６６ 铁道勘察 ２０１４年第１期 文章编号：１６７２—７４７９（２０１４）０１—００６６—０５ 哈尔滨至佳木斯既有铁路电化改造工程 分区段速度目标值选择研究 牛永平 （铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津３００１４２） Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｓｅｃｔｉｏｎ Ｔａｒｇｅｔ Ｓｐｅｅｄ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎｆｏｒ Ｈａｒｂｉｎ ｔｏ Ｊｉａ Ｍｕｓｉｅｌｅｃｔｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ Ｐｒｏｊｅｃｔｓ ｏｆ Ｅｘｉｓｔｉｎｇ Ｌｉｎｅ ＮＩＵ Ｙｏｎｇｐｉｎｇ 摘要根据区域路网特征与交通运输概况，确定研究年度哈佳既有铁路的路网作用、功能定位与 服务要求，结合哈佳既有铁路沿线地形特征、运营现状、技术标准概况、区段运输需求，在电化改造方案 研究过程中，对不同区段及不同速度目标值电化改造所采取的工程措施、引起的工程数量、社会服务水 平、投资效益等方面进行综合技术经济比选，提出既有线电化改造分区段速度目标值选择的技术优 越性。 关键词哈佳铁路电化改造分区段速度目标值选择 中图分类号：Ｕ２１２．３２ 文献标识码：Ｂ １ 概述 既有哈尔滨至佳木斯铁路（简称哈佳铁路）位于 黑龙江省境内，线路起自哈尔滨枢纽，向东北经绥化 并伴随同江黑龙江铁路大桥建成，对哈佳铁路前方通 路诸多既有线结合增二线、电气化等方式进行扩能提 速改造。 市、庆安县、铁力市，伊春市的带岭区、南岔区，终至佳 木斯枢纽。线路全长５０４．７ ｋｍ，为Ｉ级铁路，区间除 ２研究年度哈佳既有铁路功能定位 哈尔滨至佳木斯既有铁路电化工程所在路网区域 内，研究年度规划新建松花江南岸沿哈佳高速公路自 哈尔滨枢纽松花江桥外，其余均为双线，内燃牵引，旅 客列车运行速度８０～１２０ ｋｍ／ｈ，最快旅客列车运行时 分为６ ｈ１２ ｍｉｎ，是一条客货混运的繁忙干线。目前， 主要承担哈尔滨及以远至佳木斯及以东地区和沿线旅 哈尔滨经宾县、方正县、依兰县至佳木斯间的２００ ｋｍ／ｈ 快速铁路通道，其建成将大大缩短哈尔滨及以远地区 与佳木斯、鹤岗、双鸭山等地市间的时空距离。届时， 客运输，双鸭山、鹤岗煤炭外运，我国重要产粮基地三 江平原粮食外运任务。研究年度除上述运量外，还将 承担同江、抚远口岸进出口货物运输。本线电化改造 后有助于进一步完善路网，提高区域铁路运输服务 水平。 哈尔滨至佳木斯新线运输距离３４０．０ ｋｍ，较既有线缩 短１６４．７ ｋｍ，哈尔滨至佳木斯直达旅客列车新线运行 时分１ ｈ５５ ｍｉｎ，较既有现状缩短４ ｈ１７ ｍｉｎ，货物运输 时间７．６ ｈ，较既有现状缩短５ ｈ，整个通道内既有铁路 和公路的运输系统平衡将被打破，实现通道新的运输 分工。 研究年度，为适应黑龙江省经济社会快速发展需 要、促进东北老工业基地经济振兴，还将建成哈牡客专 以及松花江南岸起自哈尔滨途径宾县、方正县、依兰 县，终到佳木斯的２００ ｋｍ／ｈ客货共线哈佳快速铁路， 收稿日期：２０１３—１０—２８ 作者简介：牛永平（１９８１一），男，２００４年毕业于西南交通大学土木工程 专业，工程师。 结合既有线与新线吸引范围及运输条件分析，新 线将承担大部分佳木斯及以远至哈尔滨的旅客运输， 并分流部分时效性要求高、附加值高的轻质货物运输； 研究年度哈佳既有铁路将主要承担绥化及以远，沿线 地区，小部分佳木斯以远与哈尔滨及以远地区间的旅 客交流，以及沿线地区和佳木斯及以远煤炭、粮食、进 哈尔滨至佳木斯既有铁路电化改造工程分区段速度目标值选择研究：牛永平 ６７ 口矿石等货物运输，成为以货为主、兼顾沿线地方客运 的铁路通道。本线电化改造后有助于进一步提高区域 后技术标准与后方通路相匹配与路网相协调的要求， 推荐货物列车牵引质量采用５ ０００ ｔ，到发线有效长 １ ０５０ ｍ（现状大部分车站有效长８５０ ｍ，需要改造延 长）。与牵引质量５ ０００ ｔ相匹配的机型，限制坡度为 ＳＳ４单机６％ｏ，ＨＸＤ２单机９％ｏ、双机１３‰；根据既有铁 路分区段坡度统计及改建前后对照（表１）分析，哈尔 滨至南岔段６％０限坡方案改建长度明显高于９％ｏ限坡 方案，尤其桃山至南岔为越岭地段，条件困难现状局部 双机牵引，综合考虑电化改造方案全线采用９‰限坡， 超限地段需要改建软化坡度。 铁路运输服务水平，提高铁路运输效益，带动区域社会 经济发展。 ３ 沿线地形概况及既有铁路病害分布 哈尔滨至绥化段为松嫩平原的东南部，地势比较 平坦、开阔，海拔高程在１１０～２５０ ｍ；绥化至浩良河段 为低山丘陵区，地势陡峻，相对高差３００～１ ０００ ｍ，冲 沟比较发育；浩良河至佳木斯段为松花江冲积平原，地 势平坦，海拔高程７０～１５０ ｍ。 既有铁路修建时间长、标准低，路基填料来源差异 大，经多年的养护维修、大修，现大部分运营正常，但个 别地段也时有路基病害发生，如江北一绥化、全胜一铁 力、浩良河一兴连等地段既有路基基床条件较差，有冻 害、排水不良、基床下沉、翻浆冒泥、边坡溜塌等病害。 扩能改造中应对不满足要求地段进行处理或加固，并 注意崩塌落石、雪害等自然灾害；既有线桥涵建设年代 长、种类多、设计标准不统一，部分桥墩混凝土严重腐 蚀，需要加固处理，病害断裂严重的桥涵需要废弃 重建。 由区问线路平面统计（表２）分析可见，徐家至绥 化、浩良河至兴莲间线路平面条件相对较好，绥化至浩 良河间相对较差，其中铁力至浩良河间山区线路条件 最差，曲线占区段线路的４８．６％，且大部分曲线半径 小于８００ ｍ。线路平面包括曲线半径、缓和曲线长度、 圆曲线和夹直线长度等是影响列车提速的一个主要 因素。 综合上述分析，本线超限坡地段分布及平面条件 困难地段分布具有分区段差异性大的特点，在电化改 造研究过程中，为了选择与本线特点相适宜的技术标 准，结合既有线病害整治、到发线延长以及软化坡度， 分区段选择速度目标值进行平面改建提速研究很有 必要 ４ 既有铁路平纵断面条件分析 既有哈佳铁路线路全长５０４．７ ｋｍ，考虑电化改造 表１ 既有铁路坡度统计及改建前后对照 ６８ 铁道勘察 ２０１４年第１期 ５分区段速度目标值选择研究 根据前述本线在通道内功能定位分析，通道研究 年度近期需要修建快速新线，既有线电化改造主要以 病害整治、电化扩能为主，在此基础上结合软化坡度进 一步研究提速改造方案。本文重点就分区段选择速度 目标值改建方案进行研究，并与提速１２０ ｋｍ／ｈ、１６０ ｋｍ／ｈ速度目标值方案相比较，确定合适的标准，以与 区域路网功能相协调匹配。由于既有线平面、路基、桥 涵标准较低，提速２００ ｋｍ／ｈ改建工程量与修建新线无 异，并且施工与既有线运营干扰非常大，实施难度高， 因此不再深入研究既有线提速２００ ｋｍ／ｈ方案。 ５．１ 分区段选择速度目标值方案：Ｉ方案 （１）哈尔滨枢纽 自哈尔滨站至徐家线路长度为２１．２７ ｋｍ，考虑枢 纽内线路复杂对速度要求不高，工程以现状挂网为主， 仅对区间２处小于４００ ｍ半径曲线进行改建，结合 ３座车站到发线有效长延长，总计改建线路长度 ５．７３ ｋｍ。 （２）徐家至绥化区间 本段线路长度１０２．９８ ｋｍ，结合电化扩能改造进 行了１２０ ｋｍ／ｈ与１６０ ｋｍ／ｈ速度目标值方案比较。提 速至１２０ ｋｍ／ｈ，改建线路１７．４３ ｋｍ；提速至１６０ ｋｍ／ｈ， 需改建线路２６．７８ ｋｍ。两个方案８个中间站到发线延 长１ ０５０ ｎｌ。 徐家至绥化段是滨北铁路的重要组成部分，是哈 尔滨至绥化市及北安、黑河的主要铁路通道。由于规 划的哈佳快速铁路不经过绥化市，本次电化改造考虑 既有线条件较好，提速１６０ ｋｍ／ｈ方案改建线路长度增 加不多，可大大提升绥化、北安、黑河等方向客流的服 务质量，故本段电化改造研究采用１６０ ｋｍ／ｈ速度目标 值方案。 （３）绥化至浩良河区间 本段线路长度２９３．６８ ｋｍ，区间地形条件困难，提 速对既有线改建量大，对运营的干扰影响较大。为减 少改建工程，本段原则采用现状电化扩能。界山至小 白区间、石长出站端两个段落由于坡度均为超过１０％ｏ 的连续坡段，既有为补机地段，本次研究，结合电化扩 能进行软化坡度，取消补机，可避免配置补机约１７台， 降低运营费用；区间改建结合到发线延长，总计改建线 路长度３５．４５ ｋｍ。 石长出站端（Ｋ１２５＋８００～Ｋ１２９＋４００）：线路长 ３．６ ｋｍ，此段既有坡度均为超过ｌ０‰的连续坡段，最 大坡度为１４．８％ｏ，中间高两侧低成山脊状分布，研究 采取改建平面，修建隧道的坡度软化方案，改线线路长 度４．３ ｋｍ，较既有线缩短０．３ ｋｍ，修建双线隧道１座 （０．６ ｋｍ）。本段结合软化坡度平面改建，取消既有线 ５个４００—６００ ｍ小半径曲线，改后最小曲线半径为 １ ２００ ｍ（如图１所示）。 界山至小白站间（Ｋ１５６＋７００～Ｋ１６１＋５００）：线路 长４．８ ｋｍ，此段既有坡度均为超过１０％ｏ的连续坡段， 中间高丽侧低成山脊状分布，且界山站坪坡度超过 ９％ｏ。研究采取平面取直修建隧道，封闭界山站的坡度 软化方案。改线线路长度６．５ ｋｍ较既有线缩短 １．８ ｋｍ，修建双线隧道１座（３．１ ｋｍ）。本段结合软化 坡度平面改建，取消既有线８个４００—５００ ｍ小半径曲 线，改后最小曲线半径为８００ ｍ（如图２所示）。 （４）浩良河至兴连区间 本段线路长度７１．６８ ｋｍ，地势平缓，结合扩能适 当提速至１２０ ｋｍ／ｈ时产生工程不大，且能较大程度改 善运营条件。为适当提高运营质量，减少运行时分，本 段采用提速１２０ ｋｍ／ｈ速度目标值方案；本段电化扩能 需改建线路长度１Ｏ．１３ ｋｍ。 （５）佳木斯地区 兴莲至佳木斯站正线长度１５．１ ｋｍ，佳木斯站仍 维持地区客货运作业站，区间采用现状电化。 （６）本方案主要工程内容及投资 本方案总计改建线路长度７２．６ ｋｍ，其中适应速 度目标值改建２５．８ ｋｍ，改建后线路长度５０３．２ ｋｍ，最 快旅客列车旅行时间由６ ｈ１２ ｍｉｎ降低到５ ｈ１４ ｍｉｎ，工 程投资７６３ ２０２．６万元。 ５．２提速１２０ ｋｍ／ｈ方案：Ⅱ方案 本方案是在Ｉ方案的基础上，进一步提高既有线 运行速度，对各区段内按照提速至１２０ ｋｍ／ｈ研究，局 部困难地段根据工程改建情况，采用既有线电化限速 方案。 （１）哈尔滨枢纽 在Ｉ方案的基础上，按提速１２０ ｋｍ／ｈ要求对小半 径曲线进行改建，改建线路长度１７．４３ ｋｍ。 （２）徐家至绥化区间 同Ｉ方案。 （３）绥化至浩良河区间 在Ｉ方案基础上对该段落按照１２０ ｋｍ／ｈ速度目 标值进行提速改造。取消界山至小自站问及石长出站 端的两处超限坡，在界山与小白之间（Ｋ１６５＋５００至 Ｋ１６７＋０００之间），小曲线改建工程数量较大，为减少 工程，按限速考虑。本段改建线路长度１５４．１８ ｋｍ。 （４）浩良河至兴连区间 哈尔滨至佳木斯既有铁路电化改造工程分区段速度目标值选择研究：牛永平 ６９ ＆ｊ 一餍 —＼八／～ ｔ＂ｑ ～ ： Ｋ１２５ Ｋ１３０ Ｋ１２５ Ｋｌ３０ 既有纵断面 坡度软化后纵断面 图１ 石长坡度软化方案示意 同Ｉ方案。 （５）佳木斯地区 同Ｉ方案，局部限速考虑。 （６）本方案主要工程内容 本方案总计改建线路长度１９１．０９ ｋｍ，其中适应 ４ｈ２０ ｍｉｎ，工程投资１３４８７７４万元。 ５．４方案比较及优缺点分析 各方案比较如表３、表４所示。 表３各方案改建数量与投资汇总 速度目标值改建１６６．４２ ｋｍ，改建后线路长度 ４９９．３８ ｋｍ，最快旅客列车旅行时间由６ ｈ１２ ｒａｉｎ降低 到５ ｈ２ ｍｉｎ，工程投资１１１５３９６．８万元。 ５．３ 提速１６０ ｋｍ／ｈ方案：Ⅲ方案 本方案是在Ｉ方案的基础上，按照提速至１６０ ｋｍ／ｈ研究，哈尔滨至绥化段改建方案同Ⅱ方案；绥化 至浩良河段按照１６０ ｋｍ／ｈ速度目标值进行提速改造。 在绥化出站端，为减少绥化车站的改建，减少城市拆 迁，本点按限速１２０ ｋｍ／ｈ进行改建；浩良河至兴连区 间地势平缓，提速至１６０ ｋｍ／ｈ，能更多的缩短运行时 区段 距离／ｋｍ Ｉ方案 Ⅱ方案 Ⅲ方案 分，较大程度改善运营条件；佳木斯地区改建同Ⅱ 方案。 本方案总计改建线路长度２４９．４７ ｋｍ，其中适应 速度目标值改建２３３．５７ ｋｍ，改建后线路长度 ４９５．５２ ｋｍ，最快旅客列车旅行时间由６ｈ１２ ｍｉｎ降低到 由表３、表４对比可见：Ｉ方案虽然全线提速不明 ７０ 铁道勘察 ２０１４年第１期 界山 目 囊 鬟 量 Ｋｌ６Ｏ 改Ｋ１６０ 既有纵断面 隧道方案纵断面 图２界山至白坡度软化方案示意 显，但是工程改建对既有线利用率高，施工对既有线影 响较小，工程费用最省，同时大大提高了哈尔滨至绥化 问运营速度，改善铁路客运服务环境，综合评价，铁路 投资效益较高。Ⅱ方案对全线平纵断面条件都有所改 善，全线提速明显，较Ｉ方案运营时间缩短１２ ｍｉｎ；但 元和５８５ ５７１．４万元，投资节时比分别为２９ ３４９．５万 ａｒｉｎ和１０ ８４３．９万Ｕｒ＿／ｍｉｎ，提速效果不明显，投资过高。 在该通道新建快速新线后，既有线将以货运为主，对速 度目标值要求不高，兼顾沿线地方客运量较小，投资过 大势必引起铁路投资效益降低。而Ｉ方案在满足电化 扩能的基础上，考虑哈尔滨至绥化间客流密度较大，在 改建工程不大的基础上提速至１６０ ｋｍ／ｈ，兼顾了该段 是改建工程数量增加明显，对既有线运营影响较大，工 程投资较Ｉ方案增；￣ｎ３５ｅ １９４．２；ｑ元，节时与工程费用 比为２９ ３４９．５万 ｍｉｎ，代价过大，铁路投资效益较 客运对运行速度有较高需求的特点，区间其他困难地 段仅对小半径曲线进行改建，使既有线能够充分利用， 大大降低改建费用，提高铁路投资效益。 研究认为，哈佳既有铁路电化改造采用分区段选 差。Ⅲ方案，对既有线平纵断面条件改善最多，提速最 明显，较Ｉ方案缩短了５４ ｍｉｎ。但是改建工程数量极 大，过渡工程多，施工对既有线运营影响大，工程投资 较Ｉ方案和Ⅱ方案分别增加５８５ ５７１．４万元和 ２３３ ３７７．２万元，节时与工程费用比为１０ ８４３．９万 择速度目标值的方案，能够适应既有线条件，避免产生 过大工程代价，节省工程投资，在满足路网功能与地方 运输需求的同时，大大提高铁路投资效益。 ａｒｉｎ，代价过大，铁路投资效益差。 ６ 结 沦 ６０ ｋｍ／ｈ虽然提速ｌ２０ ｋｍ／ｈ￣Ｉ １，［１］ ＧＢ５００９ｏ—２ｏｏ６ 路线路设计规范［参考文献 ｓ］ 少了１２ ｍｉｎ、５４ ｍｉｎ，但工程投资分别增Ｊ］￣Ｉ３５２ １９４．２７ｉ ……．霉行时间分另ＩＪ减 ； ２