伊宁至阿克苏铁路限制坡度方案研究
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摘 要：伊宁至阿克苏铁路是我国《中长期铁路网规划》规划项目。本项目功能定位为新疆南北疆地区的便捷运输新通道，是客货共线的区域干线铁路。本文结合本线地形条件、牵引质量、相邻线坡度等情况，考虑最大坡度和牵引质量的协调匹配，运输组织的顺畅及路网灵活性，并结合机车交路、运输效率及后期运营成本，研究了伊宁至阿克苏铁路限制坡度方案。
关键词：伊宁至阿克苏铁路;限制坡度方案
1 伊宁至阿克苏铁路概况
新建铁路伊宁至阿克苏线位于新疆自治区西部的伊犁哈萨克自治州（以下简称伊犁州）和西南部阿克苏地区境内。线路自精霍铁路引出，向南跨过喀什河、伊犁河后穿过乌孙山，经特克斯县、昭苏县，后跨过特克斯河，经夏特乡后沿东都果尔沟爬升，穿过南天山后顺木扎特河河谷而下，出河谷后穿过伊米奇该塔格山进入吐孜阿瓦特河谷向南走行，后接入南疆铁路喀拉玉尔滚站。主要经过伊宁县、七十三团、特克斯县、昭苏县、七十五团、五团、阿克苏市等据点。线路全长396.62km，其中伊犁州境内长266.00km;阿克苏地区境内长130.62km。
2 建设方案研究的总体思路
（1）切实把握项目定位和建设规模。以科学的发展观，准确把握该铁路在国家经济和铁路运输网中的地位和作用，改变该地区相对闭塞的运营状况，使铁路在运输市场的优越性在本线得以体现。
（2）以服务运输为中心，重点研究提高运输能力，提升运输质量、保证行车安全的总体方案。
（3）对采用的技术标准、工程方案的可靠性、耐久性、安全性等坚持采用较高标准;对不直接影响运输安全的设施与设备，按照“强本简末”的指导思想，坚持经济、适用、可靠、适度、逐步加强的原则，认真比选确定，严格控制工程投资，追求投资效益的最大化。
（4）根据沿线经济据点分布，点、线结合，服务社会，合理布设工程设施，尽量靠近经济据点，满足运输需求和带动地方经济发展。
（5）在增加工程不多的前提下，尽量选用较高的设计标准，为今后铁路提速改造和进一步发展预留条件。
3 限制坡度方案的比较
本线为连接南北疆的第二通道，前后方相连精霍线、兰新线、奎北线、南疆线等，限坡选择应结合路网相关线坡度设置以及本线地形及工程情况，充分考虑限制坡度的协调匹配、运输组织顺畅及路网灵活性，合理确定。
3.1 相邻线坡度
本线南北分别接南疆线和精霍线，南疆线吐库段限制坡度为13‰，库喀段限制坡度为6‰;精霍线精伊段限制坡度为20‰。
3.2 地形情况
本线地形呈三缓夹两陡特征，由北向南分别为伊犁河谷（缓）、天山分支乌孙山（陡）、昭苏山间谷底（缓）、南天山（陡）、天山南坡（缓）。主要经过伊犁河谷冲洪积平原区、昭苏山间谷地、塔里木盆地北缘洪积倾斜平原，沿线地形相对平缓;在伊犁河谷冲洪积平原区、南天山中高山区、塔里木盆地北缘洪积倾斜平原，地面横坡为2%左右。
3.3 限制坡度方案研究
本线受限制坡度控制段落主要为乌孙山越岭段落和南天山越岭段落，平原微丘区方案受限制坡度的影响较小，结合相邻线坡度、本项目的运量特点、沿线自然条件和地形特征综合考虑，本次研究了18‰限制坡度方案、20‰限制坡度方案和24‰限制坡度方案。
3.3.1 方案简介
（1）20‰限制坡度方案。线路自精霍线布列开站精河端引出，折向东南方向，经墩麻扎镇，七十三团，以19.94km隧道翻越乌孙山，经特克斯县、昭苏县、夏特乡，以24.75km隧道穿越南天山，沿木扎尔特沟走行，经五团后，接入南疆线喀拉玉尔滚站。
线路全长397.186km，特大桥45116.4m/30座，大桥15321.1m/54座，隧道93444m/15座，工程投资约239.51亿元。
（2）18‰限制坡度方案。线路自精霍线布列开站精河端引出，折向东南方向，经墩麻扎镇，七十三团，以19.93km隧道翻越乌孙山，经特克斯县、昭苏县、夏特乡，以24.73km隧道穿越南天山，沿木扎尔特沟走行，经五团后，接入南疆线喀拉玉尔滚站。
线路全长404.96km，特大桥32154.4m/20座，大桥9556.6m/32座，隧道106378m/25座，工程投资约252.12亿元。
（3）24‰限制坡度方案。线路自精霍线布列开站精河端引出，折向东南方向，经墩麻扎镇，七十三团，以19.65km隧道翻越乌孙山，经特克斯县、昭苏县、夏特乡，以21.56km隧道穿越南天山，沿木扎尔特沟走行，经五团后，接入南疆线喀拉玉尔滚站。
线路全长394.329km，特大桥32219.9m/16座，大桥11524.3m/37座，隧道83629m/25座，工程投资约230.08亿元。
3.3.2 方案分析
（1）从线路长度和工程投资分析。20‰限制坡度方案较18‰限制坡度方案和24‰限制坡度方案线路长度分别短7.77km和长5.31km，工程投资少12.606亿元、多9.429亿元。从线路长度和工程投资分析，24‰限制坡度方案最优，20‰限制坡度方案次之，18‰限制坡度方案投资最多。
（2）货物运输组织分析。区域内采用较大坡度的线路有精霍线精伊段限制坡度为20‰，库俄线为6/16‰均衡坡，吐库二线为13‰，规划伊宁至巴仑台铁路为18‰，其他线路限制坡度均为6‰。
从牵引质量上看，相邻线路除精霍线精伊段设计为3000t、预留4000t外，其他线路牵引质量均为4000t。
不同坡度下受牵引力限制各机型牵引质量见表1。
从表中可以看出，16‰以下坡度，所有机型双机均可满足牵引4000t需求，大部分机型满足4500t及5000t。18‰以下坡度，部分机型可以满足牵引5000t的需求，20‰以下坡度，部分机型可以满足牵引4000t，24‰坡度方案仅部分机型可以满足牵引3000t的需求。
目前乌局集团管内大部分运营线路实际牵引质量已达到4500t。
（3）客车旅行时间分析。《技规》规定了旅客列车在任何情况下，施行紧急制动时的最大制动距离限值，如表2所示。本线开行的普速旅客列车速度目标值拟采用160km/h，其紧急制动距离限制为1400m。
《技规》规定了旅客列车在20‰以内坡道的下坡限速，20‰以上的下坡道，由铁路局根据实际试验规定。按照紧急制动距离计算方法及相关参数，计算客车在下坡道的紧急制动限速，并考虑适当的安全余量，18‰、20‰和24‰坡度旅客列車下坡限速分别按153km/h、151km/h和128km/h。
本次对采用HXD1D型机车牵引16辆客车在不同坡度方案的行车速度旅行时间进行比较，详见表3。
由上表可见，不同坡度方案的旅行时间相差不大，20‰与18‰坡度方案旅行时间相当，较24‰坡度方案旅行时间省12min。
4 研究结论
考虑最大坡度和牵引质量的协调匹配，运输组织的顺畅及路网灵活性，并结合机车长交路、减少技术作业站，提高运输效率，节约后期运营成本，结合本线地形条件、工程条件、相邻线坡度匹配进行分析，本线限坡推荐采用20‰坡度方案。
参考文献：
[1] 中铁第一勘察设计院集团有限公司.新建伊宁至阿克苏铁路预可行性研究，2019.
[2] 中铁工程设计咨询集团有限公司.新建铁路伊宁至和田预可行性研究，2017.
[3] 国家发展改革委.中长期铁路网规划，2016.
[4] 中国铁路总公司.铁路技术管理规程（普速铁路部分），2018.
[5] TB 10098—2017铁路线路设计规范[S].
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