關于寶蘭客運專線在鐵路選線中的設計及其研究

錢治國 高 雄

（1 甘肅交通職業(yè)技術學院，甘肅 蘭州 730070；2 烏魯木齊鐵路局吐庫二線指揮部，新疆 庫爾勒 841000）

寶蘭客運專線是我國中長期鐵路網規(guī)劃中“四縱四橫”客運專線網中隴海客運專線（徐州～西安～蘭州）的重要組成部分，與既有隴海線、蘭新線及徐州至西安客運專線共同構成陸橋通道。

1 寶蘭客運專線建設的必要性

寶蘭客運專線的建設將構筑西北（包含西藏）經西安往華北、華東、中南地區(qū)的快捷通道，實現西北地區(qū)快速客運網與全國客運專線聯網。

寶蘭客運專線的建設是十分必要和緊迫的。寶蘭客運專線的建設對于深入推進西部大開發(fā)戰(zhàn)略，促進東、中、西部區(qū)域經濟協(xié)調發(fā)展，加快沿線及西部旅游資源開發(fā)，保障區(qū)域社會經濟和諧發(fā)展具有重要意義。

2 選線設計中研究的主要內容

2.1 寶蘭客運專線的功能定位

根據本線在地區(qū)路網中的地位和作用、沿線經濟發(fā)展規(guī)劃目標及客運需求，寶蘭客運專線的主要功能是承擔西北地區(qū)對外直通客流，兼顧通道沿線大中城市間的城際快速客流。本線作為西部快速客運主骨架之一，定位為客運專線。

2.2 寶蘭客運專線建設方案

經對隴海、蘭新通道運輸需求分析，需要一條雙線鐵路能力，尤其緊缺快速客運鐵路。為提高客貨運輸質量，充分釋放既有通道貨運能力，經全面分析論證，推薦包蘭客運專線建設為客運專線。

2.3 線路走向方案

推薦的線路走向方案自擬建西寶客專寶雞南站引出，向西經晁峪鎮(zhèn)走行于渭河北岸，以16.41km 長隧道穿越隴山，跨渭河至南岸在關莊附近設站，出站繼續(xù)向西在渭河南岸山谷中穿行，經元龍鎮(zhèn)、伯陽鎮(zhèn)及馬跑泉鎮(zhèn)，于天水市秦州區(qū)與麥積區(qū)間的二十鋪鎮(zhèn)東南設天水南站，出站折向西北跨秦麥高速公路及耤河，沿天巉公路溯葫蘆河北上，至秦安縣西北約2km的宋家場設站，出站向西繼續(xù)沿天巉公路走行，穿12.83km 長大神仙梁隧道后自通渭縣城北側通過，至縣城西北約5km 牛谷河北岸、李家道渠附近設通渭站，出站以12.8km 隧道穿張家山、頭岔，在馬營鎮(zhèn)西南出洞，經李家堡鎮(zhèn)后至定西市西南約2km的新城開發(fā)區(qū)南側設定西南站，出站取直徑向西至榆中縣北約2.5km 設站，經定遠鎮(zhèn)、和平鎮(zhèn)，至石咀子折向北沿雷壇河至華林坪進入蘭州市區(qū)，折向西并行蘭新鐵路接入蘭州西客站。

3 在選線設計及其研究過程中主要開展的工作

在熟悉相關文件和會議精神后，由各專業(yè)技術骨干組成項目總體組，迅速開展工作，在熟悉、消化、吸收相關研究成果和既有鐵路資料的基礎上，結合區(qū)域相關路網建設，對本項目建設必要性、在路網中的功能定位、項目建設標準、建設方案等進行技術策劃，并發(fā)函征求相關單位和相關部門的意見和建議。

3.1 現場踏勘和收集資料

總體設計組赴現場進行踏勘，收集沿線省、市及鐵路部門的有關資料；對重點方案和控制點、重大不良地質及地質災害、重要水利設施、軍事區(qū)、文物古跡、水源保護區(qū)等進行了現場踏勘調查。

3.2 方案研究論證

方案研究論證分以下幾個層次，一是認真研究分析項目吸引范圍社會經濟特征和運輸需求，結合中長期鐵路網規(guī)劃，預測本項目及相關線路的客貨運量，對既有鐵路的運能適應性進行分析，充分論證本項目建設的必要性；二是結合本線功能定位及沿線客流特點、地形、地質情況，系統(tǒng)研究并確定項目的建設標準；三是對本項目所經的鐵路樞紐、地區(qū)方案結合鐵路中長期路網規(guī)劃調整，進行重點研究，并結合沿線城市分布，點線結合，對線路走向方案從宏觀到局部，由淺至深，由粗到細，進行分層次的深入研究，提出比選方案。在此基礎上結合鐵路局及省、市有關方面意見和城市規(guī)劃，進一步優(yōu)化、完善方案。

3.3 文件編制

研究按照鐵建設［2007］152 號《鐵路基本建設項目預可行性研究、可行性研究和設計文件編制辦法》中有關新建鐵路預可行性研究的深度、廣度的要求，結合本線特點進行文件編制，完成本次預可行性研究文件編制。

4 選線設計中最大坡度方案比選

4.1 沿線地形地貌特點分析

客運專線經過地區(qū)地形地貌復雜，其中寶雞至甘廟屬渭河平原的西端，地形相對開闊平坦，地面高程在580～680m 之間，相對高差約100m；甘廟至元龍段地處南隴山與西秦嶺北緣過渡帶的高－低中山區(qū)，該段地形起伏較大，山勢陡峻，河流曲折，地面高程650～1850m，相對高差300～1200m，自然坡度30°～60°，多呈峽谷地貌景觀。元龍至葫蘆河口段地處天禮盆地東部，海拔高程900～1300m，相對高差200～400m；秦安縣、通渭縣及定西市車道嶺一帶屬黃土高原溝壑、梁、峁區(qū)，區(qū)內黃土梁峁起伏，溝壑縱橫；進入蘭州市后線路走行于黃河河谷蘭州盆地區(qū)。

4.2 國內外高速鐵路最大坡度

國外高速鐵路最大坡度基本都大于20‰，一般在20‰～40‰之間，但僅限局部地段使用；國內除臺灣省臺北～高雄鐵路最大坡度采用35‰外，大陸在建及擬建的高速鐵路最大坡度一般不超過20‰，由于目前在建、擬建工程主要位于中東部相對平緩低山丘陵地區(qū)，足坡地段長度一般不超過10km。

國內外高速鐵路在長隧道地段采用的最大坡度見表1。從已運營及擬建的國內外客運專線分析,長度10km 以上的隧道最大坡度一般不超過20‰，隧道內坡度超過12‰的足坡地段也較短。

4.3 最大坡度方案比選

4.3.1 方案構成

最大坡度選擇主要受沿線地形、動車組對坡度的適應性、運營費用、工程投資及與相鄰線的匹配等因素的影響。《新建時速300～350 公里客運專線設計暫行規(guī)定》指出正線的最大坡度,一般條件不應大于20‰，困難條件下，經技術經濟比較，不應大于30‰。由于在30‰的坡道上，其均衡速度只有184.9km/h，小于200km/h，且下坡制動距離近13.0km，理論計算雖可滿足3min 列車追蹤間隔要求，但基本無富余量，因此，從行車安全以及提高客車旅行速度等角度考慮，結合本線地形條件,本次研究了20‰、20‰(個別25‰)、25‰、30‰四個最大坡度方案。

4.3.2 方案比較

(1)方案說明

線路基本呈東西走向，所經區(qū)域為高～低中山區(qū)的地區(qū)，沿線公(道)路網發(fā)達，河流縱橫，線路在縱斷面設計中應遵循安全、平順、合理的原則，盡量減少線路起伏，避免大起大落。

采用較大坡度除對橋梁高度產生影響外，對橋梁長度影響不大。在中山區(qū)，采用較大坡度有利于爭取高程，縮短隧道長度，降低橋梁高度，減少填挖高度。

線路走行在中山區(qū)，局部地段地形起伏較大，采用不同坡度，對工程設置影響較大。在本區(qū)段分別做了20‰、20‰(個別25‰)、25‰、30‰四個坡度方案進行比較。

(2)各方案地形適應能力分析及工程投資比較

①寶雞至東岔段

本段地處南隴山與西秦嶺北緣過渡帶的高～低中山區(qū)，地形起伏較大，山勢較陡峻，河流曲折。線路順直，推薦本段最大坡度采用20‰。

②東岔至天水段

該段線路地處南隴山與西秦嶺北緣過渡帶的高～低中山區(qū)，地形起伏大，山勢陡峻，河流曲折，溝谷狹窄。本段另一座13.56km 特長隧道～太祿隧道采用20‰的坡度，若采用25‰的坡度對隧道無明顯改善，且造成個別溝谷淺埋，而采用30‰的坡度可使該隧道分為兩座各6.7km 左右的隧道，考慮到該隧道緊鄰全線最長的14.79km長的筆架山隧道，本隧道不控制工期，且隧道總長度變化不大，節(jié)約工程投資有限，故本段采用20‰的坡度是合適的。

綜上所述，東岔至天水段采用20‰的坡度，穿越筆架山段采用一處長13.55km 長的25‰坡度。

③天水至榆中段

本段線路約80%在渭河、葫蘆河峽谷及黃土高原山峁中穿行，地形起伏大、高差大，20‰方案最長隧道為長12.415km的朱家山隧道，最高橋為稱溝驛特大橋，有約100m 橋高達47m。若采用25‰的坡度可使朱家山特長隧道分為兩座長度分別為3.20km 及9.15km的隧道，但造成隧道在滑坡區(qū)露頭，存在安全隱患；稱溝驛特大橋因受上跨隴海線高程限制，采用更大的坡度無法改善工程。若采用30‰的坡度對本段工程改善有限，雖可縮短部分隧道長度，但造成部分橋梁高度增加，個別橋高達70m，且僅使用了約18.6km，效果不明顯，因此推薦本段采用20‰方案。

④榆中至蘭州段

本段線路走行于黃河河谷蘭州盆地區(qū)，需穿越白虎山、古城嶺及皋蘭山等山梁，線路主要受軍事禁區(qū)及城市布局和規(guī)劃的影響，本段最長隧道為長12.97km的古城嶺隧道，最高橋為跨越下西園及華林路等城市道路的橋高約46m 西園特大橋，考慮到該段處于蘭州西進站前半徑為1200m的曲線上，速度較低，使用25‰的坡度對運營速度沒有影響。若使用20‰的坡度將造成橋梁加長約400m，且造成蘭州西客站整體西移，不能充分利用既有設施。若本段使用30‰的坡度，受跨越城市道路影響，西園特大橋長度無法縮短，僅降低了部分段落橋梁的高度，節(jié)約工程投資不明顯。

綜上，榆中至蘭州段采用20‰的坡度，西園特大橋采用一處1.88km 長的25‰坡度。

不同最大坡度方案經濟性見表2。

由表2 可見，各坡度方案線路長度最大僅差0.291km，橋隧總長最大差1.50km。20‰（個別25‰)方案隧道均不超過15km，工程設置合理，適應地形較好，投資分別較25‰方案及30‰方案僅增加0.03%及0.72%，而較20‰節(jié)省0.81%。

4.3.3 綜合分析與比選

由表3 可見，本段采用不同最大坡度方案時，運行時分相差較小，能耗相差不大。20‰方案動車組運行節(jié)時效果不明顯且投資大。30‰及25‰比20‰(個別25‰)方案工程投資節(jié)省有限，分別節(jié)省3.88億元及0.17億元，僅約占總投資0.72%及0.03%，且在縮短線路、施工工期及主隧道長度方面并無明顯優(yōu)勢。

綜上所述，本段適宜的最大坡度應在20‰～25‰之間，上述方案運營長度、運營成本、運行時分相差均較小，從工程及運營雙方面考慮，20‰(個別25‰)方案可有效縮短主隧道長度，動車組制動性能亦良好，因此本次研究最大坡度推薦20‰(個別25‰)方案。

[1]詹振炎.鐵路選線設計的現代理論和方法[M].北京：中國鐵道出版社，2001

[2]王兆成.中長期鐵路路網規(guī)劃研究[M].北京:中國鐵道出版社，2004.

[3]易思蓉.鐵路選線設計[M].西南交通大學出版社，2005.