趙曉敏

（中鐵第五勘察設(shè)計院集團有限公司 北京 102600）

1 引言

近年來，隨著我國鐵路技術(shù)的高速發(fā)展，我國鐵路技術(shù)和設(shè)備已處于世界領(lǐng)先地位，在海外市場上越來越受到發(fā)展中國家的重視。特別是我國推行的“一帶一路”政策，使相關(guān)國家利用我國技術(shù)、資金、設(shè)備對本國鐵路設(shè)施進行改建，鐵路運輸能力得到較大提高。其他國家也對我國鐵路技術(shù)抱有信心，希望采用中國技術(shù)和設(shè)備對本國既有鐵路進行升級改造。

阿根廷圣馬丁鐵路既有線改造工程的方案研究就是利用中國技術(shù)、資金和設(shè)備改建的嘗試，詳見圖1。下面就以本工程為例對國外既有鐵路從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、改建方案和運營管理方式等方面開展相關(guān)技術(shù)研究。

圖1 阿根廷圣馬丁鐵路位置示意

2 海外既有鐵路改造設(shè)計原則

（1）結(jié)合既有設(shè)備實際

既有線的徑路和設(shè)備分布，限制了線路改建方案。為了控制工程投資，改建應(yīng)充分考慮既有用地的條件，減少新增用地和拆遷數(shù)量，保證項目順利推進。

（2）結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展實際

技術(shù)方案滿足運輸需要，也要結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展實際，考慮經(jīng)濟承受能力、投資計劃、近遠(yuǎn)期運量發(fā)展情況等因素［1］。

（3）滿足投資控制要求

了解項目背景和項目的先后順位。在控制投資的要求下，全面了解業(yè)主的需求，制定合理技術(shù)方案，避免在后期和施工中的變更，防止出現(xiàn)工程增補［2］。

（4）符合當(dāng)?shù)鼐S護技術(shù)實際

既有線的改造，要考慮便于后期運營線路的養(yǎng)護維修，滿足所在國家的養(yǎng)護維修習(xí)慣，減小后期維護難度。

（5）使用先進技術(shù)和設(shè)備

中國鐵路技術(shù)是在各種氣候條件、地形地質(zhì)條件、各種需求條件下進行研究并經(jīng)過多年的運營實踐總結(jié)出來的，是先進成熟的鐵路技術(shù)。海外鐵路的改建設(shè)計要盡可能地采用中國技術(shù)，確保鐵路建設(shè)和運用安全高效。

3 方案研究

圣馬丁鐵路是阿根廷鐵路路網(wǎng)的重要組成部分，是一條貫穿東西部地區(qū)的干線鐵路，是聯(lián)系首都布宜諾斯艾利斯至西部中心城市門多薩的一條貨運主線鐵路，是阿根廷大宗及散裝貨物運輸大動脈。

本線以布宜諾斯艾利斯港口作為主要運輸點，向西經(jīng)智利連通兩洋，可全面推動發(fā)展陸港聯(lián)運，發(fā)展多種方式聯(lián)合運輸。是一條以貨運為主，兼顧客運的路網(wǎng)性主干線。

3．1 既有線概況

圣馬丁貨運鐵路Dr.Domingo Cabred站至Rufino站為客、貨混運鐵路；Rufino站至Paunero-Gutiérrez站為貨運鐵路。每列貨車45節(jié)車廂，每列客車7節(jié)車廂。

線路平面曲線共125條，占全線的6.09%。曲線半徑在500 m以上900 m以下為19條16.971 km；900 m以上為106條74.963 km。坡度較緩，本線最大坡度為15‰，均在K710～K799之間，分布較為集中，只占全線的0.4%。

全線車站平均站間距離14 km，其中最小為3.6 km，最大為57.46 km，部分車站已停運。大部分為會讓站，站線有效長多為450 m，個別850 m，部分設(shè)有基本站臺和貨物站臺，貨物站臺上有倉庫。

全線既有通信明線路一趟，電桿倒伏或損失嚴(yán)重，鐵線已完全損失，不能繼續(xù)使用。目前圣馬丁線路運行在機車安裝衛(wèi)星車載臺，通過衛(wèi)星電話實現(xiàn)簡單調(diào)度功能。

信號為區(qū)間人工鑰匙路簽方式閉塞。既有鐵路信號室內(nèi)聯(lián)鎖設(shè)備已廢棄，設(shè)備房屋已被用于市政公益房屋。道岔均采用人工扳動方式，大部分車站扳道器已經(jīng)損壞，無法使用。部分車站設(shè)臂板信號機，現(xiàn)已廢棄。

既有線主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下：

正線數(shù)目：單線、部分雙線（單線運營）；

軌距：1 676 mm；

限制坡度：15‰；

最小曲線半徑：500 m；

牽引種類：內(nèi)燃；

牽引質(zhì)量：3 000 t；

到發(fā)線有效長度：250～950 m；

閉塞類型：人工鑰匙路簽閉塞。

3．2 方案概述

在對既有線路進行修復(fù)的基礎(chǔ)上，研究了提高輸送能力和通信信號現(xiàn)代化的措施，從小曲線半徑改造、到發(fā)線有效長、軸重選擇、通信信號現(xiàn)代化等方面進行了經(jīng)濟技術(shù)比選。

（1）小半徑曲線改造

為提高列車運行速度，應(yīng)改善小半徑曲線，但征地和拆遷的工程要控制在允許范圍內(nèi)。圣馬丁貨運鐵路項目平面條件較好，最小曲線半徑為500 m，一般能滿足運營要求［3］。如增大曲線半徑，可提高平面條件，提高運營效率。

根據(jù)運量需求預(yù)測，結(jié)合本線功能與定位，對既有線平縱斷面及既有移動設(shè)備等綜合分析研究，小曲線半徑改造方案主要是小半徑曲線改造、維持小半徑曲線兩大方案。

既有曲線半徑大于500 m［4］，其中小于900 m地段共19條16.971 km。曲線占整個線路長度比例較小，曲線零散分布，對行車速度及輸送能力影響較小。

小半徑曲線改為大半徑曲線將增加較多征地和拆遷，其中大部分位于人口密集的城鎮(zhèn)區(qū)域或車站進出站范圍，改造小半徑曲線會引起征地拆遷等相關(guān)工程。

小半徑曲線改造，增加工程投資較大，輸送能力、運行效率改善并不明顯。因此，本次暫就維持小半徑曲線方案鋪設(shè)無縫線路進行修復(fù)改造及提升輸送能力的措施進行詳細(xì)研究［5］。

（2）到發(fā)線有效長

到發(fā)線有效長是控制車站到發(fā)能力的決定性因素。既有車站基本位于城區(qū)，周圍建筑物較集中，延長到發(fā)線有效長，征地及房屋拆遷工程量較大，工程實施難度巨大。為提高鐵路運輸能力，減少城市拆遷工程，在條件適宜區(qū)間新開車站，車站到發(fā)線有效長為 1 850 m［6］。

（3）軸重選擇

圣馬丁貨運鐵路既有軸重17.5 t。為滿足高速重載鐵路發(fā)展的趨勢，研究了25 t和30 t軸重的方案。結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況和鐵路改擴建方案的局限性，確定為25 t軸重方案。既滿足了鐵路提高運輸能力的需求，又具備可實施性。

（4）通信信號現(xiàn)代化

圣馬丁貨運鐵路信號無聯(lián)鎖設(shè)備，通信以手機聯(lián)系為主，設(shè)施相對落后。針對鐵路現(xiàn)狀，研究使用我國通用的通信信號自動化方式，但基于既有設(shè)備和國情，改造工程投資相對較大，實施困難。選擇信號基于繼電器+PLC控制設(shè)備的聯(lián)鎖系統(tǒng)，將車站正線、到發(fā)線道岔納入聯(lián)鎖系統(tǒng)，實現(xiàn)道岔的集中控制；通信新設(shè)傳輸及接入系統(tǒng)、TD-LTE無線通信系統(tǒng)、電話交換系統(tǒng)等通信系統(tǒng)。

3．3 方案比選及推薦意見

3．3．1 到發(fā)線有效長方案比較

依據(jù)運輸近期運量1 100萬t，遠(yuǎn)期運量1 700萬t的需求及項目的功能定位，分析研究了維持既有到發(fā)線有效長區(qū)間新開車站、貨運集中車站延長到發(fā)線有效長和全線車站到發(fā)線有效長延長三個方案。

（1）維持車站現(xiàn)狀新開區(qū)間站方案

既有車站站型和到發(fā)線有效長度不變，區(qū)間新開車站，新開站到發(fā)線有效長1 850 m。該方案投資相對較少，輸送能力可達1 700萬t，滿足近遠(yuǎn)期運量需求；無征地拆遷費用，但區(qū)間調(diào)整坡度工程量較大，輸送能力提升幅度較小。

（2）貨運集中車站延長至850 m方案

依據(jù)運量及貨物流向分析，為適應(yīng)運量需求，延長貨運量集中車站的到發(fā)線有效長度至850 m，相關(guān)車站改建后平均站間距26 km，共改造車站45個，鐵路輸送能力可達到1 500萬t／年。該方案區(qū)間不需要調(diào)整坡度，輸送能力1 500萬t，只能滿足近期運輸需求，投資較維持現(xiàn)狀方案高，增加占地16萬m2，部分占地需城鎮(zhèn)拆遷。

（3）全線到發(fā)線有效長延長至850 m方案

全線75個車站均延長至850 m，該方案滿足遠(yuǎn)期運輸要求，輸送能力2 500萬t；投資最大，增加占地32萬m2，部分需城鎮(zhèn)拆遷和線路改線。

（4）推薦意見

根據(jù)各方案優(yōu)缺點分析研究，維持現(xiàn)狀新開區(qū)間站方案實施方便，占地和拆遷較少。推薦采用維持既有車站現(xiàn)狀區(qū)間新開車站方案。

3．3．2 軸重方案比較

本項目就25 t和30 t軸重方案進行比較。

（1）25 t軸重方案

既有線路目前運行的機車車輛軸重為17.5 t，既有路基較穩(wěn)定可以直接利用，橋涵需要全部拆除重建，滿足軸重25 t荷載需要。本方案僅對軟弱及病害路基進行加固維護處理，橋涵拆除重建。投資低、工期短、運營干擾少，近期已購進的25 t軸重機車和車輛可使用，既有設(shè)施發(fā)揮作用明顯。缺點是設(shè)備能力儲備較小，后期擴能改建重復(fù)投資大。

（2）30 t軸重方案

軸重增加較多，既有路基需加固處理，新建橋涵，新購置30 t軸重的機車車輛等設(shè)備。本方案改建后，運能達2 500萬t以上，但投資大、工期長，已購置機車車輛繼續(xù)使用達不到運能，需要新建維修設(shè)施。

（3）推薦意見

根據(jù)各方案優(yōu)缺點分析研究，25 t軸重方案雖然運能較低，但是能滿足運輸要求，特別是路基維持既有，能匹配已購置中國產(chǎn)的機車車輛，施工影響較小，不中斷行車。推薦采用25 t軸重方案。

3．3．3 鐵路改造設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

鐵路的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是鐵路運輸能力的重要指標(biāo)，與國家的建設(shè)環(huán)境和財政能力密切相關(guān)。選擇合理適當(dāng)?shù)募夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)非常重要，要能充分利用既有設(shè)施設(shè)備，投資控制在預(yù)計范圍。以圣馬丁貨運鐵路改造工程為例設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)如下［7］：

正線數(shù)目：單線、部分雙線（單線運營）；

列車設(shè)計速度：90 km／h；

最小設(shè)計速度：45 km／h；

最小曲線半徑：500 m，在不增加征地和拆遷的條件下，盡量增大曲線半徑；

限制坡度：15‰；

牽引質(zhì)量、種類：10 000 t、內(nèi)燃；

閉塞方式：半自動閉塞；

軌距：1 676 mm；

軌道承載能力：25 t／軸；

到發(fā)線有效長：新建車站1 850 m；既有車站維持既有有效長標(biāo)準(zhǔn)。

3．3．4 改建方案的主要工作內(nèi)容和運輸能力

（1）對局部不符合改造要求的平、縱斷面進行調(diào)整。

（2）全部橋涵拆除重建［8］。

（3）路基病害做加固防護處理［9］。

（4）更換鋼軌、軌枕、道床及需聯(lián)鎖道岔，軌道采用普通無縫線路［10］。

（5）維持既有車站到發(fā)線有效長，區(qū)間新開車站。

（6）全線正線、到發(fā)線通信信號自動化升級改造。

圣馬丁貨運鐵路項目經(jīng)過以上改建后，單線鐵路能夠滿足近遠(yuǎn)期客、貨運量增長需求。線路最高行車速度由原來的40 km／h提高至120 km／h；全線運輸能力由原來的150萬t／年提高至1 700萬t／年，實現(xiàn)了鐵路改建的預(yù)期目標(biāo)。

4 主要結(jié)論

圣馬丁貨運鐵路修復(fù)工程實施后，將進一步提高項目影響區(qū)域與布宜諾斯艾利斯港之間的溝通，提高圣馬丁貨運鐵路與港口、公路等多種運輸方式間的聯(lián)運能力，增加貨運鐵路運載能力、減少基礎(chǔ)設(shè)施維護費用、增強鐵路競爭力。

國外鐵路改建項目研究一定要充分了解項目背景和所在國家的國情，對項目技術(shù)性、安全性［11］、可實施性進行控制［12］，才能確保推薦的技術(shù)方案滿足預(yù)期目標(biāo)。不能完全按照國內(nèi)項目的設(shè)計流程和常用方法確定項目的實施方案，充分考慮既有鐵路的設(shè)施現(xiàn)狀，考慮采用我國鐵路的技術(shù)、設(shè)備和運營設(shè)施，使項目達到技術(shù)出口、設(shè)備出口、管理理念的出口，真正使我們的鐵路技術(shù)得到充分推廣。技術(shù)方案要充分考慮當(dāng)?shù)亟?jīng)濟、政治和相關(guān)政策，使我們的設(shè)計技術(shù)水平得到業(yè)主肯定，保證對海外市場的占有率。