胶济铁路既有线直通运行高速列车技术条件研究

刘派　琚珺喆　杨金龙

【摘 要】胶济线为典型的客货共线双线铁路，最高运行速度120 km/h，文章对胶济线淄博—潍坊段平面条件进行分析，研究表明该段除两端枢纽外，满足高速列车以160 km/h运行条件，依照现行规范，也可提速至145 km/h。为验证提速方案的可行性，对胶济线站场、运输组织等相关条件进行研究，分析其适应性，结果表明以上技术指标均满足高速列车提速条件。本案例的相关研究，对于既有线直通高速列车改造工程实践具有一定的指导意义。

【关键词】既有铁路; 直通运行; 高速列车; 技术标准

【中图分类号】U212.33【文献标志码】A

1 胶济铁路概况

胶济铁路始建于1899年，至1904年建成通车，至今已有超过110年历史。新中国成立后为适应经济发展的需要，铁道部对胶济线进行了技术改造并增建第二线。进入21世纪，铁道部又对胶济铁路进行电气化提速改造，工程于2006年竣工，即墨—高密试验段在2007年第六次大提速中运行速度达到250 km/h。之后为迎接2008年奥运会，又在电化线基础上建设胶济客运专线，济南东—即墨实现客货分离。目前，胶济客运专线最高运行速度200 km/h，胶济既有线（济南东—即墨货运线）最高运行速度120 km/h。

因胶济客运专线为奥运工程，为充分利用既有工程、缩短工期，胶济通道采用部分新建、部分改建、部分利用既有工程的方案实现客货分线[1-3]。淄博—潍坊段中，淄博—临淄利用电气化工程中建成客线，临淄—潍坊新建客专线（潍坊进站前改建既有电化线），原电化线作为货运线（潍坊西—潍坊新建货运线）。胶济客运专线在该段新建青州市站、昌乐站客运车场，并改建临淄站，原胶济线青州市站改名为青州市南站并停办客运业务。因临淄站客运车场仅有下行线站台，目前暂未办理客运列车停靠，而临淄区人口密集，出行需求旺盛，长期依赖公路交通，亟需铁路客运分流。而位于客专线的青州市站远离青州市区，使大量出行客流依然选择公路交通。由于该地区人口众多，临淄、青州发往淄博、潍坊方向的公路班车已是流水发车，但依旧无法满足庞大的客流需求。因此，在胶济既有线淄博—潍坊段开行动车组列车，同时重启临淄站、青州市南站客运业务并停靠动车组，实现临淄、青州中心城区通达淄博、潍坊地区，并通過胶济客运专线实现直通省会济南乃至其他地区具有重要意义（图1）。

2 客货共线铁路主要技术规范

胶济线淄博—潍坊段目前运行货物列车与普速旅客列车，最高运行速度120 km/h。而动车组列车构造速度相对较高，为充分利用列车性能，同时兼顾列车运行安全与旅客舒适度，分析对该区段进行提速的条件是否具备，并对提速幅度加以研究。本文结合铁路线路设计规范[5-6]以及相关试验，对胶济铁路淄博—潍坊段平面条件进行分析，并检验动车组曲线通过动力学性能，进而确定速度目标值。胶济线为客货共线铁路，应参照客货共线铁路平面条件标准进行研究。为满足最高行车速度、内外钢轨磨耗均匀以及抗倾覆安全系数的要求，客货混运线路不同设计速度对应的最小曲线半径如表1所示。

对于客货共线铁路，缓和曲线长应按表2设置。当采用表列数值间曲线半径时，缓长可采用线性内插值并取整至10 m。曲线超高是确定缓和曲线长度及曲线线间距加宽值等相关平面标准的重要参数。改建与增加第二线调整缓和曲线长引起较大工程时，可采用较短的缓和曲线，其长度应按照实设超高设置。对于设计速度大于等于160 km/h的线路，超高顺坡率一般不大于1/10v，困难不大于1/8v;对于设计速度小于等于120 km/h的线路一般不大于1/9v，困难不大于1/7v。

根据客货共线铁路实验结果，乘客平均舒适度指数N = 0.0053hq + 0.560。根据广深线旅客舒适度试验，当欠超高30 mm时感觉良好，欠超高55 mm时感觉较好。根据得到的平均舒适度指数公式，欠超高与过超高允许值与舒适度的关系如表3所示。

为方便线路检修，现行线路维修规则规定，高速铁路有砟轨道最大欠超高值为一般40 mm，困难60 mm。然而，在铁路大提速期间，普速旅客列车运行欠超高已达到90 mm，个别甚至达到110 mm。此外，日本新干线、法国TGV、德国ICE110等高速列车，在有砟轨道上运行欠超高达到100 mm及以上。因此，目前国内高速列车运行的欠超高标准过于保守，具备调整欠超高限值的条件[7]。结合现有规范与我国高速铁路现场试验数据，并考虑安全冗余，欠超高允许值不宜超过90 mm。考虑我国既有线客货混运及货车密度较大的实际，为减少大量货物列车对曲线的破坏作用，过超高允许值不宜超过50 mm。

3 胶济线平面条件分析

胶济线淄博—潍坊段目前运行货物列车与普速旅客列车，最高运行速度120 km/h。而动车组列车构造速度相对较高，为充分利用列车性能，同时兼顾列车运行安全与旅客舒适度，分析对该区段进行提速的条件是否具备，并对提速幅度加以研究。因淄博站、潍坊站基本逢车必停，且淄博枢纽与潍坊枢纽段平面条件较差，改造困难。因此，对淄博—K252（淄河桥）、潍坊西—潍坊段不考虑提速。

胶济线K252—潍坊西段主要技术标准如下[8]：

（1）铁路类别：I级干线。

（2）正线数目：双线。

（3）限制坡度：5 ‰。

（4）线路允许速度：120 km/h。

（5）最小曲线半径：2200 m。

（6）线间距：4.4 m。

（7）牵引种类：电力。

（8）到发线有效长度：1050 m。

（9）闭塞方式：自动闭塞。

表4为胶济线K252—潍坊西上行线曲线（不含站内曲线）半径、缓长、均衡速度列表，并包含旅客列车通过速度分别为145 km/h、160 km/h时的欠超高与货物列车通过速度为80 km/h时的过超高。由表可知，该路段区间正线曲线半径、缓和曲线长均满足160 km/h路段线路设计规范的要求，在不变更曲线超高的情况下，列车以160 km/h速度通过时欠超高不超过90 mm。若提速至145 km/h，则满足欠超高60 mm的要求。经检算，80 km/h过超高不高于40 mm，满足货物列车过超高不大于50 mm的要求。

4 相关条件适应性分析

为保证运行安全，减少病害发生，降低维护成本，对动车组在超过设计速度一定范围的情况下运行时动力学性能进行评估。根据动车组在胶济线娄山—即墨间曲线动态测试结果[9]，当CRH2型动车组分别以180 km/h、195 km/h的速度通过R=2200 m曲线时，脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力的最大值均低于限度值，具体表5所示。在胶济线曲线通过试验中，CRH2型动车组横向平稳性与垂向平稳性最大平均值均小于2.50，被试车辆的运行稳定性均满足要求。根据胶济线即墨—高密段交会试验[10]，两列CRH2型动车组以250 km/h交会时会车压力波最大幅值为1 195 Pa;CRH2型动车组以200 km/h的速度与提速货物列车交会时，动车组所承受的最大压力波幅值为570 Pa。均远小于车窗所能承受的最大压力波幅值。由上述试验结果，当线间距为4.4 m时，动车组列车以160 km/h以上速度与提速货物列车交会是安全的，两列动车组列车以200 km/h以上速度交会是安全的。

胶济线与胶济客运专线在淄博—潍坊段共用的车站有淄博站、临淄站、昌乐站与潍坊站。临淄站为胶济线与辛泰线交汇站，虽然客专场与普速场并列，但却无法接轨;昌乐站虽有联络线，但仅能在理论上运行胶济线上行至胶济客专线上行或胶济客专下行至胶济线下行的列车，无法满足青州市南站、临淄站普速场的动车组直通运行需求，且胶济线昌乐—潍坊段仅有潍坊西站一座货运站。而淄博站、潍坊站联络线设施完善，淄博站普速场与客专场联络线一直有张东线与胶济客专跨线列车运行。因此，动车组列车分别在淄博站与潍坊站实现胶济既有线与胶济客专线的直通运行。

青州市南站（原青州市站）为原既有线客运车站，于胶济客运专线青州市站开通运营后停办客运业务并改名，客运设施基本完善，包括一座高度为1 250 mm的侧式站台和一座高度为1 200 mm的岛式站台，具备高速列车的停靠条件，仅需稍加投资改造便可投入运营[11]。临淄站的情况稍微复杂一些，临淄站客专场下行方向有一座高度为1 245 mm的客运站台，具备停靠动车组列车的条件，然而客专上行线方向却没有站台，剩余一座站台位于普速场，曾用于停靠7053/4次普客列车进行换向作业，高度仅为550 mm，具体如图4所示。若要实现停靠动车组，需对该站台进行相关改造，改造完毕后，临淄站可供下行客专线动车组与上行既有线动车组停靠，具备开启客运服务的条件。

截至2019年初，胶济客专淄博—潍坊段共有76对动车组列车运行，其中40对为高速动车组列车，同时上下行共存在35列普速列车运行，能力利用率已达100 %，以至于10余对普速列车需经由胶济既有线分流。而邻线济青高速线仅有45对高速动车组运行，通过能力利用率不足50 %。因此，可以考虑将大部分运行于胶济客专的高速列车转移至济青高速线运行，既有线普速列车回归胶济客专运行，释放出的运力可用于既有线直通动车组列车。

5 结论与展望

综合考虑上述相关条件，胶济线K252—潍坊西段满足动车组160 km/h运行条件，若不调整曲线超高，且维持欠超高60 mm的标准，则须限速145 km/h。淄博—K252淄河桥、潍坊西—潍坊维持既有标准，最高限速120 km/h。该段开行动车组后，不仅能满足区域性客流需求，还可通过胶济客运专线与京沪高速线等线路，实现直通省会济南以及其他省内外主要城市，远期还可连接淄博市郊铁路博山线。

由于本文只对平面条件进行了适应性分析，实际工程中若进行提速，还需对路基、桥涵等设施进行安全性评估。由于动车组列车绝大多数采用电力牵引，因此对于牵引供电、接触网以及通信信号等站后工程，也要结合速度目标值进行相关分析，以确保满足提速条件。技术问题解决之后，若有必要，也可分析其经济性以及近远期发展方向的要求。

目前，我国高速铁路技术发展已日趋成熟，之后应逐步向提高高速铁路的覆盖范围的方向发展。有条件的既有线应充分利用起来，以高列车直通为主要目的，进行相关适应性改造，在保证运输效率、运输质量与运营维护效果的前提下适当提速。

参考文献

[1]刘向东. 胶济客运专线ZH1标总体施工组织方案探讨[J]. 铁道标准设计， 2007（6）： 61-63.

[2]宋雷. 膠济铁路客运专线“7.20”大拨接施工成功实现安全开通的几点思考[C]//山东铁道学会. 2008年科技学术研讨年提速安全与和谐铁路论文集. 山东铁道学会： 山东省科学技术协会， 2008： 4.

[3]贾陈君. 既有电气化铁路改造过渡设计与拨接施工[J]. 铁道建筑， 2012（3）： 99-102.

[4]中铁第五勘察设计院集团有限公司. 改建铁路胶济线电气化工程竣工环境保护验收调查报告[R]. 2019.

[5]GB50090-2006 铁路线路设计规范[S].

[6]TB10098-2017 铁路线路设计规范[S].

[7]黄淑. 基于模糊重心理论的铁路既有线改建方案评价方法研究[D]. 成都： 西南交通大学， 2010.

[8]张毓， 张娅敏. 高速列车通过半径2200 m曲线动力学性能的试验研究[J]. 铁道建筑， 2009（4）： 106-108.

[9]熊小慧， 梁习锋. CRH2型动车组列车交会空气压力波试验分析[J]. 铁道学报， 2009， 31（6）： 15-20.

[10]王春旭. 胶济客运专线扩能改造研究[D]. 成都： 西南交通大学， 2015.

[定稿日期]2021-05-06

[作者简介]刘派（1996～），男，硕士，研究方向为铁路工程与技术;琚珺喆（1983～），女，本科，工程师，研究方向为轨道交通规划和建设管理;杨金龙（1994～），男，本科，助理工程师，研究方向为铁路运输组织。