陳遠(yuǎn)勝 汪 彬

(中鐵二院成都勘察設(shè)計研究院有限責(zé)任公司， 四川成都 610081)

合浦至湛江鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究

陳遠(yuǎn)勝 汪 彬

(中鐵二院成都勘察設(shè)計研究院有限責(zé)任公司， 四川成都 610081)

新建合浦至湛江鐵路正線全長142.49 km，該項(xiàng)目已納入《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃(2008年調(diào)整)》，屬于完善路網(wǎng)布局和西部開發(fā)性新線建設(shè)的項(xiàng)目。同時，該項(xiàng)目是國務(wù)院批準(zhǔn)的《綜合交通網(wǎng)中長期規(guī)劃》中臨河至防城港運(yùn)輸大通道、包頭至廣州運(yùn)輸大通道、南北沿海運(yùn)輸大通道之間的重要聯(lián)絡(luò)通道。建設(shè)本項(xiàng)目對構(gòu)筑我國沿海鐵路通道，完善我國南部沿海地區(qū)鐵路網(wǎng)布局及其機(jī)動靈活性具有積極的意義和作用。對項(xiàng)目的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行詳細(xì)的研究分析，得出經(jīng)濟(jì)合理、滿足運(yùn)輸要求的合理建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

合浦至湛江鐵路 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 研究 比選

鐵路作為國民經(jīng)濟(jì)的大動脈、重大基礎(chǔ)設(shè)施和大眾化的交通工具，其發(fā)展模式和速度對我國及世界的政治、經(jīng)濟(jì)、文化、軍事均會產(chǎn)生深刻而又長遠(yuǎn)的影響[1]。對新建合浦至湛江鐵路工程主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選擇進(jìn)行研究，得出滿足路網(wǎng)要求，符合地方近、遠(yuǎn)期運(yùn)輸需求的合理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

1 概述

合浦至湛江鐵路(簡稱合湛鐵路)位于廣西壯族自治區(qū)和廣東省交界的南部沿海地區(qū)，線路西起北海市合浦縣，向東經(jīng)鐵山港灣、白沙鎮(zhèn)、山口鎮(zhèn)進(jìn)入廣東省廉江市的營仔鎮(zhèn)和橫山鎮(zhèn)，由遂溪縣北側(cè)引入湛江地區(qū)，全長142.49 km[2-10]。該線西接廣西沿海鐵路，東接廣東西部沿海鐵路、黎湛鐵路，經(jīng)湛(江)海(安)線、瓊州海峽鐵路通道與海南相連，是我國沿海鐵路通道的組成部分，也是北部灣及西南地區(qū)與海南省客貨交流的重要鐵路通道(如圖1)。

圖1 合湛鐵路地理位置

本工程在湛江東接黎湛、洛湛、茂湛、廣茂線，并經(jīng)湛江至海安線、規(guī)劃瓊州海峽跨海通道與海南省相連；西接廣西沿海鐵路，將成為我國沿海鐵路通道的重要組成部分，項(xiàng)目已經(jīng)納入《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃(2008年調(diào)整)》，屬于完善路網(wǎng)布局和西部開發(fā)性新線建設(shè)的項(xiàng)目。同時，該項(xiàng)目是國務(wù)院批準(zhǔn)的《綜合交通網(wǎng)中長期規(guī)劃》中臨河至防城港運(yùn)輸大通道、包頭至廣州運(yùn)輸大通道、南北沿海運(yùn)輸大通道之間的重要聯(lián)絡(luò)通道，建設(shè)本項(xiàng)目對構(gòu)筑我國沿海鐵路通道，完善我國南部沿海地區(qū)鐵路網(wǎng)布局及其機(jī)動靈活性具有積極的意義和作用。

沿線經(jīng)過廣西自治區(qū)的北海市和廣東省的湛江市。土地面積15 827 km2，2012年年末總?cè)丝?79萬人，其中城鎮(zhèn)人口354.1萬人，城鎮(zhèn)化率為40.1%，低于全國平均水平。沿線共完成國內(nèi)生產(chǎn)總值2 530.7億元，人均GDP達(dá)28 790.7元，僅為全國平均的75.1%。三次產(chǎn)業(yè)比例為20.3∶43.7∶36。

線路經(jīng)越地帶為平原、丘陵及河谷壟丘區(qū)，地勢低平，自然縱坡小，邊坡一般較穩(wěn)定，不良地質(zhì)不甚發(fā)育；沿線不良地質(zhì)主要為巖溶、崩塌、采空區(qū)、人工坑道、砂土液化等。沿線特殊巖土為膨脹土(巖)軟土、松軟土、人工棄土。

2 鐵路正線數(shù)目及等級

本線為沿海通道重要組成部分，因此鐵路等級應(yīng)為國鐵Ⅰ級。根據(jù)預(yù)測的客貨量，預(yù)測近期客貨量遠(yuǎn)大于35 Mt，因此正線數(shù)目應(yīng)為雙線。

3 設(shè)計行車速度

3.1 時間目標(biāo)值選擇

(1)本線客流構(gòu)成

本線客流中200 km及以下的客流占總客流量的6.5%，201～400 km的客流占總客流量的4.5%，401～800 km客流占總客流量的51%，800 km及以上的客流占38%?？梢姡揪€承擔(dān)的客流以中長途客流為主(占89%)，主要是湛江、?？凇⑷齺喤c西南地區(qū)間的交流，以及北部灣與華中、華東、東南沿海地區(qū)的交流。

從客流特點(diǎn)上看，本線客流以旅游、經(jīng)商、公務(wù)客流為主，旅客對時間性、舒適性的要求較高。

(2)不同旅行方式趨勢分析

區(qū)域內(nèi)主要運(yùn)輸方式有公路、鐵路和航空，公路、鐵路、航空三種運(yùn)輸方式出行附加時間分別取1 h、2 h、3 h，高速大巴平均旅行速度取80 km/h，航空旅行速度取700 km/h。在目前多元化的綜合交通運(yùn)輸體系中，800 km以內(nèi)主要由公路和鐵路競爭，800 km以上主要由鐵路和航空競爭。合湛線運(yùn)營長度143 km，因此合湛線區(qū)際內(nèi)競爭對手主要是公路，區(qū)際間交流競爭對手主要是航空。

(3)時間目標(biāo)值的選擇

本線為干線路網(wǎng)中的一段，本線時間目標(biāo)值應(yīng)從路網(wǎng)的角度進(jìn)行研究。從本線主要客流徑路來看，最主要的客流徑路有兩個大的流向，其一為湛江、海口、三亞與西南地區(qū)的交流，該部分客流多經(jīng)過南寧，因此該徑路的研究范圍確定為南寧至湛江；其二為北部灣地區(qū)至華中、華東、東南沿海等地區(qū)，該部分客流多經(jīng)過廣州，因此該徑路的研究范圍確定為北海至廣州。

南寧至湛江時間目標(biāo)值：

南寧至湛江高速公路全程約390 km，按小汽車和高速大巴從市區(qū)至高速公路和離開高速公路至市中心的時間及購票候車等附加時間，共計60 min計算，小汽車和高速大巴旅行時間約為4 h、5.5 h；由于汽車運(yùn)輸具有“門到門”的優(yōu)勢，為占據(jù)對公路運(yùn)輸?shù)母偁巸?yōu)勢，除去2 h旅行附加時間后南寧至湛江鐵路旅行時間宜在1.5 h左右。

南寧至湛江航空飛行時間約為30 min，但由于航空旅客出行附加時間長(約為3 h)，南寧至湛江航空旅行時間約3.5 h。為占據(jù)對航空運(yùn)輸?shù)母偁巸?yōu)勢，本線旅行時間應(yīng)和航空大致相當(dāng)，除去2 h旅行附加時間后南寧至湛江鐵路旅行時間宜在1.5 h左右，考慮價格因素，此時鐵路有較強(qiáng)的競爭力。

綜上所述，根據(jù)對南寧至湛江客流徑路的研究，扣除南寧至合浦旅行時間(約0.7 h)，合浦至湛江純旅行時間宜在0.8 h左右。

北海至廣州時間目標(biāo)值：

對北海至廣州客流徑路(高速公路約620 km，鐵路約530 km，航空純旅行時間約1 h)進(jìn)行研究，為保證鐵路對公路和航空的競爭優(yōu)勢，鐵路旅行時間應(yīng)比公路有較大優(yōu)勢，同時與航空相比旅行時間也應(yīng)大致相當(dāng)，此時，扣除合浦至北海(設(shè)計行車速度250 km/h)湛江至廣州(設(shè)計行車速度200 km/h)旅行時間，合浦至湛江間純旅行時間也宜在0.8 h左右。

綜上所述，通過對兩個徑路的時間目標(biāo)值分析，合浦至湛江時間目標(biāo)值應(yīng)在0.8h左右為宜。

3.2 設(shè)計行車速度方案構(gòu)成

(1)時間目標(biāo)值要求的速度

根據(jù)以上時間目標(biāo)值要求，即合浦至湛江全段列車旅行速度應(yīng)在160 km/h及以上，運(yùn)行速度應(yīng)為200 km/h較適宜。

(2)相鄰路網(wǎng)的設(shè)計行車速度比較分析

與本線相鄰的在(擬)建主要鐵路干線設(shè)計行車速度如圖2。

本線相鄰鐵路中，廣西沿海鐵路、茂湛線、湛海線、沿海鐵路通道、南廣線等均為200 km/h及以上設(shè)計行車速度。本線作為海南與內(nèi)地聯(lián)系的重要通道、同時作為沿海鐵路通道的一部分，本線設(shè)計行車速度不應(yīng)低于200 km/h。

圖2 相鄰鐵路規(guī)劃設(shè)計行車速度示意圖

根據(jù)本線功能定位對設(shè)計行車速度的要求，本線設(shè)計行車速度不宜超過200 km/h

本線功能定位為以客為主兼顧貨運(yùn)，設(shè)計年度貨車行車量占總行車量的30%左右。從工程技術(shù)條件分析，由于貨車設(shè)計年度以120 km/h為主，若采用250 km/h速度，則速差過大，貨物列車難以適應(yīng)。因此，本線設(shè)計行車速度不宜超過200 km/h。

(3)設(shè)計行車速度方案構(gòu)成

綜上分析，本線設(shè)計行車速度宜在160～200 km/h之間，結(jié)合本線地形、地貌及地質(zhì)條件，考慮遠(yuǎn)期發(fā)展條件，本次重點(diǎn)研究了160 km/h、200 km/h、200 km/h預(yù)留250 km/h三組設(shè)計行車速度方案。

3.3 設(shè)計行車速度方案比選

設(shè)計行車速度比較見表1。

表1 設(shè)計行車速度比較

注：投資估算為合浦(不含)至湛江西(客)(含)正線。

3.4 設(shè)計行車速度研究結(jié)論

綜上所述，采用160 km/h方案雖然投資最省，但不能滿足時間目標(biāo)值要求，市場競爭力不強(qiáng)；采用200 km/h方案較160 km/h方案投資增加不多，能滿足時間目標(biāo)值要求，具有有較強(qiáng)的市場競爭力，符合本線的功能定位、客流特點(diǎn)和鐵路發(fā)展趨勢；采用200 km/h預(yù)留250 km/h方案工程投資較大，雖然運(yùn)行速度有所提高，但本線為客貨共線鐵路，客貨列車速差過大，貨物列車難以適應(yīng)。因此，本線速度目標(biāo)值推薦200 km/h方案。

4 線間距及最小曲線半徑

本線推薦速度目標(biāo)值為200 km/h，正線間距采用4.4 m。

根據(jù)推薦的設(shè)計行車速度，最小曲線半徑一般采用3500 m。

5 牽引質(zhì)量、到發(fā)線有效長、限制坡度、機(jī)車選型

5.1 牽引質(zhì)量及到發(fā)線有效長

本線及相鄰線現(xiàn)狀及規(guī)劃牽引質(zhì)量和到發(fā)線有效長度如表2。

表2 本線及相鄰線牽引質(zhì)量和到發(fā)線有效長度

從表2可以看出，研究年度，相鄰線牽引質(zhì)量均為4 000 t，到發(fā)線有效長850 m。

根據(jù)貨運(yùn)量預(yù)測，本線貨運(yùn)以通過運(yùn)量為主，占總運(yùn)量的90%以上，地方運(yùn)量較少。因此牽引質(zhì)量選擇應(yīng)充分考慮與相鄰線牽引質(zhì)量匹配，為開行直達(dá)直通列車，提高通過車流在本線的旅行速度創(chuàng)造條件。

因此本線牽引質(zhì)量應(yīng)采用4 000 t，車站到發(fā)線有效長采用850 m。

5.2 限制坡度與機(jī)車選型的選擇

本線及相鄰線現(xiàn)狀及規(guī)劃限制坡度與機(jī)車類型如表3。

表3 相鄰線現(xiàn)狀及規(guī)劃限制坡度與機(jī)車類型

從表3可以看出，研究年度，除洛湛線岑溪—茂名段外，其他相鄰線路限制坡度與機(jī)車類型均為6‰匹配HXD3機(jī)車。

(1)限制坡度與機(jī)車選型的合理匹配

我國貨運(yùn)電力機(jī)車今后擬采用交流傳動型貨運(yùn)機(jī)車(和諧系列)。目前，我國通過自主研發(fā)并正運(yùn)營的交-直-交型大功率貨運(yùn)機(jī)車類型主要有HXD1、HXD2、HXD3、HXD5等類型。

要滿足牽引質(zhì)量4 000 t的要求且機(jī)力浪費(fèi)最小，可采用的限制坡度與機(jī)車類型匹配方案有：6‰匹配HXD3單機(jī)；9‰匹配HXD2、9‰匹配HXD3B、13‰匹配HXD3雙機(jī)。

(2)不同限制坡度的工程概況

本線穿越桂東南、粵西南的海積構(gòu)造平原區(qū)、海灣濱海沉積堆積平原區(qū)、沖積平原區(qū)，海灣濱海沉積堆積平原區(qū)、沖積平原區(qū)、沉積巖丘陵區(qū)、巖漿巖丘陵區(qū)和侵蝕谷地與壟丘相間區(qū)等地貌單元。海拔多在0～70 m之間，地形平緩，起伏較小，限坡6‰即能適應(yīng)地形，采用大坡度可以減少部分立交通道和跨越通航河流的橋梁工程，而對線路長度影響很小。采用6‰限制坡度全線緊坡地段僅有13.9 km，主要集中在個別越嶺地段或跨越通航河流及高速公路路段，其余路段坡度相對自由。由此可見，限坡6‰完全能適應(yīng)本線地形，推薦采用限坡6‰。

(3)小結(jié)

綜上分析，根據(jù)本線地形條件和相鄰線主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)，本線采用限制坡度6‰，HXD3型單機(jī)牽引4 000 t，車站到發(fā)線有效長度850 m方案。

6 牽引種類、客機(jī)選型及閉塞類型

根據(jù)研究推薦的設(shè)計行車速度，應(yīng)采用電力牽引，同時考慮與未來相鄰路網(wǎng)牽引種類相適應(yīng)、國家能源政策及中國鐵路總公司牽引動力發(fā)展方針等多方面綜合分析，本線牽引種類推薦采用電力牽引。

根據(jù)本線客流特點(diǎn)及本線設(shè)計行車速度，客車有200 km/h速度。200 km/h的客車采用動車組，160 km/h的客車采用機(jī)車牽引。

(1)普通旅客列車機(jī)車選型

目前最大速度達(dá)到160 km/h及以上機(jī)車主要有SS8、SS7E、SS9型機(jī)車。為與相鄰柳南客專、湘桂線、廣西沿海鐵路統(tǒng)一，充分利用南寧局既有檢修設(shè)施，故運(yùn)營期間本線普速客運(yùn)機(jī)車暫推薦采用SS9型電力機(jī)車，牽引質(zhì)量800～1 100 t，今后隨著交流傳動型客運(yùn)機(jī)車的設(shè)計和生產(chǎn)，可以適時地選用與本線配套的交流傳動型客機(jī)。

(2)動車組選型

根據(jù)鐵路總公司頒布的《時速200和300公里動車組主要技術(shù)條件》，可供選擇的有BSP動車組(CRH1)四方股份公司生產(chǎn)的CRH2型動車組、唐山工廠(CRH3型)長客股份(CRH5型)動車組。

CRH2(6動2拖)CRH3型最高運(yùn)營速度為300 km/h，不宜在本線采用，因此，本次研究對符合本線設(shè)計行車速度的CRH1、CRH2(4動4拖)和CRH5三種車型進(jìn)行比選。

根據(jù)各型動車組牽引特性曲線對三種動車組進(jìn)行牽引計算，得出平直道加速性能(如表4所示)。

表4 CRH系列動車組在平直道的加速性能

從表4數(shù)據(jù)可看出，CRH1加速時間、距離最短，加速性能最好。

綜上分析，CRH1具有動拖比大、定員載荷輕、載客量大、啟動加速快等優(yōu)點(diǎn)，適合中短途鐵路。本線暫推薦采用CRH1型動車組。

根據(jù)《新建時速200 km客貨共線鐵路設(shè)計暫行規(guī)定》中“雙線區(qū)段應(yīng)采用自動閉塞”的規(guī)定，本線采用自動閉塞。

7 結(jié)論

經(jīng)上述充分論證研究， 新建合浦至湛江鐵路工程推薦主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下。

(1)鐵路等級：國鐵Ⅰ級；

(2)正線數(shù)目：雙線；

(3)設(shè)計行車速度：200 km/h；

(4)正線線間距：4.4 m；

(5)限制坡度：合浦至遂溪北6‰、遂溪北至湛江西(客)20‰(客)；

(6)最小曲線半徑：3 500 m；

(7)牽引種類：電力；

(8)機(jī)車類型：客機(jī)：動車組、SS9，貨機(jī)：HXD3；

(9)牽引質(zhì)量：4 000 t；

(10)到發(fā)線有效長度：850 m；

(11)閉塞類型：自動閉塞；

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StudyontheSelectionofMainTechnicalStandardofHepu-ZhanjiangRailway

CHEN Yuan-sheng WANG Bin

2014-03-25

陳遠(yuǎn)勝(1983—)，男，2008年畢業(yè)于西南交通大學(xué)鐵道工程專業(yè)，工學(xué)碩士，工程師。

1672-7479(2014)04-0076-05

U212.31

： A