寧西鐵路南陽至合肥段建設(shè)方案研究

潘國強(qiáng)

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,武漢 430063)

1 概述

寧西鐵路線是一條在隴海線和長江之間橫跨我國東中西部的東西大干線,途經(jīng)陜西、河南、湖北、安徽、江蘇 5省,是西北等廣大地區(qū)與華東、中南地區(qū)間最便捷的鐵路運(yùn)輸通道。該線自 2004年 1月通車運(yùn)營以來,客貨運(yùn)量增長較快,由于既有寧西鐵路南陽至合肥段為單線、內(nèi)燃牽引,線路通過能力小,客貨運(yùn)輸質(zhì)量不高,難以滿足客貨運(yùn)量快速增長競爭需要;線路標(biāo)準(zhǔn)低,如客車平均旅速僅為65 km/h,貨物列車平均旅速僅為 34 km/h,難以達(dá)到貨運(yùn)便捷、客運(yùn)快捷的要求,在一定程度上制約了鐵路在運(yùn)輸市場中與其他運(yùn)輸方式的競爭;牽引種類與相鄰線路不匹配,難以與相鄰路網(wǎng)匹配,影響運(yùn)輸效率,不利于機(jī)車交路的延長,不利于發(fā)揮鐵路網(wǎng)絡(luò)效益;同時牽引種類(內(nèi)燃)不符合鐵路技術(shù)政策和國家節(jié)能減排政策。因此,對該段線路進(jìn)行改造是十分必要的。根據(jù)寧西線擴(kuò)能改造項(xiàng)目運(yùn)量預(yù)測及功能定位的分析,通過研究宏觀建設(shè)方案、增建第二線建設(shè)方案及其主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、引入地區(qū)建設(shè)方案、牽引供電方案等后,提出該線適宜的擴(kuò)能改造建設(shè)方案。

2 項(xiàng)目運(yùn)量預(yù)測及功能定位

2.1 相鄰路網(wǎng)規(guī)劃

根據(jù)《中長期鐵路規(guī)劃》(2008年調(diào)整)路網(wǎng),與寧西線平行的,北有隴海通道(客貨分線)、漯阜、阜淮線等,南有滬漢蓉大能力快速通道;與寧西線交叉的,有焦柳、京廣通道(客貨分線)、京九線、阜六線等。

2.2 項(xiàng)目運(yùn)量預(yù)測

本線主要承擔(dān)西北、豫西南、鄂西北等與華東、中南地區(qū)間的客貨交流。根據(jù)研究區(qū)域貨運(yùn)量需求增長趨勢,結(jié)合全國運(yùn)量規(guī)劃目標(biāo),考慮鐵路與其他運(yùn)輸方式合理分工,及對路網(wǎng)運(yùn)輸里程與時間進(jìn)行比較,并結(jié)合合理的運(yùn)輸組織方案的基礎(chǔ)上,主要分析研究本線與隴海鐵路通道等相關(guān)通道的合理分工,并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分配,預(yù)測本線通過運(yùn)量、地方運(yùn)量及本線區(qū)段貨流密度 (表1)。

表1 研究年度區(qū)段貨流密度、旅客列車對數(shù)匯總

2.3 項(xiàng)目功能定位

根據(jù)研究年度路網(wǎng)構(gòu)成及預(yù)測的客貨運(yùn)量,寧西線主要承擔(dān)西北、豫西南、鄂西北和川渝部分地區(qū)與華東地區(qū)(除皖蘇北、山東)及中南部分地區(qū)間的貨物交流;隨著徐蘭、滬漢蓉快速通道的建成,本線客流以沿線及周邊地區(qū)與華東地區(qū)以及沿線內(nèi)部間的旅客交流為主,同時承擔(dān)西北與浙西間以及鄂西北、川東北、陜南等地區(qū)與合肥及以東的部分旅客交流。因此,本線的功能定位是一條溝通西北與華東中南地區(qū)、以貨為主、兼顧客運(yùn)的重要干線鐵路。

3 宏觀建設(shè)方案研究

3.1 既有單線擴(kuò)能方案

如果維持既有單線,可采用的擴(kuò)能方案主要包括:提高牽引質(zhì)量、電化改造、加站、雙插、部分復(fù)線、以及單線自動閉塞等。分析表明:通過延長既有到發(fā)線有效長 850 m至1 050m,進(jìn)行電化改造,牽引質(zhì)量由4 000 t提高至6000 t,近期本線區(qū)間能力仍然不足;寧西線既有車站 55個,平均站間距較小且相對均衡,而且全線各區(qū)間普遍能力缺口較大,因此采用加站、雙插、部分復(fù)線等措施,不能從根本上解決本線能力不足的問題;單線自動閉塞方案可提高能力 15%左右,但本線已采用自動站間閉塞,而且能力缺口仍然大,因此該方案不適用于本線。因此,既有單線擴(kuò)能方案不能滿足研究年度運(yùn)輸需求。

3.2 增建二線擴(kuò)能改造方案

由于既有寧西線南陽至合肥段沿線地形、地貌、地質(zhì)情況等較好,該線建成通車運(yùn)營不久,原線路平面條件較好,并且南陽至潢川段是按單線預(yù)留雙線、潢川至合肥段按單線預(yù)留雙線條件設(shè)計(jì)的,增建第二線后,遠(yuǎn)期運(yùn)量最大區(qū)段能力利用率為 61%,滿足研究年度客貨運(yùn)量需求,因此,增建第二線方案經(jīng)濟(jì)可行。

3.3 新建雙線方案

為了提高該通道運(yùn)輸質(zhì)量,考慮新建較高標(biāo)準(zhǔn)(200 km/h預(yù)留 250 km/h條件)的新雙線。從預(yù)測運(yùn)量與能力分析,新建雙線,將與既有線共同構(gòu)成三線格局,能力富余太多,既有線則將處于閑置狀態(tài),而工程投資將比沿既有線增建二線方案增加 89%,達(dá) 156.6億元。結(jié)合本線功能定位,新建雙線方案不可取。

綜上所述,寧西線擴(kuò)能改造宏觀建設(shè)方案選擇增建第二線方案為宜。

4 增建第二線建設(shè)方案研究

4.1 速度目標(biāo)值研究

(1)既有線提速方案

既有寧西線南陽至合肥段,除南陽、信陽、潢川、合肥等地區(qū)外,線路平面最小半徑為1 600m,如果對部分半徑為1600m的曲線按 160 km/h的速度要求重新配置緩長,既有線的速度可以提高至 160 km/h。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,既有線提速至 200 km/h方案較160 km/h方案增加投資約 28.4億元,投資高、廢棄工程多、節(jié)時比不合理,因此,推薦既有線按提速至 160 km/h,局部地段限速設(shè)計(jì)。

(2)增建二線地段速度目標(biāo)值研究

由于既有線按 160 km/h進(jìn)行技術(shù)改造,因此,二線的速度目標(biāo)值應(yīng)不低于既有線;但本線又是以貨運(yùn)為主的客貨共線鐵路,速度目標(biāo)值也不宜過高。經(jīng)分析比較,二線采用 200 km/h速度相對于 160 km/h速度方案,南陽至六安段投資增加 22.3億元,根據(jù)本線功能定位,推薦本段二線速度按 160km/h設(shè)計(jì)。

六安至合肥段,寧西客車上合武線至合肥站,而寧西本線只需運(yùn)行貨車至合肥東編組站,該段可實(shí)現(xiàn)客貨分線運(yùn)輸。因此,該段二線速度目標(biāo)值應(yīng)按與既有線相同進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4.2 引入地區(qū)建設(shè)方案

4.2.1 引入南陽地區(qū)

南陽地區(qū)是由焦柳線和寧西線形成“十”字形交叉,其中南陽站為地區(qū)客運(yùn)站,南陽西站為地區(qū)主要技術(shù)作業(yè)站。根據(jù)該地區(qū)總圖,寧西線引入南陽地區(qū),主要工程有南陽站增設(shè)北西客車、西南聯(lián)絡(luò)線,并考慮西北、北西雙線引入南陽站設(shè)計(jì)方案;結(jié)合站房改建方案,優(yōu)化對南陽站場配套進(jìn)行改建;南陽西站部分到發(fā)線有效長滿足1 050m設(shè)計(jì)等。

4.2.2 引入信陽地區(qū)

信陽地區(qū)處于京廣線與西寧線交叉點(diǎn),鄭武客運(yùn)專線經(jīng)過新信陽并新建高速站。本次寧西線引入信陽地區(qū),主要工程有增二線引入信陽北站、雙線貫通信陽站的引出方案,既有信陽北站、信陽站維持既有站型和規(guī)模,減少對既有咽喉區(qū)改建工程。

4.2.3 引入六安地區(qū)

六安位于既有寧西線與合武線交匯處,又有在建的阜六線引入。在六安站形成北客南貨分場設(shè)置格局。本次寧西線引入信陽地區(qū),主要工程有分路口站阜六上行聯(lián)絡(luò)線工程;六安站增二線工程、下行客車聯(lián)絡(luò)線等工程。

4.2.4 引入合肥樞紐

根據(jù)總圖規(guī)劃,研究年度寧西增建二線從長安集接入合肥樞紐,長安集至合肥東、合肥區(qū)間能力經(jīng)檢算近(遠(yuǎn))期皆能滿足要求。長安集站改建工程由樞紐南環(huán)線工程統(tǒng)一設(shè)計(jì);合肥東站改建工程由淮南線電化工程統(tǒng)籌考慮。

4.3 增建第二線左右側(cè)方案

4.3.1 二線左右側(cè)選擇原則

二線左右側(cè)的選擇,一方面應(yīng)結(jié)合沿線地形、地質(zhì)條件,既有線站場布置、橋位隧址、路基支擋工程及二線預(yù)留工程情況等;另一方面要貫徹有助于構(gòu)筑合理速度路段、盡可能形成長大段落高標(biāo)準(zhǔn)第二線,還應(yīng)減少對既有線運(yùn)營的干擾,盡量減少換側(cè)次數(shù),最后經(jīng)綜合比選確定。

4.3.2 二線左右側(cè)選擇方案

本段線路原預(yù)留二線(潢川至合肥為預(yù)留二線條件,沒有具體工程)均位于右側(cè),本次設(shè)計(jì)共進(jìn)行了 6次換側(cè),換側(cè)點(diǎn)在淮源、李家灣、江灣、信陽、分路口、六安。

5 牽引供電方案研究

寧西線南陽至合肥段既有為內(nèi)燃。根據(jù)地區(qū)和本線特點(diǎn),全線研究了采用AT和TRNF不同供電方式及其牽引變電所、分區(qū)所分布方案?？紤] TRNF供電方式在經(jīng)濟(jì)上有優(yōu)勢,技術(shù)上接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡潔;另外由于本線既有單線隧道凈空較小,架設(shè) AT牽引網(wǎng)相當(dāng)困難,因此,優(yōu)先采用 TRNF供電方式。但六安—合肥樞紐利用合武鐵路AT牽引變電所,如本段采用TRNF,則供電臂過長,電壓水平不滿足要求,因此該段采用AT供電方式。

6 結(jié)論

寧西線是一條溝通西北與華東中南地區(qū)、以貨為主、兼顧客運(yùn)的重要干線鐵路,根據(jù)運(yùn)量預(yù)測及其功能定位分析,該線進(jìn)行擴(kuò)能改造十分必要。擴(kuò)能改造方案推薦增建第二線方案,速度目標(biāo)值宜采用 160 km/h,增建第二線盡量沿既有線并行等高,避免既有線大的改動;根據(jù)各地區(qū)或樞紐特點(diǎn),引入第二線,減少對既有咽喉區(qū)改建工程;南陽—六安段采用 TRNF供電方式,六安—合肥樞紐利用合武鐵路 AT牽引變電所并采用 AT供電方式。

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