本格拉铁路大修工程改建方案研究

龚 炼

（中铁上海设计院集团有限公司 技术中心，上海 200070）

1 概述

本格拉铁路位于安哥拉共和国中部，呈东西走向，西起大西洋沿岸的洛比托(Lobito)港，途经万博(Huambo)、奎托(Kuito)、卢埃纳(Luena)，东至刚果边境卢奥(Luao)，与刚果共和国接轨并向东衔接至坦赞铁路。

该铁路于20世纪60年代末由葡萄牙人建成通车，之后受到长达30年内战的破坏，现已处于瘫痪状态，严重制约了安哥拉国民经济的发展。2002年内战结束后，安哥拉政府开始国家基础设施的重建工作，本格拉铁路的修复工程列入议事日程。

本格拉铁路为单线铁路，轨距1067mm，线路全长1343.4km(含本格拉支线27.3km，码头支线8km)，是安哥拉境内最长的铁路干线，在非洲铁路网中起着举足轻重的作用，所连接的洛比托港是安哥拉全国最大的海港，刚果民主共和国的矿产亦由此出港。

2007年，安哥拉政府通过石油贷款的方式，与中国企业签署协议修复本格拉铁路。中铁上海设计院集团有限公司作为设计分包单位，承担该项目的全部勘测设计工作。为做好本格拉铁路改建方案，勘察设计人员相继现场考察了本格拉铁路的机场线复线、港口线、本格拉支线及沿线各地，重点考察了毁坏的路基、桥梁、车站、小半径曲线群等。

2 既有线存在的主要问题

安哥拉国家铁路运输设备和运营管理模式均较落后，本格拉铁路存在的主要问题是线路技术标准低，平、纵断面条件差，设备破坏严重。

受地形地貌影响，库巴(Cubal)以东的比耶高原山区线路大多沿半山腰绕行，小半径曲线呈“U”字型布置，而且大多表现为急弯坡陡，改建难度极大。全线曲线共计1188处，长292.44km，占线路总长的21.1%，其中R≤200m的曲线有338处，200＜R≤300m的曲线有182处，R＞300m 的曲线有668处，最小曲线半径为100m，最大曲线半径为10000m。此外，部分站间距离偏大，影响本线运能的提高。

由于长年内战，既有线设备遭到严重破坏。目前仅有洛比托至库巴(79km)、本格拉支线(15.2km)和万博至卡伦卡(46km)3段约140km 线路可运行通车，但因线路技术标准低、年久失修等原因，路基病害严重，路堑地段无排水设施，局部区段杂草较多，线路不平顺，车辆运行不稳定，最高时速仅为30km/h。其余路段未通车，仍为战乱受损状态，部分桥梁毁坏，路基坍塌、轨道变形跑道等现象较多。特别是奎托以东线路，所有桥梁均遭不同程度的破坏，部分地段轨道已拆除不知去向，线路消失在杂草丛中，其他地段钢轨则散落在路基两侧。车站、机务段、车辆修配厂等的房屋建筑和设备也均遭破坏，需大修或重建。全线无铁路专用通信信号设备。

3 改建目标和原则思路

本格拉铁路是安哥拉重要的交通经济走廊，沿线经过重要经济点洛比托、本格拉(Benguela)、库巴、万博、奎托、卢埃纳、卢奥 ，其中本格拉、万博、奎托、卢埃纳为省会城市，洛比托为大西洋沿岸港口城市。这些城市经济文化相对活跃，生产要素集聚，已经形成了既有的生产力和产业布局。铁路是国民经济大动脉，尽早贯通运营，将促进安哥拉经济社会快速恢复发展。本格拉铁路将沿海港口与内陆腹地紧密相连，经济资源优势互补，相互促进，将在国家重建中发挥重要作用。因此，本格拉铁路的改建目标为：修复贯通，恢复运行；列车最高速度90km/h。

改建方案的原则思路体现在以下几个方面。

（1）改建与运输需求有机结合。结合既有铁路现状、能力和路网规划，从线路的功能定位、通道的作用、运输组织要求等方面考虑，本次改建沿既有通道为主，对既有铁路以恢复正常运输、适当提高标准、满足运输能力为目标，尽量避免现有设备资源的浪费。从经济性和可行性考虑，本格拉铁路改建方案遵循“结合现场实际、参照中国标准、满足功能要求、兼顾经济利益”的改造原则。

（2）研究方法具有先进性和适应性。方案研究采用系统论的方法，不仅对该项目客货运量、项目建设的必要性、建设方案等进行系统研究，而且根据本格拉铁路的特点和设计年度确定的列车种类和列车数，利用列车运行图编制软件，编制列车运行图来检算通过能力、输送能力和计算列车运行速度，并据此对客货运需求进行适应性分析，做到研究方法先进、直观、可靠。

（3）设计方案须有前瞻性。本次改建方案既要满足客货运量增长和服务水平提高，同时更应符合安哥拉的国情，满足安哥拉国家重建的迫切需要，应有前瞻性地适当提升本线的技术标准，满足最高速度90km/h和通过能力的需要，综合考虑工期要求、施工难度、设备材料供应等因素进行方案设计。

（4）采用新技术设备提高方案研究的质量和效率。方案初勘阶段首次全线采用 GPS 全球卫星定位仪进行外业勘测，使用数码相机和手持式摄像机，对铁路的特殊路段、重点涵洞和大型桥梁等特殊工点、滑坡、沼泽地等不良地质病害进行现场摄制，为技术方案审查建立可视、可信、可靠的评判依据。设计阶段，全线的比选方案均制作数字化地图，线路、路基、桥涵设计，采用我国铁路先进的专业软件，大大节约设计方案的比选时间和设计精度。

（5）注重对生态环境的影响。在方案设计中，始终贯彻“以人为本、保护环境”的设计理念，考虑铁路工程施工阶段和竣工后运营阶段对生态环境、水土流失的影响，在利于人类居住、预留野生动植物生存空间、保护安哥拉的原始森林和天然湿地等方面，提出有效的控制措施。

（6）投资估算切合实际。借鉴中国铁路建设费用并结合安哥拉当地实际情况进行投资估算，工程量和主要工程费用估算准确。本次改建推荐方案投资估算总额为14.26亿美元，在安哥拉政府的投资控制范围内，为政府的决策提供了客观的判断基础。

4 本格拉铁路改建方案简介

由于长年内战，安哥拉目前国力羸弱，物资极度匮乏，加之又是窄轨系统，与我国现有的铁路建设标准差距甚大，因此，本格拉铁路的改建方案需综合考虑安哥拉国情、既有线情况和工程条件等因素，主要归纳为原状修复、改建修复和建设新线3个方案。

4.1 原状修复方案

原状修复方案是全线基本按原状修复，曲线地段维持最小曲线半径100m 和最大坡度23‰。修复毁坏的桥涵、更换轨道(50kg/m)、道岔、路基整治帮宽、站场及配套设施整修、通信信号设备改造，投入资金约12.08亿美元，施工工期为3年，最高设计速度为90km/h，修复后全线设计速度达90km/h的路段长283km，占线路总长的21.60%。

该方案由于修复后线路标准较低，小半径曲线较多，旅客列车运行速度难以提高，运输能力受限，而且需要购置能够通过半径为100m 曲线的机车，订货周期较长。此方案建成后养护维修困难，运营成本较高。

4.2 改建修复方案

采用原状修复方案，投资高达12.08亿美元，但线路技术标准仍较低，仅能带来列车运行速度的局部改善，运输质量和能力难以提高，与本格拉铁路所处的非洲南部重要国际铁路通道的地位无法匹配，不能满足安哥拉长远经济发展的需要。因此，应有前瞻性地适当提升本线的技术标准，满足最高速度90km/h 和通过能力的需要，考虑到本线线路长，各路段的线路平、纵断面条件差别较大，应区别对待，因此进行分路段设计速度改建方案的比选。

4.2.1 分路段设计速度改建方案说明

在方案比选中引入“投资节时比”指标，即节省的单位时间所占用的投资额，这是铁路改建项目的一个重要的投入产出指标，也是作为比选方案的重要依据，该指标值越小代表该方案列车运行时分每节省1分钟所花费的投资额越少，即投资效益较高。表1为各路段原状修复方案与改建方案的设计速度比选情况。

4.2.2 重点(限速)路段改建方案说明

（1）K234＋000—K477＋000。该路段为小半径曲线较集中的地段，地形困难，工程艰巨。其中，K350＋000—K383＋300的33.3km 线路，曲线多达118个，曲线总长为19.1km，占该段线路总长的57.1%，并且R≤200m的曲线有78处，长度为11.8km，最小曲线半径为115m。同时，该路段线路纵断面条件差、坡度陡，自邦戈(Bongo)站(高程1435m)起，一路以大坡度爬坡至最高点卡棱嘎(Calenga)站(高程1837m)，总高差402m，最大坡度为23‰。因此，兼顾工期要求和施工难度，考虑在地形困难的小半径曲线地段适当降低技术标准，按限速地段设计。旅客列车设计速度分别按40km/h、45km/h、70km/h 进行方案比选。考虑到目前中国产内燃机车容许通过的最小曲线半径为150m，而能适应原状修复方案中最小曲线半径100m 的机车车辆及其维修养护设备需另行研制采购，将影响工期和加大投资，且曲线半径越小，其线路的日常养护维修费用越高，因此宜对最小曲线半径处进行改建。由表1可知，该路段按设计速度40km/h 改建，虽然比原状修复方案投资多，但可节省运行时分，且该段线路客流较多，节时价值明显。而设计速度为45km/h、70km/h 的改建方案比原状修复方案投资增加较多，与设计速度为40km/h 的改建方案相比投资也大幅增加，投资节时比明显加大，投资效益较差。因此，该限速路段推荐采用设计速度为40km/h的改建方案。

（2）K736＋000—K965＋000。该路段为小半

径曲线集中地段，地形困难，线路平、纵断面条件差，工程艰巨，桥梁分布较集中。因此，兼顾工期要求及施工难度，考虑在地形困难的小半径曲线地段适当降低技术标准，按限速地段考虑，设计速度分别按45km/h、70km/h、90km/h 进行方案比选。由表1可知，该路段按设计速度为70km/h 和90km/h 的改建方案较设计速度为45km/h 的改建方案投资大幅增加，投资节时比指标过高，投资效益相对较差。因此，该限速路段推荐采用设计速度为45km/h的改建方案。

表1 各路段原状修复方案与改建方案设计速度比选表

4.2.3 路段不同速度目标方案组合及推荐意见

（1）Vmax＝90km/h、小半径路段限速40km/h改建方案。该方案投资为14.26亿美元，较原状修复方案增加2.18亿美元。改建后全线设计速度为70km/h以上的线路达836km，占线路全长63.9%(该方案已在表1中以黑体字显示)。

（2）Vmax＝90km/h、小半径路段限速45km/h改建方案。该方案投资为15.45亿美元，较原状修复方案增加3.37亿美元。改建后全线设计速度为70km/h 以上的线路达836km，占线路全长63.9%。

（3）Vmax＝90km/h、小半径路段限速70km/h改建方案。该方案投资为18.59亿美元，较原状修复方案增加6.51亿美元。改建后全线设计速度均达到70km/h 及以上。

采用 Vmax＝90km/h、小半径路段限速40km/h的改建方案，投资最省，施工期为3年，有效提高列车运行速度和运输能力，满足安哥拉当前及未来一段时间内的经济发展需求，投资效益显著，因此推荐该方案。

4.3 建设新线方案

基于既有线现状，当列车速度目标值达到120km/h 及以上时，各路段绝大多数曲线需要改建，若仍维持1067mm 的窄轨标准，列车运行速度和牵引质量提高有限，运输能力难以有质的提高，与其投入巨资进行改建修复，还可以考虑建设新线方案。目前，世界上铁路技术先进的国家均采用标准轨系统，1435mm 的标准轨距系统技术成熟、安全可靠，技术设备已实现标准化、系列化、模块化和信息化，设备维护、运营管理成本相对较低。因此，若采用建设新线方案建议采用标准轨距系统，以提升本格拉铁路的技术标准和水平，使其具备较大的运输能力和较高的服务质量，适应安哥拉国内及中南部非洲经济发展的需要。同时，考虑安哥拉目前铁路网尚不完善，有可能结合修复、建设采用新的标准，粗略估算约需资金75亿美元，建设工期为5年。

4.4 方案结论

综合上述分析，本格拉铁路大修工程既要满足客货运量增长和服务水平提高，同时更应符合安哥拉的国情，满足国家重建的迫切需要，因此在原状修复、改建修复和新线建设3种方案中，推荐改建修复方案。在改建修复方案中，通过对关键路段和部位恰当提高技术标准，以提高列车速度，扩大客货运输能力，在综合考虑工程投资、列车运行时分、投资节时比等因素的基础上，推荐采用最高行车速度为90km/h、小半径路段限速40km/h 的改建修复方案。该方案实施后，本格拉铁路的年输送能力将达到510万t。

5 结束语

本格拉铁路改建方案向安哥拉政府汇报后，得到了安哥拉政府重建办和议会的赞同和批复，中铁上海设计院集团有限公司立即开展设计。2009年12月，本格拉铁路全线勘测设计工作完成，按照总体规划，本格拉铁路的施工自西向东，分步实施，分段受益，目前已修复万博以西的铁路。本格拉铁路的全面修复贯通，对于促进安哥拉经济发展、改善人民生活、推进安哥拉的社会进步和经济发展起着十分重要的作用。在我国铁路企业实施“走出去”的战略中，本格拉铁路的建设也将会发挥窗口、示范、辐射和带动作用。同时，将进一步巩固和加强中安两国政治、经济关系，为中国经济外交作出贡献。