兰新客运专线开行普速旅客列车的适应性研究

李 瑞

LI Rui

（中铁第一勘察设计院集团有限公司 线路运输处，陕西 西安 710043）

(Track and Transportation Department， China Railway First Survey and Design Institute Group Co.， Ltd.， Xi’an 710043， Shaanxi， China)

兰新客运专线开行普速旅客列车的适应性研究

李 瑞

LI Rui

（中铁第一勘察设计院集团有限公司 线路运输处，陕西 西安 710043）

(Track and Transportation Department， China Railway First Survey and Design Institute Group Co.， Ltd.， Xi’an 710043， Shaanxi， China)

兰新客运专线开通运营初期，开行的动车组列车对数不饱满，而由于受到地区经济水平、地域环境条件等因素限制，兰新通道内普速旅客列车开行对数并未减少。为有效缓解兰新线运输压力，分析兰新客运专线开行普速旅客列车的可能性，从线路平面曲线超高设置、线路坡度、信号控制、车站布置等方面，研究兰新客运专线开行普速旅客列车的适应性，以改善沿线旅客的交通出行条件，实现兰新通道内均衡运输。

兰新客运专线；普速旅客列车；适应性

兰新客运专线 (兰州西—乌鲁木齐) 是国家“八纵八横”铁路网主骨架之一，是服务新疆与内地旅客交流的 1 条快速铁路，速度目标值 200 km/h，2014年 12月开通运营，全长 1 776 km[1]，其中新疆段长 721 km。兰新客运专线建成后，与西宝(西安北—宝鸡南)、郑西 (郑州东—西安北) 及在建的宝兰 (宝鸡南—兰州西)、郑徐 (郑州东—徐州东)等客运专线相连，形成贯穿我国东西的高速客运走廊。在兰新客运专线设计之初，主要考虑运行动车组列车，全线正线采用无砟轨道，设计标准按《高速铁路设计规范 (试行)》(TB10621-2009) 执行。但是，在兰新客运专线开通前，运营部门从地区经济发展水平、平衡兰新通道 (包括兰新线 (兰州—乌西) 与兰新客运专线) 内线路能力等因素，提出运营初 (2015年)、近期 (2020年) 在兰新客运专线开行部分普速旅客列车的运输组织方案。

1　兰新客运专线开行普速旅客列车的必要性

1.1 从地方经济发展水平分析

西部地区地广人稀，各项经济指标均低于全国平均水平，城镇化水平和旅客收入水平及支付能力的提高尚需时日，在兰新客运专线运营初期如果大幅度减少普速旅客列车，而代之以票价昂贵的动车组列车运送旅客，造成沿途旅客“被高速”，对西部地区居民有失社会公平，对构建和谐社会不利。因此，充分考虑与西部地区旅客收入水平及城镇化水平的适应性，初、近期应以普速旅客列车为主，远期随着沿线旅客收入水平的提高，逐步过渡到以动车组列车为主。

1.2 从保持铁路长途客运传统优势角度分析

西部地区地域广阔，距东部经济发达城市距离遥远，即使乘坐高速动车组列车也需要至少十几个小时，经济性上与普速旅客列车相比、旅行时间上与航空相比均无优势，而且动车组超长交路的运输安全性目前也未在实践中得到充分检验，因而在一段时间内，兰新通道内长交路普速旅客列车仍然不可缺少。

1.3 从区域路网布局分析

铁路客运专线的建设可以达到实现繁忙干线客货分线运输的目的，最大限度提升通道内原有客货共线铁路的货运能力，以实现区域综合交通最优化。因此，在兰新客运专线运营初期，兰新通道内仍然不能减少普速旅客列车的对数，而且由于受制于地区经济发展水平，开行的动车组列车对数也不会很饱满。由于兰新线尤其是哈密至张掖段目前承担较大的货运量，如果兰新线仍然开行大量普速旅客列车，货运能力无法满足要求，就会造成兰新线能力紧张、兰新客运专线能力富余的“忙闲不均”情况，不利于路网通道整体能力的协调均衡利用[2]。而兰新客运专线站点设置较既有线车站更靠近城镇，便于旅客乘降，线路条件平顺，运输质量也较兰新线有较大提高。因此，兰新客运专线运营初期开行长交路普速旅客列车具有一定的合理性。

2　兰新客运专线开行普速旅客列车的适应性分析

兰新客运专线按照 200 km/h 的客运专线标准建设，线路平面、线路坡度、信号制式、车站布置等技术标准主要考虑动车组列车运行，如果在客运专线开行普速旅客列车，必须对既有技术标准的适应性进行分析。

2.1 线路平面曲线超高设置适应性分析

2.1.1 线路平面曲线概况

兰新客运专线有曲线 197 处 (不包括兰州及乌鲁木齐枢纽内小半径曲线)，如表1 所示。如果普速旅客列车上线，则将引起曲线超高设置导致的高低速匹配及轨道结构适应性问题。

表1 兰新客运专线平面曲线概况表

2.1.2 曲线超高设置的匹配分析

（1）曲线超高检算标准。按照《关于新建客运专线铁路曲线超高设定的指导意见》(铁集成[2009] 86 号) 第 2.1 条的相关内容，未被平衡超高的一般要求：①欠超高一般应不大于 40 mm，困难条件下不大于 60 mm，过超高应不大于 70 mm；②初期兼顾货运的客运专线，货物列车的过超高应不大于70 mm，按 80 km/h 速度检算时，无砟轨道最大过超高不得大于 90 mm[3]。

（2）兰新客运专线曲线超高设置及不同行车速度下的匹配性。兰新客运专线曲线超高按照《关于兰新铁路第二双线曲线超高设置的复函》(运工综技函 [2012] 337 号) 进行设置，即：全线按均衡速度200 km/h 设置曲线超高，可适应 160～250 km/h 列车共线运行的要求；当速度为 200 km/h 时，未被平衡超高接近于零[4]。兰新客运专线不同曲线半径下的超高设置及不同速度下超高检算情况如表2 所示。

表2 兰新客运专线超高设置及不同速度下超高检算情况

由表2 可知，在现有的超高设置情况下，各曲线半径均可满足 160～250 km/h 速度各型客车欠过超高允许值的要求。

2.2 线路坡度适应性分析

2.2.1 线路纵断面设计概况

兰新客运专线兰州至张掖段最大坡度为 20‰(兰州西站出站端受条件所限有 1 处 25‰ 的坡道，长 3.23 km)，长 158.7 km，特别是在线路翻越祁连山、大阪山的西宁至张掖段，18‰ 以上坡段长度146.07 km，占该段线路长度的 48.8%，足坡地段较长；张掖至哈密段最大坡度为 18‰，大于 13‰ 的坡段长度 75.8 km，其中 18‰ 坡段长度 12.6 km；哈密至乌鲁木齐段最大坡度为 20‰ (乌鲁木齐进站端受条件所限有 1 处坡度采用 22.2‰，长度 1.48 km)，长 58.903 km。

2.2.2 线路坡度适应性分析

全路现行普速旅客列车以 18 辆编组为主，在繁忙干线运行的部分普速旅客列车为 19 辆编组。目前兰新通道内客流非常饱满，其中部分长交路普速旅客列车还需要经由陇海 (连云港—兰州)、京广 (北京西—广州) 等能力非常紧张的干线，因而本线开行的普速旅客列车应以 18 辆以上 (含) 编组为宜，如果编组辆数过小，将造成运输能力的较大浪费。

目前兰新线主流客运机车 为SS7E型，但近几年全路也在逐渐推广新型的 HXD1D(和谐电 1D) 型大功率客运机车。为此，结合兰新客运专线线路条件，对 HXD1D型机车与 SS7E型机车牵引 18 辆及以上编组普速旅客列车的适应性进行分析。SS7E为 6 轴电力客运机车，由原中国北车集团大同电力机车有限公司、大连机车车辆有限公司和原中国南车集团株洲电力机车研究所联合研制设计，目前 SS7E主要用于陇海线、京广线等我国干线铁路；HXD1D型机车为 6 轴交流传动客运电力机车，由原中国南车集团株洲电力机车有限公司设计，2012年首台机车下线，最大速度为 160 km/h。SS7E、HXD1D机车主要技术参数如表3 所示[5-6]。

表3 机车主要技术参数

（1）牵引质量。SS7E、HXD1D机车牵引质量分析如表4 所示。

表4 牵引质量分析

从表4 可以看出，在兰新客运专线 20‰ 的限制坡度下，采用 SS7E双机和 HXD1D单机均可以满足牵引18辆编组旅客列车 (理论牵引质量 990 t) 的要求。

（2）下坡制动。①紧急制动。机车牵引旅客列车为满足长大下坡地段紧急制动距离的要求，采取限速运行，根据列车牵引计算，20‰ 下坡地段速度不宜超过 143 km/h，坡度每增加 1‰，限速平均减少 1 km/h。坡度大于 20‰ 的下坡地道，列车下坡限速由铁路局根据实际试验以命令规定[7]。兰新客运专线最大坡度 20‰，为确保安全，依照保守性原则，长大足坡段落下坡限速应按 135 km/h 考虑。②常用制动。下坡限速按 135 km/h，按 SS7E双机牵引 18 辆编组，考虑电制动平衡下滑力对应的最大坡度为 21.9‰；按 HXD1D单机牵引 18 辆编组，考虑电制动平衡下滑力对应的最大坡度为 23.3‰，均大于 20‰。因此，采用 SS7E双机牵引和 HXD1D单机牵引 18 辆编组旅客列车均能够满足兰新客运专线 20‰ 限制坡度下坡制动的安全性要求。

（3）牵引能耗。采用 SS7E双机牵引/HXD1D单机牵引情况下，根据牵引计算结果，单列车能耗比较如表5 所示。

表5 单列车能耗

由表5 可见，双机牵引后能耗增加，甘青段 SS7E双机较 HXD1D单机牵引每列车能耗增加 29.81%；新疆段 SS7E双机较 HXD1D单机牵引每列车能耗增加32.05%。

综上分析，兰新客运专线限制坡度为 20‰，160 km/h 普速旅客列车采用 SS7E双机和 HXD1D单机牵引 18 辆编组普速客车，长大足坡段落下坡限速 135 km/h，均可以满足牵引、制动的要求，而且机车牵引力与客运专线的最大坡度、速度目标值等兰新主要技术标准匹配性较好。从长远来看，采用HXD1D单机牵引运营能耗较小，可以有效节约成本，节能减排，但初期 HXD1D型机车数量不足情况下，可采用 SS7E双机牵引过渡。

2.3 信号控制适应性分析

为适应普速旅客列车与动车组列车共线运行的要求，需要对兰新客运专线信号系统设计方案进行相应的修改。为适应普速旅客列车运行，增设区间通过信号机，进站、出站信号机为四显示自动闭塞机构，并根据需要布置调车信号机，所有信号机常态点灯，区间通过信号机点灯控制由列控中心完成，进、出站信号机点灯控制由联锁完成。动车组列车以车载 ATP 为主要行车凭证，区间通过信号机仅表示闭塞分区分界；普速旅客列车以地面信号机为主要行车凭证运行[8]。160 km/h 普速旅客列车装备主体化机车信号和 LKJ 列车运行监控装置，以四显示自动闭塞方式行车。

2.4 车站布置适应性分析

（1）到发线有效长度。兰新客运专线车站到发线有效长均不小于 650 m，满足动车组及普速旅客列车接发要求。

（2）旅客站台等客运设施。兰新客运专线全线设 37 座车站 (不含兰州西、西宁、乌鲁木齐站)，办理客运业务的车站共 19 座 (甘青段 14 座，新疆段 5座)。其中，需要办理机务换乘的车站，如哈密、乌鲁木齐南等，站台长度为 550 m，而 18 辆编组的普速旅客列车长度为 22 m (SS7E机车长度)×2 + 26.6 m (25 型客车长度)×18 + 20 m (停车余量) = 542.8 m＜550 m，满足整列车停靠站台范围内的要求，方便司机换乘；其余办理客运的中间站，如吐哈、鄯善北、吐鲁番北等，站台长度为 500 m，满足 18 辆编组的普速旅客列车车体长度停靠在站台范围内。

3　结束语

根据沿线地区经济、地理等的特点，在兰新客运专线能力尚不饱满的运营初期开行部分 160 km/h普速旅客列车的运输组织方案，在技术上完全可行，包括线路平面曲线超高设置、线路坡度、信号控制、车站布置等主要技术标准均可适应普速旅客列车开行的需要。在兰新客运专线运营 1年多的时间内，增开的普速旅客列车经兰新客运专线输送了大批旅客，有效地改善了沿线旅客的交通出行条件。更重要的是，这种运输模式对于实现兰新通道内均衡运输、释放兰新线货运能力具有重大意义。运能的释放不仅使得国内中东部地区与西部地区的货物交流更加便捷，也使国内与欧洲及中西亚地区的货物贸易通道更加顺畅，加快了我国与丝绸之路经济带各国间的物资贸易，给丝绸之路经济带的物流注入了新的生机与活力。

[1] 马海超. 兰新第二双线客运票价定价策略研究[J]. 铁道运输与经济，2013，35(7)：1-3. MA Hai-chao. Research on Passenger Transport Pricing Strategy of the Lanzhou-Xinjiang Second Double Line[J]. Railway Transport and Economy，2013，35(7)：1-3.

[2] 李亚南. 普速旅客列车跨线运行时通过能力计算方法的探讨[J]. 中国铁路，2012(3)：46-48. Li Ya-nan. The Discussion on the Calculation Method for the Carrying Capacity of the Ordinary-speed Passenger Train During Track Crossing[J]. Chinese Raiways，2012(3)：46-48.

[3] 铁道部办公厅. 关于新建客运专线铁路曲线超高设定的指导意见：铁集成 [2009] 86 号[A]. 北京：铁道部办公厅，2009.

[4] 铁道部运输局. 关于兰新铁路第二双线曲线超高设置的复函：运工综技函 [2012] 337 号[A]. 北京：铁道部运输局，2012.

[5] 铁道部运输装备局. 铁路机车概要[M]. 北京：中国铁道出版社，2009.

[6] 交流传动快速客运机车[EB/OL]. (2013-11-24)[2014-03-29]. http://www.csrgc.com.cn/g1573/s4112/t61488.aspx.

[7] 中国铁路总公司. 铁路技术管理规程 (普速铁路部分)：TG/01—2014[M]. 北京：中国铁道出版社，2014.

[8] 刘 琦. 高速铁路开行 160 km/h 普速列车信号系统适应性研究与应用[J]. 铁道标准设计，2013 (10)：129-132. LIU Qi. Research and Application of Signalling System’s Adaptability to 160 km/h Normal-speed Train Operating on High-speed Railway[J]. Railway Standard Design，2013 (10)：129-132.

责任编辑：刘 新

Study on Adaptability of Lanzhou-Xinjiang DPL Operating Common-speed Passenger Trains

In the initial operation stage of Lanzhou-Xinjiang DPL, the number of operated EMU pairs was not sufficient, and the operation pairs of common-speed passenger trains inside Lanzhou-Xinjiang corridor was not reduced because of restriction factors like regional economic level and territorial environment condition. In order to effectively alleviate transport pressure of Lanzhou-Xinjiang line, through analyzing the possibility of Lanzhou-Xinjiang DPL operating common-speed passenger trains, this paper studies the adaptability of the DPL operating the trains from these aspects such as the setting of lever curve super-elevation of the line, gradient of the line, signal control and station layout, so as to effectively improve the traffic and travel condition of passengers along the line and realize balanced transportation inside Lanzhou-Xinjiang corridor.

Lanzhou-Xinjiang DPL; Common-speed Passenger Train; Adaptability

1003-1421(2016)05-0026-05

U292.91

A

10.16668/j.cnki.issn.1003-1421.2016.05.06

2016-03-22

中铁第一勘察设计院集团有限公司科研开发项目 (院科 15-01)