松江河—長白鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究

劉 勇

（沈陽鐵道勘察設(shè)計(jì)院有限公司 運(yùn)輸規(guī)劃所，遼寧 沈陽 110013）

1 松江河—長白鐵路概況

松江河—長白鐵路地處中朝邊境，接軌于渾白線松江河站，與在建靖宇—松江河鐵路相連，線路由北向南走行于吉林省撫松縣、臨江市，終點(diǎn)在長白朝鮮族自治縣境內(nèi)，線路全長 134 km，新設(shè)車站 7 座。該線建成后將極大地改善沿線交通條件，構(gòu)筑一條新的中朝口岸運(yùn)輸通道，對中朝兩國的經(jīng)濟(jì)與發(fā)展，以及長白山地區(qū)旅游資源的開發(fā)與相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到推動作用。

2 松江河—長白鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究

鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要包括線路等級、限制坡度、牽引種類及牽引質(zhì)量、到發(fā)線有效長和速度目標(biāo)值等。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選擇直接影響鐵路的運(yùn)輸組織、工程投資和運(yùn)營成本等。根據(jù)松江河—長白鐵路的線路特點(diǎn)和功能定位，著重研究該線路的速度目標(biāo)值、限制坡度、牽引方式等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 速度目標(biāo)值的選擇

松江河—長白鐵路旅客列車開行數(shù)量較少，根據(jù)《鐵路主要技術(shù)政策》，新建鐵路主要干線速度目標(biāo)值 ≤200 km/h、一般干線 ≤160 km/h、其他線路≤120 km/h。結(jié)合松江河—長白鐵路的具體條件和特征，分別針對 120 km/h 和 160 km/h 速度目標(biāo)值進(jìn)行分析比較。

2.1.1 與相鄰線路速度目標(biāo)值協(xié)調(diào)

與松江河—長白鐵路相鄰的渾白線、宇松線、團(tuán)杉線的旅客列車速度均為 120 km/h，從與相鄰線速度目標(biāo)值相協(xié)調(diào)和滿足旅客出行要求的角度考慮，選擇速度目標(biāo)值為 120 km/h，能與相鄰線路有效銜接，同時(shí)根據(jù)該線路為邊境口岸客貨共線鐵路的功能定位，該線路屬于區(qū)域性支線 ( 一般干線 )，速度目標(biāo)值 ≤160 km/h 比較合適。松江河—長白線路總長為 134 km，如列車按 160 km/h 速度運(yùn)行，旅行時(shí)間約為 60 min；按 120 km/h 速度運(yùn)行，旅行時(shí)間為 72 min，旅行時(shí)間僅節(jié)省 12 min。

2.1.2 地形條件及工程投資

松江河—長白鐵路起點(diǎn)至 CK90＋000 段，地形相對平坦，線路不受曲線半徑限制。CK90＋000 至終點(diǎn)，地形起伏很大，沿線溝壑縱橫，線路選線因高橋長隧等工程條件控制，受曲線半徑影響較大。因此，對速度目標(biāo)值分別為 120 km/h 方案 ( 方案Ⅰ)、120 km/h 預(yù)留 160 km/h 方案 ( 方案Ⅱ ) 和 160 km/h方案 ( 方案Ⅲ ) 進(jìn)行工程投資比較。松江河—長白鐵路采用不同速度目標(biāo)值方案的線路平面情況如圖1所示。

采用不同速度目標(biāo)值方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析如下。

（1）方案Ⅰ。優(yōu)點(diǎn)：①十五道溝站平面條件較好；②高橋數(shù)量相對最少；③隧道設(shè)置條件相對最好；④投資較方案Ⅱ節(jié)省 345 萬元，較方案Ⅲ節(jié)省26 961 萬元。缺點(diǎn)：①旅客列車運(yùn)行速度較低，旅行時(shí)間較長；②線路長度為 55.574 km，分別比方案Ⅱ長 2.90 km、比方案Ⅲ長 2.39 km。

（2）方案Ⅱ。優(yōu)點(diǎn)：①線形條件相對較好；②十五道溝站設(shè)站條件較好；③預(yù)留 160 km/h 條件，線路適應(yīng)能力強(qiáng)，預(yù)留了列車提速的空間。缺點(diǎn)：旅客列車運(yùn)行速度相對較低，較方案Ⅲ旅行時(shí)間長 12 min。

（3）方案Ⅲ。優(yōu)點(diǎn)：旅客列車運(yùn)行速度較高，旅行時(shí)間較短。缺點(diǎn)：①十五道溝站部分站線位于隧道內(nèi)，車站條件差，施工及運(yùn)營養(yǎng)護(hù)困難；②投資最大，分別比方案Ⅰ高 26 961 萬元、比方案Ⅱ高 26 616 萬元。

綜上所述，方案Ⅱ線形條件相對較好，工程投資較為適中，且與相鄰線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匹配，為今后發(fā)展預(yù)留條件。因此，研究推薦松江河 — 長白鐵路速度目標(biāo)值采用 120 km/h 預(yù)留 160 km/h 方案。

2.2 限制坡度的選擇

與松江河—長白鐵路銜接的后方通道四平—松江河、白河線、宇松線、宇輝線限制坡度變化較大，且與設(shè)計(jì)規(guī)范要求的限坡系列均不匹配，給該線路限制坡度的選擇帶來一定困難。相鄰線路及區(qū)段既有和規(guī)劃限制坡度情況如表1所示。

圖1 采用不同速度目標(biāo)值方案的線路平面示意圖

表1 相鄰線路及區(qū)段既有和規(guī)劃限制坡度 ‰

由表1可知，與松江河—長白鐵路相鄰線路上行方向限制坡度最小為 14.2‰，最大為 18‰；下行方向限制坡度最小為 14.5‰，最大為 30.3‰。根據(jù)線路的功能定位、地形條件，以及與相鄰線路限制坡度和牽引質(zhì)量相匹配的原則，分別研究了限制坡度為 13‰、14.5‰ 和 25‰ 的3個方案。2.2.1 與相鄰線路限制坡度協(xié)調(diào)和運(yùn)輸組織要求

松江河—長白鐵路的貨物流向主要是沿線和長白地區(qū)，以及朝鮮惠山口岸與沈陽、通化、梅河口以遠(yuǎn)地區(qū)的客貨交流，因此線路的限制坡度選擇宜與渾白線相匹配統(tǒng)一。根據(jù)路網(wǎng)改造規(guī)劃，四平—松江河通道擴(kuò)能改造后，通化—松江河的限制坡度將落坡至13‰，四平—通化的限制坡度將落坡至 9‰。為與主要后方通道相協(xié)調(diào)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)車長交路，減少在接軌站的增減軸作業(yè)，該線路的限制坡度應(yīng)首選 9‰。但是，由于線路地處山區(qū)，地形復(fù)雜，若選擇 9‰ 的限坡方案，則線路工程巨大，很難實(shí)現(xiàn)。

若采用 14.5‰ 和 25‰ 的限坡方案，運(yùn)輸能力雖然可以滿足運(yùn)量需求，同時(shí)可節(jié)省大量工程投資，但不能實(shí)現(xiàn)與后方通道的牽引定數(shù)相匹配，需要在接軌站或相關(guān)車站進(jìn)行增減軸作業(yè)，造成運(yùn)輸組織難度加大，不便于直通車流的運(yùn)輸。因此，從與相鄰線路限制坡度協(xié)調(diào)和滿足運(yùn)輸組織要求等方面考慮，研究建議限制坡度取 13‰。

2.2.2 地形條件及工程投資

松江河—長白鐵路位于長白山西南麓，地勢中間高、東西低，起伏很大。其中，線路起點(diǎn)至 CK43＋400 段，位于撫松縣境內(nèi)，地形相對平坦，3 個限坡方案線路走向基本一致。CK43＋400 至終點(diǎn)段，13‰ 限坡方案與 14.5‰ 限坡方案走向一致，線路過峰嶺后，在遠(yuǎn)離長白山自然保護(hù)區(qū)的山區(qū)穿行；25‰ 限坡方案，線路過峰嶺后，線位沿較高山坡走行，線位相對順直，于十五道溝中部穿越鴨綠江上游自然保護(hù)區(qū)。各限坡方案的線路平面情況如圖2所示。

各限坡方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析如下。

（1）13‰ 限坡方案。優(yōu)點(diǎn)：①線形條件相對較好，橋梁設(shè)置條件較好；②換算工程運(yùn)營費(fèi)較 14.5‰限坡方案和 25‰ 限坡方案分別節(jié)省 17 222 萬元、4 330 萬元。缺點(diǎn)：①十三道溝 1 號隧道長度為14 735 m，施工難度大；②十三道溝站和十五道溝站設(shè)站條件較差；③投資比 14.5‰ 限坡方案和 25‰ 限坡方案分別高 1 900 萬元、27 575 萬元。

（2）14.5‰ 限坡方案。優(yōu)點(diǎn)：①線路走向與 13‰限坡方案一致，隧道較 13‰ 限坡方案短；②投資較13‰ 限坡方案少 1 900 萬元；③線形條件相對較好，橋梁設(shè)置條件較好。缺點(diǎn)：十三道溝站和十五道溝站設(shè)站條件較差。

（3）25‰ 限坡方案。優(yōu)點(diǎn)：①線路長度較 13‰限坡方案和 14.5‰ 限坡方案短 2.35 km；②十三道溝站設(shè)站條件較好；③投資較 13‰ 限坡方案和 14.5‰ 限坡方案分別節(jié)省 27 575 萬元、25 675 萬元。缺點(diǎn)：①部分橋梁高度較大，設(shè)置條件差；②線路需穿越鴨綠江上游國家自然保護(hù)區(qū)實(shí)驗(yàn)區(qū)、緩沖區(qū)；③十五道溝風(fēng)景區(qū)無設(shè)站條件。

綜上所述，采用 13‰ 限坡方案，雖然工程投資最大，但線路平面條件相對較好，且與相鄰線路限制坡度、牽引質(zhì)量統(tǒng)一，運(yùn)輸組織便利，換算工程運(yùn)營費(fèi)較少，因此推薦松江河—長白鐵路采用 13‰ 限坡方案。

2.3 牽引方式的選擇

2.3.1 與相鄰線路的牽引方式相適應(yīng)

圖2 各限坡方案的線路平面示意圖

與松江河—長白鐵路相鄰的渾白線、鴨大線、梅集線、沈吉線、白和線目前均為內(nèi)燃 DF4型機(jī)車牽引。根據(jù)路網(wǎng)與沈陽鐵路局機(jī)車運(yùn)用規(guī)劃，研究年度該線路后方通道渾白線、鴨大線、梅集線 ( 四平—松江河鐵路 ) 擴(kuò)能改造按一次電氣化設(shè)計(jì)，采用電力機(jī)車牽引可以與四平—松江河鐵路、松江河—延吉鐵路牽引種類協(xié)調(diào)統(tǒng)一。另外，由于該線路地處山區(qū)，沿線地形復(fù)雜多變，線路坡度較大，電力機(jī)車具有功率大、計(jì)算速度高等優(yōu)點(diǎn)，采用電力機(jī)車牽引符合線路地形條件。

目前，沈陽鐵路局使用的電力機(jī)車主要有 SS4、HXD系列，但 SS4型電力機(jī)車已經(jīng)陸續(xù)退出主要干線，HXD系列電力機(jī)車已經(jīng)投入使用。HXD系列機(jī)車具有速度高、提速時(shí)間短等特點(diǎn)，但與 SS4型電力機(jī)車相比，牽引質(zhì)量提高幅度有限，且大功率機(jī)車造價(jià)昂貴。考慮松江河—長白鐵路貨物運(yùn)輸對運(yùn)行速度要求不高，而且近期運(yùn)量較低，采用 SS4型機(jī)車完全可以滿足運(yùn)輸能力的要求，還可以解決沈陽鐵路局干線SS4型電力機(jī)車退役問題。因此，建議松江河—長白鐵路近期采用 SS4型電力機(jī)車；遠(yuǎn)期隨著運(yùn)量的增長和沈陽鐵路局大功率 HXD系列機(jī)車的大范圍使用，機(jī)車類型可逐漸過渡到 HXD系列，達(dá)到全面提高貨物列車運(yùn)行速度和區(qū)間通過能力，減少貨物在途時(shí)間和在站停留時(shí)間的目的。

2.3.2 地形條件及工程投資

松江河—長白鐵路受地形條件限制，有多處隧道地段，機(jī)車牽引方式的不同，將影響隧道的長度，進(jìn)而影響線路方案和工程投資。因此，從地形條件和工程投資的角度，分別對內(nèi)燃機(jī)車和電力機(jī)車的牽引方式進(jìn)行比較。

線路起點(diǎn)至 CK73＋000 段電力機(jī)車牽引與內(nèi)燃機(jī)車牽引方式走向一致。電力機(jī)車牽引自 CK73＋000經(jīng)泥粒河后轉(zhuǎn)向東，以長隧道形式通過西崗；內(nèi)燃機(jī)車牽引方式自 CK73＋000 經(jīng)過泥粒河后，向南過泥粒河參場、八道溝后轉(zhuǎn)向東。比選范圍為 CK73＋000 — CK110＋700 段。不同牽引方式的線路平面情況如圖3所示。

不同牽引方式的優(yōu)缺點(diǎn)分析如下。

（1）電力牽引方式。優(yōu)點(diǎn)：①線路長度比內(nèi)燃機(jī)車牽引方式短 5.286 km；②線形條件相對較好，列車運(yùn)行速度高，運(yùn)營時(shí)分較短；③與內(nèi)燃機(jī)車牽引方式比較投資少 4 036.5 萬元、換算工程運(yùn)營費(fèi)少12 405.83 萬元。缺點(diǎn)：①十三道溝1號隧道長度為14 735 m，施工難度大；②十三道溝站、十五道溝站設(shè)站條件較差，施工難度大。

圖3不同牽引方式的線路平面示意圖

（2）內(nèi)燃牽引方式。優(yōu)點(diǎn)：①十三道溝站、十五道溝站設(shè)站條件相對電力機(jī)車牽引方式較好；②隧道較短，施工難度相對較小。缺點(diǎn)：①線路長度比電力機(jī)車牽引方式長 5.286 km；②局部線形條件相對較差；③車站有部分線路在隧道內(nèi)，通風(fēng)及防災(zāi)處理難度較大；④與電力機(jī)車牽引方式相比，投資多 4 036.5 萬元、換算工程運(yùn)營費(fèi)高 12 405.83 萬元。

綜上所述，采用電力機(jī)車牽引方式的線路長度短，投資少，線形條件較好，列車運(yùn)行速度高，符合該線路地形條件。故研究推薦采用電力機(jī)車牽引方式，機(jī)車類型近期采用 SS4型電力機(jī)車。

2.4 松江河—長白鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

松江河—長白鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)推薦意見如下。

鐵路等級：Ⅱ級

正線數(shù)目：單線

限制坡度：13‰

旅客列車設(shè)計(jì)速度：120 km/h，預(yù)留 160 km/h 條件

最小曲線半徑：一般 2 000 m，困難地段 1 600 m

牽引種類：電力機(jī)車

機(jī)車類型：SS4

牽引質(zhì)量：2 000 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

3 結(jié)束語

松江河—長白鐵路是一條客貨兼顧的中朝口岸運(yùn)輸通道。該線路地處長白山西南麓，地勢起伏較大，地形復(fù)雜，主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選擇直接影響線路方案、工程投資、運(yùn)輸組織和運(yùn)營成本等。通過多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較分析，松江河—長白鐵路的速度目標(biāo)值采用120 km/h 預(yù)留 160 km/h 方案，限制坡度采用 13‰，牽引類型采用 SS4型電力機(jī)車。該技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可以滿足運(yùn)輸要求，且具有較好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。