欽港支線既有鐵路提速線路平面、縱斷面適應(yīng)性分析

摘要 欽港支線為20世紀90年代研究建成的單線貨運鐵路，線路平面、縱斷面要素均對現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范有一定不適應(yīng)性，欽港支線線路能力現(xiàn)已趨于飽和，為提高運輸效率，減少時間、改造成本，在此根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范最小曲線半徑的相關(guān)計算，研究在不改造既有線路平面、縱斷面的基礎(chǔ)上，全線提速至90 km/h的可行性，并對5個400 m小半徑曲線限速80 km/h進行可行性分析。分析結(jié)果表明：欽港支線平面、縱斷面均能滿足最高運行速度90 km/h，局部限速80 km/h的提速方案。

關(guān)鍵詞 欽港支線；地方鐵路I級；設(shè)計標準；提速論證

中圖分類號 U272 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）19-0025-03

0 引言

2024年1月9日，中國國家鐵路集團有限公司工作會議在北京召開，據(jù)國鐵集團發(fā)布的信息，2023年，國家鐵路完成貨物發(fā)送量39.1億噸，創(chuàng)歷史新高[1]。2019年8月，國家發(fā)展改革委頒發(fā)《西部陸海新通道總體規(guī)劃》[2]，提出強化西部地區(qū)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，擴大既有通道能力，提升運輸能力和物流發(fā)展質(zhì)量效率，作為陸海運輸系統(tǒng)銜接的樞紐，北部灣區(qū)域是西部陸海新通道的核心組成。

欽港支線于20世紀90年代建成通車，為廣西沿海經(jīng)濟開發(fā)和大西南物資出海便捷的新通道，自欽北鐵路欽州東站北海端出岔，向南終至欽州港，線路全長29.31 km，正線橋梁比例為4.4%，正線無隧道，涉及欽州東站普速場、海棠站、欽州港站三個車站。欽港支線為地方鐵路I級，電氣化單線鐵路，設(shè)計速度為80 km/h，目前欽港支線線路能力已趨于飽和，且既有線路平面、縱斷面對于現(xiàn)行規(guī)范有一定不適應(yīng)性。

為提升港口集疏運能力，適應(yīng)欽州港口貨運需求快速增長的需要，欽港支線已開展增建二線擴能改造工程研究，同時為提高既有鐵路的運輸效率，減少時間、改造成本，且根據(jù)廣西北部灣港區(qū)鐵路支線的布局規(guī)劃，既要充分利用既有鐵路資源，做好現(xiàn)有的設(shè)施改建、擴建規(guī)劃，又要更好地處理鐵路建設(shè)與資源消耗、土地利用和生態(tài)環(huán)境保護的關(guān)系[3]。研究在不改造既有線路平面、縱斷面的基礎(chǔ)上，欽港支線既有鐵路最高運行速度提至90 km/h的可行性，其中對5個400 m小半徑曲線進行限速80 km/h，在此僅對線路平面、縱斷面進行運行適應(yīng)性研究分析。

1 既有線概況

1.1 既有線路平面特征

欽港支線線路自欽北線欽州東站北海端出岔，向南上跨南珠東大街、金海灣東大街、蘭海高速，設(shè)海棠站，線路繼續(xù)向南上跨北部灣大道，與楊帆南大道并行至狗埠村向東南上跨G228一級公路后，往南終至欽州港站，正線長度29.310 km。

正線曲線共計22個，總長8.105 km，曲線最小半徑400 m，緩和曲線多集中在30～70 m之間，既有線最短夾直線長度為56.65 m。直線地段長度21.205 km，占線路長度72.35%，曲線22個，長8.105 km，占線路長度的27.65%，全線曲線分布情況如表1所示。

其中半徑400 m的曲線共5個，曲線長度2.188 km，全線曲線占比27.0%；半徑596～605 m的曲線共12個，曲線長度4.326 km，全線曲線占比53.4%；半徑700 m的曲線1個，曲線長度0.307 km，全線曲線占比3.8%；半徑810 m的曲線1個，曲線長度0.302 km，全線曲線占比3.7%；半徑1 000 m的曲線1個，曲線長度0.263 km，全線曲線占比3.2%；半徑1 200 m的曲線2個，曲線長度0.720 km，全線曲線占比8.9%。

1.2 既有線路縱斷面特征

既有限制坡度6‰，超限坡地段1處：6.3‰/855 m，最短坡長為98 m，均位于欽州東普速場至海棠區(qū)段，欽港支線坡段長度如表2所示。

既有線坡長小于200 m的坡段占全線2.28%，200～250 m的坡段占全線2.44%，250～350 m的坡段占全線11.14%，大于350 m的坡段占全線84.14%。

既有線豎曲線半徑小于10 000 m的有6處，占全線設(shè)豎曲線數(shù)量的24%。豎曲線半徑統(tǒng)計如表3所示。

2 線路平面分析評估

2.1 平面曲線

根據(jù)《III、Ⅳ級鐵路設(shè)計規(guī)范》（GB 50012—2012）[4]前言內(nèi)容，原鐵路網(wǎng)中地方鐵路劃分為III、Ⅳ級鐵路，將既有線平面數(shù)據(jù)與《鐵路線路設(shè)計規(guī)范》（TB 10098—2017）[5]和《III、Ⅳ級鐵路設(shè)計規(guī)范》（GB 50012—2012）進行對標分析，17個半徑等于或大于600 m的曲線可滿足90 km/h最小曲線半徑要求。其余5個半徑為400 m的曲線不滿足《鐵路線路設(shè)計規(guī)范》（TB 10098—2017）表5.4.1和《III、Ⅳ級鐵路設(shè)計規(guī)范》（GB 50012—2012）表3.1.2規(guī)定的設(shè)計速度80 km/h困難條件下最小曲線半徑500 m的規(guī)定，需限速80 km/h以下運行。

依據(jù)《鐵路線路設(shè)計規(guī)范》（TB 10098—2017）條文說明5.4.1最小曲線半徑的確定的相關(guān)內(nèi)容，須考慮滿足最高行車速度方面的要求、內(nèi)外鋼軌均磨條件要求、保證運行在曲線上的列車具有一定的抗傾覆安全系數(shù)等三個條件。

（1）滿足最高行車速度方面的要求。

曲線設(shè)置最大超高，且列車以最高行車速度80 km/h通過曲線時，曲線半徑應(yīng)滿足下列不等式：

Rk≥11.8 ?2 max hmax+hqy （1）

式中：Rk——列車最高行車速度要求的曲線半徑（m）；

?max——列車最高行車速度（km/h），采用路段設(shè)計速度，此處取80 km/h；

hmax——最大超高（mm），取150 mm；

hqy——允許欠超高（mm），一般取70 mm，困難取90 mm。

通過計算，最高行車速度要求的曲線半徑Rk一般值為350 m，困難值為320 m。

（2）內(nèi)外鋼軌均磨條件要求。

該線為貨運鐵路，可不考慮旅客舒適度問題，滿足均磨條件應(yīng)符合下列不等式：

Rsj≥11.8?2 max??2 h hqy+hqy （2）

式中：Rsj——舒適與均磨半徑（m）；

?h——貨物列車設(shè)計速度（km/h），與路段設(shè)計速度80 km/h對應(yīng)，此處取50 km/h；

hgy——允許過超高值（mm），一般取30 mm，困難取50 mm。

通過計算，舒適與均磨半徑Rsj一般值為460 m，困難值為330 m。

（3）保證運行在曲線上的列車具有一定的抗傾覆安全系數(shù)。

列車在曲線上運行時的抗傾覆系數(shù)取為3，以及計算參數(shù)根據(jù)列車速度、車輛類型、重車等條件取值，抗傾覆安全系數(shù)要求的最小曲線半徑Ra為340 m。

綜上所述，設(shè)計速度為80 km/h，對應(yīng)列車低速運行速度值為50 km/h，在困難條件下，允許欠超高取90 mm，允許過超高取50 mm，則最高行車速度要求的曲線半徑RK、舒適與均磨半徑Rsj、抗傾覆安全系數(shù)要求的最小曲線半徑Ra分別為320 m、330 m、340 m，故半徑400 m的曲線是可以滿足80 km/h速度運行的要求的，但比經(jīng)濟半徑Rjj?450 m略小。

通過對比Ⅰ、Ⅱ鐵路與Ⅲ、Ⅳ級鐵路線路緩和曲線長度規(guī)定，既有線的緩和曲線長度均能滿足設(shè)計速度80 km/h的困難值，對比情況如表4所示。

2.2 夾直線最小長度

既有線最短夾直線長度為56.65 m，滿足90 km/h要求，夾直線標準對比如表5所示。

3 線路縱斷面分析評估

3.1 坡度與坡長

既有限制坡度6‰。超限坡地段1處：6.3‰/855 m。

根據(jù)到發(fā)線有效長度850 m，坡段長度不宜小于最小坡段長度350 m，既有線最短坡長為98 m，小于350 m坡段數(shù)量為19個，長度為4.649 km，占全線15.86%?！惰F路線路設(shè)計規(guī)范》（TB 10098—2017）6.4.9條“改建既有線和增建第二線的坡段長度在困難條件下可減至200 m”。小于100 m坡段長度僅1段，占全線0.33%，坡度與坡長滿足提速條件。

3.2 豎曲線

既有線豎曲線設(shè)置最小半徑為5 000 m，全線有6處，能夠滿足III、Ⅳ級鐵路60～80 km/h要求，豎曲線對比情況如表6所示。

根據(jù)鐵科院研究，豎曲線半徑由旅客舒適性要求控制，即受列車運行于豎曲線產(chǎn)生豎向離心加速度ash限制的最小豎曲線半徑根據(jù)下列公式計算[5]：

Rsh=?2/（3.62[ash]） （3）

式中Rsh——豎曲線半徑（m）；

[ash]——乘客舒適度允許的豎向離心加速度（m/s2），取值一般為0.4 m/s2，困難為0.5 m/s2。

通過計算，豎曲線半徑5 000 m可以滿足90 km/h的速度要求，有條件的地段，建議豎曲線半徑改為10 000 m，改善運行條件。

4 結(jié)論及建議

（1）欽港支線平面曲線半徑400 m段落中，以最高行車速度80 km/h要求的曲線半徑RK、舒適與均磨半徑Rsj、抗傾覆安全系數(shù)要求的最小曲線半徑Ra分別為320 m、330 m、340 m，故半徑400 m的曲線是可以滿足80 km/h速度運行的要求，但比經(jīng)濟半徑Rjj?450 m略小。

（2）通過對比Ⅰ、Ⅱ鐵路與Ⅲ、Ⅳ級鐵路線路緩和曲線長度規(guī)定，欽港支線既有線的緩和曲線長度均能滿足設(shè)計速度80 km/h的困難值。

（3）欽港支線既有線最短夾直線長度為56.65 m，滿足運行速度90 km/h要求。

（4）欽港支線既有線縱斷面能滿足最高設(shè)計速度90 km/h運行要求，但條件允許情況下，建議豎曲線半徑為5 000 m地段改為10 000 m，改善運行條件。

（5）欽港支線提速需要根據(jù)具體行車速度調(diào)整對應(yīng)部分曲線的軌道超高，并對線路進行補強，解決既有病害，保證線路穩(wěn)定性。

參考文獻

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[3]楊長帥，徐章能，胡英婕.廣西北部灣港區(qū)鐵路支線布局規(guī)劃研究[J].鐵道運營技術(shù)，2014（3）：60-63+66.

[4]III、Ⅳ級鐵路設(shè)計規(guī)范：GB 50012—2012[S].北京：中國計劃出版社，2012.12.

[5]鐵路線路設(shè)計規(guī)范：TB 10098—2017[S].北京：中國鐵道出版社，2017.12.

收稿日期：2024-04-01

作者簡介：麥藝馨（1993—），女，碩士研究生，工程師，研究方向：鐵路線路、公路路線設(shè)計。