向莆鐵路限制坡度方案研究

1引入福建與內地的快速鐵路銜接莆田鐵路位于江西省東部和福建省中部，西起江西省南昌，至福建省莆田和福州。它從南昌（向塘）節點樂化東出發，經江西福州、南平、贛南、福建寧、太寧、江樂、沙縣、尤溪至永泰出發，途經福塘鐵路和莆田鐵路站。鐵路全長631.35公里。向莆鐵路為福建省通往內地的進出省通道,也是中西部地區通向福建沿海港口的快速出海通道,可與在建或規劃建設的京廣客運專線、沿海鐵路、武九鐵路、昌九城際、杭長客運專線等快速鐵路銜接,形成中部地區與福建沿海地區的快捷大能力通道,對于優化和完善區域快速鐵路網布局,有效改善區域交通運輸條件,改變福建省與中西部內陸地區運輸能力緊張的狀況具有重要作用。對于加強東南沿海港口建設,擴大區位經濟優勢,促進沿線乃至贛閩區域經濟持續快速發展,加快中部地區崛起和海峽兩岸經濟區建要意義。1.1要組成部分的主要承擔向莆鐵路是以客運為主兼顧貨運的快速鐵路干線,是全國快速客運網的重要組成部分,主要承擔福建省大部分地區與內地中西部地區及省內城際的旅客運輸,承擔莆田及沿線地區與內地中西部地區,以及沿線地區與福建沿海地區的貨物交流,福州、泉州、廈門與內地中西部地區的集裝箱交流。1.2關于莆田鐵路的客運和運輸量研究年度向莆鐵路承擔的客、貨運量如表1所示。2選擇限制坡度的條件2.1本線及鄰線之間的距離關系向莆鐵路作為福建省通往內地的快捷出省通道與既有京九線、滬昆線浙贛段和即將開工建設的昌九城際、沿海鐵路相連,并與規劃中的杭長客運專線銜接。據客流預測,本線大部分客流(約80%)的運距大于500km,對速度有較高的要求。同時作為未來快速客運網的重要組成部分,考慮與相鄰線路相匹配,以及本線建成后在相當長的時間內都是客貨共線運輸,因此本線速度目標值應低于300km/h?？紤]到與其他交通運輸方式的競爭,為獲得最佳效益,通過工程經濟綜合比選,從符合以客為主、兼顧貨運的線路功能定位要求,發揮路網的綜合效益,同時預留發展和適應我國鐵路快速網規劃的要求,向莆鐵路速度目標值推薦采用200km/h,線路平面、縱斷面及隧道凈空預留250km/h條件。2.2隧道內燃牽引,質量薄弱,環保向莆鐵路地處贛東南和閩西、閩中東部地區,線路穿越橫亙兩省的武夷山脈、戴云山脈,沿線地形較為復雜。全線隧道總延長近300km,占線路長度的50%以上,其中10km以上的特長隧道占隧道總長度的50%以上。若采用內燃牽引,受長隧道影響,機車功率得不到充分發揮;隧道內有害氣體和機車溫度嚴重超標,直接影響旅客的舒適度,惡化司乘人員及養護維修人員的工作環境,并且內燃牽引需進行通風,也將降低列車旅行速度。而電力機車可采用再生制動,既節約能源,又可減少污染,符合環保要求。因此,向莆線牽引種類推薦采用電力牽引。2.3相鄰線的協調配合到發線有效長應根據機車類型及所牽引列車長度,結合地形條件,綜合考慮盡量減少工程投資和與相鄰線的協調配合等因素。本線為以客運為主、兼顧貨運的快速通道,從相鄰路網分析,浙贛及沿海鐵路到發線有效長均為850m,雖然京九線向塘以北擬改建為1050m,但阜陽以遠與本線間的直通運量不大,因此,向莆鐵路到發線有效長推薦采用850m。2.4貨物列車運行速度根據鐵路發展規劃,2010年前我國將完成大部分既有線貨物列車120km/h的提速改造,向莆鐵路作為福建省連接內地中、西部地區的快速鐵路通道和路網干線,實現貨物運輸快捷化非常必要,因此,本線貨物列車運行速度按120km/h設計。目前我國交流大功率電力貨運機車為“和諧”系列,主要有HX3限制坡度方案比選限制坡度的選擇應在滿足牽引質量的前提下,以適應地形起伏、減小工程為原則。與本線相鄰的福廈線、滬昆線浙贛段、京九線限制坡度均為6‰,結合本線運輸特點,考慮與相鄰線路技術標準相協調,并盡可能減少越嶺長大隧道工程,研究中選擇6‰、9‰、13‰3個限坡方案進行比較。根據有關參數,在到發線有效長采用850m的前提下:機車牽引質量,6‰限坡方案推薦HX3.1各限坡方案對大墩橋生長的影響(1)工程投資。通過工程比較:6‰限坡方案長度大于10km的隧道9座、155.073km,其中大于20km特長隧道3座、70.823km(戴云山隧道27.558km、青云山隧道22.161km、高蓋山隧道21.104km),無超過70m的高墩橋;9‰限坡方案長度大于10km的隧道9座、136.605km,最長隧道為雪峰山隧道17.772km,墩高超過70m的橋梁3座、3819m;13‰限坡方案長度大于10km的隧道9座、144.985km,無超過70m的高墩橋。由此可見,9‰、13‰較6‰限坡方案縮短橋隧長度和節省投資效果明顯,其中9‰限坡方案可采用單機牽引。(2)運營費計算。根據限制坡度的選擇條件,計算不同限坡方案累計折現(25年)運營費。其中13‰限坡方案由于采用HX3.2各限坡方案運營費分析根據土建工程費和運營費計算,各方案工程運營費綜合比較如表2所示。由表2可知,6‰限坡方案雖然運營費最省,但由于工程造價大,其工程運營費最大;13‰限坡方案運營費最高,但其工程費最小,其工程運營費較省;9‰限坡方案(HX因此,從工程技術經濟角度分析,9‰限坡方案(HX3.3交通組織的適應性分析3.3.1列車強度計算根據機車牽引特性,HX(1)按不停站通過計算模擬。上、下行各有2處低于計算速度運行。下行西城—建寧區間低于計算速度2.2km/h、1.6min,最低速度80km/h;尤溪—中仙區間低于計算速度2.5km/h、2min,最低速度79km/h。上行上際—永泰區間低于計算速度14km/h、11min,最低速度75km/h;將樂—泰寧區間低于計算速度8km/h、5.6min,最低速度75km/h。(2)按站站停車計算模擬。上、下行共有3處低于計算速度運行,另有1處需經較長時間方能達到計算速度。下行尤溪—中仙區間低于計算速度10km/h、7.6min,最低速度75km/h;永泰—白沙區間低于計算速度11.4km/h、8.5min,最低速度75km/h;上行泰寧—將樂區間低于計算速度9km/h、7min,最低速度75km/h。另外,上行自永泰車站啟動,經過25min、走行26km后,列車方能達到計算速度。(3)模擬結論。HX3.3.2牽引和反滲透膜技術與本線相鄰的浙贛段、京九線,以及在建的沿海鐵路,限制坡度均為6‰,到發線有效長均為850m。浙贛段目前牽引質量為4000t;京九線目前牽引質量為3500t,電氣化改造完成后,向塘以北牽引質量可達到5000t,向塘以南為4000t;沿海鐵路由于貨流特點(輕浮貨物比重較大),其牽引質量設計為3500t,但其限坡、到發線有效長及牽引機型具備運行4000t條件。由于研究年度本線貨運總量不大,其中重車方向車流90%以上來自滬昆線浙贛段、京九線,且以通過車流為主,車流特點決定其運輸組織方案獨立性較強,絕大部分車流需在向塘西、莆田、樟林等技術站解編。即使遠景貨流進一步增長、直達比例增加后,其牽引定數也與相鄰線匹配較好。因此,本線采用9‰限坡