精霍線精河至伊寧段擴(kuò)能改造方案研究

薄志宏

(內(nèi)蒙古鐵道勘察設(shè)計院有限公司 鐵道設(shè)計分院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010050)

1 概述

1.1 精霍線現(xiàn)狀

精霍線 (精河—霍爾果斯) 位于新疆西部博爾塔拉蒙古自治州和伊犁哈薩克自治州境內(nèi)，線路自蘭新線(蘭州—精河—阿拉山口) 精河站引出，沿天山北麓西行，跨尼勒克河，穿越北天山進(jìn)入伊犁河谷，經(jīng)過尼勒克縣、伊寧縣、伊寧市、霍城縣，最終到達(dá)霍爾果斯口岸，線路全長 286 km，其中精河至伊寧段 (以下簡稱“精伊段”) 線路全長 212 km[1]。精霍線的既有線主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[2]如表 1 所示。

近年來，由于精霍線客貨運量的不斷增加，其線路能力低、牽引質(zhì)量小的問題日益凸顯。①運輸能力日趨緊張，無法滿足不斷增長的客貨運量需求。隨著國家“一帶一路”“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”、天山北坡地區(qū)等國家戰(zhàn)略的逐步落實和深入，精霍線作為連接長江三角洲 (以下簡稱“長三角”) 地區(qū)—西北通道區(qū)域快捷大能力通道的組成部分[3]，運輸任務(wù)將更加繁重，目前的線路條件、車站設(shè)備及各項技術(shù)裝備均無法滿足日益增長的客貨運輸需求。②精霍線精伊段牽引質(zhì)量與周邊路網(wǎng)不匹配。精伊段限制坡度為 20‰，貨物列車牽引質(zhì)量為 2 600 t。限制能力發(fā)揮的主要原因是上坡機(jī)車牽引力和長大下坡列車制動力間的問題，只有改善線路的縱斷面條件，降低限制坡度或者改變牽引動力，才能從根本上提高線路的能力。目前精霍線牽引質(zhì)量與蘭新線存在不匹配，列車在精河站需要進(jìn)行增減軸作業(yè)，極不利于區(qū)域運輸組織的優(yōu)化。③精霍線貨車平均靜載重低，造成線路輸送能力降低。精霍線貨車平均靜載重 43.7 t，低于中國鐵路烏魯木齊局集團(tuán)有限公司 (以下簡稱“烏魯木齊鐵路局”) 57.6 t 平均靜載重指標(biāo)，因而需要鐵路部門挖潛提效，提高貨車平均靜載重，從而提高線路運輸能力。

表1 精霍線既有線主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Main technical standard table of existing lines

1.2 精霍線精伊段客貨運量預(yù)測

精霍線主要以區(qū)域客貨運輸為主，兼顧沿線客貨運輸，運量構(gòu)成主要有新疆、內(nèi)陸和長三角地區(qū)與哈薩克斯坦等中亞、歐洲國家的進(jìn)出口運輸和部分旅客運輸；沿線北疆伊犁地區(qū)與烏魯木齊地區(qū)、南疆地區(qū)、西北地區(qū)、華中和華東地區(qū)間的客貨運輸。根據(jù)研究年度鐵路網(wǎng)構(gòu)成及分工情況，對精霍線精伊段客貨運量進(jìn)行預(yù)測，精伊段貨流密度、旅客列車對數(shù)匯總?cè)绫?2 所示。

表2 精伊段貨流密度、旅客列車對數(shù)匯總Tab.2 The section density and the number of passenger train freight collect

1.3 精霍線精伊段運輸能力與預(yù)測運量適應(yīng)性分析

精霍線精伊段預(yù)留的 7 個會讓站沒有開放，車站分布極不均勻，車站站間距差距巨大，平均站間距為23.508 km，最大站間距為 32.902 km，最小站間距為9.502 km，現(xiàn)狀通過能力僅為 15.7 對/d[4]。結(jié)合既有精霍線精伊段各區(qū)間通過能力及目前該段開行的列車對數(shù)進(jìn)行計算，結(jié)果表明在 9 個區(qū)間中，通過能力利用率超過 40% 的區(qū)間為 9 個，超過 60% 的區(qū)間為 8個，超過 80% 的區(qū)間為 7 個，超過 100% (超圖運行)的區(qū)間為 6 個，由此可知精霍線精伊段的通過能力已經(jīng)達(dá)到飽和，亟需進(jìn)行擴(kuò)能改造。

研究年度根據(jù)客貨運量預(yù)測，確定精霍線精伊段通過能力與設(shè)計需要能力適應(yīng)性如表 3 所示。由表 3 可知，在精霍線精伊段 9 個區(qū)間中，初期、近期7 個區(qū)間能力不足，遠(yuǎn)期 8 個區(qū)間能力不足，初期、近期、遠(yuǎn)期輸送能力最大缺口分別達(dá)到520 萬 t、730 萬 t、1 002 萬 t。

表3 精霍線精伊段通過能力與設(shè)計需要能力適應(yīng)性 對/dTab.3 Adaptability of existing railway lines to capacity and design requirements

2 精霍線精伊段擴(kuò)能方案研究

2.1 方案構(gòu)成

在對精霍線精伊段運營特征及研究年度客貨運量預(yù)測的基礎(chǔ)上，確定合理的擴(kuò)能方案主要遵循以下原則:①充分考慮運營特征，研究多種可能的擴(kuò)能方案；②應(yīng)一次規(guī)劃，分期實施，盡量減少廢棄工程，并且制訂的方案應(yīng)具有適應(yīng)運輸需求彈性變化的特點；③改造的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)結(jié)合前后方通路的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和運輸組織方案，統(tǒng)籌考慮，協(xié)調(diào)一致；④精伊段地形復(fù)雜、坡度大、運營成本高，應(yīng)認(rèn)真研究解決該矛盾的可行方案，力爭達(dá)到“增收節(jié)支”的效果；⑤充分利用既有設(shè)備和設(shè)施。

根據(jù)以上擴(kuò)能改造原則，精霍線精伊段擴(kuò)能方案構(gòu)成如表 4 所示。

表4 精霍線精伊段擴(kuò)能方案構(gòu)成Tab.4 Form of expansion scheme

2.2 擴(kuò)能改造方案分析

2.2.1 單線擴(kuò)能改造方案

（1）增設(shè)會讓站方案。精霍線設(shè)計時預(yù)留了會讓站，其中精伊段預(yù)留了 7 個站，伊霍段預(yù)留了 2 個站，伊霍段電氣化改造時，開放了六十六團(tuán)站和清水河站。針對增開預(yù)留會讓站進(jìn)行研究，即開放艾樂站、莫仁站、阿夏勒站、蒙馬拉爾站、塔爾站、曲魯海站和潘津站，經(jīng)過計算，精伊段通過能力由目前的15.7 對/d 提高到 29.4 對/d。會讓站全部開放后，初期各區(qū)間能力滿足，近期高達(dá) 11 個區(qū)間能力不足，遠(yuǎn)期全段能力不足，近期、遠(yuǎn)期通過能力最大缺口分別達(dá)到 3.7 對/d、14.0 對/d，由此可知牽引質(zhì)量低是制約區(qū)間能力的重要因素。

（2）軟化坡度方案。結(jié)合精伊段所經(jīng)地區(qū)地形、自然坡度、牽引種類、機(jī)車類型確定，軟化坡度方案優(yōu)先選用 6‰ 單機(jī)坡或 13‰ 的雙機(jī)坡。精伊段既有線線路縱坡共計 223 處，其中大于 13‰ 的坡段共計 104 處，全長 118.80 km，如果按 13‰ 坡度對既有線進(jìn)行坡度軟化，需要新增展線約 50 km，但大部分段落均由 20‰ 軟化為 13‰，既有線縱斷面改建相當(dāng)困難，需重新選線，對相鄰坡段縱斷面調(diào)整較大，對既有橋隧、路基等工程造成廢棄，相當(dāng)于將既有線進(jìn)行拆除重建，并且在天山山麓線路展線十分困難。而對于 6‰ 坡度軟化方案則需展線長度更長，既有線改建更加困難，因而不推薦軟化坡度方案[5]。

（3）改用大功率機(jī)車方案。精霍線精伊段牽引質(zhì)量不能與前后方通路的牽引質(zhì)量相匹配，考慮采用大功率電力機(jī)車提高牽引質(zhì)量至 4 500 t 以統(tǒng)一前后方牽引質(zhì)量。大功率交流傳動主型機(jī)車為 6 軸的HXD1B，HXD2B和 HXD3B，HXD1C，HXD2C和 HXD3C，以及 8 軸的 HXD1，HXD2。重點對 SS4，HXD系列電力機(jī)車在 6‰，20‰ 的坡道上的牽引質(zhì)量進(jìn)行檢算比選。結(jié)果表明，在 20‰ 的坡道上，SS4型機(jī)車雙機(jī)可以滿足牽引 3 500 t 以上，HXD1，HXD2雙機(jī)可以滿足牽引4 500 t 以上，其他 HXD型機(jī)車均不滿足；三機(jī)牽引情況下，各機(jī)型均滿足 4 500 t 要求。

另外，精伊段還受 20‰ 長大下坡列車制動力問題的限制，牽引質(zhì)量提高的同時還需滿足列車周期制動要求。分別選取電力機(jī)車 SS4型和 HXD2型機(jī)車在 20‰ 的長大下坡道上牽引質(zhì)量 4 500 t，檢算其是否滿足周期制動要求。檢算結(jié)果表明，2 種牽引方案均可滿足在 20‰ 的長大下坡道上牽引 4 500 t 實現(xiàn)周期制動要求。但是，在實際運用中三機(jī)牽引 (兩前一后) 應(yīng)考慮機(jī)車乘務(wù)員間在運行中配合方便性等限制因素，因而在保證行車安全的情況下暫不推薦三機(jī)方案。因此，改用大功率機(jī)車方案推薦 HXD2型機(jī)車雙機(jī)牽引 4 500 t。提高牽引質(zhì)量后，雖然減少了貨物列車的開行對數(shù)，但由于精霍線精伊段通過能力低，初期有 3 個區(qū)間能力不足，近期高達(dá)6 個區(qū)間能力不足，遠(yuǎn)期幾乎全段能力不足，由此可知通過能力低也是制約區(qū)間能力的另一個重要因素。

（4）改善信聯(lián)閉設(shè)備方案。目前精霍線采用單線自動站間的閉塞方式，改善本線的信聯(lián)閉設(shè)備惟有進(jìn)行單線自動閉塞改造。單線自動閉塞的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在列車可實現(xiàn)追蹤運行，單線地段追蹤列車數(shù)越多，通過能力越大。一般采用成對部分追蹤運行圖方案，即上行、下行客貨列車有一部分是成對追蹤或連發(fā)運行，有一部分是非追蹤或連發(fā)運行。與單線非平行運行圖相比，區(qū)間通過能力有所提高，但旅行速度有所降低。根據(jù)現(xiàn)有單線鐵路運營經(jīng)驗，成對部分追蹤運行圖，追蹤系數(shù)一般采用 0.5，追蹤列車對數(shù)為 2 對/d。采用單線自動閉塞，與半自動閉塞相比可以提高線路能力約 15%～20%，但由于客貨列車是密集到發(fā)，區(qū)間兩端車站到發(fā)線增加較多，規(guī)模較大且運輸組織靈活性差[6]。綜合分析暫不推薦自動閉塞改造。

2.2.2 復(fù)線擴(kuò)能改造方案

（1）局部增建二線方案。根據(jù)運量預(yù)測，精霍線精伊段初期、近期全部開放預(yù)留會讓站后，能力可以滿足需要，遠(yuǎn)期個別區(qū)間不能滿足運輸需求，為了推遲投資，可以在通過能力受限制的區(qū)間，逐步鋪設(shè)雙線。經(jīng)計算，局部增建二線區(qū)間為精河南(K11+649)—蘇古爾 (K103+905)，線路長 92.256 km。

（2）全線增建二線方案。初期、近期全部開放預(yù)留會讓站，遠(yuǎn)期局部增建二線至全線增建二線將引起大量的廢棄工程，除了封閉新設(shè)的會讓站外，還要將既有無客貨運作業(yè)的中間站封閉，因而研究全線增建二線，徹底解決能力不足問題。但是因為考慮到初期、近期運量規(guī)模偏小，屬于單線能力的合理范圍，既有線路能力還沒有得到充足的釋放，一次增建二線存在投資大風(fēng)險高、后期養(yǎng)護(hù)費用高、與運量增長適應(yīng)性不強(qiáng)、初期和近期收益較低的缺點，暫不推薦全線增建二線方案。

2.2.3 擴(kuò)能措施

根據(jù)烏魯木齊鐵路局統(tǒng)計資料可知，精霍線貨車平均靜載重 43.7 t，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全局 57.6 t 貨車平均靜載重指標(biāo)，也低于原鐵道部頒布的貨車平均凈載重數(shù)據(jù) 56.865 t[7]，因而提高貨車平均靜載重是提升線路輸送能力的有力措施。提高貨車平均靜載重的措施主要包括:盡量利用大噸位貨車，保證重質(zhì)貨物的運輸；合理調(diào)配使用車輛，減少車種代用；改變貨物包裝及貨車裝載方法，使同一類型的車輛因裝載方法不同而提高靜載重；加強(qiáng)貨車運用組織工作，發(fā)揮軌道衡、汽車衡、裝載機(jī)電子秤等計量裝置作用，保證裝車質(zhì)量[8]。

2.3 擴(kuò)能改造方案綜合分析

精霍線精伊段擴(kuò)能改造方案綜合分析匯總?cè)绫?5所示。綜合以上分析確定，初期精伊段開放預(yù)留會讓站，分別為艾樂站、莫仁站、阿夏勒站、蒙馬拉爾站、塔爾站、曲力海站、潘津站，機(jī)車類型先由 SS4型機(jī)車過渡，牽引質(zhì)量由 2 600 t 提高至 3 000 t，通過能力提高至 29.4 對/d，年輸送能力提高至 737×104t；近期根據(jù)客貨運量增長需求改用 HXD2型機(jī)車，牽引質(zhì)量提高至 4 500 t，年輸送能力提高至 1 566×104t；遠(yuǎn)期適時對精河南—蘇古爾增建二線，雙線段閉塞類型采用自動閉塞。精霍線精伊段各階段設(shè)計通過能力與需要能力適應(yīng)性如表 6 所示。

3 結(jié)束語

精霍線精河至伊寧段最終擴(kuò)能改造方案實現(xiàn)一次規(guī)劃、分期實施，既能滿足運輸需求，又能有效地解決精霍線精伊段通過能力不足問題，在一定程度上緩解了精霍線的運輸壓力。為使精伊段能夠充分利用既有設(shè)備條件，更好地適應(yīng)運量日益增長的彈性需求，提高鐵路的經(jīng)濟(jì)收益和增強(qiáng)鐵路企業(yè)在運輸市場的競爭力，精霍線精河至伊寧段最終擴(kuò)能改造方案應(yīng)早日實施建設(shè)，以充分發(fā)揮精霍線最大的經(jīng)濟(jì)社會效益。

表5 精霍線精伊段擴(kuò)能改造方案綜合分析匯總Tab.5 Comprehensive analysis summary of expansion plan

表6 精霍線精伊段各階段設(shè)計通過能力與需要能力適應(yīng)性 對/dTab.6 Design through capacity and needs through capacity adaptation table

參考文獻(xiàn)：

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