合浦至湛江铁路主要技术标准的研究

2014-07-25陈远胜

铁道勘察 2014年4期

关键词：合浦湛江客流

陈远胜汪彬

(中铁二院成都勘察设计研究院有限责任公司，四川成都 610081)

合浦至湛江铁路主要技术标准的研究

陈远胜汪彬

(中铁二院成都勘察设计研究院有限责任公司，四川成都 610081)

新建合浦至湛江铁路正线全长142.49 km，该项目已纳入《中长期铁路网规划(2008年调整)》，属于完善路网布局和西部开发性新线建设的项目。同时，该项目是国务院批准的《综合交通网中长期规划》中临河至防城港运输大通道、包头至广州运输大通道、南北沿海运输大通道之间的重要联络通道。建设本项目对构筑我国沿海铁路通道，完善我国南部沿海地区铁路网布局及其机动灵活性具有积极的意义和作用。对项目的主要技术标准进行详细的研究分析，得出经济合理、满足运输要求的合理建设标准。

合浦至湛江铁路主要技术标准研究比选

铁路作为国民经济的大动脉、重大基础设施和大众化的交通工具，其发展模式和速度对我国及世界的政治、经济、文化、军事均会产生深刻而又长远的影响[1]。对新建合浦至湛江铁路工程主要技术标准选择进行研究，得出满足路网要求，符合地方近、远期运输需求的合理技术标准。

1 概述

合浦至湛江铁路(简称合湛铁路)位于广西壮族自治区和广东省交界的南部沿海地区，线路西起北海市合浦县，向东经铁山港湾、白沙镇、山口镇进入广东省廉江市的营仔镇和横山镇，由遂溪县北侧引入湛江地区，全长142.49 km[2-10]。该线西接广西沿海铁路，东接广东西部沿海铁路、黎湛铁路，经湛(江)海(安)线、琼州海峡铁路通道与海南相连，是我国沿海铁路通道的组成部分，也是北部湾及西南地区与海南省客货交流的重要铁路通道(如图1)。

图1 合湛铁路地理位置

本工程在湛江东接黎湛、洛湛、茂湛、广茂线，并经湛江至海安线、规划琼州海峡跨海通道与海南省相连；西接广西沿海铁路，将成为我国沿海铁路通道的重要组成部分，项目已经纳入《中长期铁路网规划(2008年调整)》，属于完善路网布局和西部开发性新线建设的项目。同时，该项目是国务院批准的《综合交通网中长期规划》中临河至防城港运输大通道、包头至广州运输大通道、南北沿海运输大通道之间的重要联络通道，建设本项目对构筑我国沿海铁路通道，完善我国南部沿海地区铁路网布局及其机动灵活性具有积极的意义和作用。

沿线经过广西自治区的北海市和广东省的湛江市。土地面积15 827 km2，2012年年末总人口879万人，其中城镇人口354.1万人，城镇化率为40.1%，低于全国平均水平。沿线共完成国内生产总值2 530.7亿元，人均GDP达28 790.7元，仅为全国平均的75.1%。三次产业比例为20.3∶43.7∶36。

线路经越地带为平原、丘陵及河谷垄丘区，地势低平，自然纵坡小，边坡一般较稳定，不良地质不甚发育；沿线不良地质主要为岩溶、崩塌、采空区、人工坑道、砂土液化等。沿线特殊岩土为膨胀土(岩)软土、松软土、人工弃土。

2 铁路正线数目及等级

本线为沿海通道重要组成部分，因此铁路等级应为国铁Ⅰ级。根据预测的客货量，预测近期客货量远大于35 Mt，因此正线数目应为双线。

3 设计行车速度

3.1 时间目标值选择

(1)本线客流构成

本线客流中200 km及以下的客流占总客流量的6.5%，201～400 km的客流占总客流量的4.5%，401～800 km客流占总客流量的51%，800 km及以上的客流占38%。可见，本线承担的客流以中长途客流为主(占89%)，主要是湛江、海口、三亚与西南地区间的交流，以及北部湾与华中、华东、东南沿海地区的交流。

从客流特点上看，本线客流以旅游、经商、公务客流为主，旅客对时间性、舒适性的要求较高。

(2)不同旅行方式趋势分析

区域内主要运输方式有公路、铁路和航空，公路、铁路、航空三种运输方式出行附加时间分别取1 h、2 h、3 h，高速大巴平均旅行速度取80 km/h，航空旅行速度取700 km/h。在目前多元化的综合交通运输体系中，800 km以内主要由公路和铁路竞争，800 km以上主要由铁路和航空竞争。合湛线运营长度143 km，因此合湛线区际内竞争对手主要是公路，区际间交流竞争对手主要是航空。

(3)时间目标值的选择

本线为干线路网中的一段，本线时间目标值应从路网的角度进行研究。从本线主要客流径路来看，最主要的客流径路有两个大的流向，其一为湛江、海口、三亚与西南地区的交流，该部分客流多经过南宁，因此该径路的研究范围确定为南宁至湛江；其二为北部湾地区至华中、华东、东南沿海等地区，该部分客流多经过广州，因此该径路的研究范围确定为北海至广州。

南宁至湛江时间目标值：

南宁至湛江高速公路全程约390 km，按小汽车和高速大巴从市区至高速公路和离开高速公路至市中心的时间及购票候车等附加时间，共计60 min计算，小汽车和高速大巴旅行时间约为4 h、5.5 h；由于汽车运输具有“门到门”的优势，为占据对公路运输的竞争优势，除去2 h旅行附加时间后南宁至湛江铁路旅行时间宜在1.5 h左右。

南宁至湛江航空飞行时间约为30 min，但由于航空旅客出行附加时间长(约为3 h)，南宁至湛江航空旅行时间约3.5 h。为占据对航空运输的竞争优势，本线旅行时间应和航空大致相当，除去2 h旅行附加时间后南宁至湛江铁路旅行时间宜在1.5 h左右，考虑价格因素，此时铁路有较强的竞争力。

综上所述，根据对南宁至湛江客流径路的研究，扣除南宁至合浦旅行时间(约0.7 h)，合浦至湛江纯旅行时间宜在0.8 h左右。

北海至广州时间目标值：

对北海至广州客流径路(高速公路约620 km，铁路约530 km，航空纯旅行时间约1 h)进行研究，为保证铁路对公路和航空的竞争优势，铁路旅行时间应比公路有较大优势，同时与航空相比旅行时间也应大致相当，此时，扣除合浦至北海(设计行车速度250 km/h)湛江至广州(设计行车速度200 km/h)旅行时间，合浦至湛江间纯旅行时间也宜在0.8 h左右。

综上所述，通过对两个径路的时间目标值分析，合浦至湛江时间目标值应在0.8h左右为宜。

3.2 设计行车速度方案构成

(1)时间目标值要求的速度

根据以上时间目标值要求，即合浦至湛江全段列车旅行速度应在160 km/h及以上，运行速度应为200 km/h较适宜。

(2)相邻路网的设计行车速度比较分析

与本线相邻的在(拟)建主要铁路干线设计行车速度如图2。

本线相邻铁路中，广西沿海铁路、茂湛线、湛海线、沿海铁路通道、南广线等均为200 km/h及以上设计行车速度。本线作为海南与内地联系的重要通道、同时作为沿海铁路通道的一部分，本线设计行车速度不应低于200 km/h。

图2 相邻铁路规划设计行车速度示意图

根据本线功能定位对设计行车速度的要求，本线设计行车速度不宜超过200 km/h

本线功能定位为以客为主兼顾货运，设计年度货车行车量占总行车量的30%左右。从工程技术条件分析，由于货车设计年度以120 km/h为主，若采用250 km/h速度，则速差过大，货物列车难以适应。因此，本线设计行车速度不宜超过200 km/h。

(3)设计行车速度方案构成

综上分析，本线设计行车速度宜在160～200 km/h之间，结合本线地形、地貌及地质条件，考虑远期发展条件，本次重点研究了160 km/h、200 km/h、200 km/h预留250 km/h三组设计行车速度方案。

3.3 设计行车速度方案比选

设计行车速度比较见表1。

表1 设计行车速度比较

注：投资估算为合浦(不含)至湛江西(客)(含)正线。

3.4 设计行车速度研究结论

综上所述，采用160 km/h方案虽然投资最省，但不能满足时间目标值要求，市场竞争力不强；采用200 km/h方案较160 km/h方案投资增加不多，能满足时间目标值要求，具有有较强的市场竞争力，符合本线的功能定位、客流特点和铁路发展趋势；采用200 km/h预留250 km/h方案工程投资较大，虽然运行速度有所提高，但本线为客货共线铁路，客货列车速差过大，货物列车难以适应。因此，本线速度目标值推荐200 km/h方案。

4 线间距及最小曲线半径

本线推荐速度目标值为200 km/h，正线间距采用4.4 m。

根据推荐的设计行车速度，最小曲线半径一般采用3500 m。

5 牵引质量、到发线有效长、限制坡度、机车选型

5.1 牵引质量及到发线有效长

本线及相邻线现状及规划牵引质量和到发线有效长度如表2。

表2 本线及相邻线牵引质量和到发线有效长度

从表2可以看出，研究年度，相邻线牵引质量均为4 000 t，到发线有效长850 m。

根据货运量预测，本线货运以通过运量为主，占总运量的90%以上，地方运量较少。因此牵引质量选择应充分考虑与相邻线牵引质量匹配，为开行直达直通列车，提高通过车流在本线的旅行速度创造条件。

因此本线牵引质量应采用4 000 t，车站到发线有效长采用850 m。

5.2 限制坡度与机车选型的选择

本线及相邻线现状及规划限制坡度与机车类型如表3。

表3 相邻线现状及规划限制坡度与机车类型

从表3可以看出，研究年度，除洛湛线岑溪—茂名段外，其他相邻线路限制坡度与机车类型均为6‰匹配HXD3机车。

(1)限制坡度与机车选型的合理匹配

我国货运电力机车今后拟采用交流传动型货运机车(和谐系列)。目前，我国通过自主研发并正运营的交-直-交型大功率货运机车类型主要有HXD1、HXD2、HXD3、HXD5等类型。

要满足牵引质量4 000 t的要求且机力浪费最小，可采用的限制坡度与机车类型匹配方案有：6‰匹配HXD3单机；9‰匹配HXD2、9‰匹配HXD3B、13‰匹配HXD3双机。

(2)不同限制坡度的工程概况

本线穿越桂东南、粤西南的海积构造平原区、海湾滨海沉积堆积平原区、冲积平原区，海湾滨海沉积堆积平原区、冲积平原区、沉积岩丘陵区、岩浆岩丘陵区和侵蚀谷地与垄丘相间区等地貌单元。海拔多在0～70 m之间，地形平缓，起伏较小，限坡6‰即能适应地形，采用大坡度可以减少部分立交通道和跨越通航河流的桥梁工程，而对线路长度影响很小。采用6‰限制坡度全线紧坡地段仅有13.9 km，主要集中在个别越岭地段或跨越通航河流及高速公路路段，其余路段坡度相对自由。由此可见，限坡6‰完全能适应本线地形，推荐采用限坡6‰。

(3)小结

综上分析，根据本线地形条件和相邻线主要技术标准的协调，本线采用限制坡度6‰，HXD3型单机牵引4 000 t，车站到发线有效长度850 m方案。

6 牵引种类、客机选型及闭塞类型

根据研究推荐的设计行车速度，应采用电力牵引，同时考虑与未来相邻路网牵引种类相适应、国家能源政策及中国铁路总公司牵引动力发展方针等多方面综合分析，本线牵引种类推荐采用电力牵引。

根据本线客流特点及本线设计行车速度，客车有200 km/h速度。200 km/h的客车采用动车组，160 km/h的客车采用机车牵引。

(1)普通旅客列车机车选型

目前最大速度达到160 km/h及以上机车主要有SS8、SS7E、SS9型机车。为与相邻柳南客专、湘桂线、广西沿海铁路统一，充分利用南宁局既有检修设施，故运营期间本线普速客运机车暂推荐采用SS9型电力机车，牵引质量800～1 100 t，今后随着交流传动型客运机车的设计和生产，可以适时地选用与本线配套的交流传动型客机。

(2)动车组选型

根据铁路总公司颁布的《时速200和300公里动车组主要技术条件》，可供选择的有BSP动车组(CRH1)四方股份公司生产的CRH2型动车组、唐山工厂(CRH3型)长客股份(CRH5型)动车组。

CRH2(6动2拖)CRH3型最高运营速度为300 km/h，不宜在本线采用，因此，本次研究对符合本线设计行车速度的CRH1、CRH2(4动4拖)和CRH5三种车型进行比选。

根据各型动车组牵引特性曲线对三种动车组进行牵引计算，得出平直道加速性能(如表4所示)。