精霍铁路精河—伊宁段扩能改造方案研究

方 华

FANG Hua

（中铁第一勘察设计院集团有限公司 线路运输处，陕西 西安 710043)

(Track and Transportation Department， China Railway First Survey and Design Institute Group Co.， Ltd.， Xi’an 710043， Shaanxi， China)

1 概述

1.1 精霍铁路概况

精霍铁路 (精河—霍尔果斯) 位于新疆维吾尔自治区西部的博尔塔拉蒙古自治州和伊犁哈萨克自治州境内，从兰新线 (兰州—精河—阿拉山口) 西段的精河站接轨，经精河县后穿越北天山进入伊犁哈萨克自治州境内，经伊宁县、伊宁市，再向西经霍城县、清水河镇，沿 218、312 国道至霍尔果斯口岸，线路全长 286.037 km[1]。其中，精河—伊宁段线路长 211.55 km。精霍铁路精河至伊宁段既有线于 2009 年 12 月 18 日开通运营，主要技术标准为单线电气化铁路、最大坡度 20‰[2]、设计速度120～140 km/h、牵引质量为 3 000 t、到发线有效长 880 m[3]、自动闭塞区间[4]。

1.2 新疆区域路网现状

截至 2016 年底，新疆铁路营业里程 6 032 km，占全路的 5.0%，铁路网密度 36.3 km/万 km2，是全国平均水平的 1/3。区域路网内已经形成以兰新线、兰新高速铁路 (兰州—乌鲁木齐)、南疆线 (吐鲁番—喀什) 为主骨架，以奎北线 (奎屯—北屯)、哈罗线 (哈密—罗布泊)、临哈线 (临河—哈密)、精霍铁路、乌将线 (乌鲁木齐—将军庙) 等铁路扩展覆盖，以乌鲁木齐枢纽为中心的铁路网布局体系。正在实施建设的项目有库格线 (库尔勒—格尔木)、克塔线、北屯—阿勒泰线、阿富准铁路 (阿勒泰—富蕴—准东) 等。

根据中国铁路乌鲁木齐局集团有限公司 (以下简称“乌鲁木齐铁路局”) 最新运行图技术资料，兰新线精河—阿拉山口段、精霍铁路精河—伊宁段为单线电气化铁路，现状能力已趋饱和，部分区段通过能力利用率已经接近 100%，随着精霍铁路通道功能的进一步加强及运量的快速增长，既有能力已经远远不能满足日益增长的运输需求，提高线路能力迫在眉睫。

1.3 客货运量预测

新疆地处“一带一路”核心位置，也是内地向西开放的桥头堡和重要窗口。精霍铁路是“一带一路”铁路主通道，承担着中亚各国与我国内地间的铁路货物运输任务，对其进行扩能改造有助于提高铁路运输能力、实现我国与丝路沿线国家互联互通。精霍铁路精河—伊宁段扩能改造项目修建的重要意义主要体现在以下 6 个方面：①是推动“丝绸之路经济带”战略通道建设、促进我国向西开放战略的需要；②是畅通欧亚大陆桥通道、增强霍尔果斯口岸后方通道运输能力的需要；③是解决精霍铁路运输能力与质量低下，强化西部地区铁路运输网主骨架的需要；④是促进区域旅游资源开发，带动区域经济快速发展的需要；⑤是促进沿线扶贫开发，全面构建和谐社会、增进民族团结的需要；⑥是建设边疆和巩固国防的需要。

根据路网构成及运量预测，精霍铁路精河—伊宁段既有能力与预测运量无法适应，初期 (2025年) 7 个区间能力不足，能力缺口为 5.3～18.4 对/d，近期 (2030 年)、远期 (2040 年) 9 个区间全部能力不足，能力缺口进一步加大，区段货流密度、旅客列车对数汇总如表 1 所示。

由既有线能力与预测客货运量适应情况分析可以看出，维持既有标准无法满足未来运量增长的需要，从通过能力看不能满足预测的运量需求[5]。

表1 区段货流密度、旅客列车对数汇总Tab.1 The section density, the number of passenger train freight collect

2 精霍铁路精河—伊宁段扩能改造方案研究

2.1 初期扩能改造方案

根据既有线概况，精霍铁路精河—伊宁段扩能改造方案可以采取提高牵引质量、增开预留车站、增建二线等措施。增开预留车站和增建二线需要对线路土建工程进行改造，对既有线运营影响严重，而且工程量较大、工期较长；而提高牵引质量仅需在现有条件下增加机车牵引力即可完成，对既有线运营影响较小，而且易实施、投资省[6]。因此，初期扩能改造方案宜首先考虑提高牵引质量，再考虑增开预留车站或增建二线。

2.1.1 提高牵引质量方案

区域路网内既有兰新线、精霍铁路伊宁—霍尔果斯段、南疆线、临哈线等路网干线的货物列车牵引质量均为 4 500 t，精霍铁路精河—伊宁段牵引质量提高至 4 500 t 可大大降低列车在技术作业站的增减轴作业、缩短货物在途停留时间、加快机车车辆的周转、有效提高运输效率[7]。因此，精霍铁路精河—伊宁段牵引质量提高至 4 500 t 十分必要。

上坡受机车牵引力限制分析：结合乌鲁木齐铁路局现有机车型号及其发展趋势，主要对 SS4、HXD1、HXD1C、HXD1B 等主要机车型号进行研究，各型机车在 20‰ 的上坡道上受机车持续牵引力限制的牵引质量如表 2 所示。

表2 各型机车受持续牵引力限制的牵引质量表Tab.2 Traction quality table for each type of locomotive subject to sustained traction

由表 2 可见，在 20‰ 的上坡道，受机车牵引力限制，8 轴 SS4三机、HXD1双机及 6 轴 HXD1C 三机、HXD1B 三机均能满足牵引质量 4 500 t 要求。

下坡受机车制动力限制分析：各型机车在 20‰的下坡道，考虑机车电阻值动力，列车受充风时间限制所能满足的牵引质量如表 3 所示。

由表 3 可见，在 20‰ 的长大下坡道上，SS4三机、HXD1C 三机、HXD1B 三机和 HXD1双机均可以满足下坡制动要求。

表3 各型机车受充风时间限制所能满足的牵引质量表Tab.3 Traction quality table that can be satis fi ed by the time limit of charging air for each type of locomotive

受车站到发线有效长度限制分析：根据现状货车数量统计，目前 70 吨级货车使用率已达 60% 以上，随着 70 吨级主型货车的不断更换，未来 60 吨级货车将全部升级为 70 吨级。结合不同货车的平均参数，在精霍铁路精河—伊宁段现有车站到发线有效长 880 m 的条件下，按照满长计算，采用不同机型达到的牵引质量如表 4 所示。

表4 不同机型按满长计算达到的牵引质量表Tab.4 the traction quality table for different models according to full length

由表 4 可见，在车站到发线有效长 880 m 条件下，按照满长计算，采用 HXD1双机、HXD1B 三机、HXD1C 三机均能满足牵引质量 4 500 t 要求，SS4三机则略有差距。

根据目前乌鲁木齐铁路局配属的 HXD 型机车及发展趋势，结合牵引质量提高至 4 500 t 的可行性分析，对提高机车牵引力主要研究采用 8 轴 HXD1双机牵引和采用 6 轴 HXD1C 三机牵引 2 个方案[8]。

采用 HXD1C 三机牵引方案机车购置费较 HXD1双机方案略省，但三机牵引同步操作困难、摘补机作业时间较长[9]，同时结合乌鲁木齐铁路局已经完成的双机 HXD1牵引 4 500 t 的牵引试验情况，采用双机 HXD1牵引 4 500 t 效果良好[10]。因此，建议采用双机 HXD1牵引 4 500 t 方案。

货物列车采用 HXD1双机牵引 4 500 t，在既有开站情况下，初期通过能力适应性分析如表 5 所示。

由表 5 可见，货物列车牵引质量提高至 4 500 t后，初期仍然有 7 个区间能力不足，能力缺口为2.6～11.6 对/d。为满足运输需求，应对精霍铁路进一步进行扩能改造。

2.1.2 提高牵引质量同时增开预留车站方案

根据项目预留工程，将精霍铁路精河—伊宁段预留的 7 处车站开放，同时货车牵引质量采用HXD1双机提高至 4 500 t，结合运量预测，增开预留车站后初期通过能力适应性分析如表 6 所示。

由表 6 可见，增开预留车站后，各区间通过能力均能满足初期运输需求。在维持初期扩能措施的前提下，近、远期通过能力是否能够满足未来运输需求，有待进一步深入研究[11]。

2.2 近、远期扩能改造方案

假设近、远期维持初期扩能改造措施，结合客货运量的增长，精霍铁路精河—伊宁段近、远期通过能力适应性分析如表 7 所示。

由表 7 可见，维持初期扩能改造措施，近期仅有 1 个区间满足运输需求，远期全部区间能力不足，且能力缺口较大。因此，为满足运输需求，同时提高运输质量，近期需要对全线增建二线。

2.3 扩能改造方案比选

根据上述分析，精霍铁路精河—伊宁段各扩能方案及能力适应情况如表 8 所示。

综上所述，为满足运输需求，同时提高通道运输效率，初期扩能改造方案应将货物牵引质量提高至 4 500 t、同时开放 7 处预留车站，近期扩能改造方案则需要对全线增建二线。

表5 在既有开站情况下初期通过能力适应性分析Tab. 5 Capacity adaptation analysis in the initial period in the case of established stations

3 结束语

精霍铁路精河—伊宁段扩能改造措施为初期货

物列车采用 HXD1双机牵引 4 500 t、同时开放 7 处预留车站，近、远期全线增建二线、采用自动闭塞方式。目前，针对精霍铁路精河—伊宁段既有能力饱和问题，乌鲁木齐铁路局正在采取开放预留站、提高牵引质量的单线扩能措施，初期可以满足运输需求，缓解压力。随着该区段客货运量的增长，运能与运量矛盾将凸显。为加快建设速度、降低运营成本、提高旅行速度、改善运输质量、强化铁路在运输市场的竞争力，精霍铁路精河—伊宁段增建二线工程宜尽早开工建设。

表6 增开预留车站后初期通过能力适应性分析Tab.6 Capacity adaptability analysis in the initial period after opening the reserve stations

表7 精霍铁路精河—伊宁段近、远期通过能力适应性分析表 对/dTab.7 Ability adaptability analysis table for near and forward stages

表8 各扩能方案及能力适应情况表Tab.8 Capacity expansion schemes and capacity adaptation tables

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