哈爾濱至牡丹江通道建設(shè)方案研究

劉向云

(鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司，天津 300142)

1 概述

既有哈牡鐵路位于黑龍江東部，線路西起哈爾濱樞紐，向東南經(jīng)阿城市、尚志市、海林市，終至牡丹江樞紐，全長350.3 km。該線地處黑龍江省“哈牡綏(芬河)東(寧)對俄經(jīng)濟帶”核心區(qū)域，沿線城鎮(zhèn)密集，產(chǎn)業(yè)集聚，旅游資源豐富，客運需求潛力巨大。同時，該線是黑龍江省重要的煤炭、糧食外運通路和綏芬河口岸后方通路，主要承擔(dān)雞西、七臺河的煤炭外運，三江平原南部糧食外運，以及綏芬河口岸進出口貨物運輸。

哈牡鐵路修建于1898年，日俄時期經(jīng)過多次修建、拆除，解放后，隨著運輸需求增長，經(jīng)過數(shù)次改造，至1988年全線雙線開通。現(xiàn)狀技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為國鐵I級，雙線，限制坡度9.8/12‰，最小曲線半徑300m，內(nèi)燃牽引，到發(fā)線有效長度850m部分1 050m，牽引質(zhì)量5000/3 200 t，自動閉塞，線路允許速度80～120 km/h。2012年最大區(qū)段客流密度551萬人，占全方式的38%，開行客車21對;最大區(qū)段貨流密度4 202萬t，開行貨車64對，能力利用率72%。

現(xiàn)狀哈爾濱至牡丹江間最快客車旅行時間5 h 6 min，旅行速度 69 km/h。

2 研究思路

哈牡既有鐵路是東北地區(qū)重要干線濱綏鐵路的組成部分，作為黑龍江重要的煤炭及糧食外運通路和綏芬河口岸后方通路，在路網(wǎng)中發(fā)揮著重要的作用。受雞西、七臺河煤礦開采規(guī)模，綏芬河口岸進出口運量的影響，本線重車方向貨運量水平基本維持在5000萬t左右，2008年達(dá)到5 521萬t的水平。運量構(gòu)成中以煤炭、焦炭、木材、糧食為主。全線重車方向為上行，貨流密度最大區(qū)段(哈爾濱至一面坡段重車方向)貨流密度2012年為4 202×104t。

對哈牡通道之間的建設(shè)方案，需考慮沿線城際客流、牡丹江以遠(yuǎn)地區(qū)出省中長途客流，以提高旅客服務(wù)質(zhì)量，滿足旅客對快速運輸速度等服務(wù)質(zhì)量要求，滿足運輸能力的需要;還要考慮既有線提速方案能力需求，對既有線運營的影響以及工程投資、經(jīng)濟效率。

為此，哈牡通道之間研究方案時，首先研究了既有線不同速度目標(biāo)值提速改建方案的雙線格局方案，另外還研究了新增雙線200 km/h客貨共線方案和新增雙線250 km/h客運專線方案的四線格局方案。

3 建設(shè)方案研究

3.1 既有線延長到發(fā)線電化方案

(1)方案概述

本方案延長部分車站到發(fā)線有效長，對半徑小于400m及以下的曲線進行改造，對沿線主要橋梁病害進行整治。

電化改造后線路全長340.625 km，旅客列車全線運行時分240 min，較現(xiàn)狀節(jié)省66 min。

(2)主要工程內(nèi)容

既有線改建共計9處7.85 km，施工干擾段落長度7.85 km，其中改建400m及以下曲線4處2.95 km;對既有線進行雙繞改線8處32.6 km，軟化站內(nèi)坡度5處9.15 km;上述段落內(nèi)產(chǎn)生的撥接口98處;全線由于病害橋及施工干擾等因素引起施工便線共計13.2 km。全線封閉車站6個，改建編組站2個(哈爾濱南、牡丹江)，中間站延長有效長1 080m，車站19個。既有線改建地段新建大橋3座長0.64 km，框構(gòu)5座4 295m2，涵洞26座896延長米。新建雙線隧道1座，全長7 150m。

(3)投資估算及建設(shè)工期

全線投資預(yù)估算總額為782 190.9萬元，技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)為2 296.7萬元/正線公里。

該方案總工期4年，每年考慮5個月冬歇。

(4)運輸組織及能力適應(yīng)性分析

研究年度通過能力和需要能力對照情況見表1。

表1 通過能力與需要能力對照 對/日

從表1可知，哈爾濱樞紐內(nèi)區(qū)間新香坊至成高子段2025年通過能力趨于飽和，2035年通過能力不能滿足要求;哈爾濱樞紐外成高子至牡丹江段2025年能力滿足運量需求，2035年通過能力不能滿足要求，但能力缺口不大。如果不考慮儲備系數(shù)，能力利用已飽和。

3.2 既有線提速160 km/h方案

(1)方案概述

本方案雙繞改線48處199.85 km，既有線區(qū)間改建共計50處41.9 km，軟化站內(nèi)坡度5處9.15 km，19個站延長到發(fā)線有效長至1 080m，全線由于病害橋、路基及施工干擾等因素引起施工便線共計63.2 km。

改建后全線線路長度為326.58 km。提速至160 km段落線路長度為 233.25 km，占線路長度的71.4%;限速120 km段落線路長度為64.75 km，占線路長度的19.8%;維持既有線80～100 km/h段落長度為28.58 km，占線路長度的8.8%。

提速改造后，旅客列車全線運行時分為165 min，較現(xiàn)狀縮短141 min。

(2)主要工程內(nèi)容

既有線改建共計50處41.9 km;對既有線進行雙繞改線48處199.85 km，軟化站內(nèi)坡度5處9.15 km;全線由于病害橋、路基及施工干擾等因素引起施工便線28處，共計63.2 km。改建后全線線路長度為326.58 km。全線封閉車站8個，改建編組站2個(哈爾濱南、牡丹江)，改建中間站17個。由于提高運行速度，全線路基基床強度不足共50處長40 km。新建大中橋及特大橋58座長20.427 km;新建框構(gòu)20座7 240m2;新建涵洞273座長7 900m;加固大中橋5座長244.4m。新建雙線隧道 24座隧道，隧道總長34 225m。

(3)投資估算及建設(shè)工期

全線投資預(yù)估算總額為1 749 710.3萬元，技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)為5 357.7萬元/正線公里;靜態(tài)投資總額為1 532 290.9萬元，靜態(tài)技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)為4 691.9萬元/正線公里。

該方案總工期4.5年，每年考慮5個月冬歇。

(4)運輸組織及能力適應(yīng)性分析

本方案研究年度到發(fā)線有效長度延長至1 080m，貨物列車牽引質(zhì)量按5000 t組織，不考慮運行動車組列車。

既有線提速160 km/h電化改造后可以吸引本線承擔(dān)更多的客流，旅客列車對數(shù)比現(xiàn)狀電化增加，研究年度通過能力和需要能力對照情況見表2。

從表2可知，哈爾濱樞紐內(nèi)區(qū)間新香坊至成高子段2025年通過能力趨于飽和，2035年通過能力不能滿足要求;哈爾濱樞紐外成高子至牡丹江2025年通過能力可以滿足要求，2035年通過能力不能滿足要求，但能力缺口不大。如果不考慮儲備系數(shù)，能力利用已飽和。

3.3 既有線提速160 km/h局部200 km/h方案

(1)方案概述

表2 通過能力與需要能力對照 對/日

本方案對區(qū)間改建線路大段繞行(K237+600～K268+900)和既有線平面條件成段順直段落(新香坊站—玉泉站之間)改造至滿足200 km/h速度。其他區(qū)段結(jié)合工程難易程度進行改建，在工程投資合理的情況下提高列車運行速度。

改建后全線線路長度為326.23 km。其中提速至200 km段落線路長度為68.9 km，占線路長度的21.1%;提速160 km段落線路長度為200.9 km，占線路長度的61.6%;限速120 km段落線路長度為27.85 km，占線路長度的8.5%;維持既有線80～100 km/h段落長度為28.58 km，占線路長度的8.8%。

提速改造后客運列車全線運行時間150 min，較現(xiàn)狀306 min減少156 min。

(2)主要工程內(nèi)容

既有線改建共計45處42.3 km，施工干擾段落長度42.3 km;對既有線進行雙繞改線46處206.65 km，軟化站內(nèi)坡度5處9.15 km，上述段落內(nèi)產(chǎn)生的撥接口394處;全線由于病害橋、路基及施工干擾等因素引起施工便線共計61.2 km。全線封閉車站8個，改建編組站2個(哈爾濱南、牡丹江)，改建中間站17個。由于提高運行速度，全線路基基床強度不足共50處長40 km。新建大中橋及特大橋58座長20.427 km;新建框構(gòu)20座7 240m2;新建涵洞273座長7900m;加固大中橋 5座長 244.4m。新建 24座隧道，隧道總長34 225m。

(3)投資估算及建設(shè)工期

全線投資預(yù)估算總額為1 986 931.3萬元，技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)為6 095.3萬元/正線公里;靜態(tài)投資總額為1 680 126.6萬元，靜態(tài)技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)為5 154.1萬元/正線公里。

該方案總工期6年，每年考慮5個月冬歇。

(4)運輸組織及能力適應(yīng)性分析

本方案研究年度到發(fā)線有效長度延長至1 080m，貨物列車牽引質(zhì)量按5000 t組織?？紤]運行一定比例動車組列車，實現(xiàn)動車組列車、機車牽引客車、貨物列車共線運行。

既有線提速160 km/h、局部200 km/h電化改造后可以吸引本線承擔(dān)更多的客流，旅客列車對數(shù)比現(xiàn)狀電化增加，由于客車提速，扣除系數(shù)略有增加，研究年度通過能力和需要能力對照情況見表3。

表3 通過能力與需要能力對照對/日__________

從表3可知，哈爾濱樞紐內(nèi)區(qū)間新香坊至成高子段2025年通過能力略不足(通過能力缺口為－3.4對/日);哈爾濱樞紐外成高子至牡丹江2025年通過能力可以滿足要求，但趨于飽和。

3.4 新線200 km/h客貨共線方案

(1)方案說明

線路在哈爾濱市區(qū)內(nèi)沿既有濱綏鐵路至葦子溝后偏離既有濱綏線，經(jīng)新華、阿城后線路沿既有濱綏線通道和綏滿高速公路向東，經(jīng)玉泉、小嶺、平山、帽兒山、烏吉密至尚志縣并設(shè)站;向東南經(jīng)萬山林場、葦河、亞布力、橫道河子、海林至終點牡丹江站，線路全長289.807 km。

本方案直達(dá)旅客列車運行時分為100 min，較既有線306 min節(jié)省206 min;大站直達(dá)列車(中間?？?站)運行時分為109 min。

(2)主要工程內(nèi)容

全線正線線路長度289.807 km，其中路基總長131.325 km，占線路全長的 45.3%;橋梁共 78座89.637 km，占線路全長的 30.9%;隧道共 36座68.845 km，占線路全長的23.8%。全線新設(shè)中間站14座，利用既有站1座，改建車站1座。

哈爾濱樞紐新建新香坊上、下行聯(lián)絡(luò)線長度15.924 km;新建哈牡哈大聯(lián)絡(luò)線，線路長度2.668 km。

牡丹江樞紐新建海林北至拉古上下行聯(lián)絡(luò)線線路長度27.39 km。

(3)投資估算及建設(shè)工期

全線投資預(yù)估算總額為3 492 405.7萬元，技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)為12 050.8萬元/正線公里。

該方案總工期4.5年，每年考慮5個月冬歇。

(4)運輸組織及能力適應(yīng)性分析

新建雙線主要承擔(dān)通道內(nèi)客運列車，開行列車以動車組列車為主，兼顧少量沿線客流開行部分普速列車(近期9對，遠(yuǎn)期9對)，并利用剩余能力分流通道的貨運直通列車。既有線專業(yè)開通貨物列車。研究年度通道內(nèi)線路通過能力和需要能力對照情況見表4，表5。

表4 新建線能力適應(yīng)情況

表5 既有線能力適應(yīng)情況

從表4表5可知，哈牡通道能力滿足運輸能力要求，并與一定的能力儲備。

3.5 新線250 km/h客專方案

(1)方案說明

線路自哈爾濱西站引出，沿線經(jīng)過哈爾濱、阿城、尚志、海林、牡丹江五個縣級及以上行政區(qū)，引入本線終點牡丹江站。沿線共設(shè)9個車站，全線正線長度289.638 km。

本方案直達(dá)旅客列車運行時分為76 min，較既有線306 min節(jié)省230 min;大站直達(dá)列車(中間停靠3站)運行時分為85 min。

(2)主要工程內(nèi)容

正線長度289.638 km，橋梁工程總長119.1 km、占線路全長的41.1%，隧道工程總長66.3 km、占線路全長的22.9%，橋隧比64%;路基工程總長104.2 km，占線路全長的36%。

牡丹江樞紐貨車外繞線全長20.818 km，橋梁工程總長2.797 km，隧道總長8.495 km，路基工程長度9.526 km，區(qū)間路基長度7.026 km。

(3)投資估算及建設(shè)工期

全線投資估算總額3 589 717.6萬元，技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)為12 394.1萬元/正線公里。

該方案總工期4.5年，每年考慮5個月冬歇。

(4)運輸組織及能力適應(yīng)性分析

本方案新建雙線只承擔(dān)旅客列車，既有線維持現(xiàn)狀，適時電化，承擔(dān)全部貨運列車及少量客車，通道形成客貨分線格局。

研究年度通道內(nèi)線路通過能力和需要能力對照情況見表6，表7。

表6 新建線能力適應(yīng)情況

表7 既有線能力適應(yīng)情況

從表6表7可知，哈牡通道能力滿足運輸能力要求，并與一定的能力儲備。

4 各方案效益及優(yōu)缺點分析

各方案投資效益見表8。

從計算結(jié)果看，先期既有線電化方案投資效益較好，尤其是既有線延長到發(fā)線電化改造方案，可以將新線建設(shè)的投資推遲10年，提高投資效益。

各方案優(yōu)缺點分析見表9。

從優(yōu)缺點分析結(jié)果看，既有線電化的方案投資效益較好，但不能滿足遠(yuǎn)期運輸能力的需要。為滿足通道能力的需求，并提高服務(wù)質(zhì)量，推薦既有線延長到發(fā)線電化改造和適時建設(shè)新線250 km/h客運專線的四線格局方案，滿足客貨運的需要。

表8 各方案建設(shè)計劃及投資效益

表9 各方案優(yōu)缺點分析

5 結(jié)束語

通過各建設(shè)方案能力適應(yīng)性分析，為滿足客貨運量需要，該通道最終規(guī)模應(yīng)為四線格局。

先期對既有線電化改造財務(wù)效益較好，尤其是延長到發(fā)線有效長方案，可適當(dāng)推遲新線建設(shè)時機，提高投資效益。

如先期進行新建線路建設(shè)，雖然通道能力可以滿足需求，但哈牡既有線采用電力牽引可降低運營成本，提高企業(yè)效益，亦應(yīng)盡早電化改造。

綜合考慮在建牡綏鐵路擴能工程2015年建成后統(tǒng)一牽引方式需要，建議采用既有線延長到發(fā)線電化改造方案，遠(yuǎn)期根據(jù)運量增長適時安排新線建設(shè)。

［1］TB10621—2009 高速鐵路設(shè)計規(guī)范［試行］［S］

［2］GB50090—2006 鐵路線路設(shè)計規(guī)范［S］

［3］GB50091—2006 鐵路車站及樞紐設(shè)計規(guī)范［S］

［4］TB10001—2005 鐵路路基設(shè)計規(guī)范［S］