（交通运输工程专业论文）叶赤铁路扩能研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第l 页 摘要 叶赤铁路是连接内蒙古与辽宁的一条重要通道，由于地方经济发展的滞 后，其在我国铁路网中的地位和作用并不突出。近年来随着国家能源战略重 点的西移和西部大开发战略的实施，以及重新振兴东北老工业基地项目的开 展，叶赤铁路在路网中的地位和作用得到极大的提升，其对区域经济发展的 作用日益显现。但是既有线路的技术设备己不能适应运输发展的需求，更难 以满足国民经济发展的需要。本文采用系统分析方法，运用区域交通运输原 理对叶赤铁路运能运量不匹配问题展开研究。研究工作主要包括： 。调查收集既有铁路沿线和影响区域内主要社会经济特征等情况，分析其 在路网中的地位和作用等信息，研究其现状和未来发展趋势：选择科学合理 的预测方法对本段铁路近、远期客货运量和流向作出预测。 收集整理既有铁路的技术条件、运营特征，分析影响其长远发展的主要 因素。结合运量预测和国家地区发展规划，提出项目建设的必要性并确定合 理的建设标准。 在扩能改造方案应充分利用既有设施的前提下，提出了叶赤铁路在既有 线改造的基础上修建第二线的方案，并进一步提出货物列车牵引质量4 0 0 0 t 方案、5 0 0 0 t 方案，以及1 2 0 k m h 、1 6 0 k m h 提速目标方案。在研究国内线路 技术改造方法的基础上，尝试性的在方案比选中采用分阶段决策方法，并在 局部决策中运用模糊决策方法选出了最优方案，即双线4 0 0 0 牵引质量速度 1 2 0 k m h 方案，预留电气化。本方案充分利用了既有设备，全方位满足了远景 客货运输需求，较其他扩能方案具有明显的优势。 本次研究表明：本段线路改造为内蒙古中东部地区打通了便捷出海通道， 对于保障辽宁省煤炭供应，满足辽宁西部和内蒙古中东部经济发展和人民生 活水平提高对能源的需求，实现振兴东北经济的发展战略具有重要意义。 关键词：扩能方案叶赤铁路 西南交通大学硕士研究生学位论文第l l 页 a b s t r a c t a l t h o u g ht h ey e c h ir a i l r o a d ( y r c ) i sa l li m p o r t a n tc h a n n e lc o n n e c t i n gt h e i n n e rm o n g o l i aw i t hl i a o n i n g ，i t sp o s i t i o na n dr o l ea r en o tp r o m i n e n ti nt h e r a i l w a yn e t w o r ki no u rc o u n t r yb e c a u s et h el o c a le c o n o m i cd e v e l o p m e n tl a g s b e h i n d i nr e c e n ty e a r s ，w i t ht h en a t i o n a le n e r g ys t r a t e g yf o c u s e do ns h i r i n g w e s t w a r d sa n dt h ei m p l e m e n t a t i o no ft h ew e s t e r nd e v e l o p m e n ts t r a t e g y ，a sw e l la s c a r r y i n go u tt h ep r o j e c to fr e v i t a l i z i n gt h en o r t h e a s ti n d u s t r i a lb a s e ，t h ep o s i t i o n a n dr o l eo ft h ey r ca r eg r e a t l yi m p r o v e di nt h er a i l w a yn e t w o r ka n dm o r ea n d m o r e p r o m i n e n ti n i t s r e g i o n a l e c o n o m i cd e v e l o p m e n t b u tt h et e c h n i c a l e q u i p m e n to ft h ep r e s e n tl i n e sc a nn o tm e e tt h ed e m a n d so ft h et r a n s p o r t a t i o n d e v e l o p m e n t ，3 8w e l la sn a t i o n a le c o n o m i cd e v e l o p m e n t i nt h i sp a p e r ，ia p p l i e d t h ea n a l y s i sm e t h o d s a n dt h ep r i n c i p l eo ft h er e g i o n a lt r a n s p o r t a t i o nt os t u d yt h e i s s u et h a tt h et r a n s p o r tc a p a c i t yi ny c rd o e sn o tm a t c ht h et r a f f i c t h er e s e a r c h w o r k m a i n l yi n c l u d e s ： f o rs u c c e s s f u l l y f u l f i l l i n g t h i st a s k ，f i r s t l ya c o r r e c tf o r e c a s to fr a i l w a y p a s s e n g e ra n d ，f r e i g h t t r a f f i cv o l u m ew i mi t sd i r e c t i o ni n t h en e a ro rf a rf u t u r e n e e dt ob em a d eo u tb ys e i e n t i f i ca n dp r o p e rm e t h o r di nt h ec o u r s eo fm a k i n ga s u i t a b l ep r e d i c t i o n ，i n f o r m a t i o nc o n c e r n e dt h ee x i s t i n gr a i lr o a d s u c ha st h em a i n s o c i a la n de c o n o m i cc h a r a c t e r sa l o n go rw i t h i nt h ea f f e et a r e ao ft h er a i l w a y ，t h e s t a t u sa n df u n c t i o no ft h el i n e i nt h en a t i o n a lr a i l w a yn e t w o r ke t e m u s tb e c o l l e c t e d ，a n db a s e do nt h e s ei n f o r f r n a t i o nar e s e a r c hs h o u l db ec a r r i e do u tt o m a k ec l e a rt h ec u r r e n ts i t u a t i o na n df i g u r eo u tt h ed e v e l o p i n gt e n d e n c y s e c o n d l y t e c h n i c a lc o n d i t i o n sa n d o p e r a t i n gc h a r a c t e r i s t i c s s h o u l db e g a t h e r e d a n d p r o c e s s e d ，t h ep r i n c i p a lf a c t o r st h a t a f f e c ti t s l o n g - t e r m d e v e l o p m e n ta l s o b e a n a l y z e d t h e nc o m b i n i n gt r a f f i cv o l u m ep r e d i c tr e s u l t sw i t ht h en a t i o n a la n d r e g i o n a ld e v e l o p i n gp r o g r a m ， r e a s o n a b l ec o n s t r u c ts t a n d a r d sa r e p u t f o r w a r d f i n a l l yi na c c o r d i n g t ow e a kp o i n ti nc u r r e n tr a i l w a y ，c o m ef o r t h r e c o n s t r u c ts e h e m e o nc o n d i t i o nt h a tt h ec a p a c i t ye x p a n s i o np r o g r a ms h o u l dm a k ef u l lu s eo ft h e e x i s t i n gf a c i l i t i e s ，w ep u tf o r w a r dt h ep r o g r a mo fc o n s t r u c t i n gt h es e c o n d l i n eo n 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第l ll 页 。一 ： t h eb a s eo f r e f o r m i n go ft h ep r e s e n tr m l w a ya n dw ep r o p o s et h eq u a l i t ys c h e m eo f 4 , 0 0 0t o n sp u l l s ，5 , 0 0 0t o n sp u l i s ，a n dt h es p e e dr a i s e st o1 2 0 k m h 1 6 0 k m h o n t h eb a s eo f s t u d y i n gt h em e t h o d so nt e c h n o l o g i c a lr e f o r mo fd o m e s t i cl i n e s w e t r ya p p l y i n gt h ep h a s e dd e c i s i o n m a k i n ga p p r o a c ha m o n g m a n ya p p r o a c h e sa n d u s et h e f u z z yd e c i s i o n m a k i n gm e t h o d st o e l e c tt h eb e s tp r o g r a mi nl o c a l d e c i s i o n m a k i n g ，t h a ti s ，4 ，0 0 0t o n sp u l l s o nd o u b l el i n e sa t12 0 k m hs p e e d r e s e r v e df o re l e c t r i f i c a t i o n t l l i sp r o g r a mm a l e sf u l lu s eo ft h ep r e s e n td e v i c e sa n d m e e t sa l l r o u n d d e m a n d so fp a s s e n g e ra n d f r e i g h tt r a n s p o r t i n l o n g t e r m ， a p p e a r i n g 。o b v i o u sa d v a n t a g e si n c o n t r a s tt oo t h e r p r o g r a m so nt h ec a p a c i t y e x p a n s i o n t h i sr e s e a r c hs h o w st h a tt h er e f o r mo ft h i ss e c t i o ni so fg r e a ts i g n i f i c a n c e i t n o to n l yg e t sc o n v e n i e n ta c c e s st ot h es e a t h r o u # lt h ee a s t e r np a r to f i n n e r m o n g o l i a ，p r o t e c t st h ec o a ls u p p l yt ol i a o n i n gp r o v i n c e ，b u ta l s om e e t st h e d e m a n d so ft h ee c o n o m i cd e v e l o p m e n ti nw e s t e r n l i a o n i n gp r o v i n c ea n de a s t e r n i n n e rm o n g o l i aa sw e l la st h ed e m a n d so fe n e r g yt o i m p r o v ep e o p l e sl i v i n g s t a n d a r d s i ta l s oc o n s t i t u t e sag o o db a s ef o r t h er e v i t a l i z a t i o no fn o r t h e a s t c h i n a se c o n o m i cd e v e l o p m e n ts t r a t e g y k e yw o r d s ：e x p a n dc a p a b i l i t y ，p r o g r a m ，y e c h ir a i l r o a d 西南交通大学曲南父逋大罕 学位论文创一新性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文 的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中作了明确的说明。本人 完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期：少吵年石胪日 西南交通大学四南父逋大字 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密l ：在二。：解密后适用本授权书； 2 不保密墨适用本授权书。 学位论文作者签名： 日期：岬石、，d 1 习 剀州 名分7 鹤矽 币 2 教 ： 导 期b 日广t 一 指 日 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1 叶赤铁路简介 第1 章绪论 叶赤铁路位于辽宁省朝阳市、内蒙古赤峰市境内，南起锦承铁路叶柏寿 站，向北依次经过赤峰市的宁城县、喀喇沁旗、元宝山区，至京通铁路赤峰 站，线路全长1 4 6 9 6 k i n ，为内燃牵引单线铁路。 叶赤铁路于1 9 3 4 年3 月开工修建，1 9 3 5 年1 2 月建成，翌年通车运营。 由于修建年代久远，线路标准低，曲线半径小，坡度大，输送能力小。本线 在战争期间曾遭到严重破坏，线路上部建筑及站场设备均被拆毁。解放后， 1 9 5 2 年8 月开工进行了全线修复，同年1 1 月恢复通车。 叶赤铁路南接锦承线，北连京通线，与沈丹、新义、锦承线构成横贯辽 宁省全境的东西向铁路通道，同时也是赤峰至沈阳西部运煤通道的重要组成 部分。 1 1 1 沿线自然特征 1 、基本概况 叶赤线南起朝阳市叶柏寿镇，北至内蒙古自治区赤峰市，直接吸引辽宁省朝 阳市、内蒙古自治区赤峰两地市。吸引区土地面积1 0 9 7 万k m 2 ，2 0 0 7 年末总人 口7 7 8 5 万人，人口密度约7 1 0 人k f f ，属我国人口分布较稀疏地区。 2 0 0 7 年两市共实现地区生产总值4 4 0 7 8 亿元，其中第一、二、三产业分别 完成1 1 5 7 9 亿元、1 6 7 5 8 亿元和1 5 7 2 3 亿元，三次产业所占比重为2 6 3 ：3 8 0 ： 3 5 7 ，实现人均地区生产总值5 6 6 3 元，仅为全国平均水平的0 5 4 倍，区域经 济发展相对欠发达。2 0 0 7 年沿线吸引区主要指标见表卜l l l 引。 2 、资源概况 ( 1 ) 、矿产资源 吸引区地域辽阔，矿产资源富集，开发前景广阔。目前赤峰市境内已发 现各类矿产7 0 余种，矿点千余处，主要有煤、石油、金、银、铜、铅锌、钨、 铁、莹石、大理石等，初步形成北部有色、黑色金属，南部黄金和煤炭为主 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 要特征的分布格局和我国重要的能源生产基地，探明煤炭储量2 0 7 亿吨、石 油1 0 7 5 万吨、铁矿9 8 9 1 万吨、铅1 0 2 万吨，此外黄金储量较丰富，占全自 治区黄金储量的4 0 。朝阳市已发现各种矿藏6 7 种，产地5 7 0 余处，已探明 储量占辽宁省的7 0 ，其中锰4 4 7 0 万吨，居东北之首，铁矿石2 6 7 亿吨，此 外，钼、黄金、膨润土、大理石、珍珠岩、石灰岩等资源储量大、质量好， 具备良好的开发前景。丰富的矿藏为吸引区的经济发展提供了充足的物质保 障，并且正在由资源优势转化为经济优势。 ( 2 ) 、旅游资源 吸引区域幅员辽阔、山川壮丽、历史悠久、名胜古迹汇粹，文化源远流 长，是中华文明的发祥地之一。草原、沙漠、冰臼、石林、温泉等自然资源 和红山文化、草原青铜文化、契丹辽文化、蒙元文化等人文资源共同形成区 域独具特色旅游资源，发展旅游业条件得天独厚。主要旅游景点有朝阳“鸽 子洞”古人类遗址、赤峰“兴隆洼聚落遗址”、辽上京遗址、辽中京遗址， 有塞外“黄山 之称的马鞍山、草原明珠达里湖、风景区其甘、大黑山森林 公园、凤凰山森林公园等。2 0 0 7 年吸引区内共实现旅游收入1 3 7 8 亿元。 裹1 _ 1 沿线吸引区主要指标 朝阳赤峰合计 指标+单位 2 0 0 6 年2 0 0 7 年2 0 0 6 年2 0 0 7 芷2 0 0 6 年2 0 0 7 年 国土面积 k m 21 9 6 9 81 9 6 9 8 9 0 0 2 19 0 0 2 11 0 9 7 1 91 0 9 7 1 9 数量万人 3 3 6 53 3 6 94 4 7 34 4 1 5 57 8 3 87 7 8 4 5 人口 密度人k m 21 7 0 81 7 1 04 9 74 9 o7 1 47 1 o 地区生产总值亿元 1 2 0 5 1 5 2 82 4 2 52 8 7 9 83 6 34 4 0 7 8 第一产业亿元 3 2 64 0 9 6 3 67 5 0 79 6 21 1 5 9 7 第二产业亿元 4 3 26 1 28 9 81 0 6 3 81 3 31 6 7 5 8 第三产业亿元 4 4 75 0 78 9 11 0 6 5 31 3 3 81 5 7 2 3 - 人均地区生产总值兀 3 5 6 8 。4 5 3 85 3 1 56 5 2 2 0 2 54 6 3 15 6 6 3 3 7 2 工农业总产值亿元 2 0 6 82 8 22 7 5 93 4 3 1 74 8 2 76 2 5 1 7 工业 亿元 1 4 5 72 0 21 7 4 92 1 5 6 63 2 0 64 1 7 6 6 农业亿元 6 1 18 0l o l 1 2 7 5 11 6 2 12 0 7 5 1 城镇人均可支配收 兀5 1 4 75 6 8 36 0 2 72 4 1 65 6 4 98 0 9 6 一 农村人均纯收入兀1 8 4 32 4 1 52 0 5 66 7 0 61 9 6 59 1 2 1 主要农 粮食 1 0 4 t7 3 81 4 6 32 4 2 92 8 4 6 63 1 6 74 3 0 9 6 业 声鼎产 油料 1 0 4 t1 926 56 8 38 48 8 3 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 肉类 1 0 4 t1 3 41 7 23 0 ，83 9 3 54 4 25 6 5 5 主要工 原煤 1 0 4 t1 1 51 0 8 51 3 6 2 51 5 4 8 3 31 4 7 7 51 6 5 6 8 3 业 产品产 水泥1 0 4 t1 1 5 61 2 l1 3 3 51 7 7 9 5 2 4 9 2 9 8 9 5 量 化肥1 0 4 t1 & 。， ，7 3 1 67 3 发电量 1 0 8 k w h2 9 53 1 79 39 5 7 9 1 2 2 1 2 7 4 9 1 1 2 沿线地市经济特征与发展 1 、朝阳市 朝阳市位于辽宁省西部，南临河北省，北接内蒙古自治区，地处京、津、 唐和东北城市群中间，是东北通往关内的咽喉要道。全市土地总面积1 9 万 平方公里，占辽宁省的七分之一，下辖2 区2 市2 县。2 0 0 7 年年末总人口3 3 6 9 万人，实现地区生产总值1 5 2 8 亿元，三次产业结构为2 6 8 ：4 0 1 ：3 3 2 。 改革开放以来，朝阳市的农业基础地位进一步增强，农村经济得到全面 发展，生态环境和生产条件得到显著改善，农产品及畜产品生产能力大大提 高，农业经济初步形成以畜牧业、保护地和林果业为支撑的设施农业和避灾 农业。2 0 0 7 年全市共生产粮食1 4 6 3 万吨、+ 油料2 o 万吨，共实现农业生产 总值8 0 亿元，比2 0 0 6 年增长2 8 。 朝阳市工业基础雄厚，布局日臻完善，基本形成以冶金、煤炭、电力、 化工、建材、机械、纺织、医药、食品等门类比较齐全、具有鲜明特色的工 业体系。以凌源钢铁公司、东风朝阳柴油机公司、辽宁轮胎公司、朝阳重型 集团公司为龙头的“四大企业 曾在全国同行业中有较大影响。2 0 0 7 年共生 产铁1 9 0 5 万吨、钢2 0 4 1 万吨，水泥1 2 1 0 、原煤1 0 8 5 万吨、发电3 1 7 亿千瓦时，实现工业生产总值2 0 2 亿元，比上年增长3 8 7 。 根据规划，未来年度朝阳将紧抓国家实施振兴老工业基地战略和辽宁省 支持辽西北加快发展的双重机遇，进行朝阳老工业基地调整改造和振兴，实 现朝阳经济的快速发展，力争到2 0 1 0 年基本完成老工业基地改造的任务，国 民经济持续快速健康发展，国内生产总值年均递增1 5 以上，实现总体小康， 缩小与全省平均水平的差距。 2 、赤峰市 赤峰市位于内蒙古自治区东南部、蒙冀辽三省区交汇处，为以汉族为主 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 体、蒙古族为多数的多民族聚居地区。全市总面积9 0 万平方公里，下辖3 区7 旗2 县。2 0 0 7 年年末全市总人口4 4 1 5 5 万人，占自治区总人口的1 8 8 ， 其中少数民族人口约占全市总人口的2 0 ，2 0 0 7 年实现地区生产总值2 8 7 9 8 亿元，与2 0 0 6 年相比，年增速高达1 8 7 5 ，三次产业结构为2 6 1 ：3 6 9 ： 3 7 0 。 赤峰市地域辽阔，拥有丰富的土地资源和草场资源，农牧业作为赤峰市 的基础产业较发达，且随着农牧业结构的调整，已呈现出牧业增加值高于种 植业增加值的局面。2 0 0 7 年全市生产粮食2 8 4 5 6 万吨，油料6 8 3 万吨，肉 类3 9 。3 5 万吨，完成农业总产值1 2 7 5 1 亿元。 赤峰市工业基础较薄弱。经多年发展，已初步形成以煤炭、电力、冶金、 纺织、化工、机械、食品、建材等为主体，轻重工业相结合、门类较齐全的 地方工业体系。2 0 0 7 年生产原煤1 5 4 8 3 3 万吨、水泥1 7 7 9 5 万吨、发电9 5 7 9 亿千瓦时，实现工业生产总值2 1 5 6 6 亿元。 未来年度，赤峰市将紧抓国家实施西部大开发和东北老工业基地改造战 略的有利时机，统筹把握资源转换、投资拉动、项目建设三个着力点，加速 推进农牧业产业化、工业化和城镇化进程，力争用五年或略长一点的时间， 将赤峰建设成为辐射周边区域的食品加工中心、东北地区重要的能源基地、 国内金属原材料基地、草原生态和地址旅游胜地。规划i 2 0 1 0 年全市地区生产 总值达1 0 0 0 亿元左右，年均增长2 l 以上。 1 3 铁路主要技术标准 本线及相邻线铁路主要技术标准见表卜2 【1 3 】。 表1 - 2 叶赤线及相邻铁路主要技术标准 既有叶赤线 相邻线 锦承线京通线赤大白线 线名 叶柏寿赤叶柏寿赤峰通赤峰大 义县叶柏寿隆化赤峰 项目蛏 平泉 辽 板 现状现状改造后现状现状现状规划 铁路等级iii i 地 正线数目单 萱 双线 童盥 单 苎 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 限制坡度6 ( 双机 2 01 5双机1 22 06 ( 双机1 2 )4 ，嘭、19 、 最小曲线半3 0 03 0 08 0 03 0 03 0 05 0 08 0 0 旅客列车最 6 0 8 56 0 - - - - 8 01 2 0 1 6 06 5 8 07 0 9 08 5 1 2 01 2 0 高速度 内燃 牵引种类内燃内燃内燃内燃内燃内燃 预留电化 机 客 d f 4 d f 4d f 4 dd f 4d f 4d f 4d f 4 垄 类 货 d f 4d f 4d f 4 dd f 4d f 4d f 4d f 4 型 牵引质量 1 5 0 0 1 1 0 01 8 0 04 0 0 0 1 1 0 03 5 5 04 2 0 0 3 5 0 03 5 0 0 。、 到发线有效 5 5 0 5 5 0 ( 局部8 8 0 5 5 08 5 08 5 08 5 0 闭塞类型半自动半自动 自动 半自动半自动半自动半自动 1 4 技术设备概况 1 1 4 1 线路基础 1 、线路概况 本次叶赤线扩能改造研究范围自锦承线叶柏寿车站西端 k o + 0 0 0 ( 锦承线里程k 2 2 1 + 7 0 3 ) ，经石脑、沙海、平庄、热水、 表卜3 叶柏寿赤峰既有线平、纵断面特征表 1 2 号岔尾 元宝山、 序号特征内容 单位数量 1 线路长度 k m1 4 6 9 6 2 直线长度及占比重 k m 1 1 4 8 6 7 9 1 6 3 曲线长度及占比重 k m 3 2 1 2 1 8 4 r 6 0 0m 个 1 2 2 3 4 0 5 3 5 6 0 0 r 8 0 0m 个5 5 0 4 8 8 1 5 8 0 0 r 1 2 0 0讯| 令1 2 5 7 5 1 8 7 3 4 4平面 1 2 0 0 r 1 6 0 0m 个1 0 4 8 9 6 3 1 6 0 0 r 2 5 0 0m f 令 6 1 9 1 8 l r 2 5 0 0m 个 1 1 8 1 4 l 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 o 最小曲线二# 径 m3 0 0 最大坡度 2 0 7 最短坡长 m2 0 0 上行拔起高度 m1 1 2 2 2 下行拔起高度 m1 4 5 9 8 i 6 0 0 0 长度段落k m 段9 3 3 1 5 2 6 4 6纵断面 6 1 2 连续限坡 k m 段2 1 4 1 9 ( 长度 9 0 0 m ) 马林等地后接入京通线赤峰东站，终点为京通线赤峰站站外北京端下行出站 信号机( 京通线里程i ( 4 5 2 + 8 0 0 ) ，线路全长1 4 6 9 6 k m 。既有线路平、纵断面 特征见表1 3 【1 3 】。 既有叶赤线东端自锦承线叶柏寿站引出，经石脑、沙海、平庄、热水、 元宝山、马林等地后接入京通线赤峰东站k 1 3 7 + 2 0 2 ( 一_ 京通线i ( 4 6 2 + 5 6 0 ) ， 线路全长1 3 7 2 0k m 。全线共有曲线8 3 处，曲线总长2 9 3 2 9k m ，占既有线全 线的2 1 3 7 7 。 赤峰东站至赤峰站属于京通铁路范围，该段既有线路为双线，本次研究 范围为k 4 5 2 + 8 0 0 - - k 4 6 2 + 5 6 0 ( = 既有叶赤线终点k 1 3 7 + 2 0 2 ) ，该段上行线长 度为9 7 6 k m ，有曲线6 处，曲线全长共计2 7 7 2 虹；曲线长度占线路总长的 2 8 4 0 ；其中半径小于6 0 0 m 的曲线共有3 处，长度为0 9 2 4k m 。下行线路 属京通线，本次不列入研究范围。 本线纵断面标准低，既有线最大坡度2 0 7 ，最短坡长2 0 0 m ，相邻坡段 最大坡度代数差为3 6 2 。 叶赤线全线现有平交道口7 2 处，有看守的道口有4 处。京通线赤峰赤 峰东段有平交道口1 处。 2 、轨道 叶赤线采用5 0 k m 普通无缝线路；京通线赤峰赤峰东段为6 0k g m 全 区间无缝线路。 轨枕和扣件：既有叶赤线轨枕主要类型为i i 型钢筋混凝土枕、6 9 型钢筋 混凝土枕，少量i 型钢筋混凝土枕及木枕，每公里铺设1 7 6 0 1 8 4 0 根。扣 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 件主要为弹条i 型扣件：赤峰赤峰东段轨枕主要类型为i i 型钢筋混凝土枕、 6 9 型钢筋混凝土枕、i 型钢筋混凝土枕，每公里铺设1 7 6 0 1 8 4 0 根。扣件 主要为弹条i i 型扣件。 道床均为碎石道床，局部地段碎石道床存在翻浆冒泥、厚度不足等问题。 3 、路基 全线路基为单线，主要为路堤，局部地段为路堑。路基面宽度在6 7 - - 7 5 m 不等，路堤高度在1 9 m 之间，局部填土高达1 0 - - 1 4 m ，坡率l ：1 5 l ： 2 o ，局部地段边坡坡率不规则，路堤填料以粘性土为主，部分路堤的路肩设 有圬工护肩。路堑深度为2 1 2 m ，路堑边坡坡率为1 ：0 3 1 ：l ，堑坡多为 岩石、粘砂土、卵石土等。全线防护工程较少，排水系统不完善，局部高填 路堤边坡设有骨架防护，局部路堑边坡设有浆砌片石护坡。 4 、桥涵 既有叶赤线修建年代久远，分布有大中桥2 2 2 1 8 米2 5 座，小桥6 6 5 6 米9 3 座，涵渠1 5 4 座。修建时桥涵标准低，施工质量差，且多数结构为临时 结构或简易结构。桥涵结构形式复杂多样，有钢筋混凝土小板梁，上承式钢 板梁，简易工字钢梁，无碴无枕混凝土梁；基础多为明挖扩大基础，部分为 浅基，有少数木桩基础。涵洞以圆涵和拱涵为主，但临时涵及波纹管涵为数 不少。由于战争和水害：多数桥梁曾遭破坏。解放后基本按原标准进行修复， 在运营过程中也曾对桥涵结构进行了大修、加固和改建，但均未从根本上解 决标准低的现状。 现状多数桥梁( 尤其是钢梁桥) 超期服役，陈旧老化，钢梁杆件疲劳裂 损，个别联结板断裂，钢梁锈蚀，特别是1 0 米以下小跨度钢梁，数量多，承 载力低；一般混凝土梁有不同程度的碱集料反应，混凝土碳化严重，梁体防 水层失效而渗水，整体强度和刚度均降低；混凝土小桥无支座，承载力、横 向稳定性不足，梁体出现裂纹，内部钢筋锈蚀，混凝土脱落掉块；石砌墩台 横向振幅超限，结构开裂；该段线路范围内临时涵和波纹管涵，塌腰变形， 锈蚀腐烂，基本不能满足提速扩能的要求。少数涵洞孔径偏小，平时无法检 查、养护和清淤，且已丧失排水功能；涵洞存在基底淘空，或上下游及涵内 淤积严重等病害。 5 、隧道 研究范围内既有隧道l 座，即石脑隧道( l - 6 3 6 m ) 。根据叶柏寿工务段提 供的资料及现场勘察，其现状限界不足，衬砌砖石腐蚀、风化脱落，隧道漏 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 水，冬季结冰侵限，不能满足提速要求且病害严重。 1 1 4 2 站场设备 1 、赤峰铁路地区 赤峰铁路地区是本线及京通线的交汇处，衔接了北京、通辽、叶柏寿三 个方向，地区内有赤峰、赤峰东、赤峰西、北台子、曹家营子等5 个车站， 其中赤峰为主要客货运站。 2 、其它主要站、段技术设备 叶赤线既有车站1 3 处( 不含叶柏寿) ，其中较大车站( 不含赤峰铁路地 区) 为平庄南、元宝山、马林、赤峰东、赤峰。 平庄南站：中间站，车站有到发线5 条( 含正线) ，有效长5 5 0 m ，调车线 6 条，牵出线l 条，基本站台及中间站台各1 座，站同右设货场1 处，设1 条有效长1 5 6 m 贯通式货物线及l 条有效长3 1 4 m 尽头式货物线。车站赤峰端 有油库及矿山专用线接轨。 元宝山站：中间站，车站有到发线4 条( 含正线) ，有效长5 5 0 m ，调车线 5 条，牵出线l 条，基本站台及中间站台各l 座，站同左设货场1 处，设l 条有效长2 8 0 m 贯通式货物线。车站叶柏寿端有矿山专用线接轨。 马林站：中间站，车站有到发线4 条( 含正线) ，有效长5 5 0 m ，调车线2 条，牵出线l 条，基本站台l 座，站同左设货场l 处，设l 条有效长1 3 7 m 贯 通式货物线。车站叶柏寿端有矿山专用线接轨。 赤峰东站：赤峰东站是京通线上的中间站，位于赤峰站东约8 k m ，叶赤线 在本站通辽端接轨。车站既有到发线4 条( 含正线) ，有效长8 5 0 m 。 赤峰站：赤峰站位于赤峰市区南部，背靠山坡，客运站站前广场正对市 区内主要交通干道昭乌达路。车站北侧紧邻站前大街，南侧紧邻铁南街，车 站四周已被工厂企业及居民区所包围。赤峰站为京通线上的区段站。本站北 京方向与赤峰西相邻，通辽方向与赤峰东相邻，赤峰与赤峰西间为单线，赤 峰与赤峰东间为双线赤峰站客货纵列式布置，货运车场在客场东侧，为一级 二场站型。客场有到发线4 条，有效长5 5 0 m ；货运车场有到发线9 条，有效 长8 5 0 m ，调车场有调车线9 条，设简易驼峰l 座。货运机务段在货物车场东 端，京通线与叶赤线外包机务段，机务段内设有机车出入段线各l 条，机车 整备线5 条、检查坑1 0 座以及走行线、机车转盘线等设备。货运车场东北端 有铁路东货场及各单位铁路专用线，连接的专用线有基建、燃料、热电厂、 水泥、纺织、木材、钢铁等。客场对侧为车辆段，站同右依次为房建段、工 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 务段、站同左为西货场，站对右为客机折返段及飞机场、油库专用线。车辆 段有客场整备线、客场停留线共7 条。东、西货场共有货物线4 条，其中3 条配有龙门吊。全站共计有段管线4 8 条，另有4 0 条专用线在本站接轨。客 运设备有3 5 0 6 0 3 m 基本站台1 座及3 5 0 1 2 0 3 m 中间站台1 座。 1 1 4 3 机务、车辆设备 1 、客机交路 锦州内燃机务段承担锦州至叶柏寿、赤峰间的肩回机车交路；阜新派驻 机车折返段承担阜新至沈阳( 北) 、赤峰间的肩回机车交路。 2 、货机交路 锦州内燃机务段承担锦州至叶柏寿、阜新间的肩回机车交路；阜新派驻 机车折返段承担阜新至沈阳( 西) 、叶柏寿间的肩回机车交路；叶柏寿派驻机 车折返段承担叶柏寿至赤峰间的肩回机车交路。 1 1 4 4 通信、信号设备 1 、通信 ( 1 ) 、通信线路 叶赤线叶柏寿至赤峰段通信线路为8 芯光缆和7 - 4 长途低频对称电缆各 一条。 ( 2 ) 、主要通信设备 1 ) 传输设备 叶赤线叶柏寿至赤峰段2 0 0 5 年底开通s d h 一6 2 2 m b s 接入网系统。 2 ) 交换设备 叶赤线叶柏寿、赤峰通信站设有专网程控交换机。 3 ) 专用通信 本线各调度及专用通信系统采用模拟设备 ( 3 ) 、既有无线列调通信制式均为c 制式小三角通信。 2 、信号 ( 1 ) 、行车指挥设备 全线各站均己建成列车调度指挥系统( 简称t d c s ) ，沈阳设调度中心。 ( 2 ) 、区间闭塞设备 1 ) 叶柏寿( 不含) 至赤峰东全线为单线6 4 d 继电半自动闭塞，赤峰东 至赤峰为双线6 4 f 继电半自动闭塞。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1o 页 2 ) 相邻线路锦承线、京通线均为6 4 d 继电半自动闭塞。 ( 3 ) 、车站联锁设备 联锁类型：全线各站均为6 5 0 2 电气集中联锁。 轨道电路：全线均为5 0 h z 交流连续式( 4 8 0 型) 轨道电路。 机车信号与站内电码化：全线为接近连续式机车信号，正线和到发线为 微电子交流计数电码化。 1 2 问题的提出 叶赤铁路所处的辽宁省是我国重要的重工业基地，能源相对短缺，煤炭 资源严重不足，每年均需从省外调入大量的煤炭满足省内的需求。内蒙古自 治区锡林郭勒盟地区，煤炭资源丰富，为优质动力褐煤。规划建设中的赤大 白线、新巴线、哈大高速客运专线等使得东北路网运输结构发生巨大变化。 叶赤铁路与在建煤运铁路赤峰大板白音华铁路相连，为赤大白铁路煤炭 运输的后方通道，为内蒙古东部地区便捷出海通道的重要组成部分，同时也 是赤峰至辽宁西部运煤通道的重要组成部分。本线的畅通对于保障辽宁省煤 炭供应，满足辽宁西部和内蒙古中东部经济发展和人民生活水平提高对能源 的需求，实现振兴东北经济的发展战略具有重要意义。 叶赤铁路沿线区域为辽宁省和内蒙古自治区经济相对落后的地区。叶赤 铁路自1 9 5 2 年1 1 月恢复通车至今5 6 年，期间经过多次小规模过渡性改造， 设备陈旧，输送能力仅为4 7 0 万吨年。东北路网运输结构发生巨大变化，既 有线路输送能力满足不了发展的需要，扩能改建势在必行。 就如何在既有线基础上，扩大叶赤铁路通过能力和输送能力，目前还没 有人展开研究。本人按工程硕士专业学位学习安排，在指导老师的指导下进 行本课题的研究。 1 。3 国内外研究现状 国外对单线铁路扩能方法的研究，以客运为主的西欧各国和日本，采取 的是低重量、高密度的运输组织模式：美国与之相反，着重提高列车重量和 发展直达运输，但列车密度却很低。另外国外更注重于设备的更新，如采用 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 大功率机车，改善车辆构造，使用大轴重货车，乃至于双线化等。由于国外 铁路运能供大于求，所以其研究方法于我国国情不相适应，在此不作展开1 2 1 3 1 。 我国铁路与俄罗斯有许多相似之处，但运输密度更高，营业里程却较少， 双线率也较低，因而铁路负荷已成为世界之最。国内铁路运能长期处于运能 不足的状态，就单线铁路扩能方法而言，我国铁路注重列车重量、密度、速 度的优化组配，提出“旅客运输高速化、快速化，货物运输重载化、快捷化” 的技术政策，并对列车速度、行车密度和列车重量做出了详细规定，以获得 更好的经济效益与社会效益。具体措施主要有提高列车平均牵引总重及平均 载重系数、增加行车密度、和同时增加列车重量和行车量等方法。在此基础 上，易思蓉等将计算机辅助设计技术( c a d ) ，应用于单线铁路扩能线路设计 阶段 4 】；陈锋等在“八五”期间建成的“单线铁路技术改造决策专家系统 中， 模仿铁路专家确定各种技术改造措施的复杂思维过程，采用多种知识表示方 法和优化知识库技术，运用基于区间表示的不精确推理模型，拟定可行的技 术改造方案，在此基础上，对推荐的方案进行综合评价最终完成决策。并成功 应用于成昆线等单线的扩能改建工程中垆】。 但是，以上研究都是立足于铁路而研究铁路，未能与其它运输方式密切 配合，尤其运输量的预测环节，既有研究都是用改扩建以前积累的铁路运量 资料对近远期铁路运量进行预测。而从构建区域交通运输系统出发，铁路仅 仅是整个交通运输系统的一个组成部分，既有研究，则割裂了铁路与整个交 通运输系统的联系，也没有能够做到与国民经济发展的紧密配合。 1 4 技术路线 1 4 1 研究内容 1 、本文通过研究叶赤铁路既有技术设备状况及运营特征，分析该线目前 存在的问题。 2 、以区域经济与区域交通运输系统协调的理念为指导，通过对吸引地区 经济结构未来发展的深入研究，进行近、远期客、货运量预测。 3 、分析研究利用其他运输方式替代叶赤线改造的可能性。 4 、在对叶赤铁路进行运输能力适应性分析的前提下，从系统优化的理论 西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页 出发，提出扩能改建方案，通过对扩能方案综合比选，提出土建工程规模最 小，施工干扰最小，投资最省的实施方案。 1 4 2 技术路线 图卜1 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 第2 章扩能改建理论及方法 2 1 既有线扩能相关理论 2 1 1 运输能力适应性分析方法 加强提高运输能力，简称扩能，目的在于缓和运输需求与运输供给之间 的矛盾。通常采用的分析方法有以下三种【3 1 。 1 、通过能力利用率法 用刀普货刀客以快货表示线路现行运行图中普通货物列车、旅客列车、 快运货物列车和摘挂列车行车量，则现有平行运行图通过能力利用率强为 掣等等匦坠。 ( 2 1 ) 其中乎平行运行图通过能力， ，颧货，