新建瑞金至梅州鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方案研究

王飛宇

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430063）

1 工程概況

瑞梅鐵路是《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》普速鐵路網(wǎng)中的促進(jìn)脫貧攻堅(jiān)和國(guó)土開(kāi)發(fā)鐵路，項(xiàng)目連接江西省瑞金市和廣東省梅州市，主要承擔(dān)粵東地區(qū)與贛中、贛北、華中的部分客流。線路從贛龍鐵路瑞金站引出，途經(jīng)會(huì)昌、安遠(yuǎn)、尋烏、平遠(yuǎn)、梅縣、梅江區(qū)，最終引入漳龍鐵路梅州站。

2 鐵路等級(jí)

瑞梅鐵路是一條以客為主、兼顧少量貨運(yùn)的區(qū)域性鐵路，近期年客貨運(yùn)量約為6Mt，遠(yuǎn)期客貨運(yùn)量約為15Mt，均小于20Mt?？紤]該線與贛龍、京九、梅汕及規(guī)劃的南豐至瑞金鐵路一起構(gòu)建華中與粵東地區(qū)的便捷通道，對(duì)于合理調(diào)節(jié)京九鐵路干線運(yùn)輸能力、增強(qiáng)路網(wǎng)運(yùn)輸能力和靈活性、優(yōu)化和完善區(qū)域路網(wǎng)布局具有重要意義。因此，建議該線鐵路等級(jí)為Ⅰ級(jí)[1]。

3 正線數(shù)目

該線經(jīng)過(guò)區(qū)域多為山區(qū)、丘陵地帶。根據(jù)運(yùn)量預(yù)測(cè)，該線近期運(yùn)量最大區(qū)段貨流密度116 萬(wàn)t、客車(chē)5對(duì)，遠(yuǎn)期運(yùn)量最大區(qū)段貨流密度144 萬(wàn)t、客車(chē)13 對(duì)，客貨運(yùn)量小于30Mt，該線客貨運(yùn)量均不大，建議正線數(shù)目為單線。

4 速度目標(biāo)值

4.1 時(shí)間目標(biāo)值的選擇

該線遠(yuǎn)期客流以跨線客流為主，占61%；該線沿線之間與通過(guò)客流比重相當(dāng)，合計(jì)占39%；運(yùn)距在0～500km 的客流占43%，500～1000km 的客流占37%，1000km 以上的客流占20%。該線客流出行目的以外出務(wù)工、旅游、探親和求學(xué)為主，所占比例多達(dá)近70%。中長(zhǎng)途客流以西南華中地區(qū)至沿海城市的務(wù)工客流為主，短途客流以沿線各城市間的客流為主。

該線主要開(kāi)行華中地區(qū)至粵東之間的中長(zhǎng)途列車(chē)。隨著研究年度路網(wǎng)的完善，上述列車(chē)在路網(wǎng)上均有多條快速通道可選擇，經(jīng)該線的客車(chē)主要是考慮沿線“帶流”，所經(jīng)的鐵路不是以高速鐵路為主，因此該線不宜追求過(guò)短的時(shí)間目標(biāo)值，應(yīng)發(fā)掘經(jīng)濟(jì)、便利、安全性上的優(yōu)勢(shì)，從旅行時(shí)間上創(chuàng)造“夕發(fā)朝至”“一日往返”列車(chē)開(kāi)行條件，力爭(zhēng)在旅客出行的便利性和旅行時(shí)間上相對(duì)公路運(yùn)輸有較大優(yōu)勢(shì)，吸引務(wù)工、求學(xué)以及探親的中長(zhǎng)途客流，該線時(shí)間目標(biāo)值應(yīng)在3h 左右。另外,從短途客流與公路運(yùn)輸?shù)母?jìng)爭(zhēng)角度看，瑞金至梅州沿該線走向的既有公路有206 國(guó)道，長(zhǎng)度為260 余km，受地形條件限制，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較低，旅行時(shí)間約為6h；濟(jì)廣高速公路運(yùn)輸?shù)穆眯袝r(shí)間則在4h 左右。因此，瑞梅鐵路2.5h 的時(shí)間目標(biāo)值較公路有很大競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)[2]。

綜上所述，結(jié)合該線客流特點(diǎn)，考慮鐵路自身需求、長(zhǎng)途列車(chē)開(kāi)行時(shí)段、短途客流需求及與公路有效競(jìng)爭(zhēng)力等因素，該線時(shí)間目標(biāo)值宜控制在2.5h。

4.2 速度目標(biāo)值方案構(gòu)成

該線總長(zhǎng)約240km，為滿足時(shí)間目標(biāo)值2.5h 的要求，考慮列車(chē)停站、會(huì)讓等因素后，旅客列車(chē)速度應(yīng)大于120km/h。同時(shí),考慮到該項(xiàng)目客貨共線的功能定位，最高速度應(yīng)在200km/h 及以下。結(jié)合該項(xiàng)目客貨運(yùn)量、路網(wǎng)動(dòng)態(tài)發(fā)展需求及地方意見(jiàn)，此次擬研究單線160km/h 方案、單線160km/h 預(yù)留雙線200km/h條件方案、雙線200km/h 方案。因該線客貨運(yùn)量不大，近、遠(yuǎn)期分別約為6Mt、15Mt，正線數(shù)目為單線即可滿足能力需求，速度目標(biāo)值160km/h 宜采用單線標(biāo)準(zhǔn)，但提高到200km/h 時(shí)，若仍采用單線標(biāo)準(zhǔn)，則由于列車(chē)頻繁會(huì)讓影響旅行速度，不能有效發(fā)揮線路的高速度標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)勢(shì)，因此200km/h 方案正線數(shù)目宜為雙線。該線速度目標(biāo)值方案構(gòu)成如下。

方案一：?jiǎn)尉€160km/h 方案不考慮預(yù)留。

方案二：?jiǎn)尉€160km/h 預(yù)留雙線200km/h 條件方案。

方案三：雙線200km/h 方案。

4.3 速度目標(biāo)值方案綜合比選

4.3.1 主要技術(shù)參數(shù)的對(duì)照

三個(gè)方案的主要技術(shù)參數(shù)對(duì)照如表1 所示。

表1 主要技術(shù)參數(shù)對(duì)照表

4.3.2 工程投資分析

結(jié)合表1 中的三個(gè)方案進(jìn)行分析可知，引起工程投資最顯著差異的因素是正線數(shù)目：?jiǎn)尉€160km/h 方案及單線160km/h 預(yù)留雙線200km/h 條件方案近期建成單線，而雙線200km/h 方案近期一次建成雙線，兩者之間的工程規(guī)模存在全面差異，對(duì)不同正線數(shù)目的方案進(jìn)行投資細(xì)節(jié)的差異分析比較不具實(shí)際意義。以下分析除線路平縱面條件及車(chē)站分布外，其余項(xiàng)目均針對(duì)單線160km/h 方案（方案一）及單線160km/h預(yù)留雙線200km/h 條件方案（方案二）進(jìn)行[3]。

從路基工程標(biāo)準(zhǔn)不同引起的投資差異分析，方案一與方案二在路基標(biāo)準(zhǔn)方面的主要差異在于：方案二基床表層采用級(jí)配碎石，方案一基床表層填料為A 組填料。根據(jù)方案一的初步研究結(jié)論，該線共需基床表層填料共65.4 萬(wàn)m3，A 組填料級(jí)配碎石單價(jià)約100元，方案二較方案一投資多0.54 億元。

從橋梁工程標(biāo)準(zhǔn)不同引起的投資差異分析，橋梁工程的主要差異在于梁部工程，方案二T 梁較方案一T 梁重11.5t，每孔簡(jiǎn)支梁投資約多8 萬(wàn)元。全線橋梁總長(zhǎng)約49.709km，投資多1.08 億元。

從隧道工程標(biāo)準(zhǔn)不同引起的投資差異分析，200km/h 單線隧道內(nèi)軌頂面以上凈空面積為53.16m2，160km/h 單線隧道內(nèi)軌頂面以上凈空面積為42.06m2，隧道截面積增加將導(dǎo)致斷面開(kāi)挖土石方量增加及隧道襯砌結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，根據(jù)近期完成其他項(xiàng)目對(duì)比結(jié)果，200km/h 單線隧道投資較160km/h 單線隧道投資多約0.6 萬(wàn)元/延米。該項(xiàng)目全線隧道總長(zhǎng)約117.532km，總投資多7.06 億元。

三個(gè)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較如表2 所示。

表2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表

根據(jù)表2 進(jìn)行對(duì)比分析可知，方案二相對(duì)于方案一投資增加11.83 億元，投資增加比例為7.48%，主要投資差異由預(yù)留工程及隧道截面積不同引起。方案三較方案一投資增加55.34 億元，投資增幅為34.97%，增加較多。

4.3.3 與時(shí)間目標(biāo)值適應(yīng)性分析

通過(guò)牽引計(jì)算模擬分析，并考慮停站等因素，單線160km/h 客車(chē)全程旅行時(shí)間約為2.2h；雙線200km/h 客車(chē)全程旅行時(shí)間約為1.8h。均可滿足時(shí)間目標(biāo)的需求。

4.3.4 與相鄰線路速度目標(biāo)值協(xié)調(diào)分析

研究年度該線所處區(qū)域路網(wǎng)中除京九、漳龍等線速度目標(biāo)值為120km/h 及以下，建寧至冠豸山鐵路速度目標(biāo)值為160km/h 外，向莆、贛龍、滬昆、廣梅汕新雙線等強(qiáng)相關(guān)線路速度目標(biāo)值均為200km/h 及以上。該線作為南北新通道的重要組成部分，是粵東、閩東南沿海港口地區(qū)與西南華中地區(qū)聯(lián)系的便捷通道，是完善區(qū)域路網(wǎng)布局、促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，速度目標(biāo)值采用160～200km/h 標(biāo)準(zhǔn)方案，均能與相鄰線路相匹配[4]。

4.4 速度目標(biāo)值選擇綜合分析

從工程投資分析，方案二、方案三較方案一工程投資分別增加11.83 億元、55.34 億元，投資增幅分別為7.48%、34.97%，方案一技術(shù)經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。

從時(shí)間目標(biāo)值要求分析，單線160km/h 客車(chē)全程旅行時(shí)間約為2.2h，雙線200km/h 客車(chē)全程旅行時(shí)間約為1.8h，均可滿足時(shí)間目標(biāo)值要求，盡管雙線200km/h 客車(chē)全程旅行時(shí)間略有節(jié)省，但相對(duì)于該線中長(zhǎng)途客車(chē)總旅行時(shí)間而言，差別甚微。

從路網(wǎng)協(xié)調(diào)性分析，旅客列車(chē)運(yùn)行的主要相鄰線路中，除京九等普速線速度標(biāo)準(zhǔn)較低外，贛瑞龍、梅汕客專(zhuān)設(shè)計(jì)速度為200～250km/h。該項(xiàng)目速度采用160km/h 或200km/h 均能與相鄰路網(wǎng)相協(xié)調(diào)，200km/h 方案相對(duì)較好。

綜上所述，在當(dāng)前路網(wǎng)條件下選擇單線160km/h方案（方案一）是合理的，此次研究推薦采用該方案。

5 牽引方案

根據(jù)客貨運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)、相鄰路網(wǎng)的協(xié)調(diào)匹配、地形特點(diǎn)與隧道通風(fēng)等相關(guān)要求研究了內(nèi)燃牽引方案、電力牽引方案、近期內(nèi)燃牽引過(guò)渡方案、客車(chē)電力及貨車(chē)內(nèi)燃方案。

從鐵路競(jìng)爭(zhēng)力分析，該項(xiàng)目主要承擔(dān)沿線對(duì)外客流以及遠(yuǎn)期承擔(dān)部分粵東地區(qū)北山客流。根據(jù)既有鐵路運(yùn)營(yíng)效果分析，若采用內(nèi)燃牽引方案，該線旅行速度將在60km/h 左右，而電力牽引方案（可開(kāi)行動(dòng)車(chē)組），旅行速度將達(dá)到120～140km/h，而沿線對(duì)外汽車(chē)大巴的旅行速度均達(dá)到60～80km/h。因此，從進(jìn)一步提升鐵路競(jìng)爭(zhēng)力角度分析，不建議采用內(nèi)燃牽引方案。

從工程經(jīng)濟(jì)性分析，采用電力牽引方案列車(chē)走行費(fèi)較低，但近期工程投資大、機(jī)車(chē)購(gòu)置費(fèi)高。而采用內(nèi)燃牽引方案，近期工程投資小、機(jī)車(chē)購(gòu)置費(fèi)省，但走行費(fèi)高。采用近期內(nèi)燃牽引過(guò)渡方案，近期工程投資小，同時(shí)節(jié)省機(jī)車(chē)購(gòu)置費(fèi)，但后期電化需追加工程投資和機(jī)車(chē)購(gòu)置費(fèi)，且近期隧道通風(fēng)設(shè)備將廢棄。

從對(duì)線路通過(guò)能力影響分析，根據(jù)《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定，內(nèi)燃牽引區(qū)段單線2km 及以上，列車(chē)通過(guò)隧道后，需要考慮設(shè)置機(jī)械通風(fēng)排除洞內(nèi)有害氣體。該線最長(zhǎng)隧道“三百山隧道”位于安遠(yuǎn)—尋烏區(qū)段，且與相鄰的兩座長(zhǎng)隧道連續(xù)設(shè)置，其中小山壩隧道長(zhǎng)約5.11km，三百山隧道長(zhǎng)約10.16km，何屋隧道長(zhǎng)約4.86km，為盡可能提高通過(guò)能力，三座隧道之間分別設(shè)長(zhǎng)灘站、何屋站兩個(gè)會(huì)讓站，車(chē)站的設(shè)置基本靠近洞口。若采用內(nèi)燃牽引方案，由于隧道通風(fēng)增加附加時(shí)分，將造成通過(guò)能力下降。以遠(yuǎn)期為例，該區(qū)段的限制區(qū)間何屋—尋烏區(qū)間，在電力牽引情況下，不考慮隧道通風(fēng)對(duì)區(qū)間通過(guò)能力的影響，平圖能力為45 對(duì)，若采用內(nèi)燃牽引方案，則需考慮隧道通風(fēng)時(shí)間（15～20min），由于會(huì)讓何屋站位于洞口邊緣，將通風(fēng)時(shí)間計(jì)入運(yùn)行圖周期的附加時(shí)分后，則該區(qū)間平圖能力下降至28～32 對(duì)?？梢?jiàn)采用內(nèi)燃牽引方案隧道排風(fēng)時(shí)間對(duì)區(qū)間通過(guò)能力影響較大。

從路網(wǎng)運(yùn)輸協(xié)調(diào)性分析，由于該線是以客為主、兼顧貨運(yùn)的鐵路，內(nèi)燃牽引方案將引起客車(chē)頻繁地?fù)Q掛機(jī)車(chē)作業(yè)，增加作業(yè)環(huán)節(jié)和旅行時(shí)間，且不能滿足電動(dòng)車(chē)組運(yùn)行要求；而電力牽引方案與相鄰路網(wǎng)的協(xié)調(diào)匹配性較優(yōu)，客車(chē)運(yùn)輸作業(yè)環(huán)節(jié)少，對(duì)貨車(chē)而言，由于其行車(chē)量不大，且為摘掛列車(chē)，本身需要在瑞金、梅州站貨場(chǎng)甩掛作業(yè)，影響不大。

綜上所述，該線所經(jīng)地區(qū)地形條件復(fù)雜，長(zhǎng)大隧道較多，最長(zhǎng)隧道超過(guò)10km，內(nèi)燃牽引方案即使考慮設(shè)置通風(fēng)設(shè)備，隧道內(nèi)空氣質(zhì)量難以達(dá)到列車(chē)安全運(yùn)營(yíng)的條件，對(duì)司乘人員和旅客的安全造成威脅，且隧道通風(fēng)對(duì)通過(guò)能力影響較大；從國(guó)家政策的符合性和鐵路競(jìng)爭(zhēng)力分析，電力牽引方案是最合適的選擇；從換算工程運(yùn)營(yíng)費(fèi)比較，盡管采用內(nèi)燃牽引方案費(fèi)用經(jīng)濟(jì)性略好，但考慮到該線以客運(yùn)為主的特點(diǎn)，采用電力牽引客車(chē)在該線兩端無(wú)須換掛機(jī)車(chē)，有利于提高客運(yùn)效率和服務(wù)質(zhì)量，貨車(chē)較少，且為摘掛，兩端本身有技術(shù)作業(yè)，影響不大，無(wú)須特意為貨車(chē)采用內(nèi)燃牽引。故客貨列車(chē)均采用電力牽引方案，從運(yùn)輸安全性、國(guó)家政策符合性、鐵路競(jìng)爭(zhēng)力、運(yùn)輸組織和路網(wǎng)協(xié)調(diào)性等方面綜合比較為最優(yōu)選擇。因此，此次研究推薦采用電力牽引方案。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為了合理調(diào)節(jié)京九鐵路干線運(yùn)輸能力、增強(qiáng)路網(wǎng)運(yùn)輸能力和靈活性、優(yōu)化和完善區(qū)域路網(wǎng)布局，建議新建瑞金至梅州鐵路等級(jí)為國(guó)家I 級(jí)鐵路；考慮沿線客貨流量不大建議正線數(shù)目為單線；經(jīng)工程投資、時(shí)間目標(biāo)適應(yīng)性分析，路網(wǎng)時(shí)速匹配性等方面綜合分析，速度目標(biāo)值推薦采用160km/h；從運(yùn)輸安全性、國(guó)家政策符合性、鐵路競(jìng)爭(zhēng)力、運(yùn)輸組織和路網(wǎng)協(xié)調(diào)性等方面綜合比較推薦采用電力牽引方案，即新建瑞金至梅州鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)推薦采用速度目標(biāo)值為160km/h 的電力牽引國(guó)家I 級(jí)單線鐵路。