德令哈—旺尕秀铁路技术标准选择研究

刘海林

(中铁二院西北勘察设计有限责任公司，甘肃 兰州 730000)

在进行铁路建设的可行性研究中，一般应先确定铁路的主要技术标准，因为铁路技术标准的选择直接影响铁路的工程投资、运输组织方式及在路网中的作用。类似的研究目前主要为案例分析，本文主要针对德令哈—旺尕秀铁路的特点进行具体研究。

1 工程概况

德旺铁路位于青海省海西州德令哈市尕海镇。线路自西格线德令哈车站东咽喉引出，两跨G315国道，下穿在建的丹拉高速后进入德令哈工业园区，设德令哈工业园总站，出站后继续东偏南行，距尕海南约2 km处设尕海南站，出站后继续东偏南行至旺尕秀站。正线全长约50.50 km。本线主要承担旺尕秀矿区发往德令哈工业园及青海盐湖集团金属镁一体化项目所需的石灰石、德令哈工业园区发往西宁以远及格尔木地区的PVC、烧碱等化工产品以及到达的原材料。研究年度内预测区段的货流密度，近期945万t/年，远期1 448万t/年。本线地理位置如图1所示。

图1 新建铁路德令哈—旺尕秀铁路专用线地理位置图

区域既有铁路的主要技术标准如表1所示。

表1 相关铁路主要技术标准

2 德旺铁路主要技术标准研究

铁路主要技术标准包括线路等级、正线数目、限制坡度、最小曲线半径、牵引种类、牵引质量和到发线有效长等。技术标准的选择直接影响铁路的运输组织、工程投资和运营成本等，根据本线的特点和功能定位，本文着重研究了该线的限制坡度、牵引方式等技术标准。

2.1 铁路等级

由于本线主要为工矿企业，因此，近期预测运量为945万t/年，依据《Ⅲ、Ⅳ级铁路设计规范》的相关规定，确定本线铁路等级为Ⅲ级。

2.2 正线数目

根据本线各期运量水平，确定本线正线数目为单线。

2.3 最小曲线半径

根据方案比较，本线采用R-350 m曲线引入德令哈站方案，线路长度较短、投资较少，但该方案曲线半径小，运营过程中钢轨和机车磨损严重，后期维修量较大，同时线路与315国道并行，引起电力拆迁较大，而R-600 m曲线引入德令哈站方案虽投资较高，设桥跨315国道，对国道运营有一定影响，但曲线半径大，运营条件较好，后期维修费用较少，引起315国道两侧的电力拆迁较少，因此，本次推荐将R-600 m曲线引入德令哈站方案。

2.4 限制坡度

限制坡度是影响全局的主要技术标准，其主要因素包括地形类别、运输需求、牵引种类、机车类型及牵引质量等。

2.4.1 沿线自然条件和地形特征

本线地势由北向南两边高、中间低，地面高程为2 850～2 070 m，德令哈站—德令哈工业园地面最大自然纵坡为11‰，旺尕秀石灰石矿—尕海湖段的地面自然纵坡为20‰。

2.4.2 货流构成及流向

本线货流全部为地方运量。上行为重车方向，主要为旺尕秀发往工业园区的石灰石、工业园区发往西格线的烧碱等化工产品，下行为轻车方向，主要为到达工业园区的原盐和焦炭。

2.4.3 综合必选

2.4.3.1 牵引质量与运输组织分析

本线地处高海拔地，在高海拔情况下，6‰的坡度上单机牵引只有内燃机车的NJ2，且电力机车HXD1C可满足牵引质量4 000 t的要求。在其它坡度下，内燃、电力机车的单机牵引均不能满足牵引质量4 000 t的要求，在13‰和16‰的坡度上，内燃机车双机牵引只有NJ2可满足牵引质量4 000 t的要求，电力机车HXD1C在13‰的坡度时，双机牵引可达到牵引质量4 000 t的要求，而在18‰的坡度上，都无法满足牵引质量4 000 t的要求。青藏线西格段目前坡度为上行13‰、下行16‰，牵引质量4 000 t，为与西格段的限制坡度及牵引质量相匹配，减少不必要的换乘作业，本线的限制坡度可采用13‰和13/16‰的限制坡度方案。

从运输组织上来说，由于本线的运量主要由发送的石灰石及工业制品、到达的原材料等大宗货物构成。主要经青藏铁路西格段运入和运出，青藏铁路西格段增建二线后，限制坡度为上行13‰、下行16‰，牵引质量4 000 t。因此，在限制坡度选择时应考虑与相邻线路相匹配，综合分析可知13‰、13/16‰限制坡度方案均能满足要求。

2.4.3.2 与地形适应的条件分析

13‰、13/16‰限制坡度方案距离较近，地质条件相当，均经过尕海湖西侧山前阶地，均能适应地形条件。

2.4.3.3 线路长度、工程投资及运营费分析

13‰限制坡度方案线路长度为50.50 km，建筑长度总长为49.60 km，土石方332.77万m3，设大桥887 m/2座，涵洞3194 m/215座，静态投资约为94 240.18万元。

13/16‰为限制坡度方案，线路长度49.60km，建筑长度为48.7 km，土石方为329.57万m3。设大桥887 m/2座，涵洞3 194 m/213座，静态投资约为93 935.41万元。

13‰限制坡度方案线路长度为50.5 km，较13/16‰限制坡度方案长0.9 km，主要工程投资仅高出304.77万元，但坡度较缓，运营费较省。

2.4.4 推荐意见

根据综合比较，13‰和13/16‰限制坡度方案均能与相邻线路相匹配，由于13‰限制坡度方案主要工程投资仅高304.77万元，但坡度较缓，运营费较省，因此，本次推荐13‰限制坡度方案。

2.5 牵引种类

2.5.1 电力与内燃牵引特点

电力机车与内燃机车相比，具有牵引力大、起动加速快、制动性能好的特点，对增加列车质量、提高行车速度、扩大运输能力具有很大的适应性，还有环境污染小、热效率高、节省能源等优点。因此，在长大坡道及长隧道、高海拔地区的线路上一般优先使用电力机车牵引。内燃机车的功率一般小于电力机车，计算速度较低，其动力燃料为柴油，机车运行时燃油消耗量大，燃油价格波动性大，同时也不利于能源的节约和环境保护，内燃机车在高海拔地区，柴油机功率降低较严重，而本线的特点是坡度大、海拔高，采用内燃牵引将给运营带来较多的困难。

2.5.2 从走行时间分析

经分析计算，电力牵引较内燃牵引可节省时间20.5 min，考虑到总的机车换挂时间，一共可节省120.5 min。

2.5.3 机车交路比较

方案一：电力机车牵引。

本线接轨的西格线已完成电气化改造，如本线采用电力机车牵引，可利用格尔木机车运用车间电力机车担当格尔木—工业园区以及察尔汗—工业园区、旺尕秀的机车交路；柯柯机务折返段电力机车担当柯柯—工业园区的机车交路；西宁机务段电力机车担当西宁—哈尔盖、柯柯、德令哈、工业园区及格尔木的机车交路；工业园区建电力机车整备所担当工业园区—旺尕秀的机车交路。本方案的优点是新建设备少，牵引种类和牵引质量与既有西格线一致，可实现直进直出，减少机车换挂，加速机车车辆周转，有利于提高运输效率。本方案机车交路如图2所示。

图2 方案一的机车交路图

方案二：内燃机车牵引，在德令哈站换挂机车。

如本线采用内燃机车牵引，由于西格线已完成电气化改造，则必须进行电力机车与内燃机车的换挂。如在德令哈站进行换挂机车，由于本线近期列车对数已达到10.5对，则德令哈站需在原改建方案(电力牵引)的基础上新建机车整备所，并增设3条机车整备线，工程投资较大，且对德令哈车站改造较大，严重影响西格线运营，所以本方案基本不可行。

方案三：内燃机车牵引，在德令哈工业园区站换挂机车。

如本线采用内燃机车牵引，在德令哈工业园区站换挂机车，则德令哈—工业园区采用电力牵引，工业园区—旺尕秀站采用内燃牵引，必须在工业园区站新设内燃机车整备所。由于本方案的牵引种类与西格线不匹配，势必增加机车换挂，不利于机车车辆周转，且本线限制坡度为13‰，采用DF8B型则只能满足3 400 t的牵引质量，还需在工业园区站进行集结补轴，势必大幅增加机车车辆周转时间。同时德令哈站—德令哈工业园区仍是电力牵引，工程投资的节省有限。本方案机车交路如图3所示。

2.5.4 内燃和电力方案的经济性比较

本次研究对坡度13‰方案进行了电力和内燃的运营费比较(计算期20年)，具体如表2所示。

表2 不同牵引种类运营费比较表

由表2可知：电力牵引与内燃牵引相比，在计算期内运营费和机车购置费共节省30 756万元，而电力牵引工程投资仅增加6 300万元；从经济性比较，电力牵引方式也要优于内燃牵引。因此，本线推荐电力牵引。

2.5.5 研究结论

本线主要服务于旺尕秀石灰石矿及德令哈工业园，处于高海拔地区，约有12 km长大坡道。电力牵引与内燃牵引相比虽一次性投资大，但运营费成本节省明显，综合经济性较好。与本线相邻的青藏铁路西格段电气化已开通，从统一技术标准、与相邻铁路协调配套、实现企业综合效益最大化等方面考虑，本线宜采用电力牵引。

图3 方案三的机车交路图

2.6 机车类型、牵引质量及到发线有效长度

2.6.1机车类型

本线相邻线青藏铁路西格段已完成电气化扩能改造，机车类型采用HXD系列，本线机车类型的选择宜考虑与相邻线一致，从而为路企直通运输创造良好的条件，故本线机车类型推荐采用HXD系列电力机车。

2.6.2 牵引质量

研究年度内青藏铁路西格段牵引质量为4 000 t，兰青线牵引质量为4 000 t，拟建铁路敦格线牵引质量为4 000 t。从本段车流特点分析，其运输径路主要为青藏铁路西格段、兰青线，因此，本线牵引质量宜与相邻线青藏铁路西格段及兰青线牵引质量协调一致，即采用4 000 t。

3）如树皮有冻破开裂，可及时使用透气性好的材料包扎伤口，防止水分蒸发、杂菌感染，以利伤口愈合。不能使用药剂处理受冻伤口。

2.6.3 到发线有效长度

本线最大牵引质量为4 000 t，到发线有效长度需满足牵引质量4 000 t的要求。牵引质量4 000 t时对应到发线的有效长度为850 m。由于本线采用双机牵引，另加30 m，故推荐本线到发线有效长度为880 m。

2.7 德旺铁路主要技术标准

通过以上分析，德旺铁路主要技术标准的推荐意见如下：

1)铁路等级：Ⅲ级;

2)正线数目：单线;

3)限制坡度：13‰;

4)最小曲线半径：600 m;

5)牵引种类：电力;

6)机车类型：HXD系列;

7)牵引质量：4 000 t;

8)到发线有效长度：880 m。

3 结束语

德令哈—旺尕秀铁路是当地石灰石资源开发利用及德令哈工业园区的配套工程，是一条货运铁路。本文通过对工程投资、运输组织和运营成本等方面的综合比较，最终推荐德旺铁路限制坡度采用13%，牵引种类采用电力牵引，该技术标准可满足本线的运输要求，且具有较好的社会效益和经济效益。同时通过对本项目的研究，也能为青海省铁路建设积累经验。

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