北安至黑河地方鐵路升級改造探討

張 翔，耿 耿

(中鐵第六勘察設計院集團有限公司 線路站場設計院，天津 300308)

地方鐵路是指由地方政府為主出資建設，由地方獨立經營管理或者聯合國鐵共同經營管理，進行社會客貨運輸服務的鐵路，是國家鐵路的延伸和補充，是鐵路運輸網絡的重要組成部分[1]，在地方交通運輸中發揮著重要的作用[2]。地方鐵路與國家鐵路相比，具有造價低、修建易、見效快的特點；與公路相比，具有運輸能力大、成本低的優勢。但是，由于地方鐵路存在建設年代久遠、技術標準低導致安全性不高，運輸速度低導致在運輸市場中競爭力不強，技術標準不統一導致運輸效率低下等問題[3]，因而需要加快地方鐵路的升級改造，響應國家“一帶一路”倡議，促進鐵路大動脈的互聯互通，滿足地方經濟效益增長的需要[4]。針對既有地方鐵路升級改造，對于不同省市、不同技術標準、不同使用要求，升級改造的重點不盡相同。因此，結合北黑鐵路(北安—黑河)升級改造項目的具體情況，探討既有地方鐵路升級改造[5]。

1 北黑鐵路現狀分析

1.1 現狀

北黑鐵路是全國最長的地方鐵路，位于黑龍江省北部，呈南北走向，南起北安市，途徑五大連池市、孫吳縣，北抵中俄邊境口岸黑河市。北黑鐵路黑河站位于線路最北端，為盡端式區段站，主要承擔黑河通往俄羅斯口岸的煤炭、糧食等貨物運輸及旅客出行，隨著中俄口岸的黑河鐵路大橋于2018年提上日程，黑河公路大橋于2019年建成，中俄黑河口岸貿易將進一步增長，黑河口岸客貨流通過北黑鐵路可向南經(哈爾)濱北(安)鐵路與哈爾濱鐵路樞紐連接，進而通過(北)京哈(爾濱)鐵路進一步南下至全國各地，同時黑河口岸通過北黑鐵路向西經齊(齊哈爾)北(安)鐵路與(四)平齊(齊哈爾)鐵路、富(裕)嫩(江)鐵路連接，可將客貨流發往通遼、滿洲里等地區，北黑鐵路是黑龍江西北部地區對外客貨交流的主要通道。北黑地方鐵路區域路網示意圖如圖1所示。

圖1 ?北黑地方鐵路區域路網示意圖Fig1 Local road network of the Bei’an-Heihe railway

目前，既有北黑鐵路共有車站 13座，其中客貨運區段站 2 座(孫吳站、黑河站)，其余11座車站均為中間站，除五大連池站、孫吳北站到發線有效長滿足 650 m外，其余 11座車站到發線有效長度滿足450 m。既有北黑鐵路全長302.689 km，其中北安—龍鎮62.789 km，隸屬于中國鐵路哈爾濱局集團有限公司(以下簡稱“哈爾濱局集團公司”)管轄，其余239.9 km隸屬于黑河地方鐵路局管轄。2018年，北黑鐵路客運量為80萬人，貨運量為113萬t，北安—黑河段最大貨流密度為76.4萬t·km/km。既有鐵路為單線內燃牽引，曲線半徑小，橋梁病害嚴重，旅客列車旅行速度低，服務水平不能滿足經濟發展需求。

隨著國家“一帶一路”倡議的實施，沿邊貿易的進一步擴大，通往俄羅斯的黑河鐵路大橋建成運營后，黑河口岸運量將有較大增長，發送貨物的年區段貨流密度將達到近期(2030年) 637萬t·km/km、遠期(2040年) 853萬t·km/km。然而，北黑鐵路限制區間既有最大輸送能力僅為295萬t，應加快北黑地方鐵路的升級改造，滿足對接“中蒙俄經濟走廊”的需要，銜接沿邊通道便于邊境物資運輸，構建黑龍江省“五縱兩橫一邊”綜合運輸大通道，提高鐵路運輸效率。

1.2 存在問題

（1）線路運輸能力不適應。北黑鐵路為黑河市通往全國各地的惟一鐵路線路，是黑河市對俄口岸的集疏運通道。通往俄羅斯的黑河鐵路大橋建成后，北黑鐵路既有車站分布不均衡，最長站間距達42 km，限制區間龍門河—辰清站間平圖通過能力僅為14對/d，區間輸送能力 295萬t，線路通過能力無法滿足未來客貨運輸增長需求。

（2）既有技術標準不統一。北黑鐵路北安—龍鎮段和龍鎮—黑河段分屬哈爾濱局集團公司和黑河地方鐵路公司管轄，2段線路列車牽引質量和到發線有效長不一致。根據規劃，濱北線(哈爾濱—北安)將進行電氣化改造，技術標準將進一步提高。龍鎮—黑河段貨物列車牽引質量1 600 t，低于北安—龍鎮段和濱北線，不利于組織開行直通列車，運輸組織復雜，影響行車效率。

（3）列車運行速度較低，無法適應市場競爭需要。北黑鐵路為單線內燃線路，建設年代較早，受當時施工、設計水平限制，主要技術設備標準低，線路曲折，曲線半徑小，目前允許通過速度最高僅為70 km/h，且限制坡度較大，存在較多10‰以上坡度，客貨列車運行速度較低。既有北安—黑河旅客列車最快旅行速度僅為59 km/h，平均旅行速度約為54 km/h，最短旅行時間約為5 h，而貨物列車的旅行速度更低。較低的旅行速度已經無法滿足運輸需求，成為提高運輸市場競爭力的薄弱環節。

（4）既有線設備老化、病害嚴重，運營安全得不到有效保障。北黑鐵路建設年代久遠，期間經過數次損毀、重建，鐵路橋涵、路基病害較為嚴重。沿線既有橋梁共有29座，其中10座鋼梁橋為利舊鋼梁，16座圬工橋的多處水中墩出現凍融腐蝕，有開裂、返堿等現象出現，已不利于列車快速行駛。北黑鐵路既有涵洞308座，涵洞普遍存在基礎凍害現象，多處損壞嚴重。本段路基存在翻漿冒泥、基床下沉外擠、危巖落石、路堤穩定性不足、路塹山體滑坡、濱河路基、浸水路基、水害路基、凍害路基等病害，共33.552 km。

（5）北黑鐵路機車、車輛、通信、信息等設備也與接軌國鐵出現兼容性低的問題，已經處于更新改造期限，不能很好地適應鐵路標準化、現代化、信息化的發展要求[6]。

2 北黑鐵路升級改造方案分析

2.1 升級改造目標

通過對項目建設必要性、近遠期運量分析、既有鐵路薄弱環節等的分析，確定北黑鐵路擴能改造目標應以提速為主，兼顧擴能，改造應注重經濟性，在滿足運輸需求的前提下盡量節省工程投資。擴能改造目標如下。

（1）北黑鐵路是黑河市通往全國的惟一一條鐵路，以縮短旅客進出黑河口岸、黑河市旅行時間，提升旅客旅行舒適度，加強黑河市與哈爾濱市的旅客交流，將全國的的旅游資源引入黑河市，以帶動當地旅游發展，進而以帶動當地經濟發展為目標。統籌考慮工程投資，機車牽引制動性能、司機操作順暢等原則，優先確定升級改造目標為提速擴能。

（2）北黑鐵路作為黑河口岸貨物集疏運通道，為充分發揮其運輸大宗貨物的優勢，應以與相鄰路網技術標準統一，以組織開行直達貨運列車，提高貨物運輸效率為目標，以滿足黑河口岸貨物運量逐年增長需要。統籌考慮解決影響運營安全的既有線病害，將升級改造目標確定為解決影響運輸安全的隱患、實現運輸能力提升，以較小的代價滿足研究年度預測運量要求。

2.2 升級改造方案

既有北黑鐵路龍鎮—黑河段鐵路為內燃線路，曲線半徑較小，旅客列車運行速度較低，部分區間站間距較大。根據客貨運量預測及各區段通過能力檢算，本線部分區段通過能力不足，無法滿足運輸能力需求，需要進行擴能能改造。本著盡量減少工程數量，降低投資，同時最大限度地提高投資效益的原則，共研究了3個擴能改造方案，分別是現狀電化及閉塞方式改造方案(方案I)，電化改造并增開、改移車站方案(方案II)，電氣化改造、增加會讓站同時提高牽引質量方案(方案III)[7]。

（1）現狀電化及閉塞方式改造方案(方案I)。結合上下行客貨列車不均衡運輸的特點，電氣化改造后單線采用自動閉塞，組織部分列車追蹤運行，可以提高線路通過能力約15%。擴能方案不動土，對既有信聯閉設備64D進行更新改造，將現狀繼電半自動閉塞更新改造為自動閉塞。

（2）電化改造并增開、改移車站方案(方案II)。對站間距較大的區間加站或移站，消除個別“瓶頸”能力限制區間對通過能力的影響，是單線鐵路擴能的有效措施。調整后的車站分布方案，全線共有車站13座，其中保留既有站7座，改移車站2座，新建車站4座。全線運營里程206.4 km，其中最大站間距22.6 km (潮水—西崗子)，最小站間距為5.12 km(孫吳—孫吳北)，平均站間距為15.88 km。

（3）電氣化改造、增加會讓站同時提高牽引質量方案(方案III)。北黑鐵路現狀為內燃DF型機車牽引，黑河—孫吳段限坡15‰，單機牽引質量1 600 t，到發線有效長450 m；孫吳—龍鎮段限坡12.5‰，牽引質量2 200 t，到發線有效長550 m。北黑鐵路連接的齊北鐵路(齊齊哈爾—北安)北安—富裕段、濱北鐵路北安—綏化段貨物列車牽引質量均為3 000 t，考慮與連接線路牽引質量相統一，減少換增減軸作業，加速列車周轉，本線牽引質量應提高至3 000 t。電氣化改造實施后，采用HXD系列大功率電力機車，可以滿足牽引質量的要求，貨物列車牽引質量受車站到發線有效長限制，是限制本線輸送能力的主要因素。因此，需要將全線車站到發線有效長由450 m、550 m延長至650 m，并充分利用電力機車牽引力，以提高本線通過能力及輸送能力。

2.3 方案比選

（1）現狀電化及閉塞方式改造方案(方案I)。方案I雖無土建工程，工期最短，投資最少，但僅通過電化改造及自閉改造，牽引質量與相鄰線路沒有統一，列車換軸作業效率低下的問題沒有解決，到發線有效長大部分為450 m，大大限制了鐵路輸送能力，提高通過能力有限，各區段通過能力與客貨運輸需求差距仍然較大，不能滿足運輸增長需求。

（2）電化改造并增開、改移車站方案(方案II)。方案II通過增開、改移車站能夠提高部分車站運輸能力，滿足初期(2020年)運輸增長需求，但牽引質量與相鄰線路沒有統一，列車換軸作業頻繁致使效率低下問題沒有解決，到發線有效長大部分為450 m，大大限制了鐵路輸送能力，致使研究年度近期(2030年)列車最大缺口為3對/d，遠期(2040年)列車最大缺口為11.5對/d。近期、遠期通過能力均無法滿足運量增長需求。

（3）電氣化改造、增加會讓站同時提高牽引質量方案(方案III)。方案III能從根本上解決既有線薄弱環節，擴能后牽引質量達到3 000 t，到發線有效長延長至650 m，減少了相鄰線路間換增減軸作業，加速列車周轉效率，研究年度(2030年，2040年)運輸能力可以滿足運量增長的需求。

經比選分析，北黑鐵路需要同時進行電氣化改造、增設會讓站并提高牽引質量后方能滿足研究年度運量增長需求，其他2個方案均不滿足運量增長需求。因此，推薦采用電氣化改造、增加會讓站同時提高牽引質量方案(方案III)。

3 結束語

北黑鐵路升級改造對進一步完善“中蒙俄經濟走廊”通道、黑龍江省“五縱兩橫一邊”綜合運輸大通道具有現實意義。北黑鐵路升級改造完成后，貨物運輸能力將進一步提升，不僅能夠滿足黑河口岸中俄貿易日益增長的貨運量需要，也是促進中俄貿易有序發展的重要保障，黑龍江省打贏藍天保衛戰的重要舉措[7]。同時，還將縮短旅客進出黑河市旅行時間，提高旅客出行質量，進一步吸引全國至哈爾濱市的游客去黑河市旅游，進而帶動黑河市旅游事業發展。北黑鐵路升級改造可以為其他地方鐵路提供借鑒[8]。