十堰東風(fēng)專用線客運(yùn)改造工程車輛選型方案研究

摘" 要：既有十堰東風(fēng)專用線目前僅開行貨運(yùn)列車，線路能力利用率較低。東風(fēng)專用線客運(yùn)改造工程研究改造既有東風(fēng)專用線，盤活既有鐵路資源，開行客運(yùn)列車。該文依托東風(fēng)專用線客運(yùn)改造工程，研究車輛選型方案。首先根據(jù)運(yùn)輸組織和客流特點，綜合考慮環(huán)境友好性、車輛性能、運(yùn)營便利性和工程投資等因素，選定客運(yùn)車輛系統(tǒng)制式為有軌電車制式。其次對比乘客舒適度、旅游觀光需求和車輛可靠性，選定高地板有軌電車。最后從供電方式、安全性和運(yùn)營維護(hù)工作量等角度綜合比較接觸網(wǎng)供電、車載儲能供電和地面供電3種供電方式，推薦供電制式采用車載儲能裝置+局部接觸網(wǎng)組合方式。

關(guān)鍵詞：東風(fēng)專用線；客運(yùn)改造工程；車輛選型；供電方式；系統(tǒng)制式

中圖分類號：U482.1" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）12-0１５０-0４

Abstract： The existing Dongfeng special railway line in Shiyan is only operating freight trains at present， and the utilization rate of line capacity is low. Research on the Passenger Transport Reconstruction Project of the Dongfeng special railwaylineis to transform the existing Dongfeng special railway line， revitalize the existing railway resources， and put passenger trains into operation. Based on the Dongfeng special railway line passenger transport reconstruction project， this paper studies the vehicle selection scheme. Firstly， according to the characteristics of transportation organization and passenger flow， and considering the environmental friendliness， vehicle performance， operation convenience， engineering investment and other factors， the passenger vehicle system is selected as the tram system. Secondly， by comparing passenger comfort， tourism demand and vehicle reliability， the high floor tram is selected. Finally， from the point of view of power supply mode， safety， operation and maintenance workload， the three power supply modes of catenary power supply， vehicle energy storage power supply and ground power supply are comprehensively compared， and the combination mode of vehicle energy storage device and local catenary is recommended.

Keywords： Dongfeng special railway line; passenger transport reconstruction project; vehicle selection; power supply mode; system standard

既有東風(fēng)專用線為東風(fēng)汽車集團(tuán)有限公司專用鐵路，由白張干線、張土線及廠區(qū)支線構(gòu)成。其中，白張線是白浪站至張灣站的東風(fēng)專用干線鐵路，途徑顧家崗站、十堰站、二堰站、張灣站，線路長約17.03 km，線路限制坡度為15‰，最小曲線半徑300 m。張土線是張灣站至土門方向，途徑42廠、供辦夏家店鋼板庫，終點為雙星集團(tuán)，全長約7.3 km，線路限制坡度為15‰，最小曲線半徑200 m。

1" 東風(fēng)專用線運(yùn)營特點

東風(fēng)鐵路專用線為單線企業(yè)Ⅲ級鐵路，采用內(nèi)燃機(jī)車牽引貨運(yùn)列車，管理模式為完全自營模式。最高運(yùn)行速度為60 km/h。線路與市政道路采用平交，道口管理模式。全線設(shè)貨運(yùn)站4座，平均站間距約4.3 km，全線無接觸網(wǎng)。

東風(fēng)專用線客運(yùn)化改造后，主要承擔(dān)主城區(qū)內(nèi)部組團(tuán)交流以及城區(qū)與火車站、機(jī)場等客運(yùn)樞紐交流，兼顧少量貨運(yùn)。擬采用客貨共線運(yùn)行的運(yùn)輸組織模式，旅客列車與貨物列車分時段運(yùn)行，貨物列車集中在客運(yùn)結(jié)束后的夜間開行。

2" 運(yùn)量預(yù)測

2.1" 客運(yùn)量預(yù)測

本線全日客運(yùn)量近期2035年達(dá)到1.70萬人次，遠(yuǎn)期2045年達(dá)到7.27萬人次；近期高峰小時最大斷面流量近期617人次/h，遠(yuǎn)期3 195人次/h。本項目客流指標(biāo)見表1。

2.2" 貨運(yùn)量預(yù)測

研究年度本線各區(qū)段貨流密度見表2。

2.3" 能力適應(yīng)性

研究年度東風(fēng)專用線白浪至雙星段若維持目前技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和車站分布，限制區(qū)間平圖通過能力39對，既要承擔(dān)專用線到發(fā)貨運(yùn)量，也要服務(wù)城市軌道交通，經(jīng)計算，近、遠(yuǎn)期全線區(qū)間通過能力不足。研究年度既有線路能力與預(yù)測客貨運(yùn)量適應(yīng)情況見表3。

3" 系統(tǒng)制式選擇

城市軌道交通系統(tǒng)制式選擇一般根據(jù)線路的功能定位和特點，從系統(tǒng)運(yùn)能、線路條件、車輛適用性、技術(shù)先進(jìn)性、工程投資、運(yùn)營成本、資源共享、國產(chǎn)化率、服務(wù)水平和環(huán)境影響等方面進(jìn)行比較和選擇[1]。地鐵、輕軌、市域快軌制式下，需要新建牽引供電系統(tǒng)、通信與電力設(shè)施等站前主體工程和站后配套設(shè)施等內(nèi)容，增加工程投資較多，不符合項目節(jié)約投資開行旅客列車的理念。

本次研究了內(nèi)燃機(jī)車牽引普速客車方案和有軌電車方案，內(nèi)燃機(jī)車牽引普速客車方案徑路與有軌電車方案基本一致，線路全長32.672 km，橋梁29座7.272 km，隧道6座3.800 km，橋隧比33.28%。普速客車方案沿線近期設(shè)8座車站，新建4座車站、改建4座車站，遠(yuǎn)期預(yù)留5座車站。有軌電車方案沿線近期設(shè)10座車站、遠(yuǎn)期預(yù)留5座車站，近期所設(shè)10座車站中，新建6座車站、改建4座車站。有軌電車方案相對于普速客車方案，分別在K3+730、K19+320增設(shè)了東怡路站、人民廣場站，進(jìn)而引起了局部既有線路段的改建差異。增加改建路基單線約1.509 km，改建橋梁2座單線約0.079 km，一座1臺2線地面站，一座2臺2線高架站。

從供電方式、環(huán)境友好性、景觀優(yōu)美性等角度對比有軌電車和普速客車，見表4。

雖然內(nèi)燃機(jī)車牽引普速客車方案相較于儲能式有軌電車而言，投資少3.36億元，但方案設(shè)站受限，且運(yùn)營便利性、環(huán)境友好性、景觀優(yōu)美性、車輛性能和運(yùn)營維護(hù)工作量等均不占優(yōu)勢。因此，本次研究推薦有軌電車方案。

4" 車輛選型及供電方式選擇

4.1" 車輛選型

有軌電車車輛從大制式方面可以分為鋼輪鋼軌車輛和膠輪導(dǎo)軌車輛[2]。由于本線既有線路為鋼軌，本次研究主要分析鋼輪鋼軌有軌電車。有軌電車車輛從地板高度上可分為高地板、70%低地板和100%低地板[3]，三者各自特點見表5。

從以下幾個方面對本工程的有軌電車地板高度進(jìn)行分析。

項目情況：本工程線路為獨(dú)立路權(quán)，站臺位置也主要位于城市道路邊緣，沒有必要苛求采用低地板車輛，采用調(diào)節(jié)站臺高度適應(yīng)高地板車輛的方案更經(jīng)濟(jì)、更可靠。

乘客舒適度：高地板車輛的全部地板面都處于同一水平面，車輛二系懸掛可以采用空氣彈簧，座椅布置靈活，乘客在車內(nèi)行走時，遇到的障礙少，流動速度快，乘坐體驗愉悅。低地板車輛二系懸掛只能采用鋼彈簧，70%低地板車輛內(nèi)部存在臺階，部分座椅設(shè)置在高地板區(qū)域；100%低地板車輛轉(zhuǎn)向架區(qū)域過道窄，地板存在6%左右的小斜坡，且大部分座椅設(shè)置在轉(zhuǎn)向架上方。因此，對于低地板車輛而言，乘客在車內(nèi)行走時，遇到的障礙較多，流動速度慢，乘坐體驗相對較差。

旅游觀光需求：高地板車輛主要設(shè)備安裝于車底，車頂承重小，可創(chuàng)新設(shè)置超大車窗用于旅游觀光；方便布置內(nèi)飾，座椅下方懸空布置，可放置旅游乘客物品，客室空間利用率高。而低地板車輛主要設(shè)備安裝在車頂，車頂承重大，車窗設(shè)置受限，客室空間利用率低。

車輛可靠性：采用高地板車輛，車輛的轉(zhuǎn)向架可以采用傳統(tǒng)輪對轉(zhuǎn)向架，對本工程既有貨運(yùn)線路的適應(yīng)性更高，列車的脫軌系數(shù)可以達(dá)到0.8，性能優(yōu)良；70%和100%低地板車輛在低地板位置均須采用獨(dú)立輪轉(zhuǎn)向架，列車脫軌系數(shù)達(dá)到1.0～1.2，列車脫軌的幾率增加。

綜上，本工程建議選用高地板有軌電車。

4.2" 供電方式選擇

目前國內(nèi)、外有軌電車供電方式主要有架空接觸網(wǎng)、車載儲能裝置供電和地面式供電3種。

3種有軌電車供電方式各有優(yōu)缺點，其技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較見表6。

考慮到地面供電方式實際應(yīng)用較少，技術(shù)不成熟，并且地面供電系統(tǒng)屬于國外公司的專有技術(shù)，工程投資成本高。因此本工程不考慮采用地面供電方式。

本線白浪至張灣段兼顧貨運(yùn)需滿足鐵路限界，有軌電車掛網(wǎng)影響限界，從滿足限界及節(jié)省投資的角度考慮，本工程不考慮進(jìn)行全線的電氣化改造，但本線線路兩端白浪—機(jī)場站和雙星—十堰東站兩個區(qū)間站間距較大（分別為5.2 km和4.76 km），且全程爬坡（最大坡度達(dá)30‰），線路條件較困難，從工程可實施性方面考慮，建議兩端區(qū)間采用局部掛網(wǎng)方式。因此，供電制式采用車載儲能裝置+局部接觸網(wǎng)。

5" 結(jié)束語

十堰東風(fēng)專用線作為一條既有貨運(yùn)鐵路，客運(yùn)改造后將豐富公交線網(wǎng)層次，促進(jìn)城鎮(zhèn)化發(fā)展，提升城市發(fā)展形象[4]。十堰東風(fēng)專用線客運(yùn)改造工程車輛選型方案經(jīng)濟(jì)便捷、環(huán)境友好、運(yùn)營簡單，有利于提升乘客出行滿意度。專用線的客運(yùn)改造將進(jìn)一步完善十堰地區(qū)綜合交通體系，滿足居民市域出行需求，促進(jìn)沿線生態(tài)文明建設(shè)，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展[5]。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王亞麗.中小運(yùn)量城際軌道交通車輛選型分析[J].城市軌道交通研究，2019（7）：97-101.

[2] 李崗，周熙.城市有軌電車車輛選型研究[J].科技創(chuàng)新，2016（11）：10.

[3] 陳文海.麗江市有軌電車1號線車輛選型研究[J].裝備應(yīng)用與研究，2020（35）：33-34.

[4] 閔國水，曾瓊.中小城市發(fā)展中低運(yùn)量城市軌道交通系統(tǒng)制式選擇研究[J].鐵路技術(shù)創(chuàng)新，2016（6）：40-45.

[5] 楊耀華.萊榮鐵路引入威海鐵路地區(qū)方案研究[J].鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2020，42（5）：71-75.