向莆铁路限制坡度方案研究

向莆铁路限制坡度方案研究

1引入福建与内地的快速铁路衔接莆田铁路位于江西省东部和福建省中部，西起江西省南昌，至福建省莆田和福州。它从南昌（向塘）节点乐化东出发，经江西福州、南平、赣南、福建宁、太宁、江乐、沙县、尤溪至永泰出发，途经福塘铁路和莆田铁路站。铁路全长631.35公里。向莆铁路为福建省通往内地的进出省通道,也是中西部地区通向福建沿海港口的快速出海通道,可与在建或规划建设的京广客运专线、沿海铁路、武九铁路、昌九城际、杭长客运专线等快速铁路衔接,形成中部地区与福建沿海地区的快捷大能力通道,对于优化和完善区域快速铁路网布局,有效改善区域交通运输条件,改变福建省与中西部内陆地区运输能力紧张的状况具有重要作用。对于加强东南沿海港口建设,扩大区位经济优势,促进沿线乃至赣闽区域经济持续快速发展,加快中部地区崛起和海峡两岸经济区建要意义。1.1要组成部分的主要承担向莆铁路是以客运为主兼顾货运的快速铁路干线,是全国快速客运网的重要组成部分,主要承担福建省大部分地区与内地中西部地区及省内城际的旅客运输,承担莆田及沿线地区与内地中西部地区,以及沿线地区与福建沿海地区的货物交流,福州、泉州、厦门与内地中西部地区的集装箱交流。1.2关于莆田铁路的客运和运输量研究年度向莆铁路承担的客、货运量如表1所示。2选择限制坡度的条件2.1本线及邻线之间的距离关系向莆铁路作为福建省通往内地的快捷出省通道与既有京九线、沪昆线浙赣段和即将开工建设的昌九城际、沿海铁路相连,并与规划中的杭长客运专线衔接。据客流预测,本线大部分客流(约80%)的运距大于500km,对速度有较高的要求。同时作为未来快速客运网的重要组成部分,考虑与相邻线路相匹配,以及本线建成后在相当长的时间内都是客货共线运输,因此本线速度目标值应低于300km/h。考虑到与其他交通运输方式的竞争,为获得最佳效益,通过工程经济综合比选,从符合以客为主、兼顾货运的线路功能定位要求,发挥路网的综合效益,同时预留发展和适应我国铁路快速网规划的要求,向莆铁路速度目标值推荐采用200km/h,线路平面、纵断面及隧道净空预留250km/h条件。2.2隧道内燃牵引,质量薄弱,环保向莆铁路地处赣东南和闽西、闽中东部地区,线路穿越横亘两省的武夷山脉、戴云山脉,沿线地形较为复杂。全线隧道总延长近300km,占线路长度的50%以上,其中10km以上的特长隧道占隧道总长度的50%以上。若采用内燃牵引,受长隧道影响,机车功率得不到充分发挥;隧道内有害气体和机车温度严重超标,直接影响旅客的舒适度,恶化司乘人员及养护维修人员的工作环境,并且内燃牵引需进行通风,也将降低列车旅行速度。而电力机车可采用再生制动,既节约能源,又可减少污染,符合环保要求。因此,向莆线牵引种类推荐采用电力牵引。2.3相邻线的协调配合到发线有效长应根据机车类型及所牵引列车长度,结合地形条件,综合考虑尽量减少工程投资和与相邻线的协调配合等因素。本线为以客运为主、兼顾货运的快速通道,从相邻路网分析,浙赣及沿海铁路到发线有效长均为850m,虽然京九线向塘以北拟改建为1050m,但阜阳以远与本线间的直通运量不大,因此,向莆铁路到发线有效长推荐采用850m。2.4货物列车运行速度根据铁路发展规划,2010年前我国将完成大部分既有线货物列车120km/h的提速改造,向莆铁路作为福建省连接内地中、西部地区的快速铁路通道和路网干线,实现货物运输快捷化非常必要,因此,本线货物列车运行速度按120km/h设计。目前我国交流大功率电力货运机车为“和谐”系列,主要有HX3限制坡度方案比选限制坡度的选择应在满足牵引质量的前提下,以适应地形起伏、减小工程为原则。与本线相邻的福厦线、沪昆线浙赣段、京九线限制坡度均为6‰,结合本线运输特点,考虑与相邻线路技术标准相协调,并尽可能减少越岭长大隧道工程,研究中选择6‰、9‰、13‰3个限坡方案进行比较。根据有关参数,在到发线有效长采用850m的前提下:机车牵引质量,6‰限坡方案推荐HX3.1各限坡方案对大墩桥生长的影响(1)工程投资。通过工程比较:6‰限坡方案长度大于10km的隧道9座、155.073km,其中大于20km特长隧道3座、70.823km(戴云山隧道27.558km、青云山隧道22.161km、高盖山隧道21.104km),无超过70m的高墩桥;9‰限坡方案长度大于10km的隧道9座、136.605km,最长隧道为雪峰山隧道17.772km,墩高超过70m的桥梁3座、3819m;13‰限坡方案长度大于10km的隧道9座、144.985km,无超过70m的高墩桥。由此可见,9‰、13‰较6‰限坡方案缩短桥隧长度和节省投资效果明显,其中9‰限坡方案可采用单机牵引。(2)运营费计算。根据限制坡度的选择条件,计算不同限坡方案累计折现(25年)运营费。其中13‰限坡方案由于采用HX3.2各限坡方案运营费分析根据土建工程费和运营费计算,各方案工程运营费综合比较如表2所示。由表2可知,6‰限坡方案虽然运营费最省,但由于工程造价大,其工程运营费最大;13‰限坡方案运营费最高,但其工程费最小,其工程运营费较省;9‰限坡方案(HX因此,从工程技术经济角度分析,9‰限坡方案(HX3.3交通组织的适应性分析3.3.1列车强度计算根据机车牵引特性,HX(1)按不停站通过计算模拟。上、下行各有2处低于计算速度运行。下行西城—建宁区间低于计算速度2.2km/h、1.6min,最低速度80km/h;尤溪—中仙区间低于计算速度2.5km/h、2min,最低速度79km/h。上行上际—永泰区间低于计算速度14km/h、11min,最低速度75km/h;将乐—泰宁区间低于计算速度8km/h、5.6min,最低速度75km/h。(2)按站站停车计算模拟。上、下行共有3处低于计算速度运行,另有1处需经较长时间方能达到计算速度。下行尤溪—中仙区间低于计算速度10km/h、7.6min,最低速度75km/h;永泰—白沙区间低于计算速度11.4km/h、8.5min,最低速度75km/h;上行泰宁—将乐区间低于计算速度9km/h、7min,最低速度75km/h。另外,上行自永泰车站启动,经过25min、走行26km后,列车方能达到计算速度。(3)模拟结论。HX3.3.2牵引和反渗透膜技术与本线相邻的浙赣段、京九线,以及在建的沿海铁路,限制坡度均为6‰,到发线有效长均为850m。浙赣段目前牵引质量为4000t;京九线目前牵引质量为3500t,电气化改造完成后,向塘以北牵引质量可达到5000t,向塘以南为4000t;沿海铁路由于货流特点(轻浮货物比重较大),其牵引质量设计为3500t,但其限坡、到发线有效长及牵引机型具备运行4000t条件。由于研究年度本线货运总量不大,其中重车方向车流90%以上来自沪昆线浙赣段、京九线,且以通过车流为主,车流特点决定其运输组织方案独立性较强,绝大部分车流需在向塘西、莆田、樟林等技术站解编。即使远景货流进一步增长、直达比例增加后,其牵引定数也与相邻线匹配较好。因此,本线采用9‰限坡