王殿輝

(中鐵第六勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 線路站場設(shè)計(jì)院，天津 300308)

1 概述

1.1 既有鐵路概況

四平至通化鐵路位于吉林省南部，由四梅線(四平—梅河口)、梅集線(梅河口—集安)梅河口—通化段組成，是四平至通化至白河鐵路通道的重要組成部分，也是吉林省城鎮(zhèn)體系“南部門戶次區(qū)域”與“通白次區(qū)域”溝通交融的重要紐帶。四平至通化鐵路起自京哈鐵路(北京—哈爾濱)四平站，經(jīng)遼源市、梅河口市至通化市，止于梅集鐵路通化站，為單線鐵路，既有線路長度約282 km[1]。目前四平至通化鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 四平至通化鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)表Tab.1 Main technical standard list of the Siping-Tonghua Railway

1.2 存在問題

（1）線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低，通過能力小。目前四平至通化間既有鐵路已有80余年歷史，建設(shè)年代久遠(yuǎn)，線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低，通過能力不足，其中梅河口—通化段區(qū)間最大通過能力為31對/d，近、遠(yuǎn)期能力缺口分別為26對/d、53對/d。

（2）線路允許速度低，客貨列車運(yùn)行時(shí)間長。線路地處山區(qū)，既有鐵路小半徑曲線多，部分曲線位于隧道中，大坡道、小半徑曲線重疊地段分布集中，嚴(yán)重阻礙了列車運(yùn)行速度的提高。四平—通化間最快的鐵路旅客列車運(yùn)行時(shí)間為5.2 h，旅行速度54 km/h，貨物列車旅行速度僅有25 ~ 30 km/h，而普通公路僅需4.5 h。鐵路旅客列車運(yùn)行時(shí)間長、旅行速度低，導(dǎo)致與公路競爭處于較大劣勢。

（3）沿線有多處補(bǔ)機(jī)摘掛點(diǎn)，運(yùn)營成本高。貨物列車需在哈福—東山等多個(gè)區(qū)間加掛補(bǔ)機(jī)，補(bǔ)機(jī)作業(yè)點(diǎn)多，占用時(shí)間長，嚴(yán)重影響了運(yùn)輸組織效率，運(yùn)營成本高。

（4）沿線旅客列車開行數(shù)量少，難以滿足沿線旅客出行的需要。目前四平—通化共開行旅客列車2對/d。沿線旅客列車開行數(shù)量少，服務(wù)頻率低，服務(wù)質(zhì)量不高。東北地區(qū)居民對鐵路有較大的依賴性，鐵路旅客列車開行數(shù)量少，不能滿足當(dāng)?shù)鼐用竦某鲂行枰?/p>

1.3 所在路網(wǎng)現(xiàn)狀及定位

吉林省境內(nèi)鐵路網(wǎng)已形成了“五縱三橫”主骨架。五縱包括：①平齊線(四平—齊齊哈爾)，全長571 km，國鐵I級、雙線電氣化鐵路；②通讓線(通遼—大慶西)，全長421 km，國鐵I級、電氣化鐵路；③哈大線(哈爾濱—大連)，全長946.5 km，國鐵I級、雙線電氣化鐵路；④沈吉線(沈陽北—吉林)，全長446 km，國鐵I級鐵路(其中沈陽北至撫順北段為電氣化鐵路、撫順北至章黨到煙筒山段為復(fù)線鐵路)；⑤東北東部鐵路通道，南起遼寧省大連市，北至黑龍江省綏芬河市，跨越我國東北三省，正線全長1 520 km。三橫包括：①長白線(長春—白城)、長圖琿線(長春—圖們—琿春)。長白線正線全長328 km，設(shè)計(jì)速度200 km/h；長圖琿線，正線全長471 km，設(shè)計(jì)速度250 km/h。②四梅線(四平—梅河口)、梅集線(梅河口—集安)。四梅線正線全長157.5 km，單線非電氣化鐵路；梅集線正線全長251.5 km，單線非電氣化鐵路。③長西鐵路(開安—西巴彥花)。正線全長391 km，國鐵I級，設(shè)計(jì)速度160 km/h。另外，以靖宇至輝南地方鐵路、吉林至舒蘭鐵路、陶賴昭至榆樹鐵路、榆樹至舒蘭鐵路等支線鐵路為補(bǔ)充，基本形成了縱橫交錯(cuò)、四通八達(dá)的鐵路網(wǎng)總體格局。目前區(qū)域內(nèi)在建及規(guī)劃鐵路項(xiàng)目如表2所示。

表2 區(qū)域內(nèi)在建及規(guī)劃鐵路項(xiàng)目表Tab.2 Construction and planning of railway projects within the region

作為東北鐵路網(wǎng)主骨架之一，四平至通化鐵路西端通過四平鐵路樞紐銜接哈大線(哈爾濱—大連)、平齊線(四平—齊齊哈爾)，中間在梅河口地區(qū)與沈吉線(沈陽北—吉林)溝通，東端則經(jīng)通灌線(通化—灌水)通達(dá)遼寧東南部，全線貫穿吉林南部，輻射中朝邊境，伸入長白山腹地，是吉林省“五縱三橫”鐵路網(wǎng)主骨架的重要組成部分，定位為一條客貨兼顧的區(qū)域性鐵路干線[2]。

1.4 運(yùn)量預(yù)測

結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢，以全國及區(qū)域貨運(yùn)流量流向?yàn)榛A(chǔ)，根據(jù)區(qū)域路網(wǎng)的合理分工，進(jìn)行貨運(yùn)量預(yù)測[3]；通過對區(qū)域全社會(huì)及鐵路客運(yùn)需求主要影響因素的分析，采用份額法對鐵路客運(yùn)量進(jìn)行預(yù)測，得到客貨運(yùn)量預(yù)測匯總表如表3所示。結(jié)合近期(2030年)、遠(yuǎn)期(2040年)客貨流預(yù)測結(jié)果、遠(yuǎn)景運(yùn)輸需求及路網(wǎng)建設(shè)發(fā)展態(tài)勢，以及對鐵路各段運(yùn)力協(xié)調(diào)的評價(jià)分析，建議四平至通化鐵路遠(yuǎn)景年輸送能力為貨運(yùn)量3 000萬t，旅客列車70對/d。

表3 客貨運(yùn)量預(yù)測匯總表Tab.3 Summary of passenger and freight volume forecast

2 四平至通化鐵路擴(kuò)能工程建設(shè)方案研究

2.1 方案提出

根據(jù)運(yùn)量預(yù)測結(jié)果，既有四平至通化鐵路全線能力不足，需要進(jìn)行擴(kuò)能改造。四平至通化鐵路定位為一條客貨兼顧的區(qū)域性鐵路干線，其擴(kuò)能改造應(yīng)解決貨運(yùn)能力及客運(yùn)快速化問題。經(jīng)測算，四平至通化鐵路近期需要能力在62 ~ 75對/d之間、遠(yuǎn)期需要能力在79 ~ 100對/d之間，如果采用單線格局?jǐn)U能方案，近期絕大部分區(qū)間能力不足、遠(yuǎn)期全部區(qū)間能力不足，因而只能增建正線數(shù)目來實(shí)現(xiàn)擴(kuò)能改造。結(jié)合既有鐵路現(xiàn)狀及提速需求，研究提出雙線格局方案(方案Ⅰ)及三線格局方案(方案Ⅱ)。

2.1.1 雙線格局方案(方案Ⅰ)

為充分利用既有設(shè)施設(shè)備、減少工程投資，提出沿既有線增建二線并提速改造，通道形成雙線格局方案，簡稱雙線格局方案(方案Ⅰ)[4]。在此基礎(chǔ)上基于2個(gè)不同速度等級設(shè)計(jì)2個(gè)子方案：160 km/h雙線格局子方案(方案Ⅰ-1)、200 km/h雙線格局子方案(方案Ⅰ-2)。

（1）方案說明。雙線格局方案分別研究了160 km/h，200 km/h 2個(gè)速度目標(biāo)值下的通道建設(shè)方案。①設(shè)計(jì)速度為160 km/h的雙線格局方案(方案Ⅰ-1)。簡單改造四平鐵路樞紐四平站，區(qū)間形成160 km/h速度的客貨共線方案。線路自四平站利用既有四梅甲線、乙線引出至平東站，出站后新建雙線沿既有四梅線南側(cè)下鉆哈大客運(yùn)專線(哈爾濱西—大連北)、上跨沈哈高速公路，在石嶺與天德鎮(zhèn)間設(shè)石嶺東站，向東南經(jīng)既有白泉站、遼源站、遼源東站，沿既有線折向東南，跨西渭津河、涼水河、渭津河，引入既有渭津站，出站后沿既有線經(jīng)大興跨繞盈河折向東南，引入既有東豐站、梅河口站；經(jīng)堿水水庫下游，沿機(jī)場專用線設(shè)柳河?xùn)|站后以11.65 km隧道穿安口嶺，引入三源浦站，以16.72 km隧道穿新開嶺后新建長流站，外包通灌線引入既有通化站[5]。②設(shè)計(jì)速度為200 km/h的雙線格局方案(方案Ⅰ-2)。該方案在梅河口地區(qū)新建梅河口南站；梅河口站維持既有格局，承擔(dān)貨物列車的到發(fā)和各個(gè)方向的區(qū)段、摘掛列車的解編作業(yè)，其余地區(qū)方案及線路走向基本同160 km/h增二線方案，對新建雙線段落，設(shè)計(jì)速度由160 km/h提高到200 km/h。不同速度目標(biāo)值方案主要建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)如表4所示[6]。不同速度目標(biāo)值方案的主要工程數(shù)量及投資如表5所示。

表4 不同速度目標(biāo)值方案主要建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)表Tab.4 Main construction standards for the schemes with different speed target values

表5 不同速度目標(biāo)值方案的主要工程數(shù)量及投資表Tab.5 Main project quantities and investment in the schemes with different speed target values

（2）雙線格局方案綜合比較。從路網(wǎng)建設(shè)合理性分析，我國鐵路主要干線最高速度基本達(dá)到或超過了160 km/h。四平至通化鐵路按照規(guī)劃是一條客貨兼顧的快速干線鐵路，其西端與允許最大速度160 km/h的哈大線(哈爾濱—大連)相連，東端與允許最大速度120 km/h的通灌線(通化—灌水)相連，速度目標(biāo)采用160 km/h與鄰線運(yùn)輸組織協(xié)調(diào)性較大，符合線路的功能定位和鐵路技術(shù)政策。采用160km/h方案時(shí)，四平至通化鐵路研究年度運(yùn)行時(shí)間要比采用200 km/h方案多14 min，而靜態(tài)工程投資則要少86 400萬元，因而從工程投資及經(jīng)濟(jì)效益角度分析，160 km/h方案優(yōu)勢明顯。綜上，推薦采用方案Ⅰ-1，即160 km/h的客貨共線雙線格局方案。

2.1.2 三線格局方案(方案Ⅱ)

為減少施工對既有鐵路的干擾，研究了保留既有線路并新建雙線電氣化鐵路，通道形成三線格局的方案。針對新建線路與既有線的分工不同，分別研究了新建客運(yùn)專線方案(方案Ⅱ-1)和新建時(shí)速200 km客貨共線鐵路方案(方案Ⅱ-2)。

（1）新建客運(yùn)專線方案(方案Ⅱ-1)。新建時(shí)速250 km客運(yùn)專線，運(yùn)行大部分旅客列車；既有線運(yùn)行所有貨物列車及少量普通旅客列車，通道客貨分線運(yùn)輸。按既有線維持現(xiàn)狀(內(nèi)燃、組織部分煤炭直達(dá)5 000 t大列)，新建客運(yùn)專線方案能力適應(yīng)情況如表6所示。

從表6可以看出，新建的客運(yùn)專線能力嚴(yán)重虛糜，而既有線遠(yuǎn)期能力不足，還需實(shí)施擴(kuò)能改造。經(jīng)研究測算，新建客運(yùn)專線工程總投資219.87億元；既有線能力仍然不足，實(shí)施擴(kuò)能改造，還需要追加工程投資83.63億元。該方案投資巨大，同時(shí)也未能實(shí)現(xiàn)減少既有鐵路改建施工干擾的目的，綜合分析缺點(diǎn)突出，因而研究后予以舍棄。

表6 新建客運(yùn)專線方案能力適應(yīng)情況表 對/ dTab.6 Adaptation of the scheme with the new passenger dedicated line

（2）新建客貨共線方案(方案Ⅱ-2)。新建時(shí)速200 km客貨共線鐵路，運(yùn)行所有旅客列車及直通區(qū)段貨物列車；既有線維持現(xiàn)狀，運(yùn)行沿線摘掛列車、小運(yùn)轉(zhuǎn)列車。該方案在四平樞紐實(shí)現(xiàn)高、普速列車分線，普速列車引入既有四平站，高速動(dòng)車組引入哈大客運(yùn)專線四平東站，區(qū)間形成200 km/h速度的客貨共線方案[7]。線路自四平站利用既有四梅甲線、乙線引出，出站后新建雙線沿既有四梅線南側(cè)下鉆哈大客運(yùn)專線、上跨沈哈高速公路，采用200 km/h速度目標(biāo)值，沿既有鐵路通道新建雙線并局部取直，經(jīng)遼源、東豐、梅河口到通化。

2.2 方案比選及推薦意見

綜上所述，主要對方案Ⅰ-1和方案Ⅱ-2進(jìn)行分析比選，方案比較如表7所示。

表7 方案比較表Tab.7 Scheme comparison

其中，方案Ⅱ-2保留既有線路不動(dòng)，新建時(shí)速200 km客貨共線鐵路后，通道形成三線格局，運(yùn)輸能力過于富裕，與四平至通化鐵路客貨運(yùn)量不大的功能定位不符；新增用地多；工程投資大；且由于全線形成三線格局，運(yùn)營管理和維修成本大。方案Ⅰ-1沿既有鐵路增建二線，引入沿線主要大站，通道形成雙線格局，能充分利用既有車站和部分線路；土石方工程量少，新增用地少；在充分考慮施工過渡措施的情況下，換算工程運(yùn)營費(fèi)較三線格局方案少29.98億元，能夠節(jié)省工程投資金額，運(yùn)營管理和維修成本低。同時(shí)方案采用160 km/h速度目標(biāo)值符合區(qū)域路網(wǎng)的規(guī)劃及前后方通路的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，符合四平至通化鐵路的功能定位，更好地促進(jìn)沿線經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，經(jīng)過綜合比選推薦方案Ⅰ-1，即提速改造增建二線擴(kuò)能、速度等級為160 km/h的客貨共線雙線格局方案。

3 結(jié)束語

四平至通化鐵路位于吉林省南部，直接服務(wù)于吉林省四平、遼源、通化3個(gè)地級市的旅客出行，服務(wù)于四平市農(nóng)產(chǎn)品和機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)、遼源紡織品、通化鋼鐵醫(yī)藥食品等貨物運(yùn)輸貿(mào)易。四平至通化鐵路擴(kuò)能改造的實(shí)施有利于提升沿線地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展動(dòng)力，推動(dòng)中朝邊境貿(mào)易合作交流；有利于發(fā)展少數(shù)民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)、加強(qiáng)國防建設(shè)和促進(jìn)民族團(tuán)結(jié)；進(jìn)一步開發(fā)沿線旅游資源，特別是帶動(dòng)長白山地區(qū)旅游發(fā)展。研究中秉承“以人為本、服務(wù)運(yùn)輸、強(qiáng)本減末、系統(tǒng)優(yōu)化、著眼發(fā)展”的設(shè)計(jì)理念，合理確定鐵路功能定位、正線數(shù)目及設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值，可以為建設(shè)年代久遠(yuǎn)的山區(qū)干線鐵路擴(kuò)能改造建設(shè)方案研究提供借鑒參考[8]。