3萬元/正線公里。

3.3　方案比較及優(yōu)缺點分析

(1)從功能定位分析

新建客專方案：本項目是東北鐵路快速客運網(wǎng)絡的重要組成部分，是哈大客專向黑龍江東北地區(qū)的延伸線，是黑龍江省對外客運交通的骨干線路，是黑龍江東北部地區(qū)通往哈爾濱及關內最便捷的客運通道。

新建客貨共線方案：本項目為以客為主，兼顧貨運的快速運輸通道，是東北鐵路快速運輸網(wǎng)絡的重要組成部分，是哈大通道向黑龍江東北地區(qū)的延伸線，是黑龍江省對外客貨運交通的快速通道，是黑龍江東北部地區(qū)通往哈爾濱及關內最便捷、快速的客貨運通道。

從項目功能來看，建設客貨共線鐵路，可在哈佳通道間形成一條新的快速客、貨運通道，在滿足旅客快速、舒適、全天候運輸需求的情況下，滿足哈爾濱以遠與佳木斯以遠具有較高時效性要求的貨物運輸需求，有利于拉動黑龍江省東北部地區(qū)經濟的發(fā)展，有利于相關地區(qū)高科技產業(yè)集群的發(fā)展。

(2)從帶動沿線經濟的發(fā)展分析

客專方案的建設將使沿線對外交通基礎設施構建取得突破性進展，對于構筑地區(qū)各種運輸方式有機結合、暢通便捷的現(xiàn)代化綜合對外運輸體系具有重要意義；對于進一步密切沿線與哈爾濱經濟圈的融合，增進各地在資金、資源、技術、人才等領域的優(yōu)勢互補和協(xié)調發(fā)展具有十分深遠的影響，是沿線對外連通效果顯著、紐帶作用巨大的一條交通要道，對于促進沿線資源開發(fā)及經濟發(fā)展具有重要作用。與客專方案相比，新建客貨共線方案還可滿足沿線各縣經濟發(fā)展過程中對外交流的貨物運輸需求。

(3)從運營組織分析

客貨共線方案與客專方案比較有以下優(yōu)點：

① 客貨共線方案，貨物列車走行距離短?？蛯７桨肛浳锪熊囆枳呒扔泄淹ǖ?，貨物列車走新線較走既有線運行距離短約169 km。因此客貨共線方案貨車運行時間縮短約3 h，同時貨物列車運營成本減少，加快了貨運機車車輛周轉。

② 客貨共線方案新線開辦貨運，極大地方便了沿線的縣市的貨物運輸，有利于拉動沿線地方經濟的發(fā)展。

客貨共線方案也存在如下主要缺點：

① 經計算分析，兩方案旅客列車運行時分見表1，從表中可看出，客貨共線方案旅客列車運行時間增加，旅客列車運行時間比客專方案多22 min。

②哈爾濱及佳木斯兩端樞紐均需要同時考慮客、貨疏解通路，設置線路引入貨運系統(tǒng)的條件，需要新建貨運聯(lián)絡線，工程投資加大。

③從運輸組織方面考慮，客貨共線方案需要考慮客貨列車越行的條件，因此客貨共線方案的車站數(shù)量較客專方案增加。同時客貨共線方案到發(fā)線有效長增大，受貨物列車限制設置為1 080 m，客專方案為650 m。

3.4　綜合分析及推薦意見

綜合以上分析，雖然客運專線方案節(jié)省客運運營時間較多，但新建哈佳客貨共線方案能夠增加路網(wǎng)運營的靈活性，便于沿線的縣市的貨物運輸，有利于拉動沿線地方經濟的發(fā)展，且工程投資要較客專無砟軌道方案省42.8億元、較客專有砟軌道方案增加約6.5億元?？拓浌簿€方案客車運行時間僅增加22 min，貨物列車運行距離短169 km，貨車運行時間縮短約3 h，列車運營成本減少，加快了貨運機車車輛周轉，故綜合考慮推薦采用按200 km/h客貨共線方案。

4限制坡度、牽引質量、到發(fā)線有效長的研究

限制坡度的選擇應結合本線所經地區(qū)地形、自然坡度、鐵路等級、牽引種類、機車類型、運輸要求、相鄰線主要技術標準等因素綜合比選確定，地形困難地段采用適當限坡可有效地縮短線路長度，節(jié)省工程投資，提高運輸能力。

本線為客貨共線鐵路，限制坡度地選擇與貨運牽引質量直接相關，從研究年度與本線相鄰的各線牽引質量分析，研究年度相鄰既有線牽引質量見表2。

由表2可以看出，哈佳新建鐵路的貨物列車流向主要是去往哈大線、濱洲線，哈大線、濱洲線規(guī)劃年度牽引質量均為5 000 t，從方便運輸組織考慮，牽引質量應盡量統(tǒng)一，以減少增減軸作業(yè)，因此哈佳新線牽引質量也應采用5 000 t。本線擬采用電力牽引，各型電力機車在不同的坡度下牽引質量見表3。

由表3可以得出：SS4單機可在6‰的坡道上牽引5 000 t，SS4雙機可在13‰的坡道上牽引5 000 t，HXD單機可在9‰的坡道上牽引5 000 t或4 000 t?？紤]本線還運行普通旅客列車，因此最大坡度不宜太大，本次主要對13‰、9‰、6‰坡度方案進行比較。

4.1　限坡方案的選擇

(1)13‰限坡方案

在13‰限坡的條件下，重點從運輸組織、貨物運量、工程投資等方面對到發(fā)線有效長度1 080 m和880 m方案進行了研究分析。

從運輸組織方面分析：

現(xiàn)狀濱州線及哈大線車站到發(fā)線有效長均是1 050 m，研究年度佳同擴能完成、哈佳、濱洲、哈牡電化擴能工程完成，牡綏線建成，車站有效長均為1 050 m。因此本線采用雙機牽引5 000 t，車站到發(fā)線有效長按照1 080 m進行設計，具有與相鄰線匹配好，運輸組織靈活，減少貨車增減軸作業(yè)等優(yōu)點。

從貨物運量分析：

經計算，采用雙機牽引5 000 t(到發(fā)線有效長1 080 m)方案，遠期可承擔的最大貨運量為2 400萬t；采用雙機牽引4 000 t(到發(fā)線有效長880 m)方案，遠期可承擔的最大貨運量為2 000萬t，貨運量較雙機牽引5 000 t方案要小。

從工程投資分析：

到發(fā)線有效長度880 m方案，全線車站鋪軌減少約9.3 km，鋪砟減少3萬m3，土方減少50萬m3，用地減少62畝，減少工程投資為4 995.2萬元，工程投資節(jié)省不明顯。

方案推薦意見：

綜上所述，本次研究車站到發(fā)線有效長度采用1 080 m方案。

(2)9‰限坡方案

9‰限坡方案，從運輸組織上可考慮采用HXD機車單機牽引5 000 t或4 000 t，到發(fā)線有效長可采用1 050 m或850 m。

(3)6‰限坡方案

6‰限坡方案，考慮采用SS4單機牽引5 000 t，到發(fā)線有效長1 050 m。

4.2　工程經濟比選

經研究，9‰限坡方案與相鄰路網(wǎng)牽引標準不匹配，增加了樞紐編組站的作業(yè)。因此，重點對13‰雙機坡度(到發(fā)線有效長度1 080 m)和6‰單機坡度(到發(fā)線有效長度1 050 m)限坡方案進行工程經濟比選。

13‰雙機坡度(到發(fā)線有效長度1 080 m)方案：

線路全長343.344 km，其中正線橋梁長度154.064 km，隧道長度9.845 km，橋隧比為47.74%，并新建賓西東及成高子貨車聯(lián)絡線16.5 km。

6‰單機坡度(到發(fā)線有效長度1 050 m)方案：

線路全長345.274 km，其中正線橋梁長度173.494 km，隧道長度6.8 km，橋隧比為52.22%，并新建趙安屯及成高子貨車聯(lián)絡線32.6 km。

(1)工程投資

6‰坡度方案工程靜態(tài)投資較13‰坡度方案增加19.06億元。

(2)工程條件分析

①路基

路基工程概況：6‰坡度方案較13‰坡度方案路基長度縮短14.46 km，區(qū)間線路土石方減少57.5萬m3，站場土石方6‰坡度方案增多377.3萬m3。

路基填挖高度：本線沒有特別困難的高填、深挖工點，但6‰坡度適應地形條件較差，平均填方高度較13‰坡度方案增加2.0 m左右，且深挖方長度增加了5.7 km，由此增加了路基填挖方、邊坡防護工程及地基處理數(shù)量。

②橋梁

6‰坡度方案正線橋梁長度較13‰坡度方案增加18.94 km，而且橋梁高度普遍增加，13‰坡度方案橋梁最大墩高43 m，6‰坡度方案最大墩高46.5 m。另外，6‰坡度方案賓西貨物聯(lián)絡線新建線路長度增加，橋梁工程增加6.5 km。

③改移道路及溝渠

6‰限坡方案區(qū)間改移道路及改移溝渠數(shù)量及防護較13‰坡度方案增加較大。

(3)機車車輛購置費

13‰限坡方案機車購置費比6‰限坡方案增加約16 975萬元。

(4)運營費

根據(jù)客貨運量預測，近期開行61對客車、15對貨車，兩限坡方案年運營費見表4，可看出6‰坡度方案較13‰坡度方案年運營費節(jié)省7 314萬元。

(5)其他

采用6‰限坡方案，貨運引入哈爾濱樞紐利用既有濱綏線、孫新線均存在部分超限坡，考慮本段位于既有線疏解區(qū)，軟化坡度工程對既有線運營影響大。若不軟化坡度，對于一般情況下列車動能闖坡不存在運營的安全問題，但在機車產生故障時，影響區(qū)間的運營及安全，而選擇13‰限坡方案，則不存在上述問題。

4.3　綜合分析及推薦意見

(1)從功能定位分析

本線的功能定位為以客為主、兼顧貨運的快速運輸通道，在滿足客運的前提下，貨物列車應以運輸輕快、高附加值貨物為主。因此，限坡方案應在滿足客運需求的情況下，結合工程條件考慮貨物運輸需求綜合確定。

(2)從與路網(wǎng)相關線路的適應性分析

研究年度通道既有線及其銜接的主要干支線均開行5 000 t貨物列車，6‰和貨13‰兩個方案與相關線路、樞紐編組站相匹配，但6‰坡度利用成賓地方鐵路需對既有線進行限坡改造。

(3)從工程條件的適應性分析

13‰限坡方案可較好適應沿線丘陵地區(qū)特點，客貨限坡匹配性較好，且工程投資節(jié)省19.06億元。

(4)從運輸成本分析

13‰限坡方案機車購置費增加16 975萬元，運營費年增加7 314萬元。

綜合分析，13‰限坡方案總投資較為節(jié)省，與相鄰線路運輸組織條件好，客貨限坡匹配，可較好適合沿線丘陵地形特點，因此，研究推薦13‰限制坡度，到發(fā)線有效長度1 080 m，貨物列車雙機牽引質量5 000 t方案。

5結論

新建哈爾濱至佳木斯鐵路是東北鐵路快速運輸網(wǎng)絡的重要組成部分，通過對本線功能定位進行分析，結合相鄰路網(wǎng)和工程實際情況，確定線路宏觀走向方案為松花江南方案。在速度目標值的研究中，通過對不同速度目標值的工程投資、功能地位、對地方經濟發(fā)展的作用及運輸組織進行綜合分析，推薦采用200 km/h客貨共線方案。限制坡度研究中，根據(jù)工程經濟比選，綜合分析相鄰線路的適應性及工程條件適應性，推進采用貨物列車雙機牽引質量5 000 t，13‰限制坡度，到發(fā)線有效長度1 080 m方案。

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中圖分類號：U212.32

文獻標識碼：A

文章編號：1672-7479(2015)05-0061-04

作者簡介：第一蔡君君(1985—)，男，2010年畢業(yè)于中南大學道路與鐵道工程專業(yè)，工學碩士，工程師。

收稿日期：2015-06-09