阿根廷圣马丁铁路设计方案研究

赵晓敏

（中铁第五勘察设计院集团有限公司 北京 102600）

1 引言

近年来，随着我国铁路技术的高速发展，我国铁路技术和设备已处于世界领先地位，在海外市场上越来越受到发展中国家的重视。特别是我国推行的“一带一路”政策，使相关国家利用我国技术、资金、设备对本国铁路设施进行改建，铁路运输能力得到较大提高。其他国家也对我国铁路技术抱有信心，希望采用中国技术和设备对本国既有铁路进行升级改造。

阿根廷圣马丁铁路既有线改造工程的方案研究就是利用中国技术、资金和设备改建的尝试，详见图1。下面就以本工程为例对国外既有铁路从技术标准、改建方案和运营管理方式等方面开展相关技术研究。

图1 阿根廷圣马丁铁路位置示意

2 海外既有铁路改造设计原则

（1）结合既有设备实际

既有线的径路和设备分布，限制了线路改建方案。为了控制工程投资，改建应充分考虑既有用地的条件，减少新增用地和拆迁数量，保证项目顺利推进。

（2）结合当地经济发展实际

技术方案满足运输需要，也要结合当地经济发展实际，考虑经济承受能力、投资计划、近远期运量发展情况等因素［1］。

（3）满足投资控制要求

了解项目背景和项目的先后顺位。在控制投资的要求下，全面了解业主的需求，制定合理技术方案，避免在后期和施工中的变更，防止出现工程增补［2］。

（4）符合当地维护技术实际

既有线的改造，要考虑便于后期运营线路的养护维修，满足所在国家的养护维修习惯，减小后期维护难度。

（5）使用先进技术和设备

中国铁路技术是在各种气候条件、地形地质条件、各种需求条件下进行研究并经过多年的运营实践总结出来的，是先进成熟的铁路技术。海外铁路的改建设计要尽可能地采用中国技术，确保铁路建设和运用安全高效。

3 方案研究

圣马丁铁路是阿根廷铁路路网的重要组成部分，是一条贯穿东西部地区的干线铁路，是联系首都布宜诺斯艾利斯至西部中心城市门多萨的一条货运主线铁路，是阿根廷大宗及散装货物运输大动脉。

本线以布宜诺斯艾利斯港口作为主要运输点，向西经智利连通两洋，可全面推动发展陆港联运，发展多种方式联合运输。是一条以货运为主，兼顾客运的路网性主干线。

3．1 既有线概况

圣马丁货运铁路Dr.Domingo Cabred站至Rufino站为客、货混运铁路；Rufino站至Paunero-Gutiérrez站为货运铁路。每列货车45节车厢，每列客车7节车厢。

线路平面曲线共125条，占全线的6.09%。曲线半径在500 m以上900 m以下为19条16.971 km；900 m以上为106条74.963 km。坡度较缓，本线最大坡度为15‰，均在K710～K799之间，分布较为集中，只占全线的0.4%。

全线车站平均站间距离14 km，其中最小为3.6 km，最大为57.46 km，部分车站已停运。大部分为会让站，站线有效长多为450 m，个别850 m，部分设有基本站台和货物站台，货物站台上有仓库。

全线既有通信明线路一趟，电杆倒伏或损失严重，铁线已完全损失，不能继续使用。目前圣马丁线路运行在机车安装卫星车载台，通过卫星电话实现简单调度功能。

信号为区间人工钥匙路签方式闭塞。既有铁路信号室内联锁设备已废弃，设备房屋已被用于市政公益房屋。道岔均采用人工扳动方式，大部分车站扳道器已经损坏，无法使用。部分车站设臂板信号机，现已废弃。

既有线主要技术标准如下：

正线数目：单线、部分双线（单线运营）；

轨距：1 676 mm；

限制坡度：15‰；

最小曲线半径：500 m；

牵引种类：内燃；

牵引质量：3 000 t；

到发线有效长度：250～950 m；

闭塞类型：人工钥匙路签闭塞。

3．2 方案概述

在对既有线路进行修复的基础上，研究了提高输送能力和通信信号现代化的措施，从小曲线半径改造、到发线有效长、轴重选择、通信信号现代化等方面进行了经济技术比选。

（1）小半径曲线改造

为提高列车运行速度，应改善小半径曲线，但征地和拆迁的工程要控制在允许范围内。圣马丁货运铁路项目平面条件较好，最小曲线半径为500 m，一般能满足运营要求［3］。如增大曲线半径，可提高平面条件，提高运营效率。

根据运量需求预测，结合本线功能与定位，对既有线平纵断面及既有移动设备等综合分析研究，小曲线半径改造方案主要是小半径曲线改造、维持小半径曲线两大方案。

既有曲线半径大于500 m［4］，其中小于900 m地段共19条16.971 km。曲线占整个线路长度比例较小，曲线零散分布，对行车速度及输送能力影响较小。

小半径曲线改为大半径曲线将增加较多征地和拆迁，其中大部分位于人口密集的城镇区域或车站进出站范围，改造小半径曲线会引起征地拆迁等相关工程。

小半径曲线改造，增加工程投资较大，输送能力、运行效率改善并不明显。因此，本次暂就维持小半径曲线方案铺设无缝线路进行修复改造及提升输送能力的措施进行详细研究［5］。

（2）到发线有效长

到发线有效长是控制车站到发能力的决定性因素。既有车站基本位于城区，周围建筑物较集中，延长到发线有效长，征地及房屋拆迁工程量较大，工程实施难度巨大。为提高铁路运输能力，减少城市拆迁工程，在条件适宜区间新开车站，车站到发线有效长为 1 850 m［6］。

（3）轴重选择

圣马丁货运铁路既有轴重17.5 t。为满足高速重载铁路发展的趋势，研究了25 t和30 t轴重的方案。结合当地的实际情况和铁路改扩建方案的局限性，确定为25 t轴重方案。既满足了铁路提高运输能力的需求，又具备可实施性。

（4）通信信号现代化

圣马丁货运铁路信号无联锁设备，通信以手机联系为主，设施相对落后。针对铁路现状，研究使用我国通用的通信信号自动化方式，但基于既有设备和国情，改造工程投资相对较大，实施困难。选择信号基于继电器+PLC控制设备的联锁系统，将车站正线、到发线道岔纳入联锁系统，实现道岔的集中控制；通信新设传输及接入系统、TD-LTE无线通信系统、电话交换系统等通信系统。

3．3 方案比选及推荐意见

3．3．1 到发线有效长方案比较

依据运输近期运量1 100万t，远期运量1 700万t的需求及项目的功能定位，分析研究了维持既有到发线有效长区间新开车站、货运集中车站延长到发线有效长和全线车站到发线有效长延长三个方案。

（1）维持车站现状新开区间站方案

既有车站站型和到发线有效长度不变，区间新开车站，新开站到发线有效长1 850 m。该方案投资相对较少，输送能力可达1 700万t，满足近远期运量需求；无征地拆迁费用，但区间调整坡度工程量较大，输送能力提升幅度较小。

（2）货运集中车站延长至850 m方案

依据运量及货物流向分析，为适应运量需求，延长货运量集中车站的到发线有效长度至850 m，相关车站改建后平均站间距26 km，共改造车站45个，铁路输送能力可达到1 500万t／年。该方案区间不需要调整坡度，输送能力1 500万t，只能满足近期运输需求，投资较维持现状方案高，增加占地16万m2，部分占地需城镇拆迁。

（3）全线到发线有效长延长至850 m方案

全线75个车站均延长至850 m，该方案满足远期运输要求，输送能力2 500万t；投资最大，增加占地32万m2，部分需城镇拆迁和线路改线。

（4）推荐意见

根据各方案优缺点分析研究，维持现状新开区间站方案实施方便，占地和拆迁较少。推荐采用维持既有车站现状区间新开车站方案。

3．3．2 轴重方案比较

本项目就25 t和30 t轴重方案进行比较。

（1）25 t轴重方案

既有线路目前运行的机车车辆轴重为17.5 t，既有路基较稳定可以直接利用，桥涵需要全部拆除重建，满足轴重25 t荷载需要。本方案仅对软弱及病害路基进行加固维护处理，桥涵拆除重建。投资低、工期短、运营干扰少，近期已购进的25 t轴重机车和车辆可使用，既有设施发挥作用明显。缺点是设备能力储备较小，后期扩能改建重复投资大。

（2）30 t轴重方案

轴重增加较多，既有路基需加固处理，新建桥涵，新购置30 t轴重的机车车辆等设备。本方案改建后，运能达2 500万t以上，但投资大、工期长，已购置机车车辆继续使用达不到运能，需要新建维修设施。

（3）推荐意见

根据各方案优缺点分析研究，25 t轴重方案虽然运能较低，但是能满足运输要求，特别是路基维持既有，能匹配已购置中国产的机车车辆，施工影响较小，不中断行车。推荐采用25 t轴重方案。

3．3．3 铁路改造设计标准

铁路的技术标准是铁路运输能力的重要指标，与国家的建设环境和财政能力密切相关。选择合理适当的技术标准非常重要，要能充分利用既有设施设备，投资控制在预计范围。以圣马丁货运铁路改造工程为例设计标准如下［7］：

正线数目：单线、部分双线（单线运营）；

列车设计速度：90 km／h；

最小设计速度：45 km／h；

最小曲线半径：500 m，在不增加征地和拆迁的条件下，尽量增大曲线半径；

限制坡度：15‰；

牵引质量、种类：10 000 t、内燃；

闭塞方式：半自动闭塞；

轨距：1 676 mm；

轨道承载能力：25 t／轴；

到发线有效长：新建车站1 850 m；既有车站维持既有有效长标准。

3．3．4 改建方案的主要工作内容和运输能力

（1）对局部不符合改造要求的平、纵断面进行调整。

（2）全部桥涵拆除重建［8］。

（3）路基病害做加固防护处理［9］。

（4）更换钢轨、轨枕、道床及需联锁道岔，轨道采用普通无缝线路［10］。

（5）维持既有车站到发线有效长，区间新开车站。

（6）全线正线、到发线通信信号自动化升级改造。

圣马丁货运铁路项目经过以上改建后，单线铁路能够满足近远期客、货运量增长需求。线路最高行车速度由原来的40 km／h提高至120 km／h；全线运输能力由原来的150万t／年提高至1 700万t／年，实现了铁路改建的预期目标。

4 主要结论

圣马丁货运铁路修复工程实施后，将进一步提高项目影响区域与布宜诺斯艾利斯港之间的沟通，提高圣马丁货运铁路与港口、公路等多种运输方式间的联运能力，增加货运铁路运载能力、减少基础设施维护费用、增强铁路竞争力。

国外铁路改建项目研究一定要充分了解项目背景和所在国家的国情，对项目技术性、安全性［11］、可实施性进行控制［12］，才能确保推荐的技术方案满足预期目标。不能完全按照国内项目的设计流程和常用方法确定项目的实施方案，充分考虑既有铁路的设施现状，考虑采用我国铁路的技术、设备和运营设施，使项目达到技术出口、设备出口、管理理念的出口，真正使我们的铁路技术得到充分推广。技术方案要充分考虑当地经济、政治和相关政策，使我们的设计技术水平得到业主肯定，保证对海外市场的占有率。