哈羅鐵路限制坡度的選擇

耿軍

（中鐵一院集團(tuán)新疆鐵道勘察設(shè)計(jì)院有限公司，新疆 烏魯木齊 830011）

1 概述

新建哈羅鐵路位于新疆境內(nèi)。線路北起蘭新鐵路哈密樞紐的哈密南站西端，跨越樞紐南環(huán)線后沿哈密盆地向西南行進(jìn)，經(jīng)哈密工業(yè)園區(qū)、大南湖煤田，沿哈羅公路到羅布泊平原的羅北區(qū)，再向西南到達(dá)羅中站。線路全長368.13km。哈羅鐵路建設(shè)直接服務(wù)于礦區(qū)各企業(yè)。本線修建對改善沿線地區(qū)投資環(huán)境，加快煤炭和鉀資源的開發(fā)利用、促進(jìn)沿線地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要的意義。本項(xiàng)目遠(yuǎn)期將延伸到若羌與規(guī)劃的青新線相連，遠(yuǎn)景再與喀和鐵路相連形成南疆鐵路環(huán)線，實(shí)施本項(xiàng)目可完善新疆鐵路網(wǎng)密度，拓展路網(wǎng)的覆蓋區(qū)域，對優(yōu)化路網(wǎng)結(jié)構(gòu)和路網(wǎng)靈活性等起著積極作用，對促進(jìn)和帶動(dòng)我國中西部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有重要意義。

2 限制坡度的選擇

限制坡度的選擇應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)線沿線地形類別、自然坡度、鐵路等級、牽引種類、機(jī)車類型、運(yùn)輸要求、相鄰線的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等綜合比選確定。這些將直接影響線路走向、長度、工程投資和運(yùn)營支出。地形困難地段采用適合的限制坡度可以在滿足運(yùn)輸能力的前提下，充分適應(yīng)地形、縮短線路長度、節(jié)省工程投資。

2.1 相鄰線主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2.1.1 區(qū)域內(nèi)相關(guān)鐵路既有（在建）鐵路（如表1）

2.1.2 區(qū)域路網(wǎng)規(guī)劃(如表2)

2.2 沿線地形、地貌特征

本線北起哈密市，南至巴州若羌縣，經(jīng)過哈密盆地平原區(qū)、庫魯克塔格低山丘陵區(qū)和羅布泊湖積平原區(qū)等三大地貌單元。

沿線地勢總體呈南北低中間高的“凸”型，北端哈密南至巴特段地勢逐漸降低，巴特海拔高程約為530m。南端三岔口至羅中段地勢較低，平均海拔高程約為800m，地形平坦。中間黑龍峰地勢較高，平均海拔高程約為1220m。兩側(cè)巴特至黑龍峰、黑龍峰至三岔口段地形較陡。其總體地形特點(diǎn)見圖1。

圖1

通過分析可知，哈密南（海拔約760m）至巴特（海拔約530m）段，距離約75km，相對高差230m，地形起伏較大，自然縱坡約為5‰。三岔口（海拔約840m）至羅中（海拔約790m），距離約96km，相對高差50m，地勢較平坦，地形起伏不大，自然縱坡約為1‰。

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巴特（海拔約530m）至黑龍峰（海拔約1220m）段，距離約128km，相對高差690m，黑龍峰（海拔約為1220m）至三岔口（海拔約為840m）段，距離約60km，相對高差380m。屬庫魯克塔格低山丘陵區(qū)，庫魯克塔格為天山東部支脈，其余脈向東延伸，呈低山丘陵和剝蝕丘陵地貌，北部與哈密盆地接壤，為南湖戈壁，自然縱坡約為7‰～13‰。南部與羅布泊凹地相接。沿線海拔高程700～1220m，自然縱坡約為7‰～20‰。

2.3 限制坡度方案的研究

2.3.1 運(yùn)量特點(diǎn)

本線近期為盡頭式鐵路，以地方運(yùn)量為主，上行為重車方向，下行為輕車方向，輕重車方向明顯。哈密南至巴特段上下行運(yùn)量比例為：16:1～21:1，巴特至羅中段為3:1～5:1。本線所產(chǎn)生的運(yùn)量主要運(yùn)往臨河方向及嘉峪關(guān)方向，預(yù)測羅中至若羌段建成后，重車車流方向不會(huì)發(fā)生變化，其上下行運(yùn)量比仍相差較大。

2.3.2 坡度方案

本線哈密至巴特段主要經(jīng)過哈密盆地平原區(qū)，地形較平坦、開闊，地面橫坡小于5‰～13‰；巴特至羅中段線路所經(jīng)區(qū)域主要為低山丘陵區(qū)。結(jié)合哈密南至巴特、巴特至羅中段不同的貨流特點(diǎn)以及沿線地形特點(diǎn)，按兩個(gè)段落分別研究了雙機(jī)12.5‰、單機(jī)重車方向6‰輕車方向12.5‰的均衡坡和單機(jī)6‰三個(gè)坡度方案。

以下是兩段線路坡度方案研究內(nèi)容。

2.3.2.1 哈密南至巴特

根據(jù)運(yùn)量特點(diǎn)及其在路網(wǎng)中的定位，本線是以貨運(yùn)為主的干線鐵路，輕重車流方向十分明顯。因此研究了限制6‰、12.5‰方案以及上行6‰、下行12.5‰的分方向不同坡度的均衡坡方案。

（1）雙機(jī)12.5‰坡度（C1K）方案

線路自哈密南站引出后，向南經(jīng)過重工業(yè)區(qū)設(shè)花園車站，之后從西側(cè)繞過南湖水庫，并向東南方向行進(jìn)立交跨過南湖鄉(xiāng)農(nóng)田區(qū)，在南湖鄉(xiāng)南側(cè)設(shè)南湖站，之后進(jìn)入大南湖煤田區(qū)，在煤田東北側(cè)跨越哈羅公路后設(shè)巴特車站。線路全長64.97956km。靜態(tài)投資9.1億元。

（2）單機(jī)重車方向6‰輕車方向12.5‰均衡坡（C2K）方案

從C1K方案可以看出花園C1K24+600（標(biāo)高700.99m）至南湖C1K47+000（標(biāo)高524.43m）段、黑山C1K69+300（標(biāo)高614.48m）至巴特C1K80+000（標(biāo)高549.16m）段重車方向部分線路處于緊坡地段，均衡坡方案需要進(jìn)行展線。

均衡坡方案在充分利用C1K方案的基礎(chǔ)上，分別在以上四處緊坡地段進(jìn)行分析，并根據(jù)單機(jī)牽引行車要求對全線進(jìn)行研究。在均衡坡C2K方案中花園C2K24+600（標(biāo)高700.99m）～南湖C2K50+300（標(biāo)高568.37m）～黑山C2K75+400（標(biāo)高599.85m）～巴特C2K88+900（標(biāo)高545.30m）段，以均衡坡方案貫通，該段線路高點(diǎn)位于花園和黑山附近，較C1K方案（花園C1K24+600～南湖 C1K47+000～黑山 C1K69+300～巴特C1K80+000段）線路在此段范圍內(nèi)展長約9km。

線路自哈密南站引出后，向南經(jīng)過重工業(yè)區(qū)設(shè)花園車站，之后從西側(cè)繞過南湖水庫，并向東北方向行進(jìn)立交跨過南湖鄉(xiāng)農(nóng)田區(qū)和哈羅公路，在南湖鄉(xiāng)東側(cè)設(shè)南湖站，之后繞過垃圾處理場，翻越黑山進(jìn)入大南湖煤田，在煤田東北側(cè)跨越哈羅公路后設(shè)巴特車站。線路全長72.78km。靜態(tài)投資9.5億元。

（3）單機(jī)6‰坡度（CK）方案

從C2K方案可以看出沙哈CK63+000（標(biāo)高518.74m）至黑山CK75+400（標(biāo)高599.85m）段線路部分處于緊坡地段，單機(jī)6‰坡度方案需要進(jìn)行展線。

單機(jī)6‰坡度方案在充分利用C2K方案的基礎(chǔ)上，在上述緊坡地段進(jìn)行研究。在單機(jī)6‰坡度CK方案中沙哈CK63+000（標(biāo)高518.74m）至黑山CK75+400（標(biāo)高 599.85m）段，以 6‰坡度方案貫通，該段線路高點(diǎn)位于黑山附近，較C2K方案（沙哈CK63+000至黑山CK75+400段）線路在此段范圍內(nèi)展長約0.16km。

線路自哈密南站接出后，向南經(jīng)過花園重工業(yè)區(qū)設(shè)花園車站，之后從西側(cè)繞過南湖水庫，并向東北方向行進(jìn)立交跨過南湖鄉(xiāng)農(nóng)田區(qū)和哈羅公路，在南湖鄉(xiāng)東側(cè)設(shè)南湖站，之后線路繞過哈密垃圾處理場，翻越黑山進(jìn)入大南湖煤田，在煤田區(qū)東北側(cè)跨越哈羅公路后設(shè)巴特車站。線路全長72.94km。靜態(tài)投資9.5億元。

（4）各限坡方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

1）與地形適應(yīng)性及工程情況分析

本線路經(jīng)過哈密盆地，地形較平坦、開闊，地面橫坡小于5‰～13‰,雙機(jī)坡方案適應(yīng)地形能力最強(qiáng)，線路長度63.8km最為短直、線形較好，但緊坡地段僅18.8km；均衡坡方案和單機(jī)6‰坡度方案部分地段需要展線，線路長度分別為72.78 km和72.94km，工程投資較雙機(jī)坡方案分別高3930.43萬元和4046.19萬元。

2）運(yùn)輸組織分析

單機(jī)6‰方案上下行均可采用單機(jī)牽引4000、5000t。

均衡坡方案，亦可采用單機(jī)牽引，上行牽引質(zhì)量 4000t，5000t，下行牽引質(zhì)量 2000、2500t，本線上行方向?yàn)橹饕浟鞣较?，均衡坡可滿足運(yùn)輸需求。

12.5 ‰方案需雙機(jī)牽引4000t、5000t，增加機(jī)車使用臺(tái)數(shù)，運(yùn)營成本高。而且本段線路足坡地段占線路長度的29.5%，機(jī)力虛糜較多。

3）各限坡方案經(jīng)濟(jì)性比較

從表3可以看出12.5‰雖然線路短，投資省，但由于雙機(jī)牽引運(yùn)營成本增加較多，總費(fèi)用現(xiàn)值并不節(jié)??；6/12.5‰均衡坡方案比6‰方案雖然線路縮短了0.2km，靜態(tài)工程投資現(xiàn)值節(jié)省92萬元，但運(yùn)營成本較6‰方案貴了192萬元，總費(fèi)用現(xiàn)值較6‰方案貴了84萬元，因此，6‰方案經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。兩方案總費(fèi)用現(xiàn)值相差無幾，但6‰方案運(yùn)輸條件明顯改善。

經(jīng)分析，哈密南至巴特段推薦采用6‰坡度方案。

2.3.2.2 巴特至羅中

根據(jù)運(yùn)量調(diào)查，巴特至羅中段主要運(yùn)輸羅布泊鉀鹽礦產(chǎn)品。沿線為低山丘陵區(qū)和羅布泊鹽湖平原區(qū)。低山丘陵區(qū)，地形起伏，地表大部分出露基巖。鹽湖平原區(qū)，地形較平坦開闊，地表無植被，在東臺(tái)地廣泛分布呈北東向鏈狀風(fēng)蝕殘丘，相對高差為3～8m。本段主要研究了6‰、12.5‰和上行6‰、下行12.5‰的分方向不同限制坡度的均衡坡方案。

（1）雙機(jī)12.5‰坡度（C1K）方案。自巴特站接出后，向西南方向行進(jìn)與公路并行繞過大南湖煤田準(zhǔn)采區(qū)，立交跨越哈羅公路，與公路并行至哈勒車站，之后遠(yuǎn)離公路從西南方向進(jìn)入低山丘陵區(qū)，最高點(diǎn)位于黑龍峰站。之后線路下坡展線至終點(diǎn)，線路全長284.3km。靜態(tài)投資18.2億元。

（2）單機(jī)重車方向6‰輕車方向12.5‰均衡坡（CK）方案。從C1K方案可以看出嶺頂C1K119+000（標(biāo)高719.68m）至哈勒C1K132+500（標(biāo)高695.83m）段、黑龍峰 C1K205+000（標(biāo)高 1219.78m）至羅北 C1K273+500（標(biāo)高808.37m）段重車方向部分線路處于緊坡地段，均衡坡方案需要進(jìn)行展線。

均衡坡方案在充分利用CK方案的基礎(chǔ)上，分別在以上兩處緊坡地段進(jìn)行分析，并根據(jù)單機(jī)牽引行車要求對全線進(jìn)行研究。在均衡坡CK方案中嶺頂CK127+300（標(biāo)高715.57m）～黑龍峰 CK215+500（標(biāo)高 1210.50m）～羅北CK290+800（標(biāo)高818.20m）段，以重車方向6‰輕車方向12.5‰坡度方案貫通，該段線路高點(diǎn)位于黑龍峰附近，較C1K方案（嶺頂C1K119+000～黑龍峰C1K205+000～羅北C1K273+500段）線路在此段范圍內(nèi)展長約10.7km。

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自巴特車站接出后，向西南方向行進(jìn)跨越至哈羅公路左側(cè)，與公路并行繞過大南湖煤田準(zhǔn)采區(qū)，立交跨越哈羅公路，與公路并行至哈勒車站，之后線路遠(yuǎn)離公路從西南方向進(jìn)入低山丘陵區(qū)，線路最高點(diǎn)位于黑龍峰車站。之后線路以6‰限坡下坡展線至終點(diǎn)，線路全長295.5km。靜態(tài)投資18.8億元。

（3）單機(jī)6‰坡度（C2K）方案

從CK方案可以看出喀拉克CK102+400（標(biāo)高555.24m）至黑龍峰CK215+500（標(biāo)高1210.50m）段線路部分處于緊坡地段，單機(jī)6‰坡度方案需要進(jìn)行展線。

單機(jī)6‰坡度方案在充分利用CK方案的基礎(chǔ)上，在上述緊坡地段進(jìn)行研究。在單機(jī)6‰坡度C2K方案中喀拉克C2K102+400（標(biāo)高555.24m）至黑龍峰 C2K245+895.52（標(biāo)高1210.50m）段，以6‰坡度方案貫通，該段線路高點(diǎn)位于黑龍峰，較CK方案（喀拉克CK102+400至黑龍峰CK215+500段）展長約30.4km。

線路自巴特車站接出后，向西南方向行進(jìn)跨越至哈羅公路左側(cè)，與公路并行繞過大南湖煤田準(zhǔn)采區(qū)，立交跨越哈羅公路后，線路遠(yuǎn)離公路從西南方向進(jìn)入低山丘陵區(qū)，基本上以S形展線上行至本線地形最高點(diǎn)，線路最高點(diǎn)位于黑龍峰附近。之后線路以6‰限坡下坡展線至終點(diǎn)，線路全長325.9km。投資24.1億元。

（4）各限坡方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

1）與地形適應(yīng)性及工程情況分析

沿線經(jīng)過庫魯克塔格低山丘陵區(qū)，為天山東部支脈，其余脈向東延伸，呈低山丘陵和剝蝕丘陵地貌，北部與哈密盆地接壤，南部與羅布泊凹地相接。沿線海拔高程700～1220m，相對高差較小，一般為10～50m。采用12.5‰限坡能夠更好的適應(yīng)地形的起伏，線形順直，工程投資最省。均衡坡適應(yīng)地形能力適中，線路長度較雙機(jī)坡方案增長11.3km，靜態(tài)投資增加0.58億元。單機(jī)坡方案適應(yīng)地形能力最差，較雙機(jī)坡方案線路增長41.6km，靜態(tài)工程投資增加5.9億元。

2）運(yùn)輸組織分析

6‰方案上下行均可采用單機(jī)牽引4000、5000t。

上行6‰、下行12.5‰的均衡坡方案，亦可采用單機(jī)牽引，上行牽引質(zhì)量4000t，5000t，下行牽引質(zhì)量2000、2500t，本線上行方向?yàn)橹饕浟鞣较?，均衡坡可滿足需求。

12.5 ‰方案需雙機(jī)牽引4000t、5000t，增加機(jī)車數(shù)，運(yùn)營成本高。

3）各限坡方案經(jīng)濟(jì)性比較

從表4可以看出6‰單機(jī)坡方案（C2K）不適應(yīng)地形，雖然采用了較緩的限坡，單位運(yùn)營成本有明顯的降低，但結(jié)合沿線地形情況來看，6‰坡度極不能適應(yīng)自然地形，在線路CK102+400至CK215+500范圍內(nèi)線路較CK方案展長約30.4km，工程投資最貴，較CK方案貴5.3億元，且總費(fèi)用現(xiàn)值貴6.67億元，經(jīng)濟(jì)性最差，該方案應(yīng)予以放棄，不宜采用。

雙機(jī)坡12.5‰方案（C1K）能很好的適應(yīng)自然地形，線路長度最短，直接工程投資最省，但采用雙機(jī)牽引，機(jī)車購置費(fèi)最貴，運(yùn)營成本亦高。均衡坡CK方案在CK127+300至CK290+800范圍內(nèi)線路較C1K方案展長了11.7km，工程投資較C1K方案貴0.58億元，但采用單機(jī)牽引機(jī)車購置費(fèi)現(xiàn)值省0.96億元，運(yùn)營成本省1.42億元，且總費(fèi)用現(xiàn)值較C1K方案節(jié)省1.4億元，顯然，均衡坡方案經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。同時(shí)考慮規(guī)劃的羅中至若羌（350km）鐵路沿線自然地形較為平坦，也適應(yīng)6‰單機(jī)坡度，將若羌至紅光（730km）形成單機(jī)牽引區(qū)段。經(jīng)分析，巴特至羅中段推薦6/12.5‰均衡坡方案。

2.4 限坡方案推薦意見

綜上所述，結(jié)合本線運(yùn)量特點(diǎn)、地形條件和工程投資等綜合分析，推薦本線限坡哈密南至巴特采用6‰，巴特至羅中采用6/12.5‰均衡坡方案。

3 結(jié)語

哈羅鐵路是以貨運(yùn)為主的鐵路，通過分析研究限坡，為線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的確定提供有力的支持。鐵路限坡技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選擇以運(yùn)量為依據(jù)，以運(yùn)輸效益為原則，結(jié)合運(yùn)輸特點(diǎn)、地形條件，與相鄰鐵路相互匹配、協(xié)調(diào)一致，綜合確定。

[1]鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范[M].北京：中國計(jì)劃出版社，2006.

[2]易思蓉.鐵路選線設(shè)計(jì)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2006.

[3]中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,新建鐵路哈羅線可行性研究，2009