哈罗铁路限制坡度的选择

耿军

（中铁一院集团新疆铁道勘察设计院有限公司，新疆 乌鲁木齐 830011）

1 概述

新建哈罗铁路位于新疆境内。线路北起兰新铁路哈密枢纽的哈密南站西端，跨越枢纽南环线后沿哈密盆地向西南行进，经哈密工业园区、大南湖煤田，沿哈罗公路到罗布泊平原的罗北区，再向西南到达罗中站。线路全长368.13km。哈罗铁路建设直接服务于矿区各企业。本线修建对改善沿线地区投资环境，加快煤炭和钾资源的开发利用、促进沿线地方经济的发展具有重要的意义。本项目远期将延伸到若羌与规划的青新线相连，远景再与喀和铁路相连形成南疆铁路环线，实施本项目可完善新疆铁路网密度，拓展路网的覆盖区域，对优化路网结构和路网灵活性等起着积极作用，对促进和带动我国中西部地区的经济发展都有重要意义。

2 限制坡度的选择

限制坡度的选择应结合设计线沿线地形类别、自然坡度、铁路等级、牵引种类、机车类型、运输要求、相邻线的主要技术标准等综合比选确定。这些将直接影响线路走向、长度、工程投资和运营支出。地形困难地段采用适合的限制坡度可以在满足运输能力的前提下，充分适应地形、缩短线路长度、节省工程投资。

2.1 相邻线主要技术标准

2.1.1 区域内相关铁路既有（在建）铁路（如表1）

2.1.2 区域路网规划(如表2)

2.2 沿线地形、地貌特征

本线北起哈密市，南至巴州若羌县，经过哈密盆地平原区、库鲁克塔格低山丘陵区和罗布泊湖积平原区等三大地貌单元。

沿线地势总体呈南北低中间高的“凸”型，北端哈密南至巴特段地势逐渐降低，巴特海拔高程约为530m。南端三岔口至罗中段地势较低，平均海拔高程约为800m，地形平坦。中间黑龙峰地势较高，平均海拔高程约为1220m。两侧巴特至黑龙峰、黑龙峰至三岔口段地形较陡。其总体地形特点见图1。

图1

通过分析可知，哈密南（海拔约760m）至巴特（海拔约530m）段，距离约75km，相对高差230m，地形起伏较大，自然纵坡约为5‰。三岔口（海拔约840m）至罗中（海拔约790m），距离约96km，相对高差50m，地势较平坦，地形起伏不大，自然纵坡约为1‰。

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巴特（海拔约530m）至黑龙峰（海拔约1220m）段，距离约128km，相对高差690m，黑龙峰（海拔约为1220m）至三岔口（海拔约为840m）段，距离约60km，相对高差380m。属库鲁克塔格低山丘陵区，库鲁克塔格为天山东部支脉，其余脉向东延伸，呈低山丘陵和剥蚀丘陵地貌，北部与哈密盆地接壤，为南湖戈壁，自然纵坡约为7‰～13‰。南部与罗布泊凹地相接。沿线海拔高程700～1220m，自然纵坡约为7‰～20‰。

2.3 限制坡度方案的研究

2.3.1 运量特点

本线近期为尽头式铁路，以地方运量为主，上行为重车方向，下行为轻车方向，轻重车方向明显。哈密南至巴特段上下行运量比例为：16:1～21:1，巴特至罗中段为3:1～5:1。本线所产生的运量主要运往临河方向及嘉峪关方向，预测罗中至若羌段建成后，重车车流方向不会发生变化，其上下行运量比仍相差较大。

2.3.2 坡度方案

本线哈密至巴特段主要经过哈密盆地平原区，地形较平坦、开阔，地面横坡小于5‰～13‰；巴特至罗中段线路所经区域主要为低山丘陵区。结合哈密南至巴特、巴特至罗中段不同的货流特点以及沿线地形特点，按两个段落分别研究了双机12.5‰、单机重车方向6‰轻车方向12.5‰的均衡坡和单机6‰三个坡度方案。

以下是两段线路坡度方案研究内容。

2.3.2.1 哈密南至巴特

根据运量特点及其在路网中的定位，本线是以货运为主的干线铁路，轻重车流方向十分明显。因此研究了限制6‰、12.5‰方案以及上行6‰、下行12.5‰的分方向不同坡度的均衡坡方案。

（1）双机12.5‰坡度（C1K）方案

线路自哈密南站引出后，向南经过重工业区设花园车站，之后从西侧绕过南湖水库，并向东南方向行进立交跨过南湖乡农田区，在南湖乡南侧设南湖站，之后进入大南湖煤田区，在煤田东北侧跨越哈罗公路后设巴特车站。线路全长64.97956km。静态投资9.1亿元。

（2）单机重车方向6‰轻车方向12.5‰均衡坡（C2K）方案

从C1K方案可以看出花园C1K24+600（标高700.99m）至南湖C1K47+000（标高524.43m）段、黑山C1K69+300（标高614.48m）至巴特C1K80+000（标高549.16m）段重车方向部分线路处于紧坡地段，均衡坡方案需要进行展线。

均衡坡方案在充分利用C1K方案的基础上，分别在以上四处紧坡地段进行分析，并根据单机牵引行车要求对全线进行研究。在均衡坡C2K方案中花园C2K24+600（标高700.99m）～南湖C2K50+300（标高568.37m）～黑山C2K75+400（标高599.85m）～巴特C2K88+900（标高545.30m）段，以均衡坡方案贯通，该段线路高点位于花园和黑山附近，较C1K方案（花园C1K24+600～南湖 C1K47+000～黑山 C1K69+300～巴特C1K80+000段）线路在此段范围内展长约9km。

线路自哈密南站引出后，向南经过重工业区设花园车站，之后从西侧绕过南湖水库，并向东北方向行进立交跨过南湖乡农田区和哈罗公路，在南湖乡东侧设南湖站，之后绕过垃圾处理场，翻越黑山进入大南湖煤田，在煤田东北侧跨越哈罗公路后设巴特车站。线路全长72.78km。静态投资9.5亿元。

（3）单机6‰坡度（CK）方案

从C2K方案可以看出沙哈CK63+000（标高518.74m）至黑山CK75+400（标高599.85m）段线路部分处于紧坡地段，单机6‰坡度方案需要进行展线。

单机6‰坡度方案在充分利用C2K方案的基础上，在上述紧坡地段进行研究。在单机6‰坡度CK方案中沙哈CK63+000（标高518.74m）至黑山CK75+400（标高 599.85m）段，以 6‰坡度方案贯通，该段线路高点位于黑山附近，较C2K方案（沙哈CK63+000至黑山CK75+400段）线路在此段范围内展长约0.16km。

线路自哈密南站接出后，向南经过花园重工业区设花园车站，之后从西侧绕过南湖水库，并向东北方向行进立交跨过南湖乡农田区和哈罗公路，在南湖乡东侧设南湖站，之后线路绕过哈密垃圾处理场，翻越黑山进入大南湖煤田，在煤田区东北侧跨越哈罗公路后设巴特车站。线路全长72.94km。静态投资9.5亿元。

（4）各限坡方案技术经济比较

1）与地形适应性及工程情况分析

本线路经过哈密盆地，地形较平坦、开阔，地面横坡小于5‰～13‰,双机坡方案适应地形能力最强，线路长度63.8km最为短直、线形较好，但紧坡地段仅18.8km；均衡坡方案和单机6‰坡度方案部分地段需要展线，线路长度分别为72.78 km和72.94km，工程投资较双机坡方案分别高3930.43万元和4046.19万元。

2）运输组织分析

单机6‰方案上下行均可采用单机牵引4000、5000t。

均衡坡方案，亦可采用单机牵引，上行牵引质量 4000t，5000t，下行牵引质量 2000、2500t，本线上行方向为主要货流方向，均衡坡可满足运输需求。

12.5 ‰方案需双机牵引4000t、5000t，增加机车使用台数，运营成本高。而且本段线路足坡地段占线路长度的29.5%，机力虚糜较多。

3）各限坡方案经济性比较

从表3可以看出12.5‰虽然线路短，投资省，但由于双机牵引运营成本增加较多，总费用现值并不节省；6/12.5‰均衡坡方案比6‰方案虽然线路缩短了0.2km，静态工程投资现值节省92万元，但运营成本较6‰方案贵了192万元，总费用现值较6‰方案贵了84万元，因此，6‰方案经济性最优。两方案总费用现值相差无几，但6‰方案运输条件明显改善。

经分析，哈密南至巴特段推荐采用6‰坡度方案。

2.3.2.2 巴特至罗中

根据运量调查，巴特至罗中段主要运输罗布泊钾盐矿产品。沿线为低山丘陵区和罗布泊盐湖平原区。低山丘陵区，地形起伏，地表大部分出露基岩。盐湖平原区，地形较平坦开阔，地表无植被，在东台地广泛分布呈北东向链状风蚀残丘，相对高差为3～8m。本段主要研究了6‰、12.5‰和上行6‰、下行12.5‰的分方向不同限制坡度的均衡坡方案。

（1）双机12.5‰坡度（C1K）方案。自巴特站接出后，向西南方向行进与公路并行绕过大南湖煤田准采区，立交跨越哈罗公路，与公路并行至哈勒车站，之后远离公路从西南方向进入低山丘陵区，最高点位于黑龙峰站。之后线路下坡展线至终点，线路全长284.3km。静态投资18.2亿元。

（2）单机重车方向6‰轻车方向12.5‰均衡坡（CK）方案。从C1K方案可以看出岭顶C1K119+000（标高719.68m）至哈勒C1K132+500（标高695.83m）段、黑龙峰 C1K205+000（标高 1219.78m）至罗北 C1K273+500（标高808.37m）段重车方向部分线路处于紧坡地段，均衡坡方案需要进行展线。

均衡坡方案在充分利用CK方案的基础上，分别在以上两处紧坡地段进行分析，并根据单机牵引行车要求对全线进行研究。在均衡坡CK方案中岭顶CK127+300（标高715.57m）～黑龙峰 CK215+500（标高 1210.50m）～罗北CK290+800（标高818.20m）段，以重车方向6‰轻车方向12.5‰坡度方案贯通，该段线路高点位于黑龙峰附近，较C1K方案（岭顶C1K119+000～黑龙峰C1K205+000～罗北C1K273+500段）线路在此段范围内展长约10.7km。

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自巴特车站接出后，向西南方向行进跨越至哈罗公路左侧，与公路并行绕过大南湖煤田准采区，立交跨越哈罗公路，与公路并行至哈勒车站，之后线路远离公路从西南方向进入低山丘陵区，线路最高点位于黑龙峰车站。之后线路以6‰限坡下坡展线至终点，线路全长295.5km。静态投资18.8亿元。

（3）单机6‰坡度（C2K）方案

从CK方案可以看出喀拉克CK102+400（标高555.24m）至黑龙峰CK215+500（标高1210.50m）段线路部分处于紧坡地段，单机6‰坡度方案需要进行展线。

单机6‰坡度方案在充分利用CK方案的基础上，在上述紧坡地段进行研究。在单机6‰坡度C2K方案中喀拉克C2K102+400（标高555.24m）至黑龙峰 C2K245+895.52（标高1210.50m）段，以6‰坡度方案贯通，该段线路高点位于黑龙峰，较CK方案（喀拉克CK102+400至黑龙峰CK215+500段）展长约30.4km。

线路自巴特车站接出后，向西南方向行进跨越至哈罗公路左侧，与公路并行绕过大南湖煤田准采区，立交跨越哈罗公路后，线路远离公路从西南方向进入低山丘陵区，基本上以S形展线上行至本线地形最高点，线路最高点位于黑龙峰附近。之后线路以6‰限坡下坡展线至终点，线路全长325.9km。投资24.1亿元。

（4）各限坡方案技术经济比较

1）与地形适应性及工程情况分析

沿线经过库鲁克塔格低山丘陵区，为天山东部支脉，其余脉向东延伸，呈低山丘陵和剥蚀丘陵地貌，北部与哈密盆地接壤，南部与罗布泊凹地相接。沿线海拔高程700～1220m，相对高差较小，一般为10～50m。采用12.5‰限坡能够更好的适应地形的起伏，线形顺直，工程投资最省。均衡坡适应地形能力适中，线路长度较双机坡方案增长11.3km，静态投资增加0.58亿元。单机坡方案适应地形能力最差，较双机坡方案线路增长41.6km，静态工程投资增加5.9亿元。

2）运输组织分析

6‰方案上下行均可采用单机牵引4000、5000t。

上行6‰、下行12.5‰的均衡坡方案，亦可采用单机牵引，上行牵引质量4000t，5000t，下行牵引质量2000、2500t，本线上行方向为主要货流方向，均衡坡可满足需求。

12.5 ‰方案需双机牵引4000t、5000t，增加机车数，运营成本高。

3）各限坡方案经济性比较

从表4可以看出6‰单机坡方案（C2K）不适应地形，虽然采用了较缓的限坡，单位运营成本有明显的降低，但结合沿线地形情况来看，6‰坡度极不能适应自然地形，在线路CK102+400至CK215+500范围内线路较CK方案展长约30.4km，工程投资最贵，较CK方案贵5.3亿元，且总费用现值贵6.67亿元，经济性最差，该方案应予以放弃，不宜采用。

双机坡12.5‰方案（C1K）能很好的适应自然地形，线路长度最短，直接工程投资最省，但采用双机牵引，机车购置费最贵，运营成本亦高。均衡坡CK方案在CK127+300至CK290+800范围内线路较C1K方案展长了11.7km，工程投资较C1K方案贵0.58亿元，但采用单机牵引机车购置费现值省0.96亿元，运营成本省1.42亿元，且总费用现值较C1K方案节省1.4亿元，显然，均衡坡方案经济性最优。同时考虑规划的罗中至若羌（350km）铁路沿线自然地形较为平坦，也适应6‰单机坡度，将若羌至红光（730km）形成单机牵引区段。经分析，巴特至罗中段推荐6/12.5‰均衡坡方案。

2.4 限坡方案推荐意见

综上所述，结合本线运量特点、地形条件和工程投资等综合分析，推荐本线限坡哈密南至巴特采用6‰，巴特至罗中采用6/12.5‰均衡坡方案。

3 结语

哈罗铁路是以货运为主的铁路，通过分析研究限坡，为线路技术标准的确定提供有力的支持。铁路限坡技术标准的选择以运量为依据，以运输效益为原则，结合运输特点、地形条件，与相邻铁路相互匹配、协调一致，综合确定。

[1]铁路线路设计规范[M].北京：中国计划出版社，2006.

[2]易思蓉.铁路选线设计[M].成都：西南交通大学出版社，2006.

[3]中铁第一勘察设计院集团有限公司,新建铁路哈罗线可行性研究，2009