高速鐵路開行160 km/h普速客車對線路狀況適應性分析

汪鋒華 高崇華 趙江林

(中鐵二院工程集團有限責任公司， 成都 610031)

高速鐵路開行160 km/h普速客車對線路狀況適應性分析

汪鋒華 高崇華 趙江林

(中鐵二院工程集團有限責任公司， 成都 610031)

我國西部欠發達地區經濟發展水平相對較低、城鎮化發展不均衡、城鎮化率偏低, 隨著高速鐵路網的逐步形成，如何實現高速線路開行時速160km普速客車以滿足西部欠發達地區實際運輸需要成為當前形勢下一個新的技術課題。文章以成貴鐵路為依托，從軌道超高設置及超高順坡率，大坡度對普速客車編組、追蹤間隔的影響，車站分布、到發線數量及長度，大功率交流客運機車研制情況，列車制動限速，坡度代數差適應性等方面進行分析論證，在既有標準體系及現行標準規范條件下，提出了適應高速列車和普速列車混合運行的技術標準及解決方案，對實現運輸安全與效率的雙提高，充分發揮高速鐵路的潛力具有重要的指導意義。

高速鐵路； 普速客車上線； 客流需求； 線路狀況適應性

1 引言

隨著我國高速鐵路網的逐步形成,為更好適應西部欠發達地區實際運輸需要，高速線路混跑160 km/h普速客車，是新形勢下新的技術體系。如何在既有標準體系及既有標準規范條件下，提出適應兩種列車混合運行的技術標準以及解決方案是本論文主要研究的內容。

1.1 項目概述

成貴鐵路西端通過成綿樂城際鐵路引入成都樞紐與西成、成渝客專相通，中部在宜賓與規劃的綿遂內宜城際和渝昆等快速鐵路相接，東端在貴陽樞紐與貴廣快速鐵路及長昆客運專線相連。正線線路長 515.02 km，速度目標值250 km/h，最小曲線半徑4 000 m，最大坡度20‰、部分地段25‰，到發線有效長650 m。

1.2 開行普速車需求

成貴鐵路沿線城鎮化發展不均衡，成都、貴陽兩大西部中心城市經濟發達，城鎮化水平較高，2009年城鎮化率分別為64.9%和63.5%，樂山和宜賓分別為39.4%和35.7%，昭通和畢節地區城鎮化率僅為20%和24.9%，遠低于全國46.6%的平均水平。結合近期西南地區鐵路干線客流調查情況，家庭月均收入在5 000元及以上、3 000～5 000元和3 000元及以下的旅客，選擇160 km/h以下普速車的比例分別為18.4%、30.4%和38.6%。而沿線城鎮化率低，家庭收入不高，客觀上具有開行160 km/h普速客車的需求。因此，成貴鐵路除以開行動車為主外，客觀上存在開行普速車的需求。

2 線路狀況適應性分析

2.1 線路平面適應性

在滿足牽引曲線數據圖中曲線地段最大、最小運行速度的前提下設計超高，由于列車啟動加速和制動的影響，部分路段最高速度達不到速度目標值，計算超高時按照實際速度計算。

2.1.1 動車組和普通列車混跑超高設計

該方案按照開行動車組和普速列車的要求設置超高。根據TB 10621-2014《高速鐵路設計規范》(以下簡稱《高鐵規范》)的要求設計超高。超高設置在緩和曲線全長內實現。

超高設計結果分析如下：

(1)無砟軌道曲線最大超高是125 mm，最小超高是35 mm。

(2)未被平衡的欠超高一般均滿足TB 10621-2014《高速鐵路設計規范》優秀條件的要求，僅在交點86處為61.2 mm，基本滿足良好條件。

(3)未被平衡的過超高一般均滿足TB 10621-2014《高速鐵路設計規范》良好條件的要求，僅在交點86處滿足一般條件的要求。

2.1.2 動車組超高設計

該方案按照僅開行動車組設置超高。根據《高鐵規范》的要求設計超高。超高設置在緩和曲線全長內實現。

超高設計結果分析如下：

(1)無砟軌道曲線最大超高是135 mm，最小超高是35 mm。

(2)未被平衡的欠超高一般均滿足TB 10621-2014《高速鐵路設計規范》優秀條件的要求，僅在交點86處為51.2 mm，滿足良好條件。

(3)未被平衡的過超高一般均滿足TB 10621-2014《高速鐵路設計規范》良好條件的要求，僅在交點86處滿足一般條件的要求。

2.1.3 超高設計對比

對動車組和普速列車混跑超高設計和僅開行動車組超高設計進行對比可知，成貴線僅運行動車組列車超高設計較動車組和普通列車混跑超高設計，軌道超高值增加5～30 mm，一般為10 mm或者15 mm，超高設置值變化不大。

綜上所述，成貴線超高設計滿足開行160 km/h普速客車條件。

2.2 線路縱斷面適應性

本線樂山至白云正線總長505.02 km，新建橋梁456座長178.607 km，隧道173座長231.476 km，橋隧總長410.083 km，橋隧比為81%。本線設計坡度為一般地段20‰，部分地段25‰。

2.2.1 坡度分布情況

(1)樂山至興文段線路位于四川盆地范圍，地形起伏不大，設計坡度主要采用小于20‰的坡度。

(2)興文至畢節為四川盆地攀升至云貴高原的過渡段，地形起伏大，兩地高程差大，不良地質多，本段最大坡度25‰。

(3)畢節至白云段線路已升至云貴高原面，除跨越深切河谷段外，其余地段地形起伏相對較小，本段最大坡度25‰。

2.2.2 大坡度對普速客車編組的影響分析

(1)普速客車機車選擇

目前最大速度達到160 km/h的機車主要有SS8、SS7E 、SS7D、SS9型機車，其主要技術參數見表1。

表1 客運機車主要技術參數表

從表1可以看出SS8型機車功率為3 600 kW，計算牽引力較小。SS7E型、SS7D型和SS9型機車功率均為4 800 kW，計算牽引力較大，在大坡道上的牽引性能較好。其中SS9型在超過20‰的坡度上牽引性能最好，且與成都、貴陽機務設備結合較好，因此，普速機車推薦選用SS9型機車。

(2)最大坡度25‰對普速客車編組的影響

根據TB/T1407-1998《列車牽引計算規程》計算可知，SS9型機車在25‰限坡下普速客車編組有兩個方案：

①SS9雙機牽引，牽引質量最多為788 t，折合編組約15輛。

② SS9三機牽引，可滿足牽引質量1 100 t，折合編組約20輛。

由于25‰主要集中在宜賓至貴陽段，若全線采用三機牽引，存在一定的機力浪費，且需要在樞紐考慮三機整備作業。三機整備有以下兩個方案：

方案1：延長既有機務整備所整備待班線，滿足三機整備需求。成都客機整備所需另拆除成都東車輛段部分房屋，拆遷工程較大。貴陽派駐機車折返段受地形限制，無法延長整備線。

方案2：將三機解編為單機和雙機進行整備。此方案可在既有機務整備所完成機車整備作業，但解編三機進行整備對運輸組織和生產管理干擾較大，整備效率也大大下降。

若樂山至宜賓雙機牽引，宜賓至貴陽三機牽引，則在宜賓設補機點，需增加部分工程費用，且樂山至宜賓存在動能闖坡區段。

綜上所述，普速上線，采用SS9雙機在25‰方案條件下牽引15輛編組方案。

2.2.3 大坡度對追蹤間隔的影響分析

普速客車上線應增設地面信號機，采用四顯示信號制式行車。

(1)信號機布點

本次信號機布點以滿足列車制動安全為第一原則，同時盡量兼顧運輸效率，考慮普速列車按TG/01-2014《鐵路技術管理規程》(以下簡稱《技規》)進行制動限速，黃燈意義在不同區間可變，閉塞分區長度在平坡地段取1 365～1 400 m；25‰下坡道地段閉塞分區長度取1 516 m及以上。

(2)對追蹤間隔的影響

信號機布點原則可滿足普速客車追蹤間隔5 min要求，不能滿足動車組3 min追蹤間隔要求。在不考慮制動限速情況下，動車組追蹤間隔在25‰下坡道地段為3.4 min左右；若動車組考慮制動限速，25‰下坡道地段追蹤間隔為4.1 min左右。

從以上分析可以看出，在普速客車采用地面信號及四顯示制式條件下，為保證普速客車制動安全，區間通過信號機距離會適當延長，若黃燈限速意義可變且考慮動車組制動限速，30‰下坡道地段動車組追蹤間隔為4.5 min左右，25‰下坡道地段動車組追蹤間隔為4.0 min左右。可以看出，25‰坡度方案對追蹤間隔影響相對較小。

綜上所述，高速線路普速客車上線運行，25‰采用SS9牽引15輛列車，運輸組織相對靈活，且對追蹤間隔影響相對較小，對運輸效率影響相對較小。

2.3 車站分布、到發線數量及長度適應性分析

2.3.1 全線車站分布情況

考慮增加普速旅客列車的開行方案，通過鋪畫列車運行圖，犍為至屏山、興文至威信、大方至黔西、黔西至白云4個區間站間距過大，分別達到68.9 km、63.4 km、52.3 km、70.7 km，過大的站間距對區間通過能力、旅客列車旅行速度、運輸組織調整的靈活性等方面存在一定影響。

車站分布情況從某種意義上決定了區間通過能力的大小，反之，區間通過能力的實現對車站分布也提出了一定的要求。合理車站分布的關鍵點是在給定的普速列車數量下，可開行的高速列車的數量和質量能否滿足要求。車站分布要素中與區間通過能力相關的主要是站間距的大小。在考慮車站分布時既要保證線路通過能力達到一定的水平，同時應保障客運列車的運行品質和運輸組織調整的靈活性。

通過研究，客運專線開行普速列車，當普速列車的對數在10對以下時，合理的平均站間距在50 km左右，最大站間距不宜超過60 km；普速列車在20對以下時，合理的平均站間距在40 km左右，最大站間距不宜超過50 km；普速列車在30對以下時，合理的平均站間距在35 km左右，最大站間距不宜超過45 km。

因此，從運輸能力、運輸質量、運輸靈活性等因素綜合考慮，需對犍為至屏山、興文至威信、大方至黔西、黔西至白云4個區間增設車站。

2.3.2 到發線數量及長度

到發線數量主要和列車越行方案有關，通過鋪畫列車運行圖，在前行列車1對，后行越行列車1對或2對，最多不超過3對的情況下，車站4股道(含正線)規模能夠滿足越行方案要求，相應的，在該種越行方案條件下，區間通過能力能夠滿足運量需求。在開行列車對數進一步增加，需要進一步提高通過能力、改變越行方案的情況下，即前行車有兩列被后行車同時越行，可考慮將越行站選擇在樂山、宜賓東、畢節等大站，本次設計到發線數量能夠滿足越行需要。

本線650 m到發線有效長能夠滿足16輛編組動車組及18～20輛普速客車運輸組織要求。

2.4 研制中的大功率交流客運機車情況

根據現收集到的資料，160 km/h六軸7 200 kW客運交流傳動電力機車正在試制，主要技術指標見表2。

表2 7 200 kW客運交流傳動電力機車主要技術指標

經牽引計算，160 km/h六軸7 200 kW客運交流傳動電力機車雙機在25‰坡度條件下可滿足牽引20輛/列編組的要求。

2.5 列車制動限速

《鐵路技術管理規程》規定：旅客列車在任何線路上的緊急制動距離限值，最高運行速度120 km/h為800 m、160 km/h為1 400 m、200 km/h為2 000 m。普速鐵路機車牽引列車為滿足長大下坡地段緊急制動距離的要求，采取限速運行，坡度越大，限速越低，對坡度不大于20‰下坡地段，有明確的數值規定；坡度大于20‰的下坡道，為確保列車制動安全，列車制動限速由鐵路局根據實際試驗以命令規定。

綜上所述，本線縱斷面情況考慮普速客車上線，建議采用最大坡度25‰，可滿足SS9雙機牽引15輛車編組條件。

3 結論

我國鐵路建設處于科學發展的過程中，高速鐵路在整體運輸網絡中發揮著越來越大的作用。但西部地區除少數幾個中心城市外，城鎮化率低，居民家庭收入低，考慮滿足沿線鐵路客流出行的多樣化需求，高速鐵路線路具有開行160 km/h普速客車的需求。但普速上線在高速鐵路線路狀況適應性滿足的基礎上也還存在運輸組織復雜、運營管理困難等問題需解決完善，以實現運輸安全與效率的雙提高，充分發揮高速鐵路的潛力。

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Analysis on Adaptability of 160 km/h common-speed Train Operating on High-speed Railway Line

WANG Fenghua GAO Chonghua ZHAO Jianglin

(China Railway Eryuan Engineering Group Co．，Ltd.，Chengdu 610031，China)

Currently, the economic development level in China western less-developed areas is still weak, development between urban and rural is extremely unbalance and has low rate of urbanization, how to realize 160 km/h common-speed trains travelling on high-speed railway line to meet the transportation demands in western less-developed areas is a new technology topic under the new situations.. this paper analyzes and demonstrates from setting of superelevation and superelevation slope rate, effect of large gradient on grouping and tracking interval of the common-speed trains, station distribution, number and length of arrival-departure track, development of high power AC passenger locomotive, speed limit of train brake and adaptability of difference in gradients, etc., with existing standards and specifications, proposes rational technical standard and scheme, which can primely meet the demand for common-speed trains operation on high-speed railway line, it can achieve great improvement in both safety and efficiency of transportation, fully expresses the potential of high-speed railway line.

high-speed railway; common-speed trains operation on high-speed railway line; passenger flow demands; adaptability of the railway line

2015-06-08

汪鋒華(1983-)，男，工程師。

1674—8247(2016)02—0046—04

U231.2

A