巴基斯坦既有鐵路提速改造施工及運(yùn)輸組織過渡方案研究

陳建宏

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司濟(jì)南設(shè)計(jì)院，山東濟(jì)南 250022)

在以往的鐵路既有線提速改造工程中，一般采用封閉部分線路或?qū)Σ糠值囟蜗匏俚姆绞絹磉M(jìn)行施工過渡。 然而，采取此種措施勢必會(huì)對行車造成干擾，并影響線路的通過能力[1]。 國內(nèi)既有鐵路網(wǎng)發(fā)達(dá)且運(yùn)營調(diào)度技術(shù)成熟，可采用相鄰路網(wǎng)繞行、歸并組合列車開行等方式來解決施工期間線路運(yùn)能不足的問題[2]。在巴基斯坦ML-1 線(納瓦布沙阿至羅赫里段)提速改造過程中，因相鄰線路設(shè)備陳舊、到發(fā)線長度不足等因素，不具備繞行條件，且巴基斯坦鐵路總公司不同意停開任何列車，故需要尋找合理的運(yùn)輸組織及施工過渡方案，以解決納瓦布沙阿至羅赫里段施工期間的運(yùn)輸組織問題。

1 工程概述

1.1 既有線概況[3]

巴基斯坦伊斯蘭共和國鐵路ML-1 線位于巴基斯坦信德省、旁遮普和開伯爾-普赫圖赫瓦三省境內(nèi)，是巴基斯坦鐵路運(yùn)輸?shù)闹魍ǖ馈?線路南端起于卡拉奇，向東北方向經(jīng)羅赫里、木爾坦、拉合爾后，轉(zhuǎn)向西北方向經(jīng)拉瓦爾品第止于白沙瓦，既有正線全長1 726 km。

既有ML-1 線為內(nèi)燃寬軌(軌距1 676 mm)鐵路，提速改造段落位于信德省納瓦布沙阿市北部、蘇庫爾縣南部，線路南起納瓦布沙阿市城區(qū)，向北經(jīng)帕蒂丹、拉哈路、梅赫拉普、海爾布爾至羅赫里城區(qū)。 既有正線全長186.5 km，既有線路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 線路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

納瓦布沙阿至羅赫里段目前日行車對數(shù)為31 對(其中旅客列車17 對，貨物列車14 對)。 該段既有車站為18 個(gè)，其中2 個(gè)為線路所(見表2)。

1.2 工程內(nèi)容

ML-1 線是巴基斯坦鐵路運(yùn)輸?shù)闹魍ǖ溃拓浗涣餍枨笸ⅲ壍澜Y(jié)構(gòu)年久失修，病害嚴(yán)重，限速區(qū)段多，且通信、信號制式較多，設(shè)施落后，導(dǎo)致線路能力難以正常發(fā)揮。 因此，需要對線路進(jìn)行改造，以提升線路運(yùn)行速度及通過能力。 本段線路設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值為

160 km/h。

經(jīng)過多年運(yùn)營，該段線路設(shè)備陳舊老化，工務(wù)狀況不良，線路幾何尺寸變化較大。 部分地段曲線半徑較小，緩和曲線長度、夾直線長度和坡段長度不能滿足行車速度160 km/h 的要求;另外，既有橋梁承載力也不能滿足提速需求，故需要對線路及相關(guān)配套工程進(jìn)行改造。

表2 既有車站

1.3 工程難點(diǎn)

巴基斯坦鐵路部門提供的資料顯示，納瓦布沙阿至羅赫里段雙線通過能力為41 對/日，目前使用能力為31 對/日，富裕能力僅10 對/日。 根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，施工勢必會(huì)對線路通過能力造成影響，但是該段線路不存在可供繞行的其他線路，且巴基斯坦鐵路總公司不同意停開列車。 因此，如何保證施工期間線路的通過能力成為工程的最大難點(diǎn)。

2 施工及運(yùn)輸組織過渡方案

2.1 施工過渡方案

在鐵路既有線改造過程中，選擇一個(gè)合理可行的施工過渡方案，可以最大限度地減少施工工期并降低工程投資。 因此，在保證施工期間列車正常運(yùn)營的前提下，根據(jù)國內(nèi)既有線改造經(jīng)驗(yàn)，本次共研究了以下幾個(gè)施工過渡方案。

(1)要點(diǎn)施工方案[4-5]

利用天窗或要點(diǎn)進(jìn)行施工。 每日利用固定時(shí)間對線路進(jìn)行施工作業(yè)，施工完成后即可恢復(fù)線路正常運(yùn)行。

方案優(yōu)點(diǎn):利用天窗點(diǎn)施工，可以保證既有線維持雙線運(yùn)行，對當(dāng)前通過能力影響較小。

方案缺點(diǎn):①根據(jù)巴方提供的列車時(shí)刻表，目前該段線路24h 運(yùn)行，無固定的維修天窗，多利用行車間隙進(jìn)行簡單養(yǎng)護(hù)維修。 若采用要點(diǎn)施工，將會(huì)壓縮每日運(yùn)營時(shí)間，勢必會(huì)影響線路的通過能力，使原本就不富裕的通過能力進(jìn)一步降低。 ②易造成施工過程的不連續(xù)，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。 ③要點(diǎn)施工對于短距離線路或者工點(diǎn)施工具有優(yōu)勢，但對于近200 km 長的既有線改造，不僅耗費(fèi)人力、物力較多，且延長了施工工期，造成工程投資增加巨大。

(2)新建線路方案[6-7]

為了減少施工對列車運(yùn)營的影響，考慮新建線路進(jìn)行運(yùn)營，待新建線路通車后，再對既有線進(jìn)行全部或部分改造。

方案優(yōu)點(diǎn):采用新建線路進(jìn)行過渡，因新建線路條件較好，單線通過能力可基本滿足既有線路的能力需求。

方案缺點(diǎn):巴基斯坦土地及房屋為私人所有，征地、拆遷難度較大;另外，新建線路需要對既有車站進(jìn)行大規(guī)模改造，以滿足新線引入條件。 因此，新建線路投資巨大，且施工工期得不到保證。

(3)封閉部分線路方案

封閉單側(cè)線路，對封閉線路進(jìn)行系統(tǒng)性改造，此舉需將線路由雙線改為單線運(yùn)行，且部分地段需要采取限速措施，影響線路通過能力。 通常采用增設(shè)會(huì)讓站的方式來提高線路的通過能力。

方案優(yōu)點(diǎn):該方案僅需在既有區(qū)間增設(shè)部分會(huì)讓站，即可對線路進(jìn)行長距離、系統(tǒng)性、連續(xù)性改造，施工難度低，且工程投資較省。

方案缺點(diǎn):區(qū)間新增臨時(shí)會(huì)讓站將增加行車調(diào)度的難度。

(4)方案比選

經(jīng)過經(jīng)濟(jì)比選以及專家討論，并征求巴基斯坦鐵路總公司意見，認(rèn)為封閉部分線路(增加臨時(shí)會(huì)讓站)方案具有節(jié)省投資、保證工期、施工難度低等諸多優(yōu)點(diǎn)，故選擇封閉部分線路(增加臨時(shí)會(huì)讓站)方案為推薦方案。

2.2 運(yùn)輸組織方案

(1)運(yùn)營能力分析[8-10]

過渡施工期間，采用封閉一側(cè)線路，另一側(cè)線路限速運(yùn)行的方式。 改造段落按單線運(yùn)行、區(qū)間限速45 km/h、牽引質(zhì)量2 400 t 進(jìn)行估算。 既有線路運(yùn)行能力分析見表3

經(jīng)計(jì)算，本段限制區(qū)間為Gambat-Tando Masti Khan，平圖能力為24 對/日，貨物列車使用能力為1.6 對/日，能力利用率超過100%，能力嚴(yán)重不足。

表3 既有線路運(yùn)行能力分析 對/d

(2)臨時(shí)會(huì)讓站設(shè)置原則

根據(jù)行車計(jì)算，在單線運(yùn)行、區(qū)間限速45 km/h的情況下，站間距不大于7.5 km 可基本滿足既有線的運(yùn)輸需要。 故在站間距大于7.5 km 時(shí)，兩站之間應(yīng)增加臨時(shí)會(huì)讓站。 納瓦布沙阿至羅赫里段共需增加臨時(shí)會(huì)讓站14 處。 增加會(huì)讓站后，該段運(yùn)行能力見表4。

表4 增加會(huì)讓站后線路運(yùn)行能力 對/d

續(xù)表4

由表4 可知，增加會(huì)讓站后，單線通過能力完全滿足目前列車運(yùn)行需求。

臨時(shí)會(huì)讓站為橫列式布置，到發(fā)線有效長為700 m。 根據(jù)本線既有鐵路通信作業(yè)方式，在臨時(shí)會(huì)讓站新設(shè)有線調(diào)度電話系統(tǒng)和無線微波通信系統(tǒng)(通信設(shè)備配備ups 不間斷電源)，提供站間調(diào)度通信、機(jī)車司機(jī)與會(huì)讓站值班員的無線通信等功能[11]。

(3)信號聯(lián)鎖過渡[12-14]

ML-1 線車站信號主要采用傳統(tǒng)帶有機(jī)械臂板的信號機(jī)，個(gè)別車站使用繼電聯(lián)鎖、色燈信號以及電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)。 本段線路除羅赫里站及兩個(gè)線路所使用電鎖器機(jī)械聯(lián)鎖外，其余車站均采用全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備。為保證施工期間各站聯(lián)鎖方式的一致，經(jīng)過經(jīng)濟(jì)比選，決定停用既有聯(lián)鎖設(shè)備，新建電鎖器聯(lián)鎖過渡(臨時(shí)會(huì)讓站亦采用電鎖器聯(lián)鎖)。 股道按雙向接發(fā)列車設(shè)計(jì)，室外新設(shè)色燈信號機(jī)，道岔采用電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)牽引。區(qū)間為半自動(dòng)閉塞。 列車從發(fā)車站出發(fā)時(shí)，通知接車站辦理接車進(jìn)路，開放進(jìn)站信號機(jī)，準(zhǔn)備接車。 車輛完整到達(dá)接車站后，信號關(guān)閉[11-13]。

2.3 施工段落劃分

提速改造期間，雙線運(yùn)營改為單線運(yùn)營，在滿足行車能力需求的前提下，部分列車的運(yùn)行時(shí)分會(huì)受到影響。 為減少這類影響，共研究了三個(gè)段落劃分方案。

(1)一次封閉單線施工方案(方案1)

一次性封閉單線185 km，利用單線運(yùn)營，一次性新設(shè)14 處會(huì)讓站。

(2)分三段封閉先后施工方案(方案2)

單次封閉約60 km 單線，其余段落仍采用雙線運(yùn)行，每次封閉需新設(shè)約5 處會(huì)讓站。

(3)分六段封閉先后施工方案(方案3)

施工期間單次封閉約30 km 單線，其余段落仍采用雙線運(yùn)行，每次封閉需新設(shè)2～3 處會(huì)讓站。

(4)旅客列車延誤對比

編制模擬運(yùn)行圖，計(jì)算旅客列車延誤時(shí)間，延誤情況如表5。

表5 旅客列車延誤分析

(5)方案比選 各方案優(yōu)缺點(diǎn)如表6。

表6 分段施工優(yōu)缺點(diǎn)分析

施工工期、工程投資、旅客列車延遲時(shí)間等諸多方面的對比表明，全線分三段先后施工方案具有節(jié)約工程投資、與既有客車運(yùn)行時(shí)間相對吻合等優(yōu)點(diǎn)，故推薦采用全線分三段先后施工方案。

3 結(jié)束語

近年來，越來越多的中國企業(yè)參與到海外鐵路項(xiàng)目的建設(shè)中，但國內(nèi)常用的施工及運(yùn)輸組織方案不一定完全適用于海外鐵路工程。 在本項(xiàng)目中，采用增加會(huì)讓站方案保證施工期間的線路通過能力(推薦全線分三段先后施工方案為最終方案)。 研究表明，科學(xué)合理的施工過渡及運(yùn)輸組織方案可以將施工對既有線的運(yùn)營干擾降到最低，為營業(yè)線的行車安全提供了有力的保障[15-16]。