新建集包三四線與既有線運輸分工研究

楊軍民

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司,西安 710043)

1 項目概況

1.1 既有線

京包線集寧至包頭段于解放前分段修建,其中集寧至呼和浩特段始建于1915年,1921年通車；呼和浩特至包頭段于1921年興建,1923年建成通車。呼和浩特鐵路局于2000年～2003年對集呼段小半徑曲線進行了改造,旅客列車速度提高到120 km/h,2008年電氣化改造完成。為雙線自動閉塞鐵路,線路全長321.01 km,屬呼和浩特鐵路局管轄。車流以大宗煤炭、礦石、鋼材、石油等直達車流為主。

1.2 新建三四線

新建三四線基本沿集包既有線平行布設。線路位于呼和浩特鐵路局管內,東起內蒙古自治區烏蘭察布市,西至內蒙古自治區包頭市,途經自治區首府呼和浩特等市、旗,集寧南站至包頭站全長301.06 km。新建三四線與既有線構成四線,形成大能力客貨運輸通道,對加快我國西北、華北、東北區際間的客貨交流,大幅度提高鐵路煤炭運輸能力,適應內蒙古自治區的經濟發展,完善路網結構,均具有十分重要的意義。

2 京包蘭通道功能與定位

旅客運輸：承擔京、津、晉北、冀北與內蒙西部、寧夏和甘肅地區的旅客交流,同時兼顧部分西北地區與華北、東北地區通過客流,以長途旅客為主。

貨物運輸：主要承擔西北四省區(含西藏)、蒙西與京津、東北、冀東、冀北、山西北部地區的物資交流,煤炭占本通道貨運量的60%,主要承擔烏海地區、策克口岸、晉北、蒙西和陜西北部的煤炭外運量。

集包三四線屬京包通道西段,京包通道是我國路網中起骨干作用的主通道之一,是我國十大煤炭基地大同基地、神府基地煤炭外運的重要通道之一,是我國北部橫貫東西,聯結西北、華北、東北地區的一條重要運輸通道,是實現大秦線4億t擴能的后方通道之一。因此,京包蘭通道是服務地方為主的快速客運通道,同時承擔大量的貨物運輸任務,定位為客貨并重大能力運輸通道。

3 集寧至包頭段建設目標

3.1 客貨運輸需求

(1)客運需求

本段是北京—呼和浩特、包頭的快速客運通道的組成部分,北京—集寧將形成高標準的客運通道,速度目標值為200 km/h。北京至包頭公路旅行時間7 h左右,為增強鐵路與公路運輸的競爭能力,鐵路旅行時間應控制在6.5 h,則本段旅行時間在2.5 h以內,考慮與北京—集寧段相匹配,因此速度目標值應為200 km/h。

(2)貨運需求

本段承擔大量的煤炭、焦炭、石油、鋼鐵等大宗貨物運輸,而且絕大部分運往大秦線。大秦線為重載運輸,目前開行列車種類為1萬t單元列車和2萬t、1萬t的組合列車,因此,本段煤炭專列的運輸組織需滿足大秦線煤炭集運的要求,本段應組織重載運輸。

3.2 重載列車開行方案

我國既有路網中的京滬、京廣、隴海等客貨繁忙干線均開行牽引質量5 000 t的貨物列車,具有成熟的運營經驗和較高的安全性,而1萬t重載列車的開行目前僅有大秦、北同蒲等煤運專線或以煤運為主的線路,客貨繁忙干線組織開行1萬t列車尚無先例,也無成熟的相關研究成果可供借鑒。雖然開行重載列車對線路的要求與開行160、200 km/h旅客列車對線路的要求有基本相同之處,如要求的無縫線路、Ⅲ型混凝土軌枕、Ⅰ級道砟、重型(60 kg/m及以上)高強度耐磨鋼軌等,但開行1萬t重載列車線路單位時間通過總重增加,對線路的破壞加快。以大秦線為例,據統計,2003年9月至2004年4月,大秦線茶塢工務段重車線發生鋼軌重傷347處,其中焊縫254處,而2003年1～8月相同地段僅發生重傷鋼軌132處,二者相比增加162.9%。由此可見,單位時間通過總重增加,特別是貨物列車軸重增加后對線路鋼軌的磨耗及線路平順性的保持具有較大的影響,線路養護維修工作量增大,從而會影響旅客列車安全。考慮到客貨共線繁忙線路上組織開行1萬t列車存在諸多問題,尚不具備可靠依據和充分的運營實踐資料,客貨共線鐵路貨物列車牽引質量按5 000 t考慮。

3.3 建設目標

從客貨運輸需求分析,集寧至包頭段是服務地方為主的輔助客運通道,對貨運的要求是大能力通道,應形成四線格局,運輸組織研究的重點是確定新建雙線的建設標準,既有線與新建線合理分工,使2條雙線鐵路共同完成客運速度目標值不低于200 km/h、貨運輸送能力不低于1.6億t的運輸要求。

4 新建集包三四線與既有線運輸分工方案

4.1 分工原則

新建三四線與既有線共同組成集包間鐵路運輸通道,滿足貨運大能力、客運高速度的運輸需求,通道整體以貨運為主。運輸分工的基本原則是滿足速度目標值的要求,減少客貨列車速差對行車的影響,合理利用兩線運輸能力。

4.2 分工方案

(1)方案Ⅰ：新建客運專線雙線鐵路

建設標準：新建客運專線速度目標值200 km/h,到發線有效長700 m；既有線電化,延長車站到發線有效長至1 050 m。

運輸分工：新建線為客運專線,承擔旅客列車運輸；既有線承擔全部貨物列車,為照顧沿線旅客乘降，在既有線安排開行少量客車。

新建客運專線投資大而利用率低,經濟效益差,既有線能力飽和,遠期運能不足。

(2)方案Ⅱ：新建貨運專線方案

建設標準：新建貨運專線,車站到發線有效長1 700 m；既有線電化、提速,延長車站到發線有效長至1 050 m。

運輸分工：既有線開行全部旅客列車及快運、摘掛等少量貨物列車,新建線為貨運專線,開行1萬t、5 000 t貨物列車。

本方案兩線能力均能滿足需要,新建線為貨運專線可開行1萬t列車,總的輸送能力最大、運營費也最低,但為滿足快速客運通道的客運需求,既有線需進行提速改造。集呼既有線坡度大、半徑小,改建工程巨大,投資巨大。方案總體經濟性較差。

(3)方案Ⅲ：新建客貨共線雙線鐵路

建設標準：新建速度目標值200 km/h雙線,到發線有效長1 050 m；既有線電化改造,延長車站到發線有效長至1 050 m。

運輸分工：新建線客貨并重,開行絕大部分客車、快運及部分5 000 t貨物列車；既有線以貨為主,開行大量5 000 t貨物列車以及少量客車、摘掛和4 000 t貨物列車。

新建線以客為主、開行部分5 000 t貨物列車,既有線以5 000 t煤炭為主,兩線能力利用率均衡,運輸組織靈活性好。一次新建高標準客貨共線鐵路,施工對既有線運營干擾較小。

4.3 方案綜合比選及推薦意見

方案Ⅰ不適應本段運輸能力需求,予以放棄。

(1)從運輸質量及能力適應性分析

從運輸質量方面分析,方案Ⅱ和方案Ⅲ兩方案線路長度相差不大、速度目標值相同,客貨旅行時間差別不大,均能滿足時間目標值要求。兩方案研究年度通道能力適應性見表1。

表1 各方案研究年度通道能力適應性

(2)工程投資、運營成本及經濟效益

方案Ⅱ雖運營成本較低,但新建一條雙線的同時需對既有線全線提速改造,工程投資最大且既有線廢棄工程多,經濟性最差。方案Ⅲ與方案Ⅳ運營成本相當,工程投資最省,較方案Ⅱ少9.56億元。

(3)施工對運營干擾、建設時機及工期

方案Ⅱ雖新建一條雙線,但仍需對既有線提速改造,改造工程量大、工期長,施工對運營的干擾大,而方案Ⅲ則完全新建一條雙線,既有線只進行電化擴能,施工簡單、工期短,施工對運營干擾最小。進一步分析,本段是大秦線重要的后方通道,對既有線大動干戈,勢必影響大秦線輸能目標的實現,方案Ⅱ建設時機及工期不能適應本段貨物運輸的需求。

(4)路網發展、運輸組織靈活性

方案Ⅲ運輸組織具有一定的靈活性,方案Ⅱ則相對較差。方案Ⅲ在集寧至包頭間一次新建高標準雙線,既有線可視移動設備技術進步情況,適時將牽引質量提高到1萬t,對路網發展適應性最佳。

4.4 研究結論

綜合分析,推薦采用分工方案Ⅲ,即新建三四線為客貨共線鐵路,既有線現狀電化改造,以貨為主。

[1]鐵科技[2004]78號，鐵路主要技術政策[S].

[2]GB50090—2006，鐵路線路設計規范[S].

[3]中鐵第一勘察設計院集團有限公司.新建鐵路集寧至包頭三四線預可行性研究[R].西安：2006.

[4]中鐵第一勘察設計院集團有限公司.新建鐵路集寧至包頭三四線可行性研究[R].西安：2007.

[5]浦偉斌.客貨共線鐵路開行重載列車的可行性研究[R].蘭州：蘭州交通大學,2006.