精霍鐵路精河—伊寧段擴(kuò)能改造方案研究

方 華

FANG Hua

（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)

1 概述

1.1 精霍鐵路概況

精霍鐵路 (精河—霍爾果斯) 位于新疆維吾爾自治區(qū)西部的博爾塔拉蒙古自治州和伊犁哈薩克自治州境內(nèi)，從蘭新線 (蘭州—精河—阿拉山口) 西段的精河站接軌，經(jīng)精河縣后穿越北天山進(jìn)入伊犁哈薩克自治州境內(nèi)，經(jīng)伊寧縣、伊寧市，再向西經(jīng)霍城縣、清水河鎮(zhèn)，沿 218、312 國(guó)道至霍爾果斯口岸，線路全長(zhǎng) 286.037 km[1]。其中，精河—伊寧段線路長(zhǎng) 211.55 km。精霍鐵路精河至伊寧段既有線于 2009 年 12 月 18 日開通運(yùn)營(yíng)，主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為單線電氣化鐵路、最大坡度 20‰[2]、設(shè)計(jì)速度120～140 km/h、牽引質(zhì)量為 3 000 t、到發(fā)線有效長(zhǎng) 880 m[3]、自動(dòng)閉塞區(qū)間[4]。

1.2 新疆區(qū)域路網(wǎng)現(xiàn)狀

截至 2016 年底，新疆鐵路營(yíng)業(yè)里程 6 032 km，占全路的 5.0%，鐵路網(wǎng)密度 36.3 km/萬 km2，是全國(guó)平均水平的 1/3。區(qū)域路網(wǎng)內(nèi)已經(jīng)形成以蘭新線、蘭新高速鐵路 (蘭州—烏魯木齊)、南疆線 (吐魯番—喀什) 為主骨架，以奎北線 (奎屯—北屯)、哈羅線 (哈密—羅布泊)、臨哈線 (臨河—哈密)、精霍鐵路、烏將線 (烏魯木齊—將軍廟) 等鐵路擴(kuò)展覆蓋，以烏魯木齊樞紐為中心的鐵路網(wǎng)布局體系。正在實(shí)施建設(shè)的項(xiàng)目有庫格線 (庫爾勒—格爾木)、克塔線、北屯—阿勒泰線、阿富準(zhǔn)鐵路 (阿勒泰—富蘊(yùn)—準(zhǔn)東) 等。

根據(jù)中國(guó)鐵路烏魯木齊局集團(tuán)有限公司 (以下簡(jiǎn)稱“烏魯木齊鐵路局”) 最新運(yùn)行圖技術(shù)資料，蘭新線精河—阿拉山口段、精霍鐵路精河—伊寧段為單線電氣化鐵路，現(xiàn)狀能力已趨飽和，部分區(qū)段通過能力利用率已經(jīng)接近 100%，隨著精霍鐵路通道功能的進(jìn)一步加強(qiáng)及運(yùn)量的快速增長(zhǎng)，既有能力已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足日益增長(zhǎng)的運(yùn)輸需求，提高線路能力迫在眉睫。

1.3 客貨運(yùn)量預(yù)測(cè)

新疆地處“一帶一路”核心位置，也是內(nèi)地向西開放的橋頭堡和重要窗口。精霍鐵路是“一帶一路”鐵路主通道，承擔(dān)著中亞各國(guó)與我國(guó)內(nèi)地間的鐵路貨物運(yùn)輸任務(wù)，對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)能改造有助于提高鐵路運(yùn)輸能力、實(shí)現(xiàn)我國(guó)與絲路沿線國(guó)家互聯(lián)互通。精霍鐵路精河—伊寧段擴(kuò)能改造項(xiàng)目修建的重要意義主要體現(xiàn)在以下 6 個(gè)方面：①是推動(dòng)“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”戰(zhàn)略通道建設(shè)、促進(jìn)我國(guó)向西開放戰(zhàn)略的需要；②是暢通歐亞大陸橋通道、增強(qiáng)霍爾果斯口岸后方通道運(yùn)輸能力的需要；③是解決精霍鐵路運(yùn)輸能力與質(zhì)量低下，強(qiáng)化西部地區(qū)鐵路運(yùn)輸網(wǎng)主骨架的需要；④是促進(jìn)區(qū)域旅游資源開發(fā)，帶動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要；⑤是促進(jìn)沿線扶貧開發(fā)，全面構(gòu)建和諧社會(huì)、增進(jìn)民族團(tuán)結(jié)的需要；⑥是建設(shè)邊疆和鞏固國(guó)防的需要。

根據(jù)路網(wǎng)構(gòu)成及運(yùn)量預(yù)測(cè)，精霍鐵路精河—伊寧段既有能力與預(yù)測(cè)運(yùn)量無法適應(yīng)，初期 (2025年) 7 個(gè)區(qū)間能力不足，能力缺口為 5.3～18.4 對(duì)/d，近期 (2030 年)、遠(yuǎn)期 (2040 年) 9 個(gè)區(qū)間全部能力不足，能力缺口進(jìn)一步加大，區(qū)段貨流密度、旅客列車對(duì)數(shù)匯總?cè)绫?1 所示。

由既有線能力與預(yù)測(cè)客貨運(yùn)量適應(yīng)情況分析可以看出，維持既有標(biāo)準(zhǔn)無法滿足未來運(yùn)量增長(zhǎng)的需要，從通過能力看不能滿足預(yù)測(cè)的運(yùn)量需求[5]。

表1 區(qū)段貨流密度、旅客列車對(duì)數(shù)匯總Tab.1 The section density, the number of passenger train freight collect

2 精霍鐵路精河—伊寧段擴(kuò)能改造方案研究

2.1 初期擴(kuò)能改造方案

根據(jù)既有線概況，精霍鐵路精河—伊寧段擴(kuò)能改造方案可以采取提高牽引質(zhì)量、增開預(yù)留車站、增建二線等措施。增開預(yù)留車站和增建二線需要對(duì)線路土建工程進(jìn)行改造，對(duì)既有線運(yùn)營(yíng)影響嚴(yán)重，而且工程量較大、工期較長(zhǎng)；而提高牽引質(zhì)量?jī)H需在現(xiàn)有條件下增加機(jī)車牽引力即可完成，對(duì)既有線運(yùn)營(yíng)影響較小，而且易實(shí)施、投資省[6]。因此，初期擴(kuò)能改造方案宜首先考慮提高牽引質(zhì)量，再考慮增開預(yù)留車站或增建二線。

2.1.1 提高牽引質(zhì)量方案

區(qū)域路網(wǎng)內(nèi)既有蘭新線、精霍鐵路伊寧—霍爾果斯段、南疆線、臨哈線等路網(wǎng)干線的貨物列車牽引質(zhì)量均為 4 500 t，精霍鐵路精河—伊寧段牽引質(zhì)量提高至 4 500 t 可大大降低列車在技術(shù)作業(yè)站的增減軸作業(yè)、縮短貨物在途停留時(shí)間、加快機(jī)車車輛的周轉(zhuǎn)、有效提高運(yùn)輸效率[7]。因此，精霍鐵路精河—伊寧段牽引質(zhì)量提高至 4 500 t 十分必要。

上坡受機(jī)車牽引力限制分析：結(jié)合烏魯木齊鐵路局現(xiàn)有機(jī)車型號(hào)及其發(fā)展趨勢(shì)，主要對(duì) SS4、HXD1、HXD1C、HXD1B 等主要機(jī)車型號(hào)進(jìn)行研究，各型機(jī)車在 20‰ 的上坡道上受機(jī)車持續(xù)牽引力限制的牽引質(zhì)量如表 2 所示。

表2 各型機(jī)車受持續(xù)牽引力限制的牽引質(zhì)量表Tab.2 Traction quality table for each type of locomotive subject to sustained traction

由表 2 可見，在 20‰ 的上坡道，受機(jī)車牽引力限制，8 軸 SS4三機(jī)、HXD1雙機(jī)及 6 軸 HXD1C 三機(jī)、HXD1B 三機(jī)均能滿足牽引質(zhì)量 4 500 t 要求。

下坡受機(jī)車制動(dòng)力限制分析：各型機(jī)車在 20‰的下坡道，考慮機(jī)車電阻值動(dòng)力，列車受充風(fēng)時(shí)間限制所能滿足的牽引質(zhì)量如表 3 所示。

由表 3 可見，在 20‰ 的長(zhǎng)大下坡道上，SS4三機(jī)、HXD1C 三機(jī)、HXD1B 三機(jī)和 HXD1雙機(jī)均可以滿足下坡制動(dòng)要求。

表3 各型機(jī)車受充風(fēng)時(shí)間限制所能滿足的牽引質(zhì)量表Tab.3 Traction quality table that can be satis fi ed by the time limit of charging air for each type of locomotive

受車站到發(fā)線有效長(zhǎng)度限制分析：根據(jù)現(xiàn)狀貨車數(shù)量統(tǒng)計(jì)，目前 70 噸級(jí)貨車使用率已達(dá) 60% 以上，隨著 70 噸級(jí)主型貨車的不斷更換，未來 60 噸級(jí)貨車將全部升級(jí)為 70 噸級(jí)。結(jié)合不同貨車的平均參數(shù)，在精霍鐵路精河—伊寧段現(xiàn)有車站到發(fā)線有效長(zhǎng) 880 m 的條件下，按照滿長(zhǎng)計(jì)算，采用不同機(jī)型達(dá)到的牽引質(zhì)量如表 4 所示。

表4 不同機(jī)型按滿長(zhǎng)計(jì)算達(dá)到的牽引質(zhì)量表Tab.4 the traction quality table for different models according to full length

由表 4 可見，在車站到發(fā)線有效長(zhǎng) 880 m 條件下，按照滿長(zhǎng)計(jì)算，采用 HXD1雙機(jī)、HXD1B 三機(jī)、HXD1C 三機(jī)均能滿足牽引質(zhì)量 4 500 t 要求，SS4三機(jī)則略有差距。

根據(jù)目前烏魯木齊鐵路局配屬的 HXD 型機(jī)車及發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合牽引質(zhì)量提高至 4 500 t 的可行性分析，對(duì)提高機(jī)車牽引力主要研究采用 8 軸 HXD1雙機(jī)牽引和采用 6 軸 HXD1C 三機(jī)牽引 2 個(gè)方案[8]。

采用 HXD1C 三機(jī)牽引方案機(jī)車購(gòu)置費(fèi)較 HXD1雙機(jī)方案略省，但三機(jī)牽引同步操作困難、摘補(bǔ)機(jī)作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)[9]，同時(shí)結(jié)合烏魯木齊鐵路局已經(jīng)完成的雙機(jī) HXD1牽引 4 500 t 的牽引試驗(yàn)情況，采用雙機(jī) HXD1牽引 4 500 t 效果良好[10]。因此，建議采用雙機(jī) HXD1牽引 4 500 t 方案。

貨物列車采用 HXD1雙機(jī)牽引 4 500 t，在既有開站情況下，初期通過能力適應(yīng)性分析如表 5 所示。

由表 5 可見，貨物列車牽引質(zhì)量提高至 4 500 t后，初期仍然有 7 個(gè)區(qū)間能力不足，能力缺口為2.6～11.6 對(duì)/d。為滿足運(yùn)輸需求，應(yīng)對(duì)精霍鐵路進(jìn)一步進(jìn)行擴(kuò)能改造。

2.1.2 提高牽引質(zhì)量同時(shí)增開預(yù)留車站方案

根據(jù)項(xiàng)目預(yù)留工程，將精霍鐵路精河—伊寧段預(yù)留的 7 處車站開放，同時(shí)貨車牽引質(zhì)量采用HXD1雙機(jī)提高至 4 500 t，結(jié)合運(yùn)量預(yù)測(cè)，增開預(yù)留車站后初期通過能力適應(yīng)性分析如表 6 所示。

由表 6 可見，增開預(yù)留車站后，各區(qū)間通過能力均能滿足初期運(yùn)輸需求。在維持初期擴(kuò)能措施的前提下，近、遠(yuǎn)期通過能力是否能夠滿足未來運(yùn)輸需求，有待進(jìn)一步深入研究[11]。

2.2 近、遠(yuǎn)期擴(kuò)能改造方案

假設(shè)近、遠(yuǎn)期維持初期擴(kuò)能改造措施，結(jié)合客貨運(yùn)量的增長(zhǎng)，精霍鐵路精河—伊寧段近、遠(yuǎn)期通過能力適應(yīng)性分析如表 7 所示。

由表 7 可見，維持初期擴(kuò)能改造措施，近期僅有 1 個(gè)區(qū)間滿足運(yùn)輸需求，遠(yuǎn)期全部區(qū)間能力不足，且能力缺口較大。因此，為滿足運(yùn)輸需求，同時(shí)提高運(yùn)輸質(zhì)量，近期需要對(duì)全線增建二線。

2.3 擴(kuò)能改造方案比選

根據(jù)上述分析，精霍鐵路精河—伊寧段各擴(kuò)能方案及能力適應(yīng)情況如表 8 所示。

綜上所述，為滿足運(yùn)輸需求，同時(shí)提高通道運(yùn)輸效率，初期擴(kuò)能改造方案應(yīng)將貨物牽引質(zhì)量提高至 4 500 t、同時(shí)開放 7 處預(yù)留車站，近期擴(kuò)能改造方案則需要對(duì)全線增建二線。

表5 在既有開站情況下初期通過能力適應(yīng)性分析Tab. 5 Capacity adaptation analysis in the initial period in the case of established stations

3 結(jié)束語

精霍鐵路精河—伊寧段擴(kuò)能改造措施為初期貨

物列車采用 HXD1雙機(jī)牽引 4 500 t、同時(shí)開放 7 處預(yù)留車站，近、遠(yuǎn)期全線增建二線、采用自動(dòng)閉塞方式。目前，針對(duì)精霍鐵路精河—伊寧段既有能力飽和問題，烏魯木齊鐵路局正在采取開放預(yù)留站、提高牽引質(zhì)量的單線擴(kuò)能措施，初期可以滿足運(yùn)輸需求，緩解壓力。隨著該區(qū)段客貨運(yùn)量的增長(zhǎng)，運(yùn)能與運(yùn)量矛盾將凸顯。為加快建設(shè)速度、降低運(yùn)營(yíng)成本、提高旅行速度、改善運(yùn)輸質(zhì)量、強(qiáng)化鐵路在運(yùn)輸市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，精霍鐵路精河—伊寧段增建二線工程宜盡早開工建設(shè)。

表6 增開預(yù)留車站后初期通過能力適應(yīng)性分析Tab.6 Capacity adaptability analysis in the initial period after opening the reserve stations

表7 精霍鐵路精河—伊寧段近、遠(yuǎn)期通過能力適應(yīng)性分析表 對(duì)/dTab.7 Ability adaptability analysis table for near and forward stages

表8 各擴(kuò)能方案及能力適應(yīng)情況表Tab.8 Capacity expansion schemes and capacity adaptation tables

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