中吉乌铁路吉国境内段主要技术标准选择

2014-07-25郑小康

铁道勘察 2014年6期

关键词：发线运量技术标准

郑小康

(中交铁道勘察设计院有限公司，北京 100000)

中吉乌铁路吉国境内段主要技术标准选择

郑小康

(中交铁道勘察设计院有限公司，北京 100000)

以中吉乌铁路吉国境内段铁路为例，就主要技术标准的选择进行研究分析。

铁路主要技术标准选择

1 项目概况

中吉乌国际铁路位于中国西部新疆及中亚地区。其中吉尔吉斯斯坦境内新建线路248 km，利用既有线28 km。本段铁路起自吐尔尕特口岸，沿察提尔库里湖南岸向西至图兹别里山口，折向西北经阿尔帕河河谷、切特尔库利凹地到达费尔干纳山，以多座长大隧道穿越费尔干纳山后，进入古噶拉特河河谷，沿古噶拉特河、阔古阿拉特河至巴吉什，而后伴着既有铁路接至贾拉拉巴德站，再沿既有铁路经卡拉苏到达终点乌兹别克斯坦的安集延站。

线路贯通后将形成起自中国沿海城市连云港，经中亚至欧洲的第二亚欧大陆桥的南部通道，是东亚通往中亚、西亚和南欧国家新的便捷通道，在国际路网中具有十分重要的意义。

本段铁路是中吉乌国际铁路的重要组成部分，其主要技术标准的选择关系到中亚国际通道的运输能力、建设规模、走向方案及社会影响。

区域路网铁路主要技术标准见表1。

表1 区域路网线路主要技术标准

2 本段铁路主要技术标准的选择

2.1 铁路等级

本线为国际通道的一部分，远期设计运量达到1 010万t，换装站以西按俄罗斯联邦相关工程技术标准，从运量水平及路网作用划分为Ⅲ级铁路，考虑到与相邻线段技术标准匹配等因素，线下工程参照中国铁路国铁Ⅱ级。

换装站以东采用中华人民共和国相关工程技术标准，按路网作用并结合相邻线技术标准，暂按中国铁路Ⅱ级标准设计。

综上考虑，本线从运量、路网作用及性质分析，换装站以西，推荐采用俄罗斯Ⅲ级铁路标准，线下参照中国Ⅱ级铁路标准；换装站以东采用中国Ⅱ级铁路标准。

2.2 正线数目

正线数目的选择主要依据运量及运输增长规模而定。

新建铁路一般按单线设计，仅在近期运量很大、单线不能满足需要时，才考虑一次修建双线。由于单线能够满足客货运量的运输需求，本线按单线设计。

2.3 设计行车速度

本线是一条以货运为主兼顾少量客运的新建铁路，根据运量预测，近期只开行1对旅客列车。另外，本段铁路地势起伏很大(从3 600m到740 m)，平原地区提高路段速度对工程投资影响不大，应采用较高的路段设计速度；山区陡坡弯急，提高速度的工程代价甚大，路段设计速度不宜过高。

根据本线运输性质和沿线地形，本着既要满足运输需求，又要节约投资的原则，路段旅客列车速度平原地带采用120 km/h，山岭地段采用80 km/h。

2.4 最小曲线半径

为保证机车车辆在曲线上的运行安全，保证轮轨间的正常接触，车辆上所受的力应保持在安全范围内，最小曲线半径应保证车辆通过曲线的安全性、稳定性及客车平稳性的评价指标。在保证运营安全的前提下，曲线半径应与沿线的地形条件相适应。本项目经过该国多处长大山脉，地形复杂，地质情况恶劣，坡陡弯急，采用较小半径既可避免破坏山体，也可减少工程量，节约投资。另外，小半径曲线可更大程度地适应地形，减少工程投资。因此，推荐本线最小曲线半径平原地带采用800 m，山岭地段采用400 m。

2.5 限制坡度

本段是亚欧大陆桥南部新通路的组成部分，建成后亦是吉尔吉斯斯坦南部主要干线，意义重大，从有利于运营、为远景发展预留较好条件考虑，最大坡度不宜选择过大。

限制坡度是影响铁路全局的主要技术标准，应结合沿线地形类别、牵引种类、机车类型、运输需求等因素，通过技术经济比选，选定合理的坡度方案。

(1)沿线地形类别

沿线地面高程在800～3 600 m之间，相对高差较大，沿线95%为高山区域，山体的自然坡度基本为1∶1.5～1∶1，沟谷纵向自然坡度大于2%～3%，线路穿越费尔干纳山脉，山势陡峻，沟谷狭窄。根据地形限制应选择较大的坡度，限制坡度的选择应大于20‰。

(2)牵引种类、机车类型、运输需求

近期重车方向440万t/年，轻车方向180万t年；远期重车方向810万t/年，轻车方向330万t/年。本线近期采用内燃机车牵引，远期采用电力机车牵引，限制坡度采用20‰与其比较匹配。

按照中国铁路建设的经验，20‰坡度是最大坡度，超过20‰的限制坡度需要试验才可采用。根据中国铁路建设经验，本线采用20‰坡度比较合适，限制坡度推荐采用20‰。

2.6 牵引种类

目前，铁路采用的牵引种类主要有电力、内燃两种。电力牵引与内燃牵引相比，具有功率大、持续速度高、在高海拔地区功率不折减等优势，对于提高列车牵引质量和运行速度，减少车站分布数量，改善超长隧道通风条件等具有明显优势。本线具有海拔高、坡度大的特点，在高海拔地区内燃机车的功率折减较大，而电力机车不折减。本段自然生活条件恶劣，应尽可能提高列车牵引质量和运行速度，以减少沿线设站个数，减少沿线高原地区工作人员数量。因此，本线宜采用电力牵引。

由于本段线路所经地区基础设施较落后，电网建设相对滞后，目前外部电源无法落实，不具备电力机车使用条件。考虑到与相邻线铁路技术标准匹配性，本线牵引种类近期采用内燃牵引，随着外部电源的建设及相邻线电气化改造的实施，远期采用电力牵引。

从满足运输需求，匹配相邻线的技术标准角度考虑，本段牵引种类推荐采用近期内燃、远期电化。

2.7 机车类型

本线机车类型的选择主要从近、远期两个角度进行分析。

(1)近期

本段铁路坡度大、海拔高，机车类型的比选主要考虑目前中国产内燃机车中功率较大的DF4D和DF8B型机车。在最大坡度20‰的基础上，对牵引质量进行比选。两种机车牵引质量见表2。

表2 牵引质量

DF4D与DF8B在20‰的坡度上三机牵引均能达到3 000 t，也可满足起动要求。DF8B与DF4D相比，DF4D的计算速度是21.8 km/h，DF8B的计算速度是31.1 km/h，在同等牵引质量的条件下，DF8B较DF4D上坡方向列车运行速度高约7 km/h。经列车牵引计算，本线上坡方向列车纯走行时分DF8B要比DF4D缩短15%，可有效提高输送能力。因此，本次设计货运机车推荐采用DF8B型。

(2)远期

机车类型的选择要考虑技术性能稳定、经济合理，并能满足运输要求。目前中国生产的电力机车主要有SS系列和HXD系列机车，其中HXD系列机车购置费相对较高，本着经济合理性原则，同时考虑到SS4型机车有成熟的运营经验，本次机车类型暂考虑SS系列机车。根据本线货运特点，并结合本线线路技术标准，本次研究考虑SS4系列电力机车，最大牵引质量见表3。

表3 电力机车牵引质量

可以看出，20‰限坡时SS4B和SS4均能实现双机牵引3 000 t要求，但SS4B比SS4最大牵引质量高。从牵引质量的角度综合考虑，本线货运机车远期推荐采用SS4B机车。

2.8 牵引质量

(1)牵引力修正系数的确定

受本段自然、地理条件限制，线路经过地区海拔高，最高海拔为3 500 m，海拔高程大于2 000 m的地段，应考虑内燃机车的牵引力修正问题。

根据中国机车试验资料确定的高原牵引力修正系数为0.85。本段铁路内燃机车牵引力高原修正系数按0.85考虑。

(2)牵引质量的确定

提高牵引质量，可以减少行车密度；降低牵引质量，可以提高运行速度，加快机车车辆周转。因此，应适当提高行车速度，降低行车密度，合理确定牵引质量。根据以上条件，结合货物流向特点，综合考虑货物列车速度、密度、重量的合理组配，经技术比选确定。

DF8B在20‰的坡度上，考虑高原牵引力修正及各种牵引力使用系数后，列车牵引质量为:单机1 129 t、双机2 235 t、三机3 308 t。采用单机牵引时，列车牵引质量过低，将导致行车密度增大，车站布点距离缩小，工程困难，且投资相应增加，不宜采用。为满足运输能力需求和运量增长需要，近期推荐采用DF8B型机车，双机牵引，牵引质量为2 000 t；远期采用SS4B型机车，双机牵引，牵引质量为3 000 t。

2.9 到发线有效长度

近期按列车牵引质量2 000 t，远期按列车牵引质量3 000 t检算，货物列车长度分别为406 m、612 m，受到发线限制的列车牵引质量见表4。