哈爾濱至佳木斯鐵路建設(shè)方案研究

蔡君君　牛永平

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津　300142)

Study on the Construction Scheme of Harbin-Jiamusi Railway

CAI Junjun　NIU Yongping

哈爾濱至佳木斯鐵路建設(shè)方案研究

蔡君君牛永平

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津300142)

Study on the Construction Scheme of Harbin-Jiamusi Railway

CAI JunjunNIU Yongping

摘要對(duì)新建哈佳鐵路功能定位進(jìn)行分析，結(jié)合路網(wǎng)、工程實(shí)際情況，確定線路宏觀走向方案，重點(diǎn)從速度目標(biāo)值、限制坡度、牽引質(zhì)量、到發(fā)線有效長(zhǎng)等方面對(duì)哈佳鐵路的建設(shè)方案進(jìn)行研究。經(jīng)過(guò)綜合分析，推薦滿足運(yùn)輸組織要求、經(jīng)濟(jì)合理、切實(shí)可行的13‰限制坡度，到發(fā)線有效長(zhǎng)1 080 m，貨物列車雙機(jī)牽引質(zhì)量5 000 t的200 km/h客貨共線方案。

關(guān)鍵詞哈佳鐵路；速度目標(biāo)值；限制坡度；建設(shè)方案

既有哈佳鐵路位于黑龍江東北部，線路南起哈爾濱樞紐，向東北經(jīng)綏化市及慶安縣和伊春市的鐵力市、帶嶺區(qū)、南岔區(qū)，終至佳木斯樞紐，由濱北線哈爾濱至綏化段和綏佳線組成，線路全長(zhǎng)504.7 km?，F(xiàn)狀哈爾濱至佳木斯間客車旅行時(shí)間為7～8 h，旅行速度約80 km/h，兩座城市之間亟需修建新的快速鐵路，以滿足日益增長(zhǎng)的客貨運(yùn)量及經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求。

新建哈爾濱至佳木斯鐵路位于黑龍江省的中東部，地處松花江南岸的哈爾濱市與佳木斯市，線路起自哈爾濱站，經(jīng)賓西、賓縣、方正、得莫利、高楞、達(dá)連河、依蘭至佳木斯市的佳木斯站。在項(xiàng)目的建設(shè)方案研究中，需要重點(diǎn)研究項(xiàng)目的功能定位、線路走向方案、速度目標(biāo)值、限制坡度、牽引質(zhì)量、到發(fā)線有效長(zhǎng)等，以便為項(xiàng)目的決策提供可靠的依據(jù)。

1功能定位研究

1.1　哈佳鐵路的特點(diǎn)及服務(wù)對(duì)象

新建哈佳鐵路承擔(dān)哈爾濱至佳木斯之間的交流，主要服務(wù)對(duì)象如下：

①哈大客運(yùn)專線、濱洲線與佳木斯以東等線的交流；

②本項(xiàng)目沿線各縣與哈大客運(yùn)專線、濱洲線、牡佳鐵路各線的交流。

1.2　與既有線的分工

既有哈佳線以承擔(dān)貨運(yùn)為主，兼顧少量客運(yùn)專線難以承擔(dān)的哈爾濱以遠(yuǎn)與綏化以西的長(zhǎng)途旅客運(yùn)輸，以及沿線小站的旅客運(yùn)輸。哈佳鐵路建成后，將主要承擔(dān)路網(wǎng)長(zhǎng)途旅客運(yùn)輸、沿線城際旅客運(yùn)輸，以提高旅客服務(wù)質(zhì)量，滿足旅客對(duì)運(yùn)輸速度等服務(wù)質(zhì)量要求，同時(shí)兼顧滿足具有較高時(shí)效性要求的貨物運(yùn)輸需求。

1.3　哈佳鐵路的功能定位

本項(xiàng)目是東北鐵路快速運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，是哈大通道向黑龍江東北地區(qū)的延伸線，是黑龍江省對(duì)外客貨運(yùn)交通的快速通道。本項(xiàng)目的建設(shè)將拉近哈爾濱至佳木斯乃至同江、雙鴨山、鶴崗的時(shí)空距離，是黑龍江東北部地區(qū)通往哈爾濱及關(guān)內(nèi)最便捷、最快速的通道。

2線路走向方案研究

基于本線主要服務(wù)于哈爾濱與佳木斯兩大經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)，主要研究沿既有線通道、新開(kāi)辟通道松花江南及松花江北三大線路宏觀走向方案。

沿既有線通道方案線路較松花江南方案需展長(zhǎng)約128 km，工程投資需增加約113億元，且客流吸引范圍與既有線重疊，通過(guò)既有線提速改造即可滿足該通道內(nèi)客貨運(yùn)量要求。而松花江南和松花江北方案均開(kāi)辟了新的鐵路客貨運(yùn)服務(wù)通道，具有線路長(zhǎng)度相對(duì)較短、沿線地形條件相對(duì)簡(jiǎn)單、重點(diǎn)工程不多、增加了新的客貨量吸引范圍、與沿線城市規(guī)劃結(jié)合較好等優(yōu)點(diǎn)。

綜合考慮松花江南方案具有線路不跨松花江、不經(jīng)過(guò)重要的環(huán)境敏感點(diǎn)、沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及客貨運(yùn)需求相對(duì)較高、服務(wù)水平和服務(wù)范圍大、符合地方政府對(duì)線路走向的要求、工程實(shí)施難度小等諸多優(yōu)點(diǎn)，推薦采用松花江南岸方案為貫通方案。

3速度目標(biāo)值的選擇

本線運(yùn)營(yíng)長(zhǎng)度約343 km，目前該通道內(nèi)分布有哈同高速公路。高速公路旅行時(shí)間約4～5 h，鐵路相對(duì)公路應(yīng)具有比較優(yōu)勢(shì)，才能發(fā)揮快速軌道交通的作用，并吸引到沿線及以遠(yuǎn)的客流。因此，哈佳鐵路時(shí)間目標(biāo)值應(yīng)控制在2 h以內(nèi)。為滿足上述時(shí)間目標(biāo)值要求，同時(shí)考慮該地域鐵路技術(shù)政策和發(fā)展?fàn)顩r，本線速度目標(biāo)值應(yīng)不低于200 km/h。鑒于300 km/h及以上標(biāo)準(zhǔn)造成投資增加較大，故本次重點(diǎn)對(duì)250 km/h客運(yùn)專線方案、200 km/h客貨混方案進(jìn)行研究分析論證。

3.1　方案Ⅰ：250 km/h客專方案

(1)無(wú)砟軌道方案(Ⅰ-1)

本方案線路全長(zhǎng)340.81 km，全線新設(shè)車站8座，改建車站2座，新建線路采用無(wú)砟軌道，新建線路335.856 km，橋隧比54.91%，全線投資估算總額3 950 699.3萬(wàn)元，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為11 591.9萬(wàn)元/正線公里。

(2)有砟軌道方案(Ⅰ-2)

本方案線路全長(zhǎng)340.81 km，全線新設(shè)車站8座，改建車站2座，新建線路采用有砟軌道，線路走向與無(wú)砟軌道方案相同，新建線路335.856 km，橋隧比48.18%，全線投資估算總額3 457 781.9萬(wàn)元，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為10 145.8萬(wàn)元/正線公里。

3.2　方案Ⅱ：200 km/h客貨共線方案

本方案線路全長(zhǎng)343.344 km，全線新設(shè)中間站12座，利用既有站1座，改建車站1座。其中新建線337.115 km，橋隧比為47.74%。此外，引入哈爾濱樞紐需要修建貨運(yùn)疏解線，新建貨車聯(lián)絡(luò)線自賓西東站疏解引出，引入既有賓西地方鐵路，之后利用賓西地方鐵路至成高子站，并利用既有濱綏線至哈爾濱南站。新建貨車下行聯(lián)絡(luò)線9.14 km、貨車上行聯(lián)絡(luò)線2.33 km；新建成高子貨車上行疏解線4.9 km。該方案全線投資估算總額3 522 831.6萬(wàn)元，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為10 269.3萬(wàn)元/正線公里。

3.3　方案比較及優(yōu)缺點(diǎn)分析

(1)從功能定位分析

新建客專方案：本項(xiàng)目是東北鐵路快速客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，是哈大客專向黑龍江東北地區(qū)的延伸線，是黑龍江省對(duì)外客運(yùn)交通的骨干線路，是黑龍江東北部地區(qū)通往哈爾濱及關(guān)內(nèi)最便捷的客運(yùn)通道。

新建客貨共線方案：本項(xiàng)目為以客為主，兼顧貨運(yùn)的快速運(yùn)輸通道，是東北鐵路快速運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，是哈大通道向黑龍江東北地區(qū)的延伸線，是黑龍江省對(duì)外客貨運(yùn)交通的快速通道，是黑龍江東北部地區(qū)通往哈爾濱及關(guān)內(nèi)最便捷、快速的客貨運(yùn)通道。

從項(xiàng)目功能來(lái)看，建設(shè)客貨共線鐵路，可在哈佳通道間形成一條新的快速客、貨運(yùn)通道，在滿足旅客快速、舒適、全天候運(yùn)輸需求的情況下，滿足哈爾濱以遠(yuǎn)與佳木斯以遠(yuǎn)具有較高時(shí)效性要求的貨物運(yùn)輸需求，有利于拉動(dòng)黑龍江省東北部地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，有利于相關(guān)地區(qū)高科技產(chǎn)業(yè)集群的發(fā)展。

(2)從帶動(dòng)沿線經(jīng)濟(jì)的發(fā)展分析

客專方案的建設(shè)將使沿線對(duì)外交通基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建取得突破性進(jìn)展，對(duì)于構(gòu)筑地區(qū)各種運(yùn)輸方式有機(jī)結(jié)合、暢通便捷的現(xiàn)代化綜合對(duì)外運(yùn)輸體系具有重要意義；對(duì)于進(jìn)一步密切沿線與哈爾濱經(jīng)濟(jì)圈的融合，增進(jìn)各地在資金、資源、技術(shù)、人才等領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)和協(xié)調(diào)發(fā)展具有十分深遠(yuǎn)的影響，是沿線對(duì)外連通效果顯著、紐帶作用巨大的一條交通要道，對(duì)于促進(jìn)沿線資源開(kāi)發(fā)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用。與客專方案相比，新建客貨共線方案還可滿足沿線各縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中對(duì)外交流的貨物運(yùn)輸需求。

(3)從運(yùn)營(yíng)組織分析

客貨共線方案與客專方案比較有以下優(yōu)點(diǎn)：

① 客貨共線方案，貨物列車走行距離短?？蛯７桨肛浳锪熊囆枳呒扔泄淹ǖ?，貨物列車走新線較走既有線運(yùn)行距離短約169 km。因此客貨共線方案貨車運(yùn)行時(shí)間縮短約3 h，同時(shí)貨物列車運(yùn)營(yíng)成本減少，加快了貨運(yùn)機(jī)車車輛周轉(zhuǎn)。

② 客貨共線方案新線開(kāi)辦貨運(yùn)，極大地方便了沿線的縣市的貨物運(yùn)輸，有利于拉動(dòng)沿線地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

客貨共線方案也存在如下主要缺點(diǎn)：

① 經(jīng)計(jì)算分析，兩方案旅客列車運(yùn)行時(shí)分見(jiàn)表1，從表中可看出，客貨共線方案旅客列車運(yùn)行時(shí)間增加，旅客列車運(yùn)行時(shí)間比客專方案多22 min。

②哈爾濱及佳木斯兩端樞紐均需要同時(shí)考慮客、貨疏解通路，設(shè)置線路引入貨運(yùn)系統(tǒng)的條件，需要新建貨運(yùn)聯(lián)絡(luò)線，工程投資加大。

③從運(yùn)輸組織方面考慮，客貨共線方案需要考慮客貨列車越行的條件，因此客貨共線方案的車站數(shù)量較客專方案增加。同時(shí)客貨共線方案到發(fā)線有效長(zhǎng)增大，受貨物列車限制設(shè)置為1 080 m，客專方案為650 m。

3.4　綜合分析及推薦意見(jiàn)

綜合以上分析，雖然客運(yùn)專線方案節(jié)省客運(yùn)運(yùn)營(yíng)時(shí)間較多，但新建哈佳客貨共線方案能夠增加路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的靈活性，便于沿線的縣市的貨物運(yùn)輸，有利于拉動(dòng)沿線地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，且工程投資要較客專無(wú)砟軌道方案省42.8億元、較客專有砟軌道方案增加約6.5億元?？拓浌簿€方案客車運(yùn)行時(shí)間僅增加22 min，貨物列車運(yùn)行距離短169 km，貨車運(yùn)行時(shí)間縮短約3 h，列車運(yùn)營(yíng)成本減少，加快了貨運(yùn)機(jī)車車輛周轉(zhuǎn)，故綜合考慮推薦采用按200 km/h客貨共線方案。

4限制坡度、牽引質(zhì)量、到發(fā)線有效長(zhǎng)的研究

限制坡度的選擇應(yīng)結(jié)合本線所經(jīng)地區(qū)地形、自然坡度、鐵路等級(jí)、牽引種類、機(jī)車類型、運(yùn)輸要求、相鄰線主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等因素綜合比選確定，地形困難地段采用適當(dāng)限坡可有效地縮短線路長(zhǎng)度，節(jié)省工程投資，提高運(yùn)輸能力。

本線為客貨共線鐵路，限制坡度地選擇與貨運(yùn)牽引質(zhì)量直接相關(guān)，從研究年度與本線相鄰的各線牽引質(zhì)量分析，研究年度相鄰既有線牽引質(zhì)量見(jiàn)表2。

由表2可以看出，哈佳新建鐵路的貨物列車流向主要是去往哈大線、濱洲線，哈大線、濱洲線規(guī)劃年度牽引質(zhì)量均為5 000 t，從方便運(yùn)輸組織考慮，牽引質(zhì)量應(yīng)盡量統(tǒng)一，以減少增減軸作業(yè)，因此哈佳新線牽引質(zhì)量也應(yīng)采用5 000 t。本線擬采用電力牽引，各型電力機(jī)車在不同的坡度下?tīng)恳|(zhì)量見(jiàn)表3。

由表3可以得出：SS4單機(jī)可在6‰的坡道上牽引5 000 t，SS4雙機(jī)可在13‰的坡道上牽引5 000 t，HXD單機(jī)可在9‰的坡道上牽引5 000 t或4 000 t?？紤]本線還運(yùn)行普通旅客列車，因此最大坡度不宜太大，本次主要對(duì)13‰、9‰、6‰坡度方案進(jìn)行比較。

4.1　限坡方案的選擇

(1)13‰限坡方案

在13‰限坡的條件下，重點(diǎn)從運(yùn)輸組織、貨物運(yùn)量、工程投資等方面對(duì)到發(fā)線有效長(zhǎng)度1 080 m和880 m方案進(jìn)行了研究分析。

從運(yùn)輸組織方面分析：

現(xiàn)狀濱州線及哈大線車站到發(fā)線有效長(zhǎng)均是1 050 m，研究年度佳同擴(kuò)能完成、哈佳、濱洲、哈牡電化擴(kuò)能工程完成，牡綏線建成，車站有效長(zhǎng)均為1 050 m。因此本線采用雙機(jī)牽引5 000 t，車站到發(fā)線有效長(zhǎng)按照1 080 m進(jìn)行設(shè)計(jì)，具有與相鄰線匹配好，運(yùn)輸組織靈活，減少貨車增減軸作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)。

從貨物運(yùn)量分析：

經(jīng)計(jì)算，采用雙機(jī)牽引5 000 t(到發(fā)線有效長(zhǎng)1 080 m)方案，遠(yuǎn)期可承擔(dān)的最大貨運(yùn)量為2 400萬(wàn)t；采用雙機(jī)牽引4 000 t(到發(fā)線有效長(zhǎng)880 m)方案，遠(yuǎn)期可承擔(dān)的最大貨運(yùn)量為2 000萬(wàn)t，貨運(yùn)量較雙機(jī)牽引5 000 t方案要小。

從工程投資分析：

到發(fā)線有效長(zhǎng)度880 m方案，全線車站鋪軌減少約9.3 km，鋪?lái)臏p少3萬(wàn)m3，土方減少50萬(wàn)m3，用地減少62畝，減少工程投資為4 995.2萬(wàn)元，工程投資節(jié)省不明顯。

方案推薦意見(jiàn)：

綜上所述，本次研究車站到發(fā)線有效長(zhǎng)度采用1 080 m方案。

(2)9‰限坡方案

9‰限坡方案，從運(yùn)輸組織上可考慮采用HXD機(jī)車單機(jī)牽引5 000 t或4 000 t，到發(fā)線有效長(zhǎng)可采用1 050 m或850 m。

(3)6‰限坡方案

6‰限坡方案，考慮采用SS4單機(jī)牽引5 000 t，到發(fā)線有效長(zhǎng)1 050 m。

4.2　工程經(jīng)濟(jì)比選

經(jīng)研究，9‰限坡方案與相鄰路網(wǎng)牽引標(biāo)準(zhǔn)不匹配，增加了樞紐編組站的作業(yè)。因此，重點(diǎn)對(duì)13‰雙機(jī)坡度(到發(fā)線有效長(zhǎng)度1 080 m)和6‰單機(jī)坡度(到發(fā)線有效長(zhǎng)度1 050 m)限坡方案進(jìn)行工程經(jīng)濟(jì)比選。

13‰雙機(jī)坡度(到發(fā)線有效長(zhǎng)度1 080 m)方案：

線路全長(zhǎng)343.344 km，其中正線橋梁長(zhǎng)度154.064 km，隧道長(zhǎng)度9.845 km，橋隧比為47.74%，并新建賓西東及成高子貨車聯(lián)絡(luò)線16.5 km。

6‰單機(jī)坡度(到發(fā)線有效長(zhǎng)度1 050 m)方案：

線路全長(zhǎng)345.274 km，其中正線橋梁長(zhǎng)度173.494 km，隧道長(zhǎng)度6.8 km，橋隧比為52.22%，并新建趙安屯及成高子貨車聯(lián)絡(luò)線32.6 km。

(1)工程投資

6‰坡度方案工程靜態(tài)投資較13‰坡度方案增加19.06億元。

(2)工程條件分析

①路基

路基工程概況：6‰坡度方案較13‰坡度方案路基長(zhǎng)度縮短14.46 km，區(qū)間線路土石方減少57.5萬(wàn)m3，站場(chǎng)土石方6‰坡度方案增多377.3萬(wàn)m3。

路基填挖高度：本線沒(méi)有特別困難的高填、深挖工點(diǎn)，但6‰坡度適應(yīng)地形條件較差，平均填方高度較13‰坡度方案增加2.0 m左右，且深挖方長(zhǎng)度增加了5.7 km，由此增加了路基填挖方、邊坡防護(hù)工程及地基處理數(shù)量。

②橋梁

6‰坡度方案正線橋梁長(zhǎng)度較13‰坡度方案增加18.94 km，而且橋梁高度普遍增加，13‰坡度方案橋梁最大墩高43 m，6‰坡度方案最大墩高46.5 m。另外，6‰坡度方案賓西貨物聯(lián)絡(luò)線新建線路長(zhǎng)度增加，橋梁工程增加6.5 km。

③改移道路及溝渠

6‰限坡方案區(qū)間改移道路及改移溝渠數(shù)量及防護(hù)較13‰坡度方案增加較大。

(3)機(jī)車車輛購(gòu)置費(fèi)

13‰限坡方案機(jī)車購(gòu)置費(fèi)比6‰限坡方案增加約16 975萬(wàn)元。

(4)運(yùn)營(yíng)費(fèi)

根據(jù)客貨運(yùn)量預(yù)測(cè)，近期開(kāi)行61對(duì)客車、15對(duì)貨車，兩限坡方案年運(yùn)營(yíng)費(fèi)見(jiàn)表4，可看出6‰坡度方案較13‰坡度方案年運(yùn)營(yíng)費(fèi)節(jié)省7 314萬(wàn)元。

(5)其他

采用6‰限坡方案，貨運(yùn)引入哈爾濱樞紐利用既有濱綏線、孫新線均存在部分超限坡，考慮本段位于既有線疏解區(qū)，軟化坡度工程對(duì)既有線運(yùn)營(yíng)影響大。若不軟化坡度，對(duì)于一般情況下列車動(dòng)能闖坡不存在運(yùn)營(yíng)的安全問(wèn)題，但在機(jī)車產(chǎn)生故障時(shí)，影響區(qū)間的運(yùn)營(yíng)及安全，而選擇13‰限坡方案，則不存在上述問(wèn)題。

4.3　綜合分析及推薦意見(jiàn)

(1)從功能定位分析

本線的功能定位為以客為主、兼顧貨運(yùn)的快速運(yùn)輸通道，在滿足客運(yùn)的前提下，貨物列車應(yīng)以運(yùn)輸輕快、高附加值貨物為主。因此，限坡方案應(yīng)在滿足客運(yùn)需求的情況下，結(jié)合工程條件考慮貨物運(yùn)輸需求綜合確定。

(2)從與路網(wǎng)相關(guān)線路的適應(yīng)性分析

研究年度通道既有線及其銜接的主要干支線均開(kāi)行5 000 t貨物列車，6‰和貨13‰兩個(gè)方案與相關(guān)線路、樞紐編組站相匹配，但6‰坡度利用成賓地方鐵路需對(duì)既有線進(jìn)行限坡改造。

(3)從工程條件的適應(yīng)性分析

13‰限坡方案可較好適應(yīng)沿線丘陵地區(qū)特點(diǎn)，客貨限坡匹配性較好，且工程投資節(jié)省19.06億元。

(4)從運(yùn)輸成本分析

13‰限坡方案機(jī)車購(gòu)置費(fèi)增加16 975萬(wàn)元，運(yùn)營(yíng)費(fèi)年增加7 314萬(wàn)元。

綜合分析，13‰限坡方案總投資較為節(jié)省，與相鄰線路運(yùn)輸組織條件好，客貨限坡匹配，可較好適合沿線丘陵地形特點(diǎn)，因此，研究推薦13‰限制坡度，到發(fā)線有效長(zhǎng)度1 080 m，貨物列車雙機(jī)牽引質(zhì)量5 000 t方案。

5結(jié)論

新建哈爾濱至佳木斯鐵路是東北鐵路快速運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，通過(guò)對(duì)本線功能定位進(jìn)行分析，結(jié)合相鄰路網(wǎng)和工程實(shí)際情況，確定線路宏觀走向方案為松花江南方案。在速度目標(biāo)值的研究中，通過(guò)對(duì)不同速度目標(biāo)值的工程投資、功能地位、對(duì)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用及運(yùn)輸組織進(jìn)行綜合分析，推薦采用200 km/h客貨共線方案。限制坡度研究中，根據(jù)工程經(jīng)濟(jì)比選，綜合分析相鄰線路的適應(yīng)性及工程條件適應(yīng)性，推進(jìn)采用貨物列車雙機(jī)牽引質(zhì)量5 000 t，13‰限制坡度，到發(fā)線有效長(zhǎng)度1 080 m方案。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號(hào)：U212.32

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-7479(2015)05-0061-04

作者簡(jiǎn)介：第一蔡君君(1985—)，男，2010年畢業(yè)于中南大學(xué)道路與鐵道工程專業(yè)，工學(xué)碩士，工程師。

收稿日期：2015-06-09