太錫鐵路藍(lán)錫段提速改造方案研究

林海波

(中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司，北京 100055)

1 概述

太錫鐵路(太子城—錫林浩特)南起崇禮鐵路太子城站，途經(jīng)張家口市崇禮區(qū)、張北縣、沽源縣，錫林郭勒盟正藍(lán)旗，北至錫林浩特市，線路全長386.5 km，其中太子城至正藍(lán)旗段線路長181.3 km(為新建線路)，利用既有錫多鐵路正藍(lán)旗至錫林浩特提速改造段長205.2 km。全線橋梁總長11.8 km/14座、隧道總長46.1 km/15座，橋隧比為14.98%。

本項目共設(shè)車站16座，其中新建車站4座，分別為崇禮站、戰(zhàn)海站、沽源站、塞北管理區(qū)站；改建既有車站9座，分別為黑城子站、正藍(lán)旗站、阿都呼都格站、桑根達來北站、烏日圖站、白音庫倫站、灰騰梁站、貝力克站、錫林浩特站；預(yù)留車站3座，為堡東溝站、西辛營站、小馬場站。

2 自然特征

2.1 地形地貌

沿線所經(jīng)地貌單元主要為燕山中山區(qū)、壩上—蒙古高原、沖洪積平原區(qū)、渾善達克沙地。其中沖洪積平原區(qū)主要位于正藍(lán)旗及錫林浩特市附近，分別為閃電河和錫林郭勒河沖洪積平原，地形平坦，地勢開闊，高程為950～1 000 m，相對高差<50 m。

2.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)

(1)地層巖性

沿線從新生界到古生界地層均有出露，本線第四系松散堆積層主要分布于西辛營至正藍(lán)旗段閃電河河谷階地及兩岸丘陵區(qū)、正藍(lán)旗及錫林浩特市附近沖洪積平原區(qū)、渾善達克沙地，以及山區(qū)河谷、丘間寬谷區(qū)；基巖主要出露于燕山中山區(qū)以及白音庫倫至錫林浩特段玄武巖臺地段。

(2)水文地質(zhì)

沿線地表徑流主要有閃電河、洋河、清水河、小清水河、灰騰河、錫林郭勒河，沿線地下水受地形地貌、地層巖性、區(qū)域構(gòu)造、古地理環(huán)境及氣象、水文等因素影響和制約，按含水介質(zhì)及貯存條件劃分為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩類。

2.3 風(fēng)景區(qū)、自然保護區(qū)、文物古跡的影響

本項目所在地生態(tài)環(huán)境良好，分布有眾多環(huán)境敏感區(qū)，主要有渾善達克沙地柏自然保護區(qū)、錫林郭勒草原國家級自然保護區(qū)、河北壩上閃電河濕地公園、正藍(lán)旗上都河國家濕地公園、正藍(lán)旗桑根達來鎮(zhèn)飲用水水源保護區(qū)、金界壕以及元上都遺址、一棵樹水源地保護區(qū)等。

3 藍(lán)錫段提速改造方案研究

3.1 既有線概況

錫多鐵路錫桑段2002年8月建成通車，桑藍(lán)段2005年底建成通車；錫多線自2009年開始進行復(fù)線自閉擴能改造，其中錫桑段2011年9月完成復(fù)線自閉改造并開通運營，桑藍(lán)段復(fù)線2013年10月完成自閉改造并開通運營。

3.2 客貨運量預(yù)測

根據(jù)通道客貨運需求預(yù)測，太子城—崇禮段研究年度動車組對數(shù)(旺季)為近期25對/日、遠(yuǎn)期35對/日、奧運期24對/日；崇禮—正藍(lán)旗段研究年度客車對數(shù)(旺季)為近期13對/日、遠(yuǎn)期20對/日；正藍(lán)旗—錫林浩特段研究年度貨流密度為近期6 530萬t、遠(yuǎn)期7 933萬t，貨車對數(shù)為近期61對/日，遠(yuǎn)期68對/日，客車對數(shù)(旺季)為近期18對/日、遠(yuǎn)期26對/日；正藍(lán)旗—錫林浩特段行車量共計近期79對/日，遠(yuǎn)期94對。預(yù)測客貨運需求及研究年度行車量情況見表1。

表1 太子城—錫林浩特段客貨行車量

3.3 功能定位

目前，錫林郭勒盟進京通道為錫多、多豐鐵路和在建虎豐鐵路，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低，能力緊張，不能滿足地區(qū)快速進京需要；與自治區(qū)首府呼和浩特主要通過錫多、集通、集包鐵路進行交流，旅行速度不高。本線的建設(shè)，對于構(gòu)建錫林郭勒盟進京快速客運網(wǎng)絡(luò)，形成錫林郭勒盟與呼和浩特市快速客運通道，豐富和擴展京張鐵路作為內(nèi)蒙古自治區(qū)進京主通道的功能，以及進一步形成內(nèi)蒙古自治區(qū)東西向客運通道等具有重要意義。

3.4 能力適應(yīng)性分析

根據(jù)本線客貨運需求預(yù)測，正藍(lán)旗至錫林浩特段研究年度貨流密度為近期5 775～6 530萬t、遠(yuǎn)期6 714～7 933萬t，貨車對數(shù)為近期52～61對/日，遠(yuǎn)期57～68對/日，客車對數(shù)(旺季)為近期14～18對/日、遠(yuǎn)期21～26對/日，其中動車組列車對數(shù)為10對、16對，正藍(lán)旗至錫林浩特段行車量共計近期66～79對/日，遠(yuǎn)期78～94對/日，既有錫多線研究年度能力可以滿足運量需求。

3.5 動車組列車與煤炭列車共線運行可行性分析

正藍(lán)旗—錫林浩特段既有桑錫、桑多線能力可以滿足研究年度通道客貨運輸需求。對既有桑錫、桑多線進行電化改造，采用動車組、普速客車與煤炭列車共線運行的運輸組織模式復(fù)雜，動車組列車需要降速運行；若采用客貨共線200 km/h的標(biāo)準(zhǔn)，受貨物列車共線運行的影響，車站道岔區(qū)的維護工作量較大。本段初近期動車組行車量較小(初期8對，近期10對)，借鑒漢丹線(武漢至襄陽)、包西線(包頭至延安)、達成線(成都到達州)等客貨共線區(qū)段已開行動車組的相關(guān)運營經(jīng)驗，動車組列車在既有錫多線按160 km/h及以下速度運行在技術(shù)上基本可行。

3.6 提速改造方案比選

從功能定位及客貨運需求角度分析，本項目可以利用既有錫多線進行電化改造，或者新建一條單線客專。利用既有錫多線進行電化改造提速至200 km/h，雖運行時分最少，但改建量最大，線下工程利用率低，增加投資量較大，而且動車組列車與煤炭列車共線運行速度不宜超過160 km/h。因此，分別研究了現(xiàn)狀120 km/h電化方案、全線提速160 km/h方案、分段提速160 km/h方案；此外，為避免動車組列車與貨物列車共線運行產(chǎn)生的安全風(fēng)險，根據(jù)客運量水平，分別研究了新建單線160 km/h方案、新建單線200 km/h方案。

(1)既有線概況

既有錫林浩特至正藍(lán)旗鐵路沿線設(shè)正藍(lán)旗、阿都呼都格、桑根達來北、烏日圖、白音庫倫、灰騰梁、貝力克、錫林浩特8個車站。正藍(lán)旗至白音庫倫段采用單機牽引，限坡為6‰，白音庫倫至錫林浩特采用雙機牽引，限坡為12‰，旅客列車設(shè)計行車速度為120 km/h，既有線線路平面特征見表2。

表2 既有線線路平面特征

(2)方案說明

①方案Ⅰ：現(xiàn)狀120 km/h電化方案

維持既有鐵路平、縱斷面條件，對其進行電氣化改造，同時對軌道和通信、信號、信息等站后設(shè)施進行適應(yīng)性調(diào)整，動車組降速至120 km/h速度運行，該方案利用既有線長204.378 km。

②方案Ⅱ：全線提速160 km/h方案

在方案Ⅰ基礎(chǔ)上，對藍(lán)錫鐵路全線進行提速改造。正藍(lán)旗至輝騰梁提速至160 km/h，線路長153.027 km；其中下行線利用段長29.493 km、撥道段長68.650 km、雙繞地段長31.155 km、改建段長23.729 km；上行線利用段長68.596 km、撥道段長31.446 km、雙繞地段長31.155 km、改建段長21.829 km。輝騰梁至錫林浩特提速至160 km/h，線路長52.204 km，其中下行線利用段長2.370 km、撥道段長23.850 km、雙繞地段長20.884m、改建段長5.100 km；上行線利用段長26.170 km、雙繞地段長20.884 km、改建段長5.150 km。方案示意見圖1。

③方案Ⅲ：分段提速160 km/h方案

在方案Ⅱ基礎(chǔ)上，對既有藍(lán)錫鐵路按既有線平縱斷面特征、地形條件進行分段提速：對于地形條件較好，提速改造工程量較小地段采用160 km/h提速方案，對于地形起伏較大，改造工程量較大地段采用現(xiàn)狀電化方案。經(jīng)對全線地形條件進行分析，正藍(lán)旗至輝騰梁段采用提速至160 km/h方案，輝騰梁至錫林浩特段采用現(xiàn)狀電化方案。方案示意見圖2。

圖1 全線提速160 km/h方案示意

圖2 利用既有線分段提速160 km/h方案示意

④方案Ⅳ：新建單線160 km/h方案

正藍(lán)旗至錫林浩特采用客貨分線，與既有鐵路通道并行新建單線運行動車組列車，新建長度190.01 km，沿線設(shè)正藍(lán)旗、阿都呼都格東、桑根達來南、烏日圖東、白音庫倫西、灰騰梁東、貝力克西、錫林浩特8個車站，最大坡度為30‰，設(shè)計行車速度為160 km/h。既有錫多線維持現(xiàn)狀(內(nèi)燃鐵路)。方案示意見圖3。

圖3 新建單線160 km/h方案示意

⑤方案Ⅴ：新建單線200 km/h方案

在方案Ⅳ基礎(chǔ)上，對新建單線進一步加大半徑，同時對路基、橋梁、隧道線下設(shè)施和站后設(shè)備采用相應(yīng)的200 km/h標(biāo)準(zhǔn)，新建線路188.16 km，沿線設(shè)正藍(lán)旗、阿都呼都格東、桑根達來南、烏日圖東、白音庫倫西、灰騰梁東、貝力克西、錫林浩特8個車站，最大坡度采用30‰。既有錫多線維持現(xiàn)狀(內(nèi)燃鐵路)。

(3)主要工程投資比較

主要工程投資分析見表3。

(4)財務(wù)評價

各方案評價指標(biāo)匯總見表4。

表3 主要工程投資比較

表4 評價指標(biāo)

(5)方案分析和推薦意見

新建單線方案(方案Ⅳ與方案Ⅴ)可避免動車組列車與貨物列車共線運行產(chǎn)生的安全風(fēng)險，但由于單線列車會讓運行，列車平均運行時間較長，工程投資最大，財務(wù)評價最差，不宜采用；現(xiàn)狀電化方案(方案Ⅰ)對既有線改造較少，工程投資最省，但與路網(wǎng)的速度目標(biāo)值不匹配(速度目標(biāo)值過低)，不宜采用；全段提速160 km/h方案(方案Ⅱ)較現(xiàn)狀120 km/h電化方案增加工程投資31.53億元，節(jié)省旅行時間37 min，節(jié)時比為0.85億元/min，該方案雖節(jié)約時間較多，但本線客貨運量水平較低，經(jīng)濟效益較差，也不宜采用；分段提速160 km/h方案(方案Ⅲ)較現(xiàn)狀120 km/h電化方案增加工程投資僅14.97億元，但可節(jié)省旅行時間24 min，節(jié)時比為0.62億元/min，該方案增加投資較少，但節(jié)時效果明顯。因此，推薦采用分段提速至160 km/h方案(方案Ⅲ)，即正藍(lán)旗至輝騰梁提速改造至160 km/h、輝騰梁至錫林浩特維持現(xiàn)狀電化。

4 結(jié)束語

在多個研究比選方案中，現(xiàn)狀電化方案運行時分最長，與錫林浩特進京快速運輸?shù)钠谕嗖钌踹h(yuǎn)；全線提速160 km/h電化方案雖可節(jié)省運行時分37 min，但對既有線改動較大，工程投資較大，財務(wù)評價較差；從路網(wǎng)規(guī)劃布局看，蒙東地區(qū)至呼和浩特、北京間通道內(nèi)缺乏快速客運通路，本項目應(yīng)以建設(shè)錫林浩特至北京的快速客運通道為目標(biāo)，盡可能減少運行時分，而分段提速160 km/h方案可節(jié)省運行時間24 min，并使得經(jīng)濟效益和時間價值得到最大化的發(fā)揮。