深圳平盐铁路改造工程主要技术标准研究

□ 陈雷雷

深圳港是集装箱吞吐量位居世界前列的国际干线枢纽港，也是深圳市优质核心战略资源。目前，深圳港面临着前方作业区堆存装卸用地不足、疏港铁路能力有限、港口集疏运高度依赖道路、与城市交通叠加造成城市主干道拥堵等一系列问题，进一步加剧了港城矛盾。为缓解港城矛盾，深圳市创新提出了打造近距离内陆港体系，而平盐铁路是内陆港与前方港区实现大能力、全天候、高效环保衔接、扭转港区周边道路拥堵局面的关键抓手。可见，实施平盐铁路改造工程十分紧迫和必要。

铁路的主要技术标准是决定铁路建筑物和设备的类型、能力和规模的重要依据，对铁路能否满足运输需求，运营效率的高低、投资规模和运营经济具有重要影响。因此，合理确定改造平盐铁路的主要技术标准十分必要，对控制项目工程规模及投资、充分发挥项目疏港功能、加快推进深圳港口型国家物流枢纽建设等具有重要意义和作用。

一、工程概况

改造后的平盐铁路采用沿既有通道新建双线方案，线路起自平湖南站，途经龙岗、盐田区至盐田港区，全线设车站3 座，分别为平湖南站（接轨站）、中港区站（既有盐田站改建）、东港区站（新建港区站）；另设线路所2 处，分别为平湖线路所、北山线路所。平湖南至中港区正线长度19.74 公里，至东港区支线4.256 公里。线路方案如图1 所示。

图1 改造平盐铁路线路方案示意图

二、预测运量

根据预测，改造后平盐铁路仅承担盐田港区（含中、东港区）的海铁联运量，且均为集装箱货物。根据港区功能定位及货源分布，东港区站仅承担近距离内陆港集装箱货物运输，中港区主要承担中长途方向及部分近距离内陆港集装箱货物运输。研究年度，平盐铁路承担的运量情况见表1 所列。

表1 研究年度平盐铁路预测运量万TEU/年

三、主要技术标准关键问题

1.区域相邻线主要技术标准

既有平盐铁路及区域相邻线主要技术标准见表2所列。

表2 相邻线铁路主要技术标准

2.主要技术标准

（1）铁路等级。从项目功能定位来看，该线是一条主要承担深圳海铁联运集装箱运输的疏港货运铁路，在路网中主要起到辅助的作用，非路网干线。另外，根据运量预测，平盐铁路近期重车方向运量为11.2 Mt/年，远期重车方向运量为18.2 Mt/年。根据《铁路线路设计规范》（TB10098-2017），Ⅰ级铁路主要为铁路网中起骨干作用的铁路，或近期年客货运量大于或等于20 Mt；Ⅱ级铁路主要为铁路网中起联络、辅助作用的铁路，或近期年客货运量小于20 Mt 且大于或等于10 Mt。因此，依据规范要求，结合项目功能定位及预测运量，改造平盐铁路等级应为Ⅱ级铁路。

（2）建筑限界。①从货源及港区箱型来看。近年来盐田港区40 英尺高箱比例稳步增长，2020年占比达到70%。基于此箱源结构，若平盐铁路采用双箱运输，宜采用双高箱运输模式。该模式运输过程中存在挑箱、配载、加固等诸多环节，导致末端装卸作业效率降低；②从线路工程条件及工程投资来看。若采用双高箱方案，平盐铁路部分立交桥需要改造，另外盾构隧道断面需扩大至13.6 米。经测算，双高箱方案较单箱方案增加改造工程投资 9.15 亿元（不含后方通道国铁线路改造费用）；③从运营经济性来看。若建筑限界按满足单层集装箱条件，则近、远期列车对数分别为50对/日和74 对/日，若建筑限界按满足双层集装箱条件（港口—平湖南以远的直达班列受后方通道线路建筑限界限制，仍按单层集装箱班列组织），则近、远期列车对数分别为43 对/日和65 对/日，2 种方案运营成本有所差别。另外，为满足与既有、在建构筑物立交要求，改造后平盐铁路需采用15‰限制坡度，组织开行单箱班列时，单机牵引可以满足需求；若组织开行双高箱班列，需要双机牵引。改造后的平盐铁路需自购部分机车、车辆设备，两方案机车、车辆购置费亦有所不同。项目运营期按30年（含建设期）考虑，机车、车辆使用寿命按30 年考虑。经综合测算，双高箱方案运营费累计净现值较单箱方案节省0.14 亿元，运营费节省有限；④从与后方通道衔接线路匹配角度看。平盐铁路后方通道线路有广深三四线、京广线、京九线，上述线路现状建筑限界均不满足双高箱运输条件，且后期改造工程实施难度大。因此，即使平盐铁路按双高箱方案改造，港区至平湖南以远的集装箱（至近距离内陆港以及中长途方向，该部分车流比重约2/3）仍需按单层集装箱班列组织。

综上分析，双高箱方案车场末端装卸作业效率较单箱方案低，由于隧道净空增大以及满足立交要求，额外增加改造工程投资。另外，后方通道相关线路均不具备双高箱运输条件、运营费用节省也十分有限。同时考虑到组织单层集装箱班列时，线路通过能力仍有较大富余，按“经济、适用”原则，推荐改造平盐铁路按满足单层集装箱建筑限界。

（3）正线数目。根据预测运量及运输组织方案，平盐铁路相关区段行车量见表3 所列。

表3 研究年度平盐铁路区段列车对数 对/日

经测算，改造后平盐铁路行车量最大区段近、远期分别为50 对/日和74 对/日，需要双线方可满足运输能力需求。另外，北山线路所~中港区站近、远期列车对数为31 对/日和47 对/日，车流量相对较大，北山线路所—东港区站近、远期列车对数分别为19对/日和27 对/日，车流量相对较小。经测算，单线方案可以满足北山线路所—中港区站以及北山线路所—东港区站运输能力需求，因此从节省工程投资的角度考虑，研究建议北山线路所—中港区站以及北山线路所—东港区站正线数目为单线。其中，考虑到远期北山线路所—中港区段区间通过能力趋于饱和，建议北山线路所—中港区站预留双线条件，未来视港口运量增长情况适时增建二线。

（4）设计速度。目前，我国常用的货运机车最高运行速度为120 公里/小时，另外，《铁路主要技术政策》要求普通货物列车运行速度不超过120 公里/小时，因此，本线设计速度不应超过120 公里/小时。与此同时，根据《铁路线路设计规范》，Ⅱ级铁路设计速度选取范围为80 公里/小时、100 公里/小时及120 公里/小时。综上，本项目设计速度重点研究80 公里/小时、100 公里/小时及120 公里/小时3 个方案。①从符合项目功能定位角度来看。项目承担的货物均为高附加值、高时效性要求的集装箱货物，需要本项目采用较高的运行速度，实现集装箱货物在港口与内陆港间快速、高效地集疏运。因此，从契合项目功能定位角度看，设计速度宜采用120 公里/小时；②从工程投资技术经济角度来看。受沿线主要控制点限制，80 公里/小时、100 公里/小时及120 公里/小时3 个方案平面条件相差不大、仅线路长度略有差别，其余土建及站后标准一致。其中，120 公里/小时方案较100 公里/小时、80 公里/小时方案投资分别增加0.13 亿元和0.06 亿元，投资增幅很小；列车运行时间分别节省0.5 分钟和2.4 分钟，节时效果相对较好。相较而言，120 公里/小时方案技术经济性更优；③从与路网相邻线设计速度匹配角度来看。项目以开行至国铁路网的集装箱直达班列为主，与项目强相关的路网相邻线主要有广深三四线、京九线、京广线，以上线路设计速度均为120 公里/小时，设计速度宜采用120 公里/小时与之相互匹配。

综合分析，120 公里/小时设计速度方案更契合项目功能定位、更好地满足集装箱货物快速运输需求特征，技术经济性更优，且与路网相邻国铁线路设计速度匹配性更好。推荐平盐铁路设计速度采用120 公里/小时。

（5）车站到发线有效长度与牵引质量。平盐铁路承担的货运量全部为集装箱货物，具有平均净载重小、列车编组辆数多的特点。根据运输组织方案，项目港区站与近距离内陆港、国内其它集装箱中心站（或办理站）互开集装箱直达班列。故本线车站到发线有效长度应与相邻国铁线路车站到发线有效长度匹配，相邻的的广深三四线、京广线、京九线等线路车站到发线有效长度均为850 米，因此，项目港区站到发线有效长度应按850 米考虑。另外，结合前述“建筑限界”研究结论，项目按满足单层集装箱建筑限界。采用X6B 型集装箱专用平板车运输条件下，车站到发线有效长度为850 米时，可满足列车最大编组辆数为48 辆、列车牵引质量为2 400 吨。

（6）牵引机型与限制坡度。限制坡度的选择应充分考虑沿线地形、地质条件，结合机车牵引定数，以适应工程条件、满足预测运量需求、有效降低工程投资并与后方通道相关线路匹配为原则综合确定。另外，项目限制坡度的选择还应着重考虑与牵引质量等其它标准匹配。

既有平盐铁路限制坡度为横岗以南16‰、横岗以北9.2‰，现状集装箱整列运输需内燃双机牵引。改造后平盐铁路采用较大的限制坡度，有利于线路纵断面的快速爬升与降低，可有效避让既有地铁线路、市政管线等地下构筑物，从而降低工程投资。另外，本线仅承担集装箱货物运输，根据机车牵引计算，在满足单层集装箱限界条件下，单机牵引集装箱整列可适用的最大限制坡度为15‰，双机牵引集装箱整列可适用的最大限制坡度为24‰。

本次研究结合既有平盐铁路限制坡度、机车牵引适应坡度情况，限制坡度重点研究比选单机12‰、15‰以及双机24‰等3 个系列方案。①从货机影响类型角度分析。目前我国“和谐型”系列电力机车已成为主流机型，建议本线采用“和谐型”机车。另外，目前广州局管内电力机车以HXD1C（轴重25 吨）和HXD3C（轴重23 吨）2 种机型为主。相关机型在不同限坡条件下可达到的牵引质量具体见表4 所列。

表4 “和谐型”货运机车在不同限坡条件下可达到的牵引质量

从运营实际需求及避免机力浪费等角度出发，12 ‰ 限坡方案宜匹配HXD1C（25t 轴重）机型、15 ‰ 限坡方案宜匹配HXD1（23 吨轴重）机型、24 ‰ 限坡方案宜匹配HXD1C（23 吨轴重）机型。②从与后方通道线路匹配性角度分析。后方通道中广深线、京九线、京广线采用的限制坡度均为6‰，与之匹配的牵引质量为4 000 吨、车站到发线有效长度为850 米。考虑到本项目仅承担集装箱货物运输，与普通货物相比，其具有更加轻快、牵引定数低的特点，在满足车站到发线有效长度850 米的情况下（与后方通道匹配），集装箱整列牵引质量为2 400 吨，远低于普通货物整列牵引质量4 000吨。因此，针对本项目运输特点，可以考虑适当提高本项目限制坡度。经检算，单机牵引集装箱整列（牵引质量为2 400 吨）可适用的最大限制坡度为15‰。因此，单机12‰、15‰限坡方案均可以满足集装箱班列整列直通运输，无需摘、补机作业，与后方通道相关线路匹配性好；而双机24‰方案需在平湖南站进行摘、补机作业，与后方通道相关线路匹配性差；③从工程条件适应性角度分析。项目近期实施工程中有多处控制点需采用15‰及以上的大坡度。另外，沿线没有需要用到24‰大坡度的控制点。从满足沿线工程条件适应性角度看，15‰、24‰两方案能够较好地适应沿线工程条件，而12‰方案沿线工程条件适应性较差；④从工程投资经济性角度分析。一般地，坡度越大越有利于本线跨越和下穿既有控制点，满足立体交叉要求，从而减少工程投资。就本项目而言，采用15‰的限制坡度，已能够较好地适应地形条件，满足与既有构筑物的立交以及本线的运量要求；采用24‰的限制坡度，虽可以较好地适应地形条件，但是需要双机牵引，造成机力浪费的同时，还会额外增加机车购置费及运营费；采用12‰的限制坡度在多处控制点无法满足与其它构筑物疏解要求，额外增加工程投资。经测算，15‰方案累计工程换算运营费较12‰、24‰方案分别节省2 600 万元和12 100 万元。

综上分析，单机15‰限制坡度方案可以较好地满足集装箱班列直通运输需求，且能够较好地适应地形条件，满足与既有构筑物的立交要求，与后方通道相关线路匹配性较好，且技术经济性最优。因此，推荐本线采用15‰限制坡度、牵引机型为与15‰限制坡度匹配的HXD1 系列大功率机车。

四、结语

技术标准的确定对铁路项目建设意义重大，是一个系统性工程，应在满足铁路运输需求与安全的前提下，兼顾经济与社会效益。本次研究以改建深圳平盐铁路项目作为背景，针对集装箱轻快货物运输特点，经济、合理地选择线路主要技术标准，尤其确定了建筑限界、车站到发线有效长度与牵引质量、机车类型与限制坡度等关键技术标准的研究方法。本文的研究可为类似项目提供参考，能够为以集装箱运输为主的沿海疏港铁路主要技术标准的选择积累经验。