通霍鐵路擴能改造局部線路方案研究

□黃政斌

通霍鐵路擴能改造局部線路方案研究

□黃政斌

通霍鐵路；擴能改造；線路方案比選

一、概述

通（遼）霍（林河）鐵路位于內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市和興安盟境內(nèi)，南起通遼站，經(jīng)由通遼市、科爾沁左翼中旗、扎魯特旗、科爾沁右翼中旗，終點至霍林河站，既有線全長416.6公里。通霍線是東北路網(wǎng)的重要組成部分，是東北西部地區(qū)一條主要的鐵路支線，也是連接全國五大露天煤礦之一的內(nèi)蒙古霍林河煤礦和東北地區(qū)的一條運煤專線。

通霍鐵路西接霍林河煤礦，東連通遼鐵路樞紐。既有單線條件下，2008年通霍線外運煤炭已達4 300萬噸，2009年既有區(qū)段通過能力及輸送能力見表1所列。

表1 通霍線既有通過能力及輸送能力表

隨著煤炭運量的迅猛增長，通霍線的貨流密度也在大幅度增加，而目前通霍線為單線，技術(shù)條件差，且其牽引定數(shù)較低，線路的通過能力較小，不能滿足和適應(yīng)霍林河煤炭運量迅速增長的需要。研究年度本線將同時銜接錫烏線、珠珠線及霍白線，遠景輸送能力為9 000萬噸，目前通霍鐵路的運輸能力將遠遠不能滿足運輸發(fā)展的需要，必須進行擴能改造。

二、通霍鐵路擴能改造

目前，通霍鐵路由于區(qū)間通過能力嚴重不足，沈陽鐵路局加大運輸組織力度進行生產(chǎn)力布局調(diào)整，采取建設(shè)戰(zhàn)略裝車點、提高牽引質(zhì)量、開行組合列車（萬噸列車）、能力緊張的個別車站到發(fā)延長等挖潛擴能多項措施，積極解決運量與運能不足的矛盾。但這仍無法滿足運量的快速增長，單線區(qū)間能力不足已成為本地區(qū)客貨運輸?shù)摹捌款i”。根據(jù)通霍鐵路的現(xiàn)狀，全線要進行擴能改造，主要技術(shù)標準為：鐵路等級為Ⅰ級；正線數(shù)目為雙線；限制坡度為上行4‰、下行6‰；牽引種類為內(nèi)燃機（預(yù)留電化條件）；機車類型為DF系列；牽引質(zhì)量為5000噸（部分10 000噸）；到發(fā)線有效長度為1 050米（部分1 700米）；最小曲線半徑為一般800米（困難段為600米）；閉塞類型為自動閉塞。

杜爾基至哈日努拉段（K236+030.42至K364+695.7）既有線路長128.678公里，既有車站10座，本次擴能改造保留車站4座，分別為杜爾基、吐列毛杜、西哲里木和哈日努拉。本段既有大橋6座、中橋5座，其中都爾吉花大橋為13孔32米梁橋；本段既有隧道2座（共計886.5延長米），其中既有好力套高隧道640延長米。本段線路地勢為低山丘陵區(qū)，線路沿霍林河兩岸布置。此段小半徑曲線比較集中，曲線總數(shù)為95個，總長度為47.272公里，占本段線路長度的36.8%。既有線最小曲線半徑為399米，最短夾直線長度為37.45米。既有線線路平面特征見表2所列。

表2 既有線線路平面特征表

三、局部線路擴能改造方案

通霍鐵路杜爾基至哈日努拉段位于科爾沁右翼中旗，沿線地形為低山丘陵區(qū)，為大興安嶺南支余脈，地形起伏，多被剝蝕成平緩的圓頂山，基巖多裸露，駝峰狀山脊綿亙起伏在科爾沁草原上，既有線路沿山間的霍林河寬廣的河谷、階地及平緩的山前緩坡行進，依山傍水，溯流而上，局部穿行于山間。杜爾基至哈日努拉段線路受地形條件、文物古跡等限制，線路迂回曲折，本次擴能改造通過分析既有線路設(shè)備狀況，結(jié)合沿線地形、地貌、地質(zhì)條件及小半徑曲線分布情況和改造工程量的大小，首先對該段進行不同速度目標值進行方案比選，然后在線路速度目標值比選結(jié)果上進行線路走向、隧道方案等方面的深入研究探討，并對各方案從技術(shù)、經(jīng)濟、線路運營養(yǎng)護維修等方面進行綜合分析研究比較后，最終確定推薦方案。

1.速度目標值方案比選

（1）Ⅰ方案：維持既有小半徑曲線方案。從表2得知，本段曲線半徑為400米的地段有5處，Ⅰ方案根據(jù)工程難易程度既有線保留了1處400米半徑，其余地段既有線及增建的第二線按R≥450米進行設(shè)計。改建后線路長度127.865公里，改建曲線4處；新建單線橋18座共計1168.4單延米，其中單線大橋3座共計678.8單延米；新建單線隧道1座640單延米；新征用地839畝。本方案工程投資為39 433萬元（見表3所列）。通霍鐵路全線擴能改造速度目標值以不小于100公里/小時為主，Ⅰ方案多數(shù)地段局部限速80公里/小時，雖然本方案既有線改建最少、投資最省，但是本方案平面條件沒有得到較大的改善，旅客列車設(shè)計行車速度較低，運營支出大，市場競爭能力及經(jīng)濟效益提高不大，并且線路曲線半徑較小，二次改造難度大。

表3 杜爾基至哈日努拉方案比較表

（2）Ⅱ方案：提速至100公里/小時方案。Ⅱ方案最小曲線半徑按R≥600米設(shè)計，改建線路長度43.45公里，改建曲線46處，改建后線路長度127.868公里。新建單線橋12座共計952.1單延米，其中單線大橋3座共計678.8單延米；新建雙線橋5座共計233.7雙延米；新建雙線隧道2座共計905雙延米；新征用地1 229畝。本方案工程投資為55 412.1萬元。通霍鐵路以貨運為主、客運為輔，Ⅱ方案適度提高了既有線技術(shù)標準，線路平面條件得到了改善，并且滿足通霍鐵路擴能改造速度目標值的標準。Ⅱ方案線路長度較I方案縮短0.79公里，工程投資較Ⅰ方案僅增加15 979.1萬元。

（3）Ⅲ方案：提速至120公里/小時方案。研究范圍的相鄰區(qū)段：通遼北至杜爾基段（K16+100至K236+030.42）和哈日努拉至霍林河段（K364+695.7至K417+600），速度目標值均為120公里/小時，因此對本段研究120公里/小時速度目標值方案是必要的。Ⅲ方案最小曲線半徑按R≥800米設(shè)計，改建線路長度69.40公里，改建曲線61處，改建后線路長度126.412公里。新建單線橋5座共計275.2單延米，其中單線大橋1座183.3單延米；新建雙線橋9座共計3 678.0雙延米，其中雙線特大橋2座共計2 106.6雙延米，雙線大橋4座共計1 469.9雙延米；新建雙線隧道2座共計900雙延米；新征用地1 734畝。本方案工程投資為76 275.5萬元。Ⅲ方案線路平面條件得到了較大的改善，速度目標值與相鄰區(qū)段一致。但是從既有線路技術(shù)條件來看，既有曲線近70%均不滿足本方案的要求，全部需要改建，既有線廢棄較多。再者本段處于丘陵地區(qū)，霍林河穿行于山間，河谷階地發(fā)育，線路雙繞地段多數(shù)以橋代路，工程投資太大。并且改建線位與既有線的交叉干擾次數(shù)最多，施工難度大。

（4）推薦意見。首先，維持既有小半徑曲線方案，既有線改建最少，投資最省。但是本方案平面條件沒有得到較大的改善，運營支出大，旅客列車提速不明顯，經(jīng)濟效益較差。其次，提速至100公里/小時方案，線路平面條件得到了改善，線路長度較I方案縮短0.79公里，線路技術(shù)標準、工程投資適中。但是本方案較Ⅰ方案施工干擾大，投資多15 979.1萬元。再次，提速至120公里/小時方案，線路平面條件得到了較大的改善，線路長度較I方案縮短2.41公里，并且與相鄰區(qū)段速度目標值匹配。但是本方案既有線廢棄較多，施工干擾最大，征地拆遷量最大，新建2座雙線特大橋，工程投資最大，分別較Ⅰ方案和Ⅱ方案增加投資36 842.5萬元和20 863.4萬元。綜上分析，Ⅲ方案雖然設(shè)計速度與相鄰區(qū)段匹配，但既有線廢棄較多，工程投資大，投資效益低；I方案利用既有線最多，工程投資最省，但是鐵路技術(shù)標準較低，二次改造困難；Ⅱ方案合理利用既有線路，工程投資適中，經(jīng)濟效益好。考慮本線以貨運為主的特點，對列車運行速度要求不高，Ⅱ方案可滿足本次擴能改造的需要，故最終推薦Ⅱ方案：提速100公里/小時方案。

2.局部線路方案比選

研究范圍內(nèi)K305+500～K309+500段，結(jié)合地形條件、既有線路平面條件及隧道現(xiàn)狀，在既有好力套高隧道位置分別研究了新建單線隧道方案和新建雙線隧道方案。

（1）Ⅰ方案：提速至100公里/小時單線隧道方案（利用既有隧道）。Ⅰ方案利用既有線好力套高隧道，將隧道入口側(cè)R＝399米小半徑曲線改為半徑600米，并引起一段繞行改線。新增二線隧道平行于既有線右側(cè)30米，利用既有線改建空間順接至右線上（如圖1所示）。本方案線路長度3.89公里；新增單線隧道1座640單延米；新增單線橋5座共計938.5單延米，其中單線大橋2座共計816.8單延米；新征用地158畝。工程投資9 253.4萬元（見表4所列）。Ⅰ方案充分利用了既有隧道設(shè)備，隧道長度比雙線隧道方案短265米，隧道施工工期短。但是本方案線型較差，兩線分開不利于線路養(yǎng)護維修，線路較Ⅱ方案長110米；本方案穿越住宅區(qū)，引起的橋涵工程量和征地拆遷量較大；并且本方案新建二線與既有線交叉，K307+078處的橋梁需右線過渡才能施工，施工周期長；而且單線隧道施工對既有線運營干擾大。

圖1 提速至100公里/小時單、雙線隧道方案比選線路平面圖

表4 提速至100公里/小時單、雙線隧道方案比較表

（2）Ⅱ方案：提速至100公里/小時雙線隧道方案。為改善線路平面條件，并且減少征地拆遷工程，Ⅱ方案廢棄既有單線隧道，在既有線右側(cè)一次修建2座雙線隧道。本方案線路總長3.78公里；新增雙線隧道2座共計905延米；新增雙線橋1座25.36延米；新征用地33畝。工程投資9 254.7萬元。Ⅱ方案線路順直，線路較Ⅰ方案短，有利于線路養(yǎng)護維修。而且新建線路與既有線無交叉，雙線隧道施工過渡方便，對既有線運營干擾小。雖然本方案新增隧道比Ⅰ方案長280米，但是橋涵工程量較少，工程投資較I方案差別不大，并且征地拆遷量較少。

（3）推薦意見。提速至100公里/小時單線隧道方案，充分利用了既有隧道設(shè)備，隧道施工工期短。雖然本方案新增隧道長度較Ⅱ方案短，隧道部分工程投資較Ⅱ方案節(jié)省3 405.8萬元，但是本方案橋涵工程量較Ⅱ方案增加2 841.5萬元，征地拆遷量較Ⅱ方案大，總的工程投資較Ⅱ方案基本持平。提速至100公里/小時雙線隧道方案，雖然廢棄了既有單線隧道，但是本方案線路平面條件好，征地拆遷量少，施工過渡方便，施工干擾小，并且工程投資僅較I方案增加1.3萬元。綜合分析，兩個方案投資接近，單線隧道方案雖然利用了既有隧道，但綜合考慮線路平面條件、施工過渡及干擾、征地拆遷等因素，本次最終推薦Ⅱ方案：提速至100公里/小時雙線隧道方案。

既有鐵路擴能改造，特別是山區(qū)鐵路增建二線，既有線小半徑曲線較多，應(yīng)結(jié)合線路客貨運量、線路主要用途、沿線地形條件、既有線現(xiàn)狀等因素，進行多方案比選。對于長大線路，應(yīng)因地制宜的分段確定鐵路的技術(shù)標準。以貨運為主的鐵路，擴能改造方案速度目標值宜以120公里/小時為主、100公里/小時為輔。但對于既有小半徑曲線集中、改造困難的區(qū)段，在滿足運輸要求的前提下，可適中選擇改造速度目標值方案，既使得工程投資合理，避免大拆大改，又能明顯改善鐵路技術(shù)標準，避免二次改造。對于重點工程的局部改造方案，在工程投資相差不大的情況下，應(yīng)根據(jù)線路的改善程度，并結(jié)合工程的施工難易及對既有線干擾程度，合理選擇擴能改造方案。

（作者單位：沈陽鐵道勘察設(shè)計院有限公司）

10.3963/j.issn.1006-8864.2014.12.028