蘭新客運(yùn)專線開行普速旅客列車的適應(yīng)性研究

李 瑞

LI Rui

（中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 線路運(yùn)輸處，陜西 西安 710043）

(Track and Transportation Department， China Railway First Survey and Design Institute Group Co.， Ltd.， Xi’an 710043， Shaanxi， China)

蘭新客運(yùn)專線開行普速旅客列車的適應(yīng)性研究

李 瑞

LI Rui

（中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 線路運(yùn)輸處，陜西 西安 710043）

(Track and Transportation Department， China Railway First Survey and Design Institute Group Co.， Ltd.， Xi’an 710043， Shaanxi， China)

蘭新客運(yùn)專線開通運(yùn)營(yíng)初期，開行的動(dòng)車組列車對(duì)數(shù)不飽滿，而由于受到地區(qū)經(jīng)濟(jì)水平、地域環(huán)境條件等因素限制，蘭新通道內(nèi)普速旅客列車開行對(duì)數(shù)并未減少。為有效緩解蘭新線運(yùn)輸壓力，分析蘭新客運(yùn)專線開行普速旅客列車的可能性，從線路平面曲線超高設(shè)置、線路坡度、信號(hào)控制、車站布置等方面，研究蘭新客運(yùn)專線開行普速旅客列車的適應(yīng)性，以改善沿線旅客的交通出行條件，實(shí)現(xiàn)蘭新通道內(nèi)均衡運(yùn)輸。

蘭新客運(yùn)專線；普速旅客列車；適應(yīng)性

蘭新客運(yùn)專線 (蘭州西—烏魯木齊) 是國(guó)家“八縱八橫”鐵路網(wǎng)主骨架之一，是服務(wù)新疆與內(nèi)地旅客交流的 1 條快速鐵路，速度目標(biāo)值 200 km/h，2014年 12月開通運(yùn)營(yíng)，全長(zhǎng) 1 776 km[1]，其中新疆段長(zhǎng) 721 km。蘭新客運(yùn)專線建成后，與西寶(西安北—寶雞南)、鄭西 (鄭州東—西安北) 及在建的寶蘭 (寶雞南—蘭州西)、鄭徐 (鄭州東—徐州東)等客運(yùn)專線相連，形成貫穿我國(guó)東西的高速客運(yùn)走廊。在蘭新客運(yùn)專線設(shè)計(jì)之初，主要考慮運(yùn)行動(dòng)車組列車，全線正線采用無砟軌道，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)按《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范 (試行)》(TB10621-2009) 執(zhí)行。但是，在蘭新客運(yùn)專線開通前，運(yùn)營(yíng)部門從地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、平衡蘭新通道 (包括蘭新線 (蘭州—烏西) 與蘭新客運(yùn)專線) 內(nèi)線路能力等因素，提出運(yùn)營(yíng)初 (2015年)、近期 (2020年) 在蘭新客運(yùn)專線開行部分普速旅客列車的運(yùn)輸組織方案。

1　蘭新客運(yùn)專線開行普速旅客列車的必要性

1.1 從地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平分析

西部地區(qū)地廣人稀，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均低于全國(guó)平均水平，城鎮(zhèn)化水平和旅客收入水平及支付能力的提高尚需時(shí)日，在蘭新客運(yùn)專線運(yùn)營(yíng)初期如果大幅度減少普速旅客列車，而代之以票價(jià)昂貴的動(dòng)車組列車運(yùn)送旅客，造成沿途旅客“被高速”，對(duì)西部地區(qū)居民有失社會(huì)公平，對(duì)構(gòu)建和諧社會(huì)不利。因此，充分考慮與西部地區(qū)旅客收入水平及城鎮(zhèn)化水平的適應(yīng)性，初、近期應(yīng)以普速旅客列車為主，遠(yuǎn)期隨著沿線旅客收入水平的提高，逐步過渡到以動(dòng)車組列車為主。

1.2 從保持鐵路長(zhǎng)途客運(yùn)傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)角度分析

西部地區(qū)地域廣闊，距東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市距離遙遠(yuǎn)，即使乘坐高速動(dòng)車組列車也需要至少十幾個(gè)小時(shí)，經(jīng)濟(jì)性上與普速旅客列車相比、旅行時(shí)間上與航空相比均無優(yōu)勢(shì)，而且動(dòng)車組超長(zhǎng)交路的運(yùn)輸安全性目前也未在實(shí)踐中得到充分檢驗(yàn)，因而在一段時(shí)間內(nèi)，蘭新通道內(nèi)長(zhǎng)交路普速旅客列車仍然不可缺少。

1.3 從區(qū)域路網(wǎng)布局分析

鐵路客運(yùn)專線的建設(shè)可以達(dá)到實(shí)現(xiàn)繁忙干線客貨分線運(yùn)輸?shù)哪康模畲笙薅忍嵘ǖ纼?nèi)原有客貨共線鐵路的貨運(yùn)能力，以實(shí)現(xiàn)區(qū)域綜合交通最優(yōu)化。因此，在蘭新客運(yùn)專線運(yùn)營(yíng)初期，蘭新通道內(nèi)仍然不能減少普速旅客列車的對(duì)數(shù)，而且由于受制于地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，開行的動(dòng)車組列車對(duì)數(shù)也不會(huì)很飽滿。由于蘭新線尤其是哈密至張掖段目前承擔(dān)較大的貨運(yùn)量，如果蘭新線仍然開行大量普速旅客列車，貨運(yùn)能力無法滿足要求，就會(huì)造成蘭新線能力緊張、蘭新客運(yùn)專線能力富余的“忙閑不均”情況，不利于路網(wǎng)通道整體能力的協(xié)調(diào)均衡利用[2]。而蘭新客運(yùn)專線站點(diǎn)設(shè)置較既有線車站更靠近城鎮(zhèn)，便于旅客乘降，線路條件平順，運(yùn)輸質(zhì)量也較蘭新線有較大提高。因此，蘭新客運(yùn)專線運(yùn)營(yíng)初期開行長(zhǎng)交路普速旅客列車具有一定的合理性。

2　蘭新客運(yùn)專線開行普速旅客列車的適應(yīng)性分析

蘭新客運(yùn)專線按照 200 km/h 的客運(yùn)專線標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，線路平面、線路坡度、信號(hào)制式、車站布置等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要考慮動(dòng)車組列車運(yùn)行，如果在客運(yùn)專線開行普速旅客列車，必須對(duì)既有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的適應(yīng)性進(jìn)行分析。

2.1 線路平面曲線超高設(shè)置適應(yīng)性分析

2.1.1 線路平面曲線概況

蘭新客運(yùn)專線有曲線 197 處 (不包括蘭州及烏魯木齊樞紐內(nèi)小半徑曲線)，如表1 所示。如果普速旅客列車上線，則將引起曲線超高設(shè)置導(dǎo)致的高低速匹配及軌道結(jié)構(gòu)適應(yīng)性問題。

表1 蘭新客運(yùn)專線平面曲線概況表

2.1.2 曲線超高設(shè)置的匹配分析

（1）曲線超高檢算標(biāo)準(zhǔn)。按照《關(guān)于新建客運(yùn)專線鐵路曲線超高設(shè)定的指導(dǎo)意見》(鐵集成[2009] 86 號(hào)) 第 2.1 條的相關(guān)內(nèi)容，未被平衡超高的一般要求：①欠超高一般應(yīng)不大于 40 mm，困難條件下不大于 60 mm，過超高應(yīng)不大于 70 mm；②初期兼顧貨運(yùn)的客運(yùn)專線，貨物列車的過超高應(yīng)不大于70 mm，按 80 km/h 速度檢算時(shí)，無砟軌道最大過超高不得大于 90 mm[3]。

（2）蘭新客運(yùn)專線曲線超高設(shè)置及不同行車速度下的匹配性。蘭新客運(yùn)專線曲線超高按照《關(guān)于蘭新鐵路第二雙線曲線超高設(shè)置的復(fù)函》(運(yùn)工綜技函 [2012] 337 號(hào)) 進(jìn)行設(shè)置，即：全線按均衡速度200 km/h 設(shè)置曲線超高，可適應(yīng) 160～250 km/h 列車共線運(yùn)行的要求；當(dāng)速度為 200 km/h 時(shí)，未被平衡超高接近于零[4]。蘭新客運(yùn)專線不同曲線半徑下的超高設(shè)置及不同速度下超高檢算情況如表2 所示。

表2 蘭新客運(yùn)專線超高設(shè)置及不同速度下超高檢算情況

由表2 可知，在現(xiàn)有的超高設(shè)置情況下，各曲線半徑均可滿足 160～250 km/h 速度各型客車欠過超高允許值的要求。

2.2 線路坡度適應(yīng)性分析

2.2.1 線路縱斷面設(shè)計(jì)概況

蘭新客運(yùn)專線蘭州至張掖段最大坡度為 20‰(蘭州西站出站端受條件所限有 1 處 25‰ 的坡道，長(zhǎng) 3.23 km)，長(zhǎng) 158.7 km，特別是在線路翻越祁連山、大阪山的西寧至張掖段，18‰ 以上坡段長(zhǎng)度146.07 km，占該段線路長(zhǎng)度的 48.8%，足坡地段較長(zhǎng)；張掖至哈密段最大坡度為 18‰，大于 13‰ 的坡段長(zhǎng)度 75.8 km，其中 18‰ 坡段長(zhǎng)度 12.6 km；哈密至烏魯木齊段最大坡度為 20‰ (烏魯木齊進(jìn)站端受條件所限有 1 處坡度采用 22.2‰，長(zhǎng)度 1.48 km)，長(zhǎng) 58.903 km。

2.2.2 線路坡度適應(yīng)性分析

全路現(xiàn)行普速旅客列車以 18 輛編組為主，在繁忙干線運(yùn)行的部分普速旅客列車為 19 輛編組。目前蘭新通道內(nèi)客流非常飽滿，其中部分長(zhǎng)交路普速旅客列車還需要經(jīng)由隴海 (連云港—蘭州)、京廣 (北京西—廣州) 等能力非常緊張的干線，因而本線開行的普速旅客列車應(yīng)以 18 輛以上 (含) 編組為宜，如果編組輛數(shù)過小，將造成運(yùn)輸能力的較大浪費(fèi)。

目前蘭新線主流客運(yùn)機(jī)車 為SS7E型，但近幾年全路也在逐漸推廣新型的 HXD1D(和諧電 1D) 型大功率客運(yùn)機(jī)車。為此，結(jié)合蘭新客運(yùn)專線線路條件，對(duì) HXD1D型機(jī)車與 SS7E型機(jī)車牽引 18 輛及以上編組普速旅客列車的適應(yīng)性進(jìn)行分析。SS7E為 6 軸電力客運(yùn)機(jī)車，由原中國(guó)北車集團(tuán)大同電力機(jī)車有限公司、大連機(jī)車車輛有限公司和原中國(guó)南車集團(tuán)株洲電力機(jī)車研究所聯(lián)合研制設(shè)計(jì)，目前 SS7E主要用于隴海線、京廣線等我國(guó)干線鐵路；HXD1D型機(jī)車為 6 軸交流傳動(dòng)客運(yùn)電力機(jī)車，由原中國(guó)南車集團(tuán)株洲電力機(jī)車有限公司設(shè)計(jì)，2012年首臺(tái)機(jī)車下線，最大速度為 160 km/h。SS7E、HXD1D機(jī)車主要技術(shù)參數(shù)如表3 所示[5-6]。

表3 機(jī)車主要技術(shù)參數(shù)

（1）牽引質(zhì)量。SS7E、HXD1D機(jī)車牽引質(zhì)量分析如表4 所示。

表4 牽引質(zhì)量分析

從表4 可以看出，在蘭新客運(yùn)專線 20‰ 的限制坡度下，采用 SS7E雙機(jī)和 HXD1D單機(jī)均可以滿足牽引18輛編組旅客列車 (理論牽引質(zhì)量 990 t) 的要求。

（2）下坡制動(dòng)。①緊急制動(dòng)。機(jī)車牽引旅客列車為滿足長(zhǎng)大下坡地段緊急制動(dòng)距離的要求，采取限速運(yùn)行，根據(jù)列車牽引計(jì)算，20‰ 下坡地段速度不宜超過 143 km/h，坡度每增加 1‰，限速平均減少 1 km/h。坡度大于 20‰ 的下坡地道，列車下坡限速由鐵路局根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)以命令規(guī)定[7]。蘭新客運(yùn)專線最大坡度 20‰，為確保安全，依照保守性原則，長(zhǎng)大足坡段落下坡限速應(yīng)按 135 km/h 考慮。②常用制動(dòng)。下坡限速按 135 km/h，按 SS7E雙機(jī)牽引 18 輛編組，考慮電制動(dòng)平衡下滑力對(duì)應(yīng)的最大坡度為 21.9‰；按 HXD1D單機(jī)牽引 18 輛編組，考慮電制動(dòng)平衡下滑力對(duì)應(yīng)的最大坡度為 23.3‰，均大于 20‰。因此，采用 SS7E雙機(jī)牽引和 HXD1D單機(jī)牽引 18 輛編組旅客列車均能夠滿足蘭新客運(yùn)專線 20‰ 限制坡度下坡制動(dòng)的安全性要求。

（3）牽引能耗。采用 SS7E雙機(jī)牽引/HXD1D單機(jī)牽引情況下，根據(jù)牽引計(jì)算結(jié)果，單列車能耗比較如表5 所示。

表5 單列車能耗

由表5 可見，雙機(jī)牽引后能耗增加，甘青段 SS7E雙機(jī)較 HXD1D單機(jī)牽引每列車能耗增加 29.81%；新疆段 SS7E雙機(jī)較 HXD1D單機(jī)牽引每列車能耗增加32.05%。

綜上分析，蘭新客運(yùn)專線限制坡度為 20‰，160 km/h 普速旅客列車采用 SS7E雙機(jī)和 HXD1D單機(jī)牽引 18 輛編組普速客車，長(zhǎng)大足坡段落下坡限速 135 km/h，均可以滿足牽引、制動(dòng)的要求，而且機(jī)車牽引力與客運(yùn)專線的最大坡度、速度目標(biāo)值等蘭新主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匹配性較好。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，采用HXD1D單機(jī)牽引運(yùn)營(yíng)能耗較小，可以有效節(jié)約成本，節(jié)能減排，但初期 HXD1D型機(jī)車數(shù)量不足情況下，可采用 SS7E雙機(jī)牽引過渡。

2.3 信號(hào)控制適應(yīng)性分析

為適應(yīng)普速旅客列車與動(dòng)車組列車共線運(yùn)行的要求，需要對(duì)蘭新客運(yùn)專線信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行相應(yīng)的修改。為適應(yīng)普速旅客列車運(yùn)行，增設(shè)區(qū)間通過信號(hào)機(jī)，進(jìn)站、出站信號(hào)機(jī)為四顯示自動(dòng)閉塞機(jī)構(gòu)，并根據(jù)需要布置調(diào)車信號(hào)機(jī)，所有信號(hào)機(jī)常態(tài)點(diǎn)燈，區(qū)間通過信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈控制由列控中心完成，進(jìn)、出站信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈控制由聯(lián)鎖完成。動(dòng)車組列車以車載 ATP 為主要行車憑證，區(qū)間通過信號(hào)機(jī)僅表示閉塞分區(qū)分界；普速旅客列車以地面信號(hào)機(jī)為主要行車憑證運(yùn)行[8]。160 km/h 普速旅客列車裝備主體化機(jī)車信號(hào)和 LKJ 列車運(yùn)行監(jiān)控裝置，以四顯示自動(dòng)閉塞方式行車。

2.4 車站布置適應(yīng)性分析

（1）到發(fā)線有效長(zhǎng)度。蘭新客運(yùn)專線車站到發(fā)線有效長(zhǎng)均不小于 650 m，滿足動(dòng)車組及普速旅客列車接發(fā)要求。

（2）旅客站臺(tái)等客運(yùn)設(shè)施。蘭新客運(yùn)專線全線設(shè) 37 座車站 (不含蘭州西、西寧、烏魯木齊站)，辦理客運(yùn)業(yè)務(wù)的車站共 19 座 (甘青段 14 座，新疆段 5座)。其中，需要辦理機(jī)務(wù)換乘的車站，如哈密、烏魯木齊南等，站臺(tái)長(zhǎng)度為 550 m，而 18 輛編組的普速旅客列車長(zhǎng)度為 22 m (SS7E機(jī)車長(zhǎng)度)×2 + 26.6 m (25 型客車長(zhǎng)度)×18 + 20 m (停車余量) = 542.8 m＜550 m，滿足整列車?？空九_(tái)范圍內(nèi)的要求，方便司機(jī)換乘；其余辦理客運(yùn)的中間站，如吐哈、鄯善北、吐魯番北等，站臺(tái)長(zhǎng)度為 500 m，滿足 18 輛編組的普速旅客列車車體長(zhǎng)度停靠在站臺(tái)范圍內(nèi)。

3　結(jié)束語

根據(jù)沿線地區(qū)經(jīng)濟(jì)、地理等的特點(diǎn)，在蘭新客運(yùn)專線能力尚不飽滿的運(yùn)營(yíng)初期開行部分 160 km/h普速旅客列車的運(yùn)輸組織方案，在技術(shù)上完全可行，包括線路平面曲線超高設(shè)置、線路坡度、信號(hào)控制、車站布置等主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)均可適應(yīng)普速旅客列車開行的需要。在蘭新客運(yùn)專線運(yùn)營(yíng) 1年多的時(shí)間內(nèi)，增開的普速旅客列車經(jīng)蘭新客運(yùn)專線輸送了大批旅客，有效地改善了沿線旅客的交通出行條件。更重要的是，這種運(yùn)輸模式對(duì)于實(shí)現(xiàn)蘭新通道內(nèi)均衡運(yùn)輸、釋放蘭新線貨運(yùn)能力具有重大意義。運(yùn)能的釋放不僅使得國(guó)內(nèi)中東部地區(qū)與西部地區(qū)的貨物交流更加便捷，也使國(guó)內(nèi)與歐洲及中西亞地區(qū)的貨物貿(mào)易通道更加順暢，加快了我國(guó)與絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶各國(guó)間的物資貿(mào)易，給絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶的物流注入了新的生機(jī)與活力。

[1] 馬海超. 蘭新第二雙線客運(yùn)票價(jià)定價(jià)策略研究[J]. 鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2013，35(7)：1-3. MA Hai-chao. Research on Passenger Transport Pricing Strategy of the Lanzhou-Xinjiang Second Double Line[J]. Railway Transport and Economy，2013，35(7)：1-3.

[2] 李亞南. 普速旅客列車跨線運(yùn)行時(shí)通過能力計(jì)算方法的探討[J]. 中國(guó)鐵路，2012(3)：46-48. Li Ya-nan. The Discussion on the Calculation Method for the Carrying Capacity of the Ordinary-speed Passenger Train During Track Crossing[J]. Chinese Raiways，2012(3)：46-48.

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責(zé)任編輯：劉 新

Study on Adaptability of Lanzhou-Xinjiang DPL Operating Common-speed Passenger Trains

In the initial operation stage of Lanzhou-Xinjiang DPL, the number of operated EMU pairs was not sufficient, and the operation pairs of common-speed passenger trains inside Lanzhou-Xinjiang corridor was not reduced because of restriction factors like regional economic level and territorial environment condition. In order to effectively alleviate transport pressure of Lanzhou-Xinjiang line, through analyzing the possibility of Lanzhou-Xinjiang DPL operating common-speed passenger trains, this paper studies the adaptability of the DPL operating the trains from these aspects such as the setting of lever curve super-elevation of the line, gradient of the line, signal control and station layout, so as to effectively improve the traffic and travel condition of passengers along the line and realize balanced transportation inside Lanzhou-Xinjiang corridor.

Lanzhou-Xinjiang DPL; Common-speed Passenger Train; Adaptability

1003-1421(2016)05-0026-05

U292.91

A

10.16668/j.cnki.issn.1003-1421.2016.05.06

2016-03-22

中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司科研開發(fā)項(xiàng)目 (院科 15-01)