广大单线铁路扩能改造方案研究

李敬伟

LI Jingwei

（中国铁路昆明局集团有限公司，云南 昆明 650011)

云南省地处西南边陲，受经济社会发展、地形地貌等因素限制，目前铁路运营里程约4 000 km 左右，铁路复线率、铁路网密度、人均铁路里程等差距明显，铁路网规模不足、线路标准低、能力短缺的矛盾日益突出，已经成为制约云南省经济发展的瓶颈。随着“一带一路”合作倡议的推进，云南省铁路从全国路网的“终端末梢”逐步转变为“前沿枢纽”，根据国家《中长期铁路网规划》(发改基础[2016] 1536 号)，“十三五”期间云南省铁路建设规模将达3 496 km[1-3]。同时，为尽快解决铁路运输能力短缺问题，以广大单线铁路(广通—大理)改造方案为例，积极采取既有铁路扩能改造策略，加快实现广大通道运输能力提升。

1 广大单线铁路现状分析

1.1 广大通道功能定位

云南省作为北上连接丝绸之路经济带，南下连接海上丝绸之路的枢纽，是中国惟一可以从陆上沟通东南亚、南亚的省份，区位优势独特，成为“一带一路”建设具有突出地缘优势的省份之一。滇西地区是少数民族聚居地区，沿线农业在经济中占有较大比重，工业基础薄弱，人均GDP 仅为全省的75.5%、全国的42.4%。同时滇西地区矿产资源富集，旅游资源丰富，分布有我国著名的金沙江、澜沧江、怒江“三江”成矿带和5 个5A 级风景名胜区。广大通道(广通—大理)作为泛亚铁路西线(昆明—仰光)的重要组成部分，其运输能力的充分发挥有利于提升泛亚铁路西线通过能力，加快实现国家“一带一路”发展战略中设施的互联互通[4-5]。但是，由于缺乏对外的快速大容量通道，造成对滇西地区矿产资源的开发利用和旅游业发展产生制约。

广大通道位于云南省中西部，东起广通，经楚雄、南华、祥云，西至大理市，东端接成昆铁路，通过成昆铁路(成都—昆明)与贵昆铁路(贵阳—昆明)、南昆铁路(南宁—昆明)、昆玉铁路(昆明—玉溪)，以及规划建设的中老通道(昆明—万象)相连；中部与规划建设的大理—临沧—景洪—磨憨铁路相连；西端通过大理向北与大丽铁路(大理—丽江)、规划建设的丽香铁路(丽江—香格里拉)和滇藏铁路(昆明—拉萨)相连，向西与中缅通道(昆明—仰光)大瑞铁路(大理—瑞丽)相连接，是滇西地区承东启西的铁路通道，也是滇西铁路网的咽喉和与内地经济联系的主动脉，充分发挥广大通道运输能力可以促进滇西地区资源开发，将资源优势加快转变为经济优势。

目前广大通道为楚大双线铁路(广通北—大理)和广大单线铁路3 线并存格局，楚大双线铁路承担客运功能，广大单线铁路承担所有货物运输任务。楚大双线铁路及广大单线铁路主要技术标准如

1.2 广大单线铁路分析

由于广大单线铁路能力饱和对滇西铁路网产生的影响，亟需加快对广大单线铁路的扩能改造。一是有利于实现广大通道的客货分线，充分发挥楚大铁路的快速客运通道功能；二是有利于泛亚国际铁路网能力提升，加快形成泛亚铁路通道；三是加强滇西地区路网的对外运输能力，构筑滇西地区与内地交流的主通道，改善综合交通运输体系，不断完善南部沿海地区进藏的便捷铁路通道。因此，广大单线铁路主要存在以下薄弱环节。

（1）线路通过能力小、技术标准低、难以满足货运量快速增长的需要，集中表现为线路曲线半径小、限制坡大、车站到发线短，导致牵引定数低、机车交路短，无法满足铁路货运量增长的需要。

（2）牵引种类与相邻线路不匹配，由于滇西地区周边衔接路网均已经实现电气化，仅广大单线铁路为内燃牵引，造成机车频繁换挂、车辆重复作业、车辆周转时间延长，增加了铁路运营管理成本。

（3）沿线设备配置标准低，不能适应客货运输发展的需要。随着滇西地区运量的不断增长，通过技术组织措施挖掘运输潜能已经难以解决通过能力不足的问题。

表1 楚大双线铁路及广大单线铁路主要技术标准Tab.1 Main technical standards of Chuxiong West-Dali Double Track Railway and Guangtong-Dali Single Track Railway

图1 楚大双线铁路及广大单线铁路位置示意图Fig.1 Location of Chuxiong West-Dali Double Track Railway and Guangtong-Dali Single Track Railway

1.3 改造方案目标

针对广大单线铁路存在问题，改造方案应实现以下目标：一是改造后线路与相邻铁路技术标准相匹配，以实现延长机车交路、优化生产力布局、提升客货运输效率、节约运营成本、提升路网整体运输水平；二是改造后线路通过及输送能力需满足预测客货运量要求；三是改造方案满足安全、经济要求，工程易实施，见效快，同时尽量降低对既有线运营的影响。按照广大单线铁路改造方案目标，主要可以采取以下途径。①采取增开预留站、既有线提速及部分复线建设等，提高线路通过能力；②延长车站到发线的有效长提高牵引定数；③改变牵引种类。

2 广大单线铁路扩能改造方案分析

2.1 方案设置

广大单线铁路扩能改造方案受既有线平面和纵断面条件限制，为了达到投资小见效快的目标，考虑优先排除提速、局部增加复线等因素而引起既有线路大拆大改的方案，重点设置以下扩能改造方案[6-8]。

（1）维持既有标准，增开预留车站提高通过能力。既有广大单线铁路各区段技术标准较低且不统一，平均站间距离为11.42 km，最大站间距离为17.12 km (钱粮桥—南华)，最小站间距离为6.60 km (大苴—姚安)，全线18 个区间中站间距离大于15 km 区间有3 个，加之线路曲线半径设置较小，列车限速严重，使得区间运行时分加长，线路通过能力较低。因此，该方案考虑维持楚雄西—大理到发线有效长450 m，牵引质量维持2 000 t，将原预留的吕合、大谷堆、前所、祥云东、大江西5 个车站全部开放。经计算分析，该方案初期存在4 个区间线路能力不足，无法满足运量增长需求，因而该方案不予采纳。

（2）延长到发线有效长，提高牵引定数。广大单线铁路广通—楚雄西既有到发线有效长为850 m，楚雄西—大理东为450 m，牵引质量不统一，增减轴作业频繁，严重影响本线的通过能力和旅行速度，因而广大单线铁路扩能改造方案考虑将楚雄西—大理东的车站到发线有效长进行延长以提高线路的通过能力。根据既有车站现状，在延长到发线标准上有650 m 和850 m 2 个方案，而结合不同的牵引类型，主要有如下4 个改造方案。

①方案Ⅰ：采用内燃牵引，将楚雄西—大理东12 个车站的到发线有效长延长至650 m。该方案维持内燃机车牵引以及现状车站分布，将楚雄西—大理的12 个车站到发线有效长由450 m 延长至650 m，牵引质量由目前的双机2 000 t 提升至双机3 000 t，并将3 000 t 牵引质量贯通运营于广通—大理全线；维持既有的维修管理设施不变。根据现行区间通过能力计算办法进行计算，该方案初期线路通过能力能够满足预测运量需求，近期楚雄—大理通过能力已经达到饱和。

②方案Ⅱ：采用内燃牵引，将楚雄西—大理东12 个车站的到发线有效长延长至850 m。该方案维持内燃机车牵引以及现状车站分布，将楚雄西—大理的12 个车站到发线有效长由450 m 延长至850 m，牵引质量由目前的双机2 000 t 提升至双机4 000 t，并将4 000 t 牵引质量贯通运营于广通—大理全线；维持既有的维修管理设施不变。根据现行区间通过能力计算办法进行计算，该方案初、近期线路通过能力能够满足预测运量需求。

③方案Ⅲ：采用电力牵引，将楚雄西—大理东9 个车站及部分车站的到发线有效长分别延长至650 m 和850 m。该方案将牵引方式改为电力牵引，维持既有车站分布，将楚雄—大理东的9 个车站到发线有效长由450 m 延长至650 m，牵引质量由目前的双机2 000 t 提升至双机3 000 t；将该区段南华北站、姚安站和弥渡站3 个车站到发线有效长度延伸到850 m，改造投资不大；取消既有的内燃整备场所，结合既有维修机构设置综合维修一体化设施。根据现行区间通过能力计算办法进行计算，该方案初、近期线路通过能力能够满足预测运量需求。

表2 广大单线铁路改造方案比较分析Tab.2 Comparison and analysis of reconstruction schemes of Guangtong-Dali Single Track Railway

④方案Ⅳ：采用电力牵引，将楚雄西—大理东12 个车站的到发线有效长延长至850 m。该方案将牵引方式改为电力牵引，维持既有车站分布，将楚雄—大理的12 个车站到发线有效长由450 m延长至850 m，牵引质量由目前的双机2 000 t 提升至双机4 000 t；取消既有的内燃整备场所，结合既有维修机构设置综合维修一体化设施。根据现行区间通过能力计算办法进行计算，该方案初、近期线路通过能力能够满足预测运量需求。

2.2 综合比选

2.2.1 优缺点分析

经综合分析，广大单线铁路扩能改造方案比较分析如表2 所示。广大单线铁路扩能改造方案优缺点如下。

（1）方案Ⅰ。①优点：该方案的工程投资较为节省，建设方案易于实施，投资效益较好。②缺点：该方案采用内燃牵引，运营成本高，环境污染大，能耗费用高，线路近期通过能力接近饱和，未留有远期发展余地。

（2）方案Ⅱ。①优点：该方案工程投资较少，投资效益较好。②缺点：该方案采用内燃牵引，运营成本高，环境污染大，能耗费用高；从可实施性角度分析，该方案需要调整6 个车站的平面或纵断面，不但需要修建过渡正线共计4.741 km，还需要改移正线3.7 km，对既有运输组织干扰较大，实施困难，另外在既有的纵断面和现有机车牵引能力条件下，双机牵引无法实现牵引4 000 t 的要求，实施性较差。

（3）方案Ⅲ。①优点：该方案采用电力牵引，运营成本低，环境污染小，有利于规避石油风险，降低能源消耗，符合铁路技术发展政策和国家能源政策；另外，结合现场条件将部分车站到发线有效长一次性延长至850 m，不仅为后期改造方案预留了实施条件，还极大地提高了大理至楚雄方向的空车运输效率，方案较为灵活；该方案工程投资适中，建设方案较易于实施，改造后线路的通过能力与输送能力得到显著提高，提升项目货运量水平，增加货运收入，投资效益较好。②缺点：工程投资略高。

（4）方案Ⅳ。①优点：该方案采用电力牵引，运营成本低，环境污染小，社会效益较好。②缺点：该方案投资相对较大，投资效益相对不佳，同样实施性较差的问题。

2.2.2 方案比选

综上分析，可以看出方案Ⅲ具备显著的优势。①运营成本更为节省。一是电力价格较燃油价格普遍更低，电力牵引能耗支出更为节省；二是电气化扩能改造后，与衔接路网形成长交路，提高了车辆周转效率，还取消了既有的楚雄西内燃机务折返段，优化了生产力布局、节约了内燃整备人力成本，极大地提高了运营组织效力；而且采取结合既有设施的综合维修一体化方案，对既有的生产生活设施进行资源整合，减少了人力成本开支，还提高了维修管理效率。②容易实施。对既有线路平、纵断面影响较小，较容易实施。③方案灵活。结合现场条件将部分车站到发线有效长一次性延长至850 m，为后期改造方案预留了实施条件，极大地提高了大理—楚雄方向的空车运输效率。④节能环保。一方面，牵引方式的改变有效减少了内燃机车对沿线声环境、大气环境和水环境的污染，降低了运输能耗；另一方面，到发线的延长使得广大单线铁路的通过能力得到释放，有效分担了滇西方向公路的运输压力，降低由于车流饱和带来的公路运输安全风险、减少公路运输碳排放污染，极大地促进滇西地区旅游资源的保护和可持续发展。

经过综合比选，推荐采用广大单线铁路扩能改造方案Ⅲ，即采用电力牵引，将楚雄西—大理东到发线有效长延长至650 m，其中将南华北站、姚安站和弥渡站3 个车站到发线有效长度延伸至850 m。

3 结束语

既有铁路扩能改造是一个复杂的系统工程，需要充分了解既有线在路网中的作用、功能定位、预测运量、区域路网主要技术标准及区域路网相关规划等，通过综合考虑对既有线运营的影响，采用相对较低的工程投资较快实现既定的改造目标。由于滇西地区经济落后，综合交通运输体系不完善，广大单线铁路改造将极大地提升广大通道的运输能力，促进滇西地区发挥资源优势，更好地带动地区经济的发展。