拉日鐵路擴(kuò)能改造方案研究

方 華

FANG Hua

（中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 陜西省鐵道及地下交通工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710043)

(Shaanxi Railway and Underground Traffic Engineering Key Laboratory， China Railway First Survey and Design Institute Group Co．， Ltd．， Xi’an 710043， Shaanxi， China)

拉日鐵路(拉薩—日喀則)東起青藏鐵路(西寧—拉薩)終點(diǎn)拉薩站，出站后折向南沿拉薩河而下，途經(jīng)堆龍德慶縣、曲水縣后，向西溯雅魯藏布江而上，途經(jīng)尼木、仁布縣后抵達(dá)西藏西南重鎮(zhèn)日喀則。拉日鐵路是我國(guó)南亞陸路貿(mào)易大通道的重要組成部分，對(duì)促進(jìn)西藏自治區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，推動(dòng)和保障“環(huán)喜馬拉雅經(jīng)濟(jì)合作帶”和“南亞陸路貿(mào)易大通道”發(fā)展具有重要意義[1-2]。根據(jù)《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃(2008年調(diào)整)》及《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃(2030年)》，對(duì)拉日鐵路擴(kuò)能改造分為近期2030年、遠(yuǎn)期2040年進(jìn)行分析。與項(xiàng)目相關(guān)的線路包括既有青藏鐵路格爾木—拉薩段、在建的拉林鐵路(拉薩—林芝)及規(guī)劃的中尼鐵路(日喀則—加德滿都)、中印鐵路及新藏鐵路(葉城—拉薩)。

1 拉日鐵路現(xiàn)狀及客貨運(yùn)量預(yù)測(cè)

1.1 現(xiàn)狀分析

1.1.1 運(yùn)輸能力

既有拉日鐵路運(yùn)營(yíng)長(zhǎng)度247.4 km，全線共設(shè)站14處，現(xiàn)已全部開(kāi)站，平均站間距為19.0 km，最大站間距(茶巴拉—尼木)為23.9 km，最小站間距(拉薩—拉薩南)為4.5 km。拉日鐵路到發(fā)線有效長(zhǎng)680 m，預(yù)留長(zhǎng)度880 m，實(shí)行自動(dòng)站間閉塞，綜合維修天窗時(shí)間120 min。拉日鐵路現(xiàn)采用內(nèi)燃機(jī)車牽引，旅客列車采用NJ2、HXN3型機(jī)車雙機(jī)牽引16輛，貨物列車采用NJ2、HXN3型機(jī)車雙機(jī)牽引2 000 t。根據(jù)中國(guó)鐵路青藏集團(tuán)有限公司運(yùn)行圖技術(shù)資料，既有拉日鐵路通過(guò)能力和能力利用率如表1所示。

由表1可以看出，拉日鐵路現(xiàn)通過(guò)能力有一定的富裕，但因高原型機(jī)車功率較低，存在高原折減，機(jī)車牽引性能不能充分發(fā)揮，為保證貨物列車技術(shù)速度，以致機(jī)車牽引質(zhì)量較低。由于青藏鐵路格爾木—拉薩段擴(kuò)能改造已經(jīng)將機(jī)車牽引質(zhì)量提高至4 000 t、到發(fā)線有效長(zhǎng)延長(zhǎng)至850 m，而且拉日鐵路主要貨流流向格爾木—拉薩段，與相鄰線路機(jī)車牽引質(zhì)量不匹配，造成貨物列車在拉薩西站的增減軸作業(yè)，增加了車站作業(yè)量，降低了線路輸送能力，提高了運(yùn)營(yíng)成本。

1.1.2 運(yùn)輸質(zhì)量

目前拉日鐵路線路允許速度為120 km/h，旅客列車平均旅行速度90.0 km/h、平均技術(shù)速度91.5 km/h，貨物列車平均旅行速度45.9 km/h、平均技術(shù)速度59.5 km/h。拉日鐵路列車平均旅行時(shí)分及旅行速度如表2所示。

1.2 客貨運(yùn)量預(yù)測(cè)

根據(jù)路網(wǎng)構(gòu)成及運(yùn)量預(yù)測(cè)，拉日鐵路遠(yuǎn)期2040年輸送能力為：拉薩—協(xié)榮段1 500萬(wàn) t，旅客列車40對(duì)/d；協(xié)榮—日喀則段1 000萬(wàn) t，旅客列車15對(duì)/d。若拉日鐵路維持既有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，綜合維修天窗時(shí)間120 min，則既有能力與預(yù)測(cè)運(yùn)量無(wú)法適應(yīng)，近期全線10個(gè)區(qū)間列車通過(guò)能力不足，能力缺口為0.8 ～ 15.7對(duì)/d，遠(yuǎn)期全線全部區(qū)間列車通過(guò)能力不足，能力缺口將進(jìn)一步加大。拉日鐵路貨流密度、旅客列車對(duì)數(shù)預(yù)測(cè)匯總?cè)绫?所示。

表1 既有拉日鐵路通過(guò)能力和能力利用率Tab.1 Passage capacity and utilization rate of existing Lasa-Shigatse Railway

表2 拉日鐵路列車平均旅行時(shí)分及旅行速度表Tab.2 Average travel time and speed of current trains on Lasa-Shigatse Railway

表3 拉日鐵路貨流密度、旅客列車對(duì)數(shù)預(yù)測(cè)匯總表Tab.3 Summary of freight flow density and passenger train pairs forecast

2 拉日鐵路擴(kuò)能方案分析

由既有線運(yùn)輸能力與預(yù)測(cè)客貨運(yùn)量適應(yīng)情況，拉日鐵路維持內(nèi)燃機(jī)車牽引質(zhì)量將無(wú)法滿足運(yùn)量增長(zhǎng)的需求，運(yùn)輸能力不能滿足近、遠(yuǎn)期預(yù)測(cè)運(yùn)量需求[3]。同時(shí)，全線現(xiàn)狀受技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低等因素的限制，線路允許速度僅為120 km/h，難以滿足鐵路運(yùn)輸快捷便利的要求，需進(jìn)行擴(kuò)能提速改造。

2.1 改建目標(biāo)

根據(jù)拉薩地區(qū)總體規(guī)劃，青藏鐵路格爾木—拉薩段將要改建為電氣化鐵路，機(jī)車牽引質(zhì)量大部分為4 000 t、部分為3 000 t；在建拉林鐵路為單線電氣化自動(dòng)站間閉塞的客、貨共線鐵路，機(jī)車牽引質(zhì)量為3 000 t。從貨物流量流向分析，由于拉日鐵路的貨流量主要流向青藏鐵路格爾木—拉薩段，該方向貨流占比為79%，拉日鐵路應(yīng)采用與格爾木—拉薩段統(tǒng)一的電力牽引，機(jī)車牽引質(zhì)量提高至4 000 t，可避免貨物列車在拉薩西站的增減軸作業(yè)，同時(shí)提高線路輸送能力。從提高旅客運(yùn)輸服務(wù)質(zhì)量分析，近期拉林鐵路即將建成，速度目標(biāo)值為160 km/h，而中尼鐵路、中印鐵路速度目標(biāo)值為120 km/h，拉日鐵路速度目標(biāo)值為120 km/h (平原區(qū)線下預(yù)留速度為160 km/h)。因此，為提高旅客列車旅行速度及客運(yùn)通道速度標(biāo)準(zhǔn)的整體協(xié)調(diào)匹配性要求，拉日鐵路速度目標(biāo)值可結(jié)合項(xiàng)目的工程投資和運(yùn)輸質(zhì)量進(jìn)行系統(tǒng)性研究，從路網(wǎng)的統(tǒng)一性分析，應(yīng)進(jìn)行全線電氣化改造，機(jī)車牽引質(zhì)量應(yīng)提高至4 000 t、速度目標(biāo)值應(yīng)提高至160 km/h。

2.2 分段改建原則

（1）拉薩—協(xié)榮段。拉薩—協(xié)榮段目前在拉林鐵路建設(shè)中已同步實(shí)施電氣化改造工程，結(jié)合運(yùn)輸能力研究，該段運(yùn)輸能力不足。根據(jù)運(yùn)量預(yù)測(cè)，該段近期旅客列車18對(duì)/d (含動(dòng)車組4對(duì)/d)、貨流密度520萬(wàn)t·km/km，遠(yuǎn)期旅客列車32對(duì)/d (含動(dòng)車組12對(duì)/d)、貨流密度為840萬(wàn)t·km/km，遠(yuǎn)期輸送能力旅客列車40對(duì)/d、貨流密度1 500萬(wàn)t·km/km。為滿足運(yùn)輸需求，拉薩—協(xié)榮段近期規(guī)模應(yīng)為雙線。同時(shí)，提高牽引質(zhì)量及速度目標(biāo)值，拉薩—協(xié)榮段既有線線路標(biāo)準(zhǔn)按線下工程預(yù)留160 km/h速度目標(biāo)值配套設(shè)計(jì)，具備提速的優(yōu)勢(shì)和基礎(chǔ)，可將列車速度目標(biāo)值提至160 km/h。

（2）協(xié)榮—日喀則段。根據(jù)運(yùn)量預(yù)測(cè)，協(xié)榮—日喀則段近期旅客列車對(duì)數(shù)6對(duì)/d(含動(dòng)車組2對(duì)/d)、貨流密度為432萬(wàn)t·km/km，遠(yuǎn)期旅客列車對(duì)數(shù)9對(duì)/d(含動(dòng)車組3對(duì)/d)、貨流密度為790萬(wàn)t·km/km，遠(yuǎn)期輸送能力為旅客列車15對(duì)/d、貨流密度1 000萬(wàn)t·km/km。根據(jù)通過(guò)能力與客、貨運(yùn)量的適應(yīng)性分析，該段運(yùn)輸能力不足，同時(shí)內(nèi)燃機(jī)車牽引質(zhì)量存在高原地區(qū)折減系數(shù)大、機(jī)車牽引能力不能充分發(fā)揮的問(wèn)題，同時(shí)相鄰青藏鐵路拉薩—協(xié)榮段目前機(jī)車牽引質(zhì)量已提高至4 000 t。為實(shí)現(xiàn)直通運(yùn)輸、改善服務(wù)質(zhì)量，將重點(diǎn)研究電氣化改造并延長(zhǎng)到發(fā)線有效長(zhǎng)、提高牽引質(zhì)量的方案。協(xié)榮—日喀則段既有線線路標(biāo)準(zhǔn)為：雅江峽谷區(qū)(茶巴拉—大竹卡段)線路允許速度為120 km/h，協(xié)榮—茶巴拉段及大竹卡—日喀則段線下工程原設(shè)計(jì)按120 km/h預(yù)留160 km/h速度目標(biāo)值，協(xié)榮—茶巴拉段及大竹卡—日喀則段速度目標(biāo)值[4]具備提速至160 km/h提速的優(yōu)勢(shì)和工程基礎(chǔ)。

2.3 擴(kuò)能改建方案

2.3.1 內(nèi)燃擴(kuò)能方案

（1）延長(zhǎng)全部車站到發(fā)線有效長(zhǎng)度。該方案重點(diǎn)對(duì)全部車站有效長(zhǎng)度延長(zhǎng)至850 m，全部組織開(kāi)行4 000 t列車，全部車站到發(fā)線延長(zhǎng)后，拉日鐵路拉薩—協(xié)榮段近期單線通過(guò)能力不能滿足運(yùn)量需求，能力缺口0.4對(duì)/d；遠(yuǎn)期能力缺口進(jìn)一步增大至29.6對(duì)/d，協(xié)榮—日喀則段近期能力飽和，遠(yuǎn)期能力不足，缺口為5.7對(duì)/d。全部車站延長(zhǎng)到發(fā)線后的內(nèi)燃能力適應(yīng)情況如表4所示。

表4 全部車站延長(zhǎng)到發(fā)線后的內(nèi)燃能力適應(yīng)情況 對(duì)/dTab.4 Adaptation of diesel train capability of all stations after extension of departure line

（2）到發(fā)線延長(zhǎng)和局部區(qū)段復(fù)線。由以上分析可知，全部車站到發(fā)線延長(zhǎng)后，牽引機(jī)車質(zhì)量4 000 t，拉薩—協(xié)榮段近、遠(yuǎn)期能力不足，協(xié)榮—日喀則段近期能力飽和，遠(yuǎn)期能力不足。經(jīng)檢算，拉薩—協(xié)榮段近期需要能力40.4對(duì)/d，平圖能力低于40.4對(duì)/d的區(qū)間共計(jì)1個(gè)，區(qū)段長(zhǎng)度14.328 km；遠(yuǎn)期需要能力69.6對(duì)/d，平圖能力低于69.6對(duì)/d的區(qū)間共計(jì)3個(gè)，共計(jì)區(qū)段長(zhǎng)度32.775 km；協(xié)榮—日喀則段遠(yuǎn)期需要能力27.7對(duì)/d，平圖能力低于27.7對(duì)/d的區(qū)間共計(jì)6個(gè)，共計(jì)區(qū)段長(zhǎng)度135.85 km。全線需要復(fù)線的區(qū)段總長(zhǎng)度為168.324 km，若將以上局部區(qū)段進(jìn)行復(fù)線改造后，內(nèi)燃牽引方案下的運(yùn)輸能力可適應(yīng)研究年度運(yùn)量需求。滿足遠(yuǎn)期能力需要局部復(fù)線的區(qū)間統(tǒng)計(jì)如表5所示。

表5 滿足遠(yuǎn)期能力需要局部復(fù)線的區(qū)間統(tǒng)計(jì)表Tab.5 Table of sections needing double track for long-term capability

2.3.2 電氣化方案

（1）現(xiàn)狀電氣化方案。該方案是在既有線線路條件維持現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上僅實(shí)施電氣化工程，機(jī)車牽引質(zhì)量采用3 000 t，到發(fā)線有效長(zhǎng)維持650 m，綜合維修天窗時(shí)間120 min[5]。現(xiàn)狀電氣化后，拉日鐵路拉薩—協(xié)榮段近期單線通過(guò)能力不能滿足運(yùn)量需求，能力缺口5.6對(duì)/d；遠(yuǎn)期能力缺口進(jìn)一步增大至37.3對(duì)/d；協(xié)榮—日喀則段近期能力尚有一定富裕，遠(yuǎn)期能力不足，缺口為8.5對(duì)/d。因此需進(jìn)一步研究擴(kuò)能方案?，F(xiàn)狀電氣化方案近、遠(yuǎn)期能力預(yù)測(cè)如表6所示。

（2）延長(zhǎng)到發(fā)線有效長(zhǎng)度并電氣化方案。全部車站有效長(zhǎng)度延長(zhǎng)至850 m并電氣化后，采用電力牽引4 000 t牽引質(zhì)量，拉日鐵路拉薩—協(xié)榮段近期單線通過(guò)能力仍不能滿足運(yùn)量需求，遠(yuǎn)期能力缺口進(jìn)一步增大；協(xié)榮—日喀則段近期能力尚有一定富裕，遠(yuǎn)期能力達(dá)到飽和。到發(fā)線延長(zhǎng)并電氣化近、遠(yuǎn)期能力預(yù)測(cè)情況如表7所示。

（3）延長(zhǎng)到發(fā)線有效長(zhǎng)度并電氣化同時(shí)局部區(qū)段增建二線擴(kuò)能方案研究。考慮拉薩—協(xié)榮段配合拉林鐵路在建工程已實(shí)施電氣化改造，該段主要受運(yùn)輸能力的限制[6]，因此對(duì)該段32 km線路實(shí)施增建二線和提高機(jī)車牽引質(zhì)量的擴(kuò)能措施。協(xié)榮—日喀則段電氣化改造并延長(zhǎng)到發(fā)線有效長(zhǎng)、提高牽引質(zhì)量，以提高線路通過(guò)能力及運(yùn)輸質(zhì)量[7]。從能力適應(yīng)性分析，拉日鐵路拉薩—協(xié)榮段通過(guò)電氣化、提高牽引質(zhì)量并進(jìn)行增建二線擴(kuò)能方案后，可以滿足近、遠(yuǎn)期運(yùn)量要求，因此，本段宜采用雙線電氣化方案。延長(zhǎng)到發(fā)線有效長(zhǎng)度并電氣化同時(shí)局部區(qū)段增建二線方案近、遠(yuǎn)期能力預(yù)測(cè)情況如表8所示。

2.4 擴(kuò)能方案比選

采用內(nèi)燃牽引方案，延長(zhǎng)全部車站到發(fā)線有效長(zhǎng)度至850 m，拉日鐵路拉薩—協(xié)榮段近、遠(yuǎn)期能力不足，協(xié)榮—日喀則段近期尚可滿足運(yùn)輸需求，遠(yuǎn)期能力不足，需要對(duì)9個(gè)區(qū)間168.324 km線路進(jìn)行增建二線改造[8]。采用電力牽引方案，現(xiàn)狀電氣化后，拉薩—協(xié)榮段近、遠(yuǎn)期能力不足，協(xié)榮—日喀則段近期可滿足運(yùn)輸需求，遠(yuǎn)期能力不足。全部車站有效長(zhǎng)度延長(zhǎng)至850 m系列并電氣化后，拉薩—協(xié)榮段近、遠(yuǎn)期能力不足，協(xié)榮—日喀則段近、遠(yuǎn)期可滿足運(yùn)輸需求，其遠(yuǎn)期能力飽和。

拉日鐵路拉薩—協(xié)榮段近、遠(yuǎn)期單線能力預(yù)測(cè)不足，需要進(jìn)行增建二線擴(kuò)能，協(xié)榮—日喀則段從能力分析，近期雖然能滿足，但遠(yuǎn)期能力不足。同時(shí)，相鄰青藏鐵路格爾木—拉薩段近期電氣化、拉林鐵路為電力牽引，從相鄰線匹配及節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本角度來(lái)看，需實(shí)施電氣化改造[9]。如果現(xiàn)狀為電氣化，車站有效長(zhǎng)度為650 m，機(jī)車牽引質(zhì)量仍然為3 000 t，無(wú)法開(kāi)行4 000 t列車，不能與銜接的青藏鐵路格爾木—拉薩段實(shí)現(xiàn)直通運(yùn)輸，增加了拉薩西站的作業(yè)量，降低了運(yùn)輸效率[6]，需要實(shí)施延長(zhǎng)到發(fā)線有效長(zhǎng)。

因此，拉日鐵路的擴(kuò)能方案采用拉薩—協(xié)榮段增建二線并電氣化，協(xié)榮—日喀則段電氣化改造，同時(shí)延長(zhǎng)全部車站到發(fā)線有效長(zhǎng)度至850 m。各擴(kuò)能方案及能力適應(yīng)情況如表9所示。

表6 現(xiàn)狀電氣化方案近、遠(yuǎn)期能力預(yù)測(cè)表 對(duì)/dTab.6 Prediction of short-term and long-term capability of current electri fication plan

表7 到發(fā)線延長(zhǎng)并電氣化近、遠(yuǎn)期能力適應(yīng)情況 對(duì)/dTab.7 Short-term and long-term capacity after extension of arrival-departure line and electri fication

表8 延長(zhǎng)到發(fā)線有效長(zhǎng)度并電氣化同時(shí)局部區(qū)段增建二線近、遠(yuǎn)期能力預(yù)測(cè)表 對(duì)/dTab.8 Short-term and long-term capacity forecast after extension of arrival-departure line, electri fication and double track construction

表9 各擴(kuò)能方案及能力適應(yīng)情況表Tab.9 Capacity comparison of each expansion scheme

3 結(jié)束語(yǔ)

拉日鐵路拉薩—協(xié)榮段、協(xié)榮段—日喀則段是西藏自治區(qū)鐵路網(wǎng)中承東啟西的重要干線鐵路，隨著我國(guó)西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，區(qū)域與全國(guó)各地的客貨交流劇增，運(yùn)能與運(yùn)量矛盾凸顯。為加快建設(shè)速度、降低運(yùn)營(yíng)成本、改善運(yùn)輸質(zhì)量，同時(shí)為減少擴(kuò)能改造工程頻繁施工對(duì)正常運(yùn)營(yíng)的干擾，建議拉日線協(xié)榮—日喀則段電氣化改造工程，以及拉薩—協(xié)榮段增建二線工程、全線到發(fā)線延長(zhǎng)工程及局部提速工程一次性建成。