关于宝兰客运专线在铁路选线中的设计及其研究

钱治国 高 雄

（1 甘肃交通职业技术学院，甘肃 兰州 730070；2 乌鲁木齐铁路局吐库二线指挥部，新疆 库尔勒 841000）

宝兰客运专线是我国中长期铁路网规划中“四纵四横”客运专线网中陇海客运专线（徐州～西安～兰州）的重要组成部分，与既有陇海线、兰新线及徐州至西安客运专线共同构成陆桥通道。

1 宝兰客运专线建设的必要性

宝兰客运专线的建设将构筑西北（包含西藏）经西安往华北、华东、中南地区的快捷通道，实现西北地区快速客运网与全国客运专线联网。

宝兰客运专线的建设是十分必要和紧迫的。宝兰客运专线的建设对于深入推进西部大开发战略，促进东、中、西部区域经济协调发展，加快沿线及西部旅游资源开发，保障区域社会经济和谐发展具有重要意义。

2 选线设计中研究的主要内容

2.1 宝兰客运专线的功能定位

根据本线在地区路网中的地位和作用、沿线经济发展规划目标及客运需求，宝兰客运专线的主要功能是承担西北地区对外直通客流，兼顾通道沿线大中城市间的城际快速客流。本线作为西部快速客运主骨架之一，定位为客运专线。

2.2 宝兰客运专线建设方案

经对陇海、兰新通道运输需求分析，需要一条双线铁路能力，尤其紧缺快速客运铁路。为提高客货运输质量，充分释放既有通道货运能力，经全面分析论证，推荐包兰客运专线建设为客运专线。

2.3 线路走向方案

推荐的线路走向方案自拟建西宝客专宝鸡南站引出，向西经晁峪镇走行于渭河北岸，以16.41km 长隧道穿越陇山，跨渭河至南岸在关庄附近设站，出站继续向西在渭河南岸山谷中穿行，经元龙镇、伯阳镇及马跑泉镇，于天水市秦州区与麦积区间的二十铺镇东南设天水南站，出站折向西北跨秦麦高速公路及耤河，沿天巉公路溯葫芦河北上，至秦安县西北约2km的宋家场设站，出站向西继续沿天巉公路走行，穿12.83km 长大神仙梁隧道后自通渭县城北侧通过，至县城西北约5km 牛谷河北岸、李家道渠附近设通渭站，出站以12.8km 隧道穿张家山、头岔，在马营镇西南出洞，经李家堡镇后至定西市西南约2km的新城开发区南侧设定西南站，出站取直径向西至榆中县北约2.5km 设站，经定远镇、和平镇，至石咀子折向北沿雷坛河至华林坪进入兰州市区，折向西并行兰新铁路接入兰州西客站。

3 在选线设计及其研究过程中主要开展的工作

在熟悉相关文件和会议精神后，由各专业技术骨干组成项目总体组，迅速开展工作，在熟悉、消化、吸收相关研究成果和既有铁路资料的基础上，结合区域相关路网建设，对本项目建设必要性、在路网中的功能定位、项目建设标准、建设方案等进行技术策划，并发函征求相关单位和相关部门的意见和建议。

3.1 现场踏勘和收集资料

总体设计组赴现场进行踏勘，收集沿线省、市及铁路部门的有关资料；对重点方案和控制点、重大不良地质及地质灾害、重要水利设施、军事区、文物古迹、水源保护区等进行了现场踏勘调查。

3.2 方案研究论证

方案研究论证分以下几个层次，一是认真研究分析项目吸引范围社会经济特征和运输需求，结合中长期铁路网规划，预测本项目及相关线路的客货运量，对既有铁路的运能适应性进行分析，充分论证本项目建设的必要性；二是结合本线功能定位及沿线客流特点、地形、地质情况，系统研究并确定项目的建设标准；三是对本项目所经的铁路枢纽、地区方案结合铁路中长期路网规划调整，进行重点研究，并结合沿线城市分布，点线结合，对线路走向方案从宏观到局部，由浅至深，由粗到细，进行分层次的深入研究，提出比选方案。在此基础上结合铁路局及省、市有关方面意见和城市规划，进一步优化、完善方案。

3.3 文件编制

研究按照铁建设［2007］152 号《铁路基本建设项目预可行性研究、可行性研究和设计文件编制办法》中有关新建铁路预可行性研究的深度、广度的要求，结合本线特点进行文件编制，完成本次预可行性研究文件编制。

4 选线设计中最大坡度方案比选

4.1 沿线地形地貌特点分析

客运专线经过地区地形地貌复杂，其中宝鸡至甘庙属渭河平原的西端，地形相对开阔平坦，地面高程在580～680m 之间，相对高差约100m；甘庙至元龙段地处南陇山与西秦岭北缘过渡带的高－低中山区，该段地形起伏较大，山势陡峻，河流曲折，地面高程650～1850m，相对高差300～1200m，自然坡度30°～60°，多呈峡谷地貌景观。元龙至葫芦河口段地处天礼盆地东部，海拔高程900～1300m，相对高差200～400m；秦安县、通渭县及定西市车道岭一带属黄土高原沟壑、梁、峁区，区内黄土梁峁起伏，沟壑纵横；进入兰州市后线路走行于黄河河谷兰州盆地区。

4.2 国内外高速铁路最大坡度

国外高速铁路最大坡度基本都大于20‰，一般在20‰～40‰之间，但仅限局部地段使用；国内除台湾省台北～高雄铁路最大坡度采用35‰外，大陆在建及拟建的高速铁路最大坡度一般不超过20‰，由于目前在建、拟建工程主要位于中东部相对平缓低山丘陵地区，足坡地段长度一般不超过10km。

国内外高速铁路在长隧道地段采用的最大坡度见表1。从已运营及拟建的国内外客运专线分析,长度10km 以上的隧道最大坡度一般不超过20‰，隧道内坡度超过12‰的足坡地段也较短。

4.3 最大坡度方案比选

4.3.1 方案构成

最大坡度选择主要受沿线地形、动车组对坡度的适应性、运营费用、工程投资及与相邻线的匹配等因素的影响。《新建时速300～350 公里客运专线设计暂行规定》指出正线的最大坡度,一般条件不应大于20‰，困难条件下，经技术经济比较，不应大于30‰。由于在30‰的坡道上，其均衡速度只有184.9km/h，小于200km/h，且下坡制动距离近13.0km，理论计算虽可满足3min 列车追踪间隔要求，但基本无富余量，因此，从行车安全以及提高客车旅行速度等角度考虑，结合本线地形条件,本次研究了20‰、20‰(个别25‰)、25‰、30‰四个最大坡度方案。

4.3.2 方案比较

(1)方案说明

线路基本呈东西走向，所经区域为高～低中山区的地区，沿线公(道)路网发达，河流纵横，线路在纵断面设计中应遵循安全、平顺、合理的原则，尽量减少线路起伏，避免大起大落。

采用较大坡度除对桥梁高度产生影响外，对桥梁长度影响不大。在中山区，采用较大坡度有利于争取高程，缩短隧道长度，降低桥梁高度，减少填挖高度。

线路走行在中山区，局部地段地形起伏较大，采用不同坡度，对工程设置影响较大。在本区段分别做了20‰、20‰(个别25‰)、25‰、30‰四个坡度方案进行比较。

(2)各方案地形适应能力分析及工程投资比较

①宝鸡至东岔段

本段地处南陇山与西秦岭北缘过渡带的高～低中山区，地形起伏较大，山势较陡峻，河流曲折。线路顺直，推荐本段最大坡度采用20‰。

②东岔至天水段

该段线路地处南陇山与西秦岭北缘过渡带的高～低中山区，地形起伏大，山势陡峻，河流曲折，沟谷狭窄。本段另一座13.56km 特长隧道～太禄隧道采用20‰的坡度，若采用25‰的坡度对隧道无明显改善，且造成个别沟谷浅埋，而采用30‰的坡度可使该隧道分为两座各6.7km 左右的隧道，考虑到该隧道紧邻全线最长的14.79km长的笔架山隧道，本隧道不控制工期，且隧道总长度变化不大，节约工程投资有限，故本段采用20‰的坡度是合适的。

综上所述，东岔至天水段采用20‰的坡度，穿越笔架山段采用一处长13.55km 长的25‰坡度。

③天水至榆中段

本段线路约80%在渭河、葫芦河峡谷及黄土高原山峁中穿行，地形起伏大、高差大，20‰方案最长隧道为长12.415km的朱家山隧道，最高桥为称沟驿特大桥，有约100m 桥高达47m。若采用25‰的坡度可使朱家山特长隧道分为两座长度分别为3.20km 及9.15km的隧道，但造成隧道在滑坡区露头，存在安全隐患；称沟驿特大桥因受上跨陇海线高程限制，采用更大的坡度无法改善工程。若采用30‰的坡度对本段工程改善有限，虽可缩短部分隧道长度，但造成部分桥梁高度增加，个别桥高达70m，且仅使用了约18.6km，效果不明显，因此推荐本段采用20‰方案。

④榆中至兰州段

本段线路走行于黄河河谷兰州盆地区，需穿越白虎山、古城岭及皋兰山等山梁，线路主要受军事禁区及城市布局和规划的影响，本段最长隧道为长12.97km的古城岭隧道，最高桥为跨越下西园及华林路等城市道路的桥高约46m 西园特大桥，考虑到该段处于兰州西进站前半径为1200m的曲线上，速度较低，使用25‰的坡度对运营速度没有影响。若使用20‰的坡度将造成桥梁加长约400m，且造成兰州西客站整体西移，不能充分利用既有设施。若本段使用30‰的坡度，受跨越城市道路影响，西园特大桥长度无法缩短，仅降低了部分段落桥梁的高度，节约工程投资不明显。

综上，榆中至兰州段采用20‰的坡度，西园特大桥采用一处1.88km 长的25‰坡度。

不同最大坡度方案经济性见表2。

由表2 可见，各坡度方案线路长度最大仅差0.291km，桥隧总长最大差1.50km。20‰（个别25‰)方案隧道均不超过15km，工程设置合理，适应地形较好，投资分别较25‰方案及30‰方案仅增加0.03%及0.72%，而较20‰节省0.81%。

4.3.3 综合分析与比选

由表3 可见，本段采用不同最大坡度方案时，运行时分相差较小，能耗相差不大。20‰方案动车组运行节时效果不明显且投资大。30‰及25‰比20‰(个别25‰)方案工程投资节省有限，分别节省3.88亿元及0.17亿元，仅约占总投资0.72%及0.03%，且在缩短线路、施工工期及主隧道长度方面并无明显优势。

综上所述，本段适宜的最大坡度应在20‰～25‰之间，上述方案运营长度、运营成本、运行时分相差均较小，从工程及运营双方面考虑，20‰(个别25‰)方案可有效缩短主隧道长度，动车组制动性能亦良好，因此本次研究最大坡度推荐20‰(个别25‰)方案。

[1]詹振炎.铁路选线设计的现代理论和方法[M].北京：中国铁道出版社，2001

[2]王兆成.中长期铁路路网规划研究[M].北京:中国铁道出版社，2004.

[3]易思蓉.铁路选线设计[M].西南交通大学出版社，2005.