哈爾濱至牡丹江通道建設(shè)方案研究

劉向云

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300142)

1 概述

既有哈牡鐵路位于黑龍江東部，線(xiàn)路西起哈爾濱樞紐，向東南經(jīng)阿城市、尚志市、海林市，終至牡丹江樞紐，全長(zhǎng)350.3 km。該線(xiàn)地處黑龍江省“哈牡綏(芬河)東(寧)對(duì)俄經(jīng)濟(jì)帶”核心區(qū)域，沿線(xiàn)城鎮(zhèn)密集，產(chǎn)業(yè)集聚，旅游資源豐富，客運(yùn)需求潛力巨大。同時(shí)，該線(xiàn)是黑龍江省重要的煤炭、糧食外運(yùn)通路和綏芬河口岸后方通路，主要承擔(dān)雞西、七臺(tái)河的煤炭外運(yùn)，三江平原南部糧食外運(yùn)，以及綏芬河口岸進(jìn)出口貨物運(yùn)輸。

哈牡鐵路修建于1898年，日俄時(shí)期經(jīng)過(guò)多次修建、拆除，解放后，隨著運(yùn)輸需求增長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)數(shù)次改造，至1988年全線(xiàn)雙線(xiàn)開(kāi)通。現(xiàn)狀技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為國(guó)鐵I級(jí)，雙線(xiàn)，限制坡度9.8/12‰，最小曲線(xiàn)半徑300m，內(nèi)燃牽引，到發(fā)線(xiàn)有效長(zhǎng)度850m部分1 050m，牽引質(zhì)量5000/3 200 t，自動(dòng)閉塞，線(xiàn)路允許速度80～120 km/h。2012年最大區(qū)段客流密度551萬(wàn)人，占全方式的38%，開(kāi)行客車(chē)21對(duì);最大區(qū)段貨流密度4 202萬(wàn)t，開(kāi)行貨車(chē)64對(duì)，能力利用率72%。

現(xiàn)狀哈爾濱至牡丹江間最快客車(chē)旅行時(shí)間5 h 6 min，旅行速度 69 km/h。

2 研究思路

哈牡既有鐵路是東北地區(qū)重要干線(xiàn)濱綏鐵路的組成部分，作為黑龍江重要的煤炭及糧食外運(yùn)通路和綏芬河口岸后方通路，在路網(wǎng)中發(fā)揮著重要的作用。受雞西、七臺(tái)河煤礦開(kāi)采規(guī)模，綏芬河口岸進(jìn)出口運(yùn)量的影響，本線(xiàn)重車(chē)方向貨運(yùn)量水平基本維持在5000萬(wàn)t左右，2008年達(dá)到5 521萬(wàn)t的水平。運(yùn)量構(gòu)成中以煤炭、焦炭、木材、糧食為主。全線(xiàn)重車(chē)方向?yàn)樯闲校浟髅芏茸畲髤^(qū)段(哈爾濱至一面坡段重車(chē)方向)貨流密度2012年為4 202×104t。

對(duì)哈牡通道之間的建設(shè)方案，需考慮沿線(xiàn)城際客流、牡丹江以遠(yuǎn)地區(qū)出省中長(zhǎng)途客流，以提高旅客服務(wù)質(zhì)量，滿(mǎn)足旅客對(duì)快速運(yùn)輸速度等服務(wù)質(zhì)量要求，滿(mǎn)足運(yùn)輸能力的需要;還要考慮既有線(xiàn)提速方案能力需求，對(duì)既有線(xiàn)運(yùn)營(yíng)的影響以及工程投資、經(jīng)濟(jì)效率。

為此，哈牡通道之間研究方案時(shí)，首先研究了既有線(xiàn)不同速度目標(biāo)值提速改建方案的雙線(xiàn)格局方案，另外還研究了新增雙線(xiàn)200 km/h客貨共線(xiàn)方案和新增雙線(xiàn)250 km/h客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)方案的四線(xiàn)格局方案。

3 建設(shè)方案研究

3.1 既有線(xiàn)延長(zhǎng)到發(fā)線(xiàn)電化方案

(1)方案概述

本方案延長(zhǎng)部分車(chē)站到發(fā)線(xiàn)有效長(zhǎng)，對(duì)半徑小于400m及以下的曲線(xiàn)進(jìn)行改造，對(duì)沿線(xiàn)主要橋梁病害進(jìn)行整治。

電化改造后線(xiàn)路全長(zhǎng)340.625 km，旅客列車(chē)全線(xiàn)運(yùn)行時(shí)分240 min，較現(xiàn)狀節(jié)省66 min。

(2)主要工程內(nèi)容

既有線(xiàn)改建共計(jì)9處7.85 km，施工干擾段落長(zhǎng)度7.85 km，其中改建400m及以下曲線(xiàn)4處2.95 km;對(duì)既有線(xiàn)進(jìn)行雙繞改線(xiàn)8處32.6 km，軟化站內(nèi)坡度5處9.15 km;上述段落內(nèi)產(chǎn)生的撥接口98處;全線(xiàn)由于病害橋及施工干擾等因素引起施工便線(xiàn)共計(jì)13.2 km。全線(xiàn)封閉車(chē)站6個(gè)，改建編組站2個(gè)(哈爾濱南、牡丹江)，中間站延長(zhǎng)有效長(zhǎng)1 080m，車(chē)站19個(gè)。既有線(xiàn)改建地段新建大橋3座長(zhǎng)0.64 km，框構(gòu)5座4 295m2，涵洞26座896延長(zhǎng)米。新建雙線(xiàn)隧道1座，全長(zhǎng)7 150m。

(3)投資估算及建設(shè)工期

全線(xiàn)投資預(yù)估算總額為782 190.9萬(wàn)元，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為2 296.7萬(wàn)元/正線(xiàn)公里。

該方案總工期4年，每年考慮5個(gè)月冬歇。

(4)運(yùn)輸組織及能力適應(yīng)性分析

研究年度通過(guò)能力和需要能力對(duì)照情況見(jiàn)表1。

表1 通過(guò)能力與需要能力對(duì)照 對(duì)/日

從表1可知，哈爾濱樞紐內(nèi)區(qū)間新香坊至成高子段2025年通過(guò)能力趨于飽和，2035年通過(guò)能力不能滿(mǎn)足要求;哈爾濱樞紐外成高子至牡丹江段2025年能力滿(mǎn)足運(yùn)量需求，2035年通過(guò)能力不能滿(mǎn)足要求，但能力缺口不大。如果不考慮儲(chǔ)備系數(shù)，能力利用已飽和。

3.2 既有線(xiàn)提速160 km/h方案

(1)方案概述

本方案雙繞改線(xiàn)48處199.85 km，既有線(xiàn)區(qū)間改建共計(jì)50處41.9 km，軟化站內(nèi)坡度5處9.15 km，19個(gè)站延長(zhǎng)到發(fā)線(xiàn)有效長(zhǎng)至1 080m，全線(xiàn)由于病害橋、路基及施工干擾等因素引起施工便線(xiàn)共計(jì)63.2 km。

改建后全線(xiàn)線(xiàn)路長(zhǎng)度為326.58 km。提速至160 km段落線(xiàn)路長(zhǎng)度為 233.25 km，占線(xiàn)路長(zhǎng)度的71.4%;限速120 km段落線(xiàn)路長(zhǎng)度為64.75 km，占線(xiàn)路長(zhǎng)度的19.8%;維持既有線(xiàn)80～100 km/h段落長(zhǎng)度為28.58 km，占線(xiàn)路長(zhǎng)度的8.8%。

提速改造后，旅客列車(chē)全線(xiàn)運(yùn)行時(shí)分為165 min，較現(xiàn)狀縮短141 min。

(2)主要工程內(nèi)容

既有線(xiàn)改建共計(jì)50處41.9 km;對(duì)既有線(xiàn)進(jìn)行雙繞改線(xiàn)48處199.85 km，軟化站內(nèi)坡度5處9.15 km;全線(xiàn)由于病害橋、路基及施工干擾等因素引起施工便線(xiàn)28處，共計(jì)63.2 km。改建后全線(xiàn)線(xiàn)路長(zhǎng)度為326.58 km。全線(xiàn)封閉車(chē)站8個(gè)，改建編組站2個(gè)(哈爾濱南、牡丹江)，改建中間站17個(gè)。由于提高運(yùn)行速度，全線(xiàn)路基基床強(qiáng)度不足共50處長(zhǎng)40 km。新建大中橋及特大橋58座長(zhǎng)20.427 km;新建框構(gòu)20座7 240m2;新建涵洞273座長(zhǎng)7 900m;加固大中橋5座長(zhǎng)244.4m。新建雙線(xiàn)隧道 24座隧道，隧道總長(zhǎng)34 225m。

(3)投資估算及建設(shè)工期

全線(xiàn)投資預(yù)估算總額為1 749 710.3萬(wàn)元，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為5 357.7萬(wàn)元/正線(xiàn)公里;靜態(tài)投資總額為1 532 290.9萬(wàn)元，靜態(tài)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為4 691.9萬(wàn)元/正線(xiàn)公里。

該方案總工期4.5年，每年考慮5個(gè)月冬歇。

(4)運(yùn)輸組織及能力適應(yīng)性分析

本方案研究年度到發(fā)線(xiàn)有效長(zhǎng)度延長(zhǎng)至1 080m，貨物列車(chē)牽引質(zhì)量按5000 t組織，不考慮運(yùn)行動(dòng)車(chē)組列車(chē)。

既有線(xiàn)提速160 km/h電化改造后可以吸引本線(xiàn)承擔(dān)更多的客流，旅客列車(chē)對(duì)數(shù)比現(xiàn)狀電化增加，研究年度通過(guò)能力和需要能力對(duì)照情況見(jiàn)表2。

從表2可知，哈爾濱樞紐內(nèi)區(qū)間新香坊至成高子段2025年通過(guò)能力趨于飽和，2035年通過(guò)能力不能滿(mǎn)足要求;哈爾濱樞紐外成高子至牡丹江2025年通過(guò)能力可以滿(mǎn)足要求，2035年通過(guò)能力不能滿(mǎn)足要求，但能力缺口不大。如果不考慮儲(chǔ)備系數(shù)，能力利用已飽和。

3.3 既有線(xiàn)提速160 km/h局部200 km/h方案

(1)方案概述

表2 通過(guò)能力與需要能力對(duì)照 對(duì)/日

本方案對(duì)區(qū)間改建線(xiàn)路大段繞行(K237+600～K268+900)和既有線(xiàn)平面條件成段順直段落(新香坊站—玉泉站之間)改造至滿(mǎn)足200 km/h速度。其他區(qū)段結(jié)合工程難易程度進(jìn)行改建，在工程投資合理的情況下提高列車(chē)運(yùn)行速度。

改建后全線(xiàn)線(xiàn)路長(zhǎng)度為326.23 km。其中提速至200 km段落線(xiàn)路長(zhǎng)度為68.9 km，占線(xiàn)路長(zhǎng)度的21.1%;提速160 km段落線(xiàn)路長(zhǎng)度為200.9 km，占線(xiàn)路長(zhǎng)度的61.6%;限速120 km段落線(xiàn)路長(zhǎng)度為27.85 km，占線(xiàn)路長(zhǎng)度的8.5%;維持既有線(xiàn)80～100 km/h段落長(zhǎng)度為28.58 km，占線(xiàn)路長(zhǎng)度的8.8%。

提速改造后客運(yùn)列車(chē)全線(xiàn)運(yùn)行時(shí)間150 min，較現(xiàn)狀306 min減少156 min。

(2)主要工程內(nèi)容

既有線(xiàn)改建共計(jì)45處42.3 km，施工干擾段落長(zhǎng)度42.3 km;對(duì)既有線(xiàn)進(jìn)行雙繞改線(xiàn)46處206.65 km，軟化站內(nèi)坡度5處9.15 km，上述段落內(nèi)產(chǎn)生的撥接口394處;全線(xiàn)由于病害橋、路基及施工干擾等因素引起施工便線(xiàn)共計(jì)61.2 km。全線(xiàn)封閉車(chē)站8個(gè)，改建編組站2個(gè)(哈爾濱南、牡丹江)，改建中間站17個(gè)。由于提高運(yùn)行速度，全線(xiàn)路基基床強(qiáng)度不足共50處長(zhǎng)40 km。新建大中橋及特大橋58座長(zhǎng)20.427 km;新建框構(gòu)20座7 240m2;新建涵洞273座長(zhǎng)7900m;加固大中橋 5座長(zhǎng) 244.4m。新建 24座隧道，隧道總長(zhǎng)34 225m。

(3)投資估算及建設(shè)工期

全線(xiàn)投資預(yù)估算總額為1 986 931.3萬(wàn)元，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為6 095.3萬(wàn)元/正線(xiàn)公里;靜態(tài)投資總額為1 680 126.6萬(wàn)元，靜態(tài)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為5 154.1萬(wàn)元/正線(xiàn)公里。

該方案總工期6年，每年考慮5個(gè)月冬歇。

(4)運(yùn)輸組織及能力適應(yīng)性分析

本方案研究年度到發(fā)線(xiàn)有效長(zhǎng)度延長(zhǎng)至1 080m，貨物列車(chē)牽引質(zhì)量按5000 t組織。考慮運(yùn)行一定比例動(dòng)車(chē)組列車(chē)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)車(chē)組列車(chē)、機(jī)車(chē)牽引客車(chē)、貨物列車(chē)共線(xiàn)運(yùn)行。

既有線(xiàn)提速160 km/h、局部200 km/h電化改造后可以吸引本線(xiàn)承擔(dān)更多的客流，旅客列車(chē)對(duì)數(shù)比現(xiàn)狀電化增加，由于客車(chē)提速，扣除系數(shù)略有增加，研究年度通過(guò)能力和需要能力對(duì)照情況見(jiàn)表3。

表3 通過(guò)能力與需要能力對(duì)照對(duì)/日__________

從表3可知，哈爾濱樞紐內(nèi)區(qū)間新香坊至成高子段2025年通過(guò)能力略不足(通過(guò)能力缺口為－3.4對(duì)/日);哈爾濱樞紐外成高子至牡丹江2025年通過(guò)能力可以滿(mǎn)足要求，但趨于飽和。

3.4 新線(xiàn)200 km/h客貨共線(xiàn)方案

(1)方案說(shuō)明

線(xiàn)路在哈爾濱市區(qū)內(nèi)沿既有濱綏鐵路至葦子溝后偏離既有濱綏線(xiàn)，經(jīng)新華、阿城后線(xiàn)路沿既有濱綏線(xiàn)通道和綏滿(mǎn)高速公路向東，經(jīng)玉泉、小嶺、平山、帽兒山、烏吉密至尚志縣并設(shè)站;向東南經(jīng)萬(wàn)山林場(chǎng)、葦河、亞布力、橫道河子、海林至終點(diǎn)牡丹江站，線(xiàn)路全長(zhǎng)289.807 km。

本方案直達(dá)旅客列車(chē)運(yùn)行時(shí)分為100 min，較既有線(xiàn)306 min節(jié)省206 min;大站直達(dá)列車(chē)(中間停靠3站)運(yùn)行時(shí)分為109 min。

(2)主要工程內(nèi)容

全線(xiàn)正線(xiàn)線(xiàn)路長(zhǎng)度289.807 km，其中路基總長(zhǎng)131.325 km，占線(xiàn)路全長(zhǎng)的 45.3%;橋梁共 78座89.637 km，占線(xiàn)路全長(zhǎng)的 30.9%;隧道共 36座68.845 km，占線(xiàn)路全長(zhǎng)的23.8%。全線(xiàn)新設(shè)中間站14座，利用既有站1座，改建車(chē)站1座。

哈爾濱樞紐新建新香坊上、下行聯(lián)絡(luò)線(xiàn)長(zhǎng)度15.924 km;新建哈牡哈大聯(lián)絡(luò)線(xiàn)，線(xiàn)路長(zhǎng)度2.668 km。

牡丹江樞紐新建海林北至拉古上下行聯(lián)絡(luò)線(xiàn)線(xiàn)路長(zhǎng)度27.39 km。

(3)投資估算及建設(shè)工期

全線(xiàn)投資預(yù)估算總額為3 492 405.7萬(wàn)元，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為12 050.8萬(wàn)元/正線(xiàn)公里。

該方案總工期4.5年，每年考慮5個(gè)月冬歇。

(4)運(yùn)輸組織及能力適應(yīng)性分析

新建雙線(xiàn)主要承擔(dān)通道內(nèi)客運(yùn)列車(chē)，開(kāi)行列車(chē)以動(dòng)車(chē)組列車(chē)為主，兼顧少量沿線(xiàn)客流開(kāi)行部分普速列車(chē)(近期9對(duì)，遠(yuǎn)期9對(duì))，并利用剩余能力分流通道的貨運(yùn)直通列車(chē)。既有線(xiàn)專(zhuān)業(yè)開(kāi)通貨物列車(chē)。研究年度通道內(nèi)線(xiàn)路通過(guò)能力和需要能力對(duì)照情況見(jiàn)表4，表5。

表4 新建線(xiàn)能力適應(yīng)情況

表5 既有線(xiàn)能力適應(yīng)情況

從表4表5可知，哈牡通道能力滿(mǎn)足運(yùn)輸能力要求，并與一定的能力儲(chǔ)備。

3.5 新線(xiàn)250 km/h客專(zhuān)方案

(1)方案說(shuō)明

線(xiàn)路自哈爾濱西站引出，沿線(xiàn)經(jīng)過(guò)哈爾濱、阿城、尚志、海林、牡丹江五個(gè)縣級(jí)及以上行政區(qū)，引入本線(xiàn)終點(diǎn)牡丹江站。沿線(xiàn)共設(shè)9個(gè)車(chē)站，全線(xiàn)正線(xiàn)長(zhǎng)度289.638 km。

本方案直達(dá)旅客列車(chē)運(yùn)行時(shí)分為76 min，較既有線(xiàn)306 min節(jié)省230 min;大站直達(dá)列車(chē)(中間停靠3站)運(yùn)行時(shí)分為85 min。

(2)主要工程內(nèi)容

正線(xiàn)長(zhǎng)度289.638 km，橋梁工程總長(zhǎng)119.1 km、占線(xiàn)路全長(zhǎng)的41.1%，隧道工程總長(zhǎng)66.3 km、占線(xiàn)路全長(zhǎng)的22.9%，橋隧比64%;路基工程總長(zhǎng)104.2 km，占線(xiàn)路全長(zhǎng)的36%。

牡丹江樞紐貨車(chē)外繞線(xiàn)全長(zhǎng)20.818 km，橋梁工程總長(zhǎng)2.797 km，隧道總長(zhǎng)8.495 km，路基工程長(zhǎng)度9.526 km，區(qū)間路基長(zhǎng)度7.026 km。

(3)投資估算及建設(shè)工期

全線(xiàn)投資估算總額3 589 717.6萬(wàn)元，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為12 394.1萬(wàn)元/正線(xiàn)公里。

該方案總工期4.5年，每年考慮5個(gè)月冬歇。

(4)運(yùn)輸組織及能力適應(yīng)性分析

本方案新建雙線(xiàn)只承擔(dān)旅客列車(chē)，既有線(xiàn)維持現(xiàn)狀，適時(shí)電化，承擔(dān)全部貨運(yùn)列車(chē)及少量客車(chē)，通道形成客貨分線(xiàn)格局。

研究年度通道內(nèi)線(xiàn)路通過(guò)能力和需要能力對(duì)照情況見(jiàn)表6，表7。

表6 新建線(xiàn)能力適應(yīng)情況

表7 既有線(xiàn)能力適應(yīng)情況

從表6表7可知，哈牡通道能力滿(mǎn)足運(yùn)輸能力要求，并與一定的能力儲(chǔ)備。

4 各方案效益及優(yōu)缺點(diǎn)分析

各方案投資效益見(jiàn)表8。

從計(jì)算結(jié)果看，先期既有線(xiàn)電化方案投資效益較好，尤其是既有線(xiàn)延長(zhǎng)到發(fā)線(xiàn)電化改造方案，可以將新線(xiàn)建設(shè)的投資推遲10年，提高投資效益。

各方案優(yōu)缺點(diǎn)分析見(jiàn)表9。

從優(yōu)缺點(diǎn)分析結(jié)果看，既有線(xiàn)電化的方案投資效益較好，但不能滿(mǎn)足遠(yuǎn)期運(yùn)輸能力的需要。為滿(mǎn)足通道能力的需求，并提高服務(wù)質(zhì)量，推薦既有線(xiàn)延長(zhǎng)到發(fā)線(xiàn)電化改造和適時(shí)建設(shè)新線(xiàn)250 km/h客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)的四線(xiàn)格局方案，滿(mǎn)足客貨運(yùn)的需要。

表8 各方案建設(shè)計(jì)劃及投資效益

表9 各方案優(yōu)缺點(diǎn)分析

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)各建設(shè)方案能力適應(yīng)性分析，為滿(mǎn)足客貨運(yùn)量需要，該通道最終規(guī)模應(yīng)為四線(xiàn)格局。

先期對(duì)既有線(xiàn)電化改造財(cái)務(wù)效益較好，尤其是延長(zhǎng)到發(fā)線(xiàn)有效長(zhǎng)方案，可適當(dāng)推遲新線(xiàn)建設(shè)時(shí)機(jī)，提高投資效益。

如先期進(jìn)行新建線(xiàn)路建設(shè)，雖然通道能力可以滿(mǎn)足需求，但哈牡既有線(xiàn)采用電力牽引可降低運(yùn)營(yíng)成本，提高企業(yè)效益，亦應(yīng)盡早電化改造。

綜合考慮在建牡綏鐵路擴(kuò)能工程2015年建成后統(tǒng)一牽引方式需要，建議采用既有線(xiàn)延長(zhǎng)到發(fā)線(xiàn)電化改造方案，遠(yuǎn)期根據(jù)運(yùn)量增長(zhǎng)適時(shí)安排新線(xiàn)建設(shè)。

［1］TB10621—2009 高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范［試行］［S］

［2］GB50090—2006 鐵路線(xiàn)路設(shè)計(jì)規(guī)范［S］

［3］GB50091—2006 鐵路車(chē)站及樞紐設(shè)計(jì)規(guī)范［S］

［4］TB10001—2005 鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范［S］