中吉烏鐵路吉國境內(nèi)段主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選擇

鄭小康

(中交鐵道勘察設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100000)

中吉烏鐵路吉國境內(nèi)段主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選擇

鄭小康

(中交鐵道勘察設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100000)

以中吉烏鐵路吉國境內(nèi)段鐵路為例，就主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選擇進(jìn)行研究分析。

鐵路 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 選擇

1 項(xiàng)目概況

中吉烏國際鐵路位于中國西部新疆及中亞地區(qū)。其中吉爾吉斯斯坦境內(nèi)新建線路248 km，利用既有線28 km。本段鐵路起自吐爾尕特口岸，沿察提爾庫里湖南岸向西至圖茲別里山口，折向西北經(jīng)阿爾帕河河谷、切特爾庫利凹地到達(dá)費(fèi)爾干納山，以多座長大隧道穿越費(fèi)爾干納山后，進(jìn)入古噶拉特河河谷，沿古噶拉特河、闊古阿拉特河至巴吉什，而后伴著既有鐵路接至賈拉拉巴德站，再沿既有鐵路經(jīng)卡拉蘇到達(dá)終點(diǎn)烏茲別克斯坦的安集延站。

線路貫通后將形成起自中國沿海城市連云港，經(jīng)中亞至歐洲的第二亞歐大陸橋的南部通道，是東亞通往中亞、西亞和南歐國家新的便捷通道，在國際路網(wǎng)中具有十分重要的意義。

本段鐵路是中吉烏國際鐵路的重要組成部分， 其主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選擇關(guān)系到中亞國際通道的運(yùn)輸能力、建設(shè)規(guī)模、走向方案及社會影響。

區(qū)域路網(wǎng)鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 區(qū)域路網(wǎng)線路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2 本段鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選擇

2.1 鐵路等級

本線為國際通道的一部分，遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)運(yùn)量達(dá)到1 010萬t，換裝站以西按俄羅斯聯(lián)邦相關(guān)工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從運(yùn)量水平及路網(wǎng)作用劃分為Ⅲ級鐵路，考慮到與相鄰線段技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匹配等因素，線下工程參照中國鐵路國鐵Ⅱ級。

換裝站以東采用中華人民共和國相關(guān)工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，按路網(wǎng)作用并結(jié)合相鄰線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，暫按中國鐵路Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

綜上考慮，本線從運(yùn)量、路網(wǎng)作用及性質(zhì)分析，換裝站以西，推薦采用俄羅斯Ⅲ級鐵路標(biāo)準(zhǔn)，線下參照中國Ⅱ級鐵路標(biāo)準(zhǔn)；換裝站以東采用中國Ⅱ級鐵路標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 正線數(shù)目

正線數(shù)目的選擇主要依據(jù)運(yùn)量及運(yùn)輸增長規(guī)模而定。

新建鐵路一般按單線設(shè)計(jì)，僅在近期運(yùn)量很大、單線不能滿足需要時(shí)，才考慮一次修建雙線。由于單線能夠滿足客貨運(yùn)量的運(yùn)輸需求，本線按單線設(shè)計(jì)。

2.3 設(shè)計(jì)行車速度

本線是一條以貨運(yùn)為主兼顧少量客運(yùn)的新建鐵路，根據(jù)運(yùn)量預(yù)測，近期只開行1對旅客列車。另外，本段鐵路地勢起伏很大(從3 600m到740 m)，平原地區(qū)提高路段速度對工程投資影響不大，應(yīng)采用較高的路段設(shè)計(jì)速度；山區(qū)陡坡彎急，提高速度的工程代價(jià)甚大，路段設(shè)計(jì)速度不宜過高。

根據(jù)本線運(yùn)輸性質(zhì)和沿線地形，本著既要滿足運(yùn)輸需求，又要節(jié)約投資的原則，路段旅客列車速度平原地帶采用120 km/h，山嶺地段采用80 km/h。

2.4 最小曲線半徑

為保證機(jī)車車輛在曲線上的運(yùn)行安全，保證輪軌間的正常接觸，車輛上所受的力應(yīng)保持在安全范圍內(nèi)，最小曲線半徑應(yīng)保證車輛通過曲線的安全性、穩(wěn)定性及客車平穩(wěn)性的評價(jià)指標(biāo)。在保證運(yùn)營安全的前提下，曲線半徑應(yīng)與沿線的地形條件相適應(yīng)。本項(xiàng)目經(jīng)過該國多處長大山脈，地形復(fù)雜，地質(zhì)情況惡劣，坡陡彎急，采用較小半徑既可避免破壞山體，也可減少工程量，節(jié)約投資。另外，小半徑曲線可更大程度地適應(yīng)地形，減少工程投資。因此，推薦本線最小曲線半徑平原地帶采用800 m，山嶺地段采用400 m。

2.5 限制坡度

本段是亞歐大陸橋南部新通路的組成部分，建成后亦是吉爾吉斯斯坦南部主要干線，意義重大，從有利于運(yùn)營、為遠(yuǎn)景發(fā)展預(yù)留較好條件考慮，最大坡度不宜選擇過大。

限制坡度是影響鐵路全局的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)結(jié)合沿線地形類別、牽引種類、機(jī)車類型、運(yùn)輸需求等因素，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，選定合理的坡度方案。

(1)沿線地形類別

沿線地面高程在800～3 600 m之間，相對高差較大，沿線95%為高山區(qū)域，山體的自然坡度基本為1∶1.5～1∶1，溝谷縱向自然坡度大于2%～3%，線路穿越費(fèi)爾干納山脈，山勢陡峻，溝谷狹窄。根據(jù)地形限制應(yīng)選擇較大的坡度，限制坡度的選擇應(yīng)大于20‰。

(2)牽引種類、機(jī)車類型、運(yùn)輸需求

近期重車方向440萬t/年，輕車方向180萬t年；遠(yuǎn)期重車方向810萬t/年，輕車方向330萬t/年。本線近期采用內(nèi)燃機(jī)車牽引，遠(yuǎn)期采用電力機(jī)車牽引，限制坡度采用20‰與其比較匹配。

按照中國鐵路建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，20‰坡度是最大坡度，超過20‰的限制坡度需要試驗(yàn)才可采用。根據(jù)中國鐵路建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，本線采用20‰坡度比較合適，限制坡度推薦采用20‰。

2.6 牽引種類

目前，鐵路采用的牽引種類主要有電力、內(nèi)燃兩種。電力牽引與內(nèi)燃牽引相比，具有功率大、持續(xù)速度高、在高海拔地區(qū)功率不折減等優(yōu)勢，對于提高列車牽引質(zhì)量和運(yùn)行速度，減少車站分布數(shù)量，改善超長隧道通風(fēng)條件等具有明顯優(yōu)勢。本線具有海拔高、坡度大的特點(diǎn)，在高海拔地區(qū)內(nèi)燃機(jī)車的功率折減較大，而電力機(jī)車不折減。本段自然生活條件惡劣，應(yīng)盡可能提高列車牽引質(zhì)量和運(yùn)行速度，以減少沿線設(shè)站個(gè)數(shù)，減少沿線高原地區(qū)工作人員數(shù)量。因此，本線宜采用電力牽引。

由于本段線路所經(jīng)地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施較落后，電網(wǎng)建設(shè)相對滯后，目前外部電源無法落實(shí)，不具備電力機(jī)車使用條件。考慮到與相鄰線鐵路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匹配性，本線牽引種類近期采用內(nèi)燃牽引，隨著外部電源的建設(shè)及相鄰線電氣化改造的實(shí)施，遠(yuǎn)期采用電力牽引。

從滿足運(yùn)輸需求，匹配相鄰線的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)角度考慮，本段牽引種類推薦采用近期內(nèi)燃、遠(yuǎn)期電化。

2.7 機(jī)車類型

本線機(jī)車類型的選擇主要從近、遠(yuǎn)期兩個(gè)角度進(jìn)行分析。

(1)近期

本段鐵路坡度大、海拔高，機(jī)車類型的比選主要考慮目前中國產(chǎn)內(nèi)燃機(jī)車中功率較大的DF4D和DF8B型機(jī)車。在最大坡度20‰的基礎(chǔ)上，對牽引質(zhì)量進(jìn)行比選。兩種機(jī)車牽引質(zhì)量見表2。

表2 牽引質(zhì)量

DF4D與DF8B在20‰的坡度上三機(jī)牽引均能達(dá)到3 000 t，也可滿足起動要求。DF8B與DF4D相比，DF4D的計(jì)算速度是21.8 km/h，DF8B的計(jì)算速度是31.1 km/h，在同等牽引質(zhì)量的條件下，DF8B較DF4D上坡方向列車運(yùn)行速度高約7 km/h。經(jīng)列車牽引計(jì)算，本線上坡方向列車純走行時(shí)分DF8B要比DF4D縮短15%，可有效提高輸送能力。因此，本次設(shè)計(jì)貨運(yùn)機(jī)車推薦采用DF8B型。

(2)遠(yuǎn)期

機(jī)車類型的選擇要考慮技術(shù)性能穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)合理，并能滿足運(yùn)輸要求。目前中國生產(chǎn)的電力機(jī)車主要有SS系列和HXD系列機(jī)車，其中HXD系列機(jī)車購置費(fèi)相對較高，本著經(jīng)濟(jì)合理性原則，同時(shí)考慮到SS4型機(jī)車有成熟的運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，本次機(jī)車類型暫考慮SS系列機(jī)車。根據(jù)本線貨運(yùn)特點(diǎn)，并結(jié)合本線線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，本次研究考慮SS4系列電力機(jī)車，最大牽引質(zhì)量見表3。

表3 電力機(jī)車牽引質(zhì)量

可以看出，20‰限坡時(shí)SS4B和SS4均能實(shí)現(xiàn)雙機(jī)牽引3 000 t要求，但SS4B比SS4最大牽引質(zhì)量高。從牽引質(zhì)量的角度綜合考慮，本線貨運(yùn)機(jī)車遠(yuǎn)期推薦采用SS4B機(jī)車。

2.8 牽引質(zhì)量

(1)牽引力修正系數(shù)的確定

受本段自然、地理?xiàng)l件限制，線路經(jīng)過地區(qū)海拔高，最高海拔為3 500 m，海拔高程大于2 000 m的地段，應(yīng)考慮內(nèi)燃機(jī)車的牽引力修正問題。

根據(jù)中國機(jī)車試驗(yàn)資料確定的高原牽引力修正系數(shù)為0.85。本段鐵路內(nèi)燃機(jī)車牽引力高原修正系數(shù)按0.85考慮。

(2)牽引質(zhì)量的確定

提高牽引質(zhì)量，可以減少行車密度；降低牽引質(zhì)量，可以提高運(yùn)行速度，加快機(jī)車車輛周轉(zhuǎn)。因此，應(yīng)適當(dāng)提高行車速度，降低行車密度，合理確定牽引質(zhì)量。根據(jù)以上條件，結(jié)合貨物流向特點(diǎn)，綜合考慮貨物列車速度、密度、重量的合理組配，經(jīng)技術(shù)比選確定。

DF8B在20‰的坡度上，考慮高原牽引力修正及各種牽引力使用系數(shù)后，列車牽引質(zhì)量為:單機(jī)1 129 t、雙機(jī)2 235 t、三機(jī)3 308 t。采用單機(jī)牽引時(shí)，列車牽引質(zhì)量過低，將導(dǎo)致行車密度增大，車站布點(diǎn)距離縮小，工程困難，且投資相應(yīng)增加，不宜采用。為滿足運(yùn)輸能力需求和運(yùn)量增長需要，近期推薦采用DF8B型機(jī)車，雙機(jī)牽引，牽引質(zhì)量為2 000 t；遠(yuǎn)期采用SS4B型機(jī)車，雙機(jī)牽引，牽引質(zhì)量為3 000 t。

2.9 到發(fā)線有效長度

近期按列車牽引質(zhì)量2 000 t，遠(yuǎn)期按列車牽引質(zhì)量3 000 t檢算，貨物列車長度分別為406 m、612 m，受到發(fā)線限制的列車牽引質(zhì)量見表4。

表4 受到發(fā)線限制的列車牽引質(zhì)量

由表4可知，車站到發(fā)線有效長采用650 m即可滿足要求。由于本線是國際陸橋通路的組成部分，國際聯(lián)運(yùn)運(yùn)量波動性大，且有部分集裝箱運(yùn)量，因集裝箱的凈載重系數(shù)低，車站到發(fā)線有效長不宜過短。考慮到本段有提高牽引質(zhì)量至3 000 t以上的可能，因此，車站到發(fā)線有效長推薦采用650 m，預(yù)留850 m。

2.10 閉塞類型

本線為單線鐵路，單線鐵路一般采用半自動閉塞或自動站間閉塞。半自動閉塞是單線鐵路常見的閉塞方式，技術(shù)成熟、設(shè)備簡單、投資較少。自動站間閉塞的優(yōu)點(diǎn)是安全性高，可縮短車站辦理接發(fā)車進(jìn)路的時(shí)間，減少定員，減輕勞動強(qiáng)度，降低運(yùn)營成本，故本次設(shè)計(jì)閉塞類型采用自動站間閉塞。

3 本線主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的推薦意見

正線數(shù)目:單線；

旅客列車設(shè)計(jì)行車速度:平原地帶120 km/h；山嶺地帶80 km/h；

最小曲線半徑:平原地帶800 m；山嶺地帶400 m；

限制坡度:20‰；

牽引種類:近期內(nèi)燃；遠(yuǎn)期電力；

機(jī)車類型:近期DF8B；遠(yuǎn)期SS4B；

牽引質(zhì)量:近期2 000 t；遠(yuǎn)期3 000 t；

到發(fā)線有效長度:650 m；預(yù)留850 m；

閉塞類型:自動站間閉塞。

[1] 郝瀛.鐵道工程[M].北京:中國鐵道出版社，2004

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[6] 楊承愛.隆黃鐵路敘永至織金段主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)探討[J].鐵道勘察，2008(4)

SelectionofMainTechnicalStandardsforChina-Kyrgyzstan-UzbekistanRailwaywithinKyrgyzstan

ZHENG Xiao-kang

2014-10-08

鄭小康(1985—)，男，2010年畢業(yè)于北京交通大學(xué)道路與鐵路工程專業(yè)，工學(xué)碩士，工程師。

1672-7479(2014)06-0093-03

U212.31

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