關(guān)于寶蘭客運(yùn)專線在鐵路選線中的設(shè)計(jì)及其研究

錢治國 高 雄

（1 甘肅交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2 烏魯木齊鐵路局吐庫二線指揮部，新疆 庫爾勒 841000）

寶蘭客運(yùn)專線是我國中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃中“四縱四橫”客運(yùn)專線網(wǎng)中隴?？瓦\(yùn)專線（徐州～西安～蘭州）的重要組成部分，與既有隴海線、蘭新線及徐州至西安客運(yùn)專線共同構(gòu)成陸橋通道。

1 寶蘭客運(yùn)專線建設(shè)的必要性

寶蘭客運(yùn)專線的建設(shè)將構(gòu)筑西北（包含西藏）經(jīng)西安往華北、華東、中南地區(qū)的快捷通道，實(shí)現(xiàn)西北地區(qū)快速客運(yùn)網(wǎng)與全國客運(yùn)專線聯(lián)網(wǎng)。

寶蘭客運(yùn)專線的建設(shè)是十分必要和緊迫的。寶蘭客運(yùn)專線的建設(shè)對(duì)于深入推進(jìn)西部大開發(fā)戰(zhàn)略，促進(jìn)東、中、西部區(qū)域經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展，加快沿線及西部旅游資源開發(fā)，保障區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)和諧發(fā)展具有重要意義。

2 選線設(shè)計(jì)中研究的主要內(nèi)容

2.1 寶蘭客運(yùn)專線的功能定位

根據(jù)本線在地區(qū)路網(wǎng)中的地位和作用、沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)及客運(yùn)需求，寶蘭客運(yùn)專線的主要功能是承擔(dān)西北地區(qū)對(duì)外直通客流，兼顧通道沿線大中城市間的城際快速客流。本線作為西部快速客運(yùn)主骨架之一，定位為客運(yùn)專線。

2.2 寶蘭客運(yùn)專線建設(shè)方案

經(jīng)對(duì)隴海、蘭新通道運(yùn)輸需求分析，需要一條雙線鐵路能力，尤其緊缺快速客運(yùn)鐵路。為提高客貨運(yùn)輸質(zhì)量，充分釋放既有通道貨運(yùn)能力，經(jīng)全面分析論證，推薦包蘭客運(yùn)專線建設(shè)為客運(yùn)專線。

2.3 線路走向方案

推薦的線路走向方案自擬建西寶客專寶雞南站引出，向西經(jīng)晁峪鎮(zhèn)走行于渭河北岸，以16.41km 長隧道穿越隴山，跨渭河至南岸在關(guān)莊附近設(shè)站，出站繼續(xù)向西在渭河南岸山谷中穿行，經(jīng)元龍鎮(zhèn)、伯陽鎮(zhèn)及馬跑泉鎮(zhèn)，于天水市秦州區(qū)與麥積區(qū)間的二十鋪鎮(zhèn)東南設(shè)天水南站，出站折向西北跨秦麥高速公路及耤河，沿天巉公路溯葫蘆河北上，至秦安縣西北約2km的宋家場(chǎng)設(shè)站，出站向西繼續(xù)沿天巉公路走行，穿12.83km 長大神仙梁隧道后自通渭縣城北側(cè)通過，至縣城西北約5km 牛谷河北岸、李家道渠附近設(shè)通渭站，出站以12.8km 隧道穿張家山、頭岔，在馬營鎮(zhèn)西南出洞，經(jīng)李家堡鎮(zhèn)后至定西市西南約2km的新城開發(fā)區(qū)南側(cè)設(shè)定西南站，出站取直徑向西至榆中縣北約2.5km 設(shè)站，經(jīng)定遠(yuǎn)鎮(zhèn)、和平鎮(zhèn)，至石咀子折向北沿雷壇河至華林坪進(jìn)入蘭州市區(qū)，折向西并行蘭新鐵路接入蘭州西客站。

3 在選線設(shè)計(jì)及其研究過程中主要開展的工作

在熟悉相關(guān)文件和會(huì)議精神后，由各專業(yè)技術(shù)骨干組成項(xiàng)目總體組，迅速開展工作，在熟悉、消化、吸收相關(guān)研究成果和既有鐵路資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域相關(guān)路網(wǎng)建設(shè)，對(duì)本項(xiàng)目建設(shè)必要性、在路網(wǎng)中的功能定位、項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)方案等進(jìn)行技術(shù)策劃，并發(fā)函征求相關(guān)單位和相關(guān)部門的意見和建議。

3.1 現(xiàn)場(chǎng)踏勘和收集資料

總體設(shè)計(jì)組赴現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行踏勘，收集沿線省、市及鐵路部門的有關(guān)資料；對(duì)重點(diǎn)方案和控制點(diǎn)、重大不良地質(zhì)及地質(zhì)災(zāi)害、重要水利設(shè)施、軍事區(qū)、文物古跡、水源保護(hù)區(qū)等進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)踏勘調(diào)查。

3.2 方案研究論證

方案研究論證分以下幾個(gè)層次，一是認(rèn)真研究分析項(xiàng)目吸引范圍社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征和運(yùn)輸需求，結(jié)合中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃，預(yù)測(cè)本項(xiàng)目及相關(guān)線路的客貨運(yùn)量，對(duì)既有鐵路的運(yùn)能適應(yīng)性進(jìn)行分析，充分論證本項(xiàng)目建設(shè)的必要性；二是結(jié)合本線功能定位及沿線客流特點(diǎn)、地形、地質(zhì)情況，系統(tǒng)研究并確定項(xiàng)目的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)；三是對(duì)本項(xiàng)目所經(jīng)的鐵路樞紐、地區(qū)方案結(jié)合鐵路中長期路網(wǎng)規(guī)劃調(diào)整，進(jìn)行重點(diǎn)研究，并結(jié)合沿線城市分布，點(diǎn)線結(jié)合，對(duì)線路走向方案從宏觀到局部，由淺至深，由粗到細(xì)，進(jìn)行分層次的深入研究，提出比選方案。在此基礎(chǔ)上結(jié)合鐵路局及省、市有關(guān)方面意見和城市規(guī)劃，進(jìn)一步優(yōu)化、完善方案。

3.3 文件編制

研究按照鐵建設(shè)［2007］152 號(hào)《鐵路基本建設(shè)項(xiàng)目預(yù)可行性研究、可行性研究和設(shè)計(jì)文件編制辦法》中有關(guān)新建鐵路預(yù)可行性研究的深度、廣度的要求，結(jié)合本線特點(diǎn)進(jìn)行文件編制，完成本次預(yù)可行性研究文件編制。

4 選線設(shè)計(jì)中最大坡度方案比選

4.1 沿線地形地貌特點(diǎn)分析

客運(yùn)專線經(jīng)過地區(qū)地形地貌復(fù)雜，其中寶雞至甘廟屬渭河平原的西端，地形相對(duì)開闊平坦，地面高程在580～680m 之間，相對(duì)高差約100m；甘廟至元龍段地處南隴山與西秦嶺北緣過渡帶的高－低中山區(qū)，該段地形起伏較大，山勢(shì)陡峻，河流曲折，地面高程650～1850m，相對(duì)高差300～1200m，自然坡度30°～60°，多呈峽谷地貌景觀。元龍至葫蘆河口段地處天禮盆地東部，海拔高程900～1300m，相對(duì)高差200～400m；秦安縣、通渭縣及定西市車道嶺一帶屬黃土高原溝壑、梁、峁區(qū)，區(qū)內(nèi)黃土梁峁起伏，溝壑縱橫；進(jìn)入蘭州市后線路走行于黃河河谷蘭州盆地區(qū)。

4.2 國內(nèi)外高速鐵路最大坡度

國外高速鐵路最大坡度基本都大于20‰，一般在20‰～40‰之間，但僅限局部地段使用；國內(nèi)除臺(tái)灣省臺(tái)北～高雄鐵路最大坡度采用35‰外，大陸在建及擬建的高速鐵路最大坡度一般不超過20‰，由于目前在建、擬建工程主要位于中東部相對(duì)平緩低山丘陵地區(qū)，足坡地段長度一般不超過10km。

國內(nèi)外高速鐵路在長隧道地段采用的最大坡度見表1。從已運(yùn)營及擬建的國內(nèi)外客運(yùn)專線分析,長度10km 以上的隧道最大坡度一般不超過20‰，隧道內(nèi)坡度超過12‰的足坡地段也較短。

4.3 最大坡度方案比選

4.3.1 方案構(gòu)成

最大坡度選擇主要受沿線地形、動(dòng)車組對(duì)坡度的適應(yīng)性、運(yùn)營費(fèi)用、工程投資及與相鄰線的匹配等因素的影響?！缎陆〞r(shí)速300～350 公里客運(yùn)專線設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》指出正線的最大坡度,一般條件不應(yīng)大于20‰，困難條件下，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，不應(yīng)大于30‰。由于在30‰的坡道上，其均衡速度只有184.9km/h，小于200km/h，且下坡制動(dòng)距離近13.0km，理論計(jì)算雖可滿足3min 列車追蹤間隔要求，但基本無富余量，因此，從行車安全以及提高客車旅行速度等角度考慮，結(jié)合本線地形條件,本次研究了20‰、20‰(個(gè)別25‰)、25‰、30‰四個(gè)最大坡度方案。

4.3.2 方案比較

(1)方案說明

線路基本呈東西走向，所經(jīng)區(qū)域?yàn)楦摺椭猩絽^(qū)的地區(qū)，沿線公(道)路網(wǎng)發(fā)達(dá)，河流縱橫，線路在縱斷面設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循安全、平順、合理的原則，盡量減少線路起伏，避免大起大落。

采用較大坡度除對(duì)橋梁高度產(chǎn)生影響外，對(duì)橋梁長度影響不大。在中山區(qū)，采用較大坡度有利于爭(zhēng)取高程，縮短隧道長度，降低橋梁高度，減少填挖高度。

線路走行在中山區(qū)，局部地段地形起伏較大，采用不同坡度，對(duì)工程設(shè)置影響較大。在本區(qū)段分別做了20‰、20‰(個(gè)別25‰)、25‰、30‰四個(gè)坡度方案進(jìn)行比較。

(2)各方案地形適應(yīng)能力分析及工程投資比較

①寶雞至東岔段

本段地處南隴山與西秦嶺北緣過渡帶的高～低中山區(qū)，地形起伏較大，山勢(shì)較陡峻，河流曲折。線路順直，推薦本段最大坡度采用20‰。

②東岔至天水段

該段線路地處南隴山與西秦嶺北緣過渡帶的高～低中山區(qū)，地形起伏大，山勢(shì)陡峻，河流曲折，溝谷狹窄。本段另一座13.56km 特長隧道～太祿隧道采用20‰的坡度，若采用25‰的坡度對(duì)隧道無明顯改善，且造成個(gè)別溝谷淺埋，而采用30‰的坡度可使該隧道分為兩座各6.7km 左右的隧道，考慮到該隧道緊鄰全線最長的14.79km長的筆架山隧道，本隧道不控制工期，且隧道總長度變化不大，節(jié)約工程投資有限，故本段采用20‰的坡度是合適的。

綜上所述，東岔至天水段采用20‰的坡度，穿越筆架山段采用一處長13.55km 長的25‰坡度。

③天水至榆中段

本段線路約80%在渭河、葫蘆河峽谷及黃土高原山峁中穿行，地形起伏大、高差大，20‰方案最長隧道為長12.415km的朱家山隧道，最高橋?yàn)榉Q溝驛特大橋，有約100m 橋高達(dá)47m。若采用25‰的坡度可使朱家山特長隧道分為兩座長度分別為3.20km 及9.15km的隧道，但造成隧道在滑坡區(qū)露頭，存在安全隱患；稱溝驛特大橋因受上跨隴海線高程限制，采用更大的坡度無法改善工程。若采用30‰的坡度對(duì)本段工程改善有限，雖可縮短部分隧道長度，但造成部分橋梁高度增加，個(gè)別橋高達(dá)70m，且僅使用了約18.6km，效果不明顯，因此推薦本段采用20‰方案。

④榆中至蘭州段

本段線路走行于黃河河谷蘭州盆地區(qū)，需穿越白虎山、古城嶺及皋蘭山等山梁，線路主要受軍事禁區(qū)及城市布局和規(guī)劃的影響，本段最長隧道為長12.97km的古城嶺隧道，最高橋?yàn)榭缭较挛鲌@及華林路等城市道路的橋高約46m 西園特大橋，考慮到該段處于蘭州西進(jìn)站前半徑為1200m的曲線上，速度較低，使用25‰的坡度對(duì)運(yùn)營速度沒有影響。若使用20‰的坡度將造成橋梁加長約400m，且造成蘭州西客站整體西移，不能充分利用既有設(shè)施。若本段使用30‰的坡度，受跨越城市道路影響，西園特大橋長度無法縮短，僅降低了部分段落橋梁的高度，節(jié)約工程投資不明顯。

綜上，榆中至蘭州段采用20‰的坡度，西園特大橋采用一處1.88km 長的25‰坡度。

不同最大坡度方案經(jīng)濟(jì)性見表2。

由表2 可見，各坡度方案線路長度最大僅差0.291km，橋隧總長最大差1.50km。20‰（個(gè)別25‰)方案隧道均不超過15km，工程設(shè)置合理，適應(yīng)地形較好，投資分別較25‰方案及30‰方案僅增加0.03%及0.72%，而較20‰節(jié)省0.81%。

4.3.3 綜合分析與比選

由表3 可見，本段采用不同最大坡度方案時(shí)，運(yùn)行時(shí)分相差較小，能耗相差不大。20‰方案動(dòng)車組運(yùn)行節(jié)時(shí)效果不明顯且投資大。30‰及25‰比20‰(個(gè)別25‰)方案工程投資節(jié)省有限，分別節(jié)省3.88億元及0.17億元，僅約占總投資0.72%及0.03%，且在縮短線路、施工工期及主隧道長度方面并無明顯優(yōu)勢(shì)。

綜上所述，本段適宜的最大坡度應(yīng)在20‰～25‰之間，上述方案運(yùn)營長度、運(yùn)營成本、運(yùn)行時(shí)分相差均較小，從工程及運(yùn)營雙方面考慮，20‰(個(gè)別25‰)方案可有效縮短主隧道長度，動(dòng)車組制動(dòng)性能亦良好，因此本次研究最大坡度推薦20‰(個(gè)別25‰)方案。

[1]詹振炎.鐵路選線設(shè)計(jì)的現(xiàn)代理論和方法[M].北京：中國鐵道出版社，2001

[2]王兆成.中長期鐵路路網(wǎng)規(guī)劃研究[M].北京:中國鐵道出版社，2004.

[3]易思蓉.鐵路選線設(shè)計(jì)[M].西南交通大學(xué)出版社，2005.