張文斌

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,陜西 西安 710043)

1 伊寧至阿克蘇鐵路概況

新建伊寧至阿克蘇鐵路位于新疆維吾爾自治區(qū)西部的伊犁哈薩克自治州(以下簡稱伊犁州)、巴音郭愣蒙古自治州和阿克蘇地區(qū)[1]。線路起自伊寧市精伊霍鐵路伊寧站,利用精伊霍鐵路向東至布列開車站接軌引出,新建線路向南沿伊犁河谷而上,經(jīng)新源縣后翻越天山,接入既有庫俄鐵路庫臺(tái)克力克站,利用并改建庫俄鐵路接入南疆鐵路庫車西站,后利用南疆鐵路至項(xiàng)目終點(diǎn)阿克蘇市阿克蘇站,沿途經(jīng)伊寧市、鞏留縣、新源縣、輪臺(tái)縣、庫車市、新和縣、阿克蘇市[2]。線路全長654.03 km,其中伊寧至布列開段利用精伊霍鐵路43.6 km,布列開至庫臺(tái)克力克新建線路全長313.96 km,庫臺(tái)克力克至庫車西段改建利用庫俄鐵路68.77 km,庫車西至阿克蘇段利用南疆鐵路227.7 km。

據(jù)運(yùn)量預(yù)測,該線近期、遠(yuǎn)期客貨運(yùn)量如表1所列。新建伊寧至阿克蘇鐵路線路走向見圖1。

表1 研究期內(nèi)項(xiàng)目預(yù)測運(yùn)量

2 速度目標(biāo)值

該線伊寧至布列開段利用精伊霍鐵路,布列開至庫臺(tái)克力克新建線路,庫臺(tái)克力克至庫車西段改建利用庫俄鐵路,庫車西至阿克蘇段利用南疆鐵路,研究年度精伊霍鐵路和南疆鐵路將擴(kuò)能改造[3-4],因此本次重點(diǎn)對(duì)布列開至庫臺(tái)克力克新建線路、庫臺(tái)克力克至庫車西段改建利用庫俄鐵路速度目標(biāo)值分段進(jìn)行研究。

2.1 布列開至庫臺(tái)克力克段(新建段)

(1) 速度目標(biāo)值方案 該線為新疆鐵路網(wǎng)骨架的重要組成部分,形成南北疆之間便捷的鐵路運(yùn)輸通道。為保障區(qū)域路網(wǎng)鐵路通道運(yùn)輸質(zhì)量,速度目標(biāo)值不宜過低,但該線需穿越南天山,地形復(fù)雜、工程艱巨,速度目標(biāo)值方案還應(yīng)考慮工程經(jīng)濟(jì)性,同時(shí)與相鄰鐵路協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

結(jié)合項(xiàng)目功能定位及運(yùn)量預(yù)測,該線為客貨共線鐵路,且為單線,速度目標(biāo)值越高,客貨干擾越大,達(dá)速效果越差,同時(shí)200 km/h方案工程投資增加較大、經(jīng)濟(jì)性差。《鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范》[5]規(guī)定:速度目標(biāo)值200 km/h的客貨共線鐵路應(yīng)一次修建雙線。根據(jù)客貨運(yùn)量預(yù)測結(jié)果該線按單線設(shè)計(jì)[6],因此,重點(diǎn)對(duì)120 km/h、160 km/h速度目標(biāo)值方案進(jìn)行研究。

(2) 工程經(jīng)濟(jì)性綜合分析 根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)方案及地形特征,結(jié)合路網(wǎng)構(gòu)成及運(yùn)量預(yù)測,布列開至那拉提西段與規(guī)劃的伊寧至巴倫臺(tái)鐵路共線,客運(yùn)量水平高,且地形相對(duì)平緩,而那拉提西至庫臺(tái)克力克段需翻越南天山,地形復(fù)雜[7-8]。為充分體現(xiàn)與客流水平的匹配性、地形特征的適應(yīng)性、工程投資的經(jīng)濟(jì)性,對(duì)速度目標(biāo)值進(jìn)行分段研究[9-12]。

布列開至那拉提西段:布列開至那拉提西段與新建伊寧至巴倫臺(tái)鐵路共線,且沿線經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)及旅游景點(diǎn)分布較多,客運(yùn)對(duì)數(shù)較多,同時(shí)地形相對(duì)平緩,不同速度目標(biāo)值對(duì)應(yīng)的曲線半徑選擇均能適應(yīng)地形條件。結(jié)合工程投資、運(yùn)輸質(zhì)量研究該段120 km/h、160 km/h速度目標(biāo)值方案。不同方案的工程投資經(jīng)濟(jì)性分析見表2。

由表2可知,160 km/h方案較120 km/h方案投資增比僅為2.4%,但節(jié)時(shí)比達(dá)33.5%,160 km/h速度目標(biāo)值方案節(jié)時(shí)效果明顯、運(yùn)輸質(zhì)量較高。

那拉提西至庫臺(tái)克力克段:那拉提西至庫臺(tái)克力克段線路主要穿越南天山,且客車對(duì)數(shù)相對(duì)較少。不同速度目標(biāo)值對(duì)應(yīng)的曲線半徑選用對(duì)線路方案具有一定影響[13],采用較小曲線半徑可有效縮短橋隧長度[14],優(yōu)化工程設(shè)置,降低工程投資,但降低列車運(yùn)行速度限制了運(yùn)輸質(zhì)量的提高。結(jié)合工程投資、運(yùn)輸質(zhì)量[15]研究了該段120 km/h、160 km/h 2個(gè)速度目標(biāo)值方案,不同速度目標(biāo)值方案工程經(jīng)濟(jì)性分析見表3。

表3 那拉提西至庫臺(tái)克力克段不同速度目標(biāo)值方案工程經(jīng)濟(jì)性比較

由表3可知,該段雖然地形較復(fù)雜,但160 km/h與120 km/h方案工程投資相當(dāng),投資增比僅為6.4%,而160 km/h與120 km/h方案節(jié)時(shí)比達(dá)34.1%,160 km/h速度目標(biāo)值方案節(jié)時(shí)效果明顯、運(yùn)輸質(zhì)量仍較高。

(3) 綜合分析 列車達(dá)速效果分析:結(jié)合地形特征,該線穿越南天山,20‰的足坡地段長達(dá)130.3 km。在20‰的坡度方案上,采用160 km/h速度等級(jí)旅客列車[16],通過模擬牽引計(jì)算分析,列車達(dá)速效果如圖2所示。

圖2 160 km/h速度等級(jí)旅客列車達(dá)速效果Fig.2 Passenger train speed reaching diagram at 160 km/h

由圖2可見,160 km/h速度等級(jí)旅客列車在20‰的足坡地段,上坡最低運(yùn)行速度為140 km/h,達(dá)速效果較好。

與功能定位、區(qū)域路網(wǎng)的匹配性分析:該線為南北疆之間便捷的運(yùn)輸通道,應(yīng)采用較高的速度目標(biāo)值;考慮該線位于我國西北邊陲,地廣人稀,所處地區(qū)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá),客運(yùn)需求量偏低,且沿線工程地質(zhì)復(fù)雜、投資大,速度目標(biāo)值過高經(jīng)濟(jì)性較差。區(qū)域相關(guān)鐵路速度目標(biāo)值示意圖如圖3所示。

圖3 區(qū)域相關(guān)鐵路速度目標(biāo)值Fig.3 Schematic diagram of target value of region related railway speed

區(qū)域路網(wǎng)內(nèi)既有蘭新線烏魯木齊至精河段線路允許速度160 km/h,精河至阿拉山口段線路允許速度120 km/h;精伊霍線現(xiàn)狀線路允許速度120 km/h,增建二線提速改造完成后速度目標(biāo)值為160 km/h;南疆線吐魯番至阿克蘇段線路允許速度160 km/h,阿克蘇至喀什段線路允許速度120～160 km/h、增建二線電氣化改造后速度目標(biāo)值為160 km/h;在建阿克蘇至阿拉爾鐵路速度目標(biāo)值為120 km/h、預(yù)留160 km/h。

結(jié)合項(xiàng)目客運(yùn)量預(yù)測及開行方案,該線采用160 km/h的速度目標(biāo)值方案,符合項(xiàng)目功能定位,滿足運(yùn)輸需求,與區(qū)域路網(wǎng)協(xié)調(diào)匹配。

工程經(jīng)濟(jì)性及運(yùn)輸質(zhì)量分析:通過對(duì)布列開至那拉提西、那拉提西至庫臺(tái)克力克兩段的工程投資及經(jīng)濟(jì)性綜合分析,160 km/h速度目標(biāo)值方案較120 km/h工程投資增幅不大,而運(yùn)輸質(zhì)量提升明顯。

(4) 該段速度目標(biāo)值研究小結(jié) 綜上所述,結(jié)合沿線地形特征,為符合項(xiàng)目功能定位,滿足客運(yùn)需求,同時(shí)與區(qū)域路網(wǎng)協(xié)調(diào)一致,提高通道整體運(yùn)輸質(zhì)量,使綜合經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)[17-20],布列開至庫臺(tái)克力克段(新建線路)速度目標(biāo)值推薦采用160 km/h。

2.2 庫臺(tái)克力克至庫車西段(改建段)

(1) 線路特征分析 庫俄線是為俄霍布拉克礦區(qū)服務(wù)的貨運(yùn)鐵路,由烏魯木齊局、新疆自治區(qū)、徐州礦務(wù)集團(tuán)公司共同出資成立,烏魯木齊局相對(duì)控股。庫俄鐵路為Ⅱ級(jí)單線鐵路,最小曲線半徑800 m,礦區(qū)內(nèi)600 m,采用6/16‰均衡坡,內(nèi)燃牽引,預(yù)留電化條件,到發(fā)線有效長度850 m,半自動(dòng)閉塞,全段線路長度86.6 km,分布車站8處(含2處預(yù)留站),平均站間距離12.29 km,目前按80 km/h運(yùn)營。庫俄線線路特征如圖4所示。該線利用庫俄段線路長度68.77 km,最小曲線半徑800 m;既有線為減少工程,依山傍河布線,線型曲折,翻越卻勒塔格山時(shí)有橋隧工程。庫車西至庫臺(tái)克力克段平面曲線特征見表4。

圖4 庫俄線線路特征示意圖Fig.4 Schematic diagram of Ku-e railway route characteristics

表4 庫俄線庫車西至庫臺(tái)克力克段平面曲線特征

(2) 提速方案研究 結(jié)合區(qū)域路網(wǎng)及該線主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[21],同時(shí)考慮既有線路特征,重點(diǎn)研究了提速至120 km/h、提速至160 km/h、提速至160 km/h局部120 km/h共3個(gè)方案并進(jìn)行比較。各速度目標(biāo)值基礎(chǔ)設(shè)施適應(yīng)性分析見表5。

表5 庫俄鐵路不同速度目標(biāo)值工程基礎(chǔ)適應(yīng)性分析

平縱斷面滿足提速至120 km/h條件,除軌道外既有設(shè)備基本滿足120 km/h速度目標(biāo)值要求。對(duì)于160 km/h速度目標(biāo)值方案,將不滿足平縱曲線條件的段落進(jìn)行提速改建,滿足平縱條件的段落主要補(bǔ)強(qiáng)軌道工程和隧道工程。

提速至160 km/h方案:不滿足平面曲線段落和隧道地段全部改建,改建長度45.28 km,利用段長度23.32 km,占比33.9%,工程投資27.1億元。

提速至160 km/h局部120 km/h方案:蘇巴什至康村和依地克至庫臺(tái)克里克段橋隧集中,按120 km/h改建,段落長33.75 km,占比49%;其余地段提速至160 km/h,段落長35.02 km,工程投資9.6億元。

提速至120 km/h方案:全段平縱斷面維持現(xiàn)狀,僅對(duì)軌道工程補(bǔ)強(qiáng),工程投資約5.1億元。

不同改建方案綜合經(jīng)濟(jì)比較見表6。由表6可知,提速至160 km/h和160 km/h局部120 km/h方案較提速至120 km/h運(yùn)行時(shí)間分別縮短9.4 min和4.4 min,但分別增加投資22.0億元和4.5億元,平均每提高1 min分別增加投資2.34億元和1.02億元,提速效益差。

表6 綜合經(jīng)濟(jì)比較

綜合分析,庫臺(tái)克力克至庫車西段(改建段)速度目標(biāo)值推薦節(jié)省投資[22]的120 km/h方案。

3 結(jié)語

新建伊寧至阿克蘇鐵路在路網(wǎng)中銜接精伊霍線和南疆線,是西部沿邊鐵路通道的重要構(gòu)成,直接聯(lián)系南北疆地區(qū),可形成南北疆之間便捷的鐵路運(yùn)輸通道,結(jié)束南北疆交流繞經(jīng)吐魯番的歷史,其建設(shè)對(duì)于完善路網(wǎng)布局、筑牢祖國西北安全屏障、促進(jìn)沿邊開放和國土開發(fā)、鞏固脫貧攻堅(jiān)成果等具有積極意義。研究從提高運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)、改善沿線居民出行條件、合理利用既有路網(wǎng)資源及節(jié)省工程投資等角度綜合考慮,主要比較工程經(jīng)濟(jì)性、列車達(dá)速效果、功能定位及路網(wǎng)的匹配性等方面,最終得出本線布列開至庫臺(tái)克力克段(新建段)速度目標(biāo)值推薦采用160 km/h;庫臺(tái)克力克至庫車西段(改建段)速度目標(biāo)值推薦采用120 km/h。