西十高速铁路与西安南环线联络线预留接轨方案研究

刘玲

（1.中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安710043；2.陕西省铁道及地下交通工程重点实验室（中铁一院），西安710043）

西十高速铁路是西武（西安—武汉）高速铁路的一部分，与汉十（武汉—十堰）高速铁路在十堰北站接轨，是我国中长期铁路网规划的重点项目之一［1］。西十高速铁路设计速度为350 km/h［2］，在西安枢纽引入西安东站。西安东站是西安“四主一辅”铁路枢纽战略布局的重要组成部分，站场规模为17台35线，含高速场、普速场、城际场，是西安市规划的特大型枢纽站［3］。为便于城际铁路、高速铁路之间的互联互通，提高铁路运输的灵活性和服务品质，在西安东站附近设置了城际铁路至西安东站高速场以及至十堰（西十高速铁路）、重庆（西渝高速铁路）联络线。

西十高速铁路计划2020年开工建设，而西安南环线尚处于可行性研究阶段。受项目建设时序的影响，先建项目应预留联络线的接轨条件并对接轨方案进行研究，以确保未来联络线接入的技术、经济可行性，降低项目实施的技术难度并控制投资。本文针对西十高速铁路与南环线联络线预留接轨方案进行研究分析，为项目的顺利开展提供技术支撑。

1 预留南环线接轨方案

为降低运营期养护维修工作量，提高线路服务品质，西十高速铁路正线以铺设无砟轨道为主。西安东站由于站场规模较大，为便于后期线路引入、改造，采用有砟轨道。南环线设计速度为250 km/h，采用有砟轨道。按照西安枢纽总图规划，西十高速铁路与南环线联络线在鸣犊线路所采用2组42号道岔接轨，如图1所示。

图1 西十高速铁路与南环线联络线接轨方案示意

国内设计速度小于等于250 km/h的线路一般采用有砟轨道。设计速度大于250 km/h的线路采用有砟轨道从技术上虽然可行，但存在线路几何形位较难长期保持、运营期维修工作量大、维护成本高的问题，还存在高速行车条件下道砟飞溅、粉化等问题［4-5］。

受上跨西康铁路净空限制，西十高速铁路自西安东出站后采用了15‰和20‰的坡度上坡，距离站中心约4 km处线下基础由路基变为桥梁。根据行车V-S（速度-距离）曲线，列车速度达到250 km/h时，上行（十堰至西安东方向，列车进西安东站减速）里程为DK11+500，下行（西安东至十堰方向，列车出西安东站加速）里程为DK16+700，均位于浐河特大桥上。若有砟、无砟轨道过渡段设置在桥梁上，则存在同一座桥的不同桥跨梁型不同的问题，不便于桥梁及站后四电工程的设计与施工。因此，在不考虑鸣犊线路所接轨条件的情况下，西十高速铁路有砟轨道与无砟轨道的过渡段宜设置在浐河特大桥桥头。

鸣犊线路所（岔心里程）距离西安东站中心约13 km，为便于后期联络线接轨、改造，在鸣犊线路所前后960 m范围采用高填方路基，将接轨点设置在路基地段。

鸣犊线路所接轨方案按照轨道结构类型可分为有砟轨道接轨和无砟轨道接轨。若采用无砟轨道接轨，则可以取消高填方路基，将浐河特大桥和魏寨特大桥合并，按近期是否设置道岔可采用2种无砟轨道接轨方案。若采用有砟轨道接轨，按有砟轨道铺设范围及处理措施可采用4种方案接轨。不同接轨方案见表1。

表1 不同接轨方案

2 接轨方案分析

2.1 方案1

该方案的主要优点是后期接轨方便，改造成本低，且对西十高速铁路正线运营的干扰小，联络线接轨土建工程仅须拆除道岔侧股挡车器，信号工程只须修改信号设备连锁。

该方案的主要缺点有：①联络线的建设时间难以确定，道岔建成后侧股可能须要长期锁定。道岔是线路的薄弱环节，列车通过时轮轨动力冲击作用和磨耗均比一般区间地段大，会局部增加运营期的养护维修工作，尤其是道岔直尖轨和心轨，可能出现在侧股尚未开通就须更换的情况。②为满足无缝线路稳定性的相关要求，根据规范须在道岔侧股岔后延伸50～75 m的无缝线路并加强锁定［6］，线下基础须从岔后延长约100 m（3孔32 m简支梁），初期建设的投资较大，由接轨引起的投资增加约3 500万元。

2.2 方案2

该方案建立在方案1的基础上，岔区采用的树脂轨枕由玻璃纤维增强的聚氨酯树脂发泡制成，具有加工（如钻孔、切割等）便捷、耐久性好等优点［7］。方案2初期在接轨点采用普通钢轨，可避免方案1中存在的岔区轮轨动力冲击作用大、磨耗快、岔后设置50～75 m无缝线路等系列问题，节约初期工程投资。

该方案的主要缺点有：①树脂轨枕目前在城市轨道交通应用较多，在高速铁路上尚未有应用经验，须要研究其对高速铁路轴重、速度的适应性。②在联络线接轨时，须要在天窗时间内将接轨点普通钢轨更换为42号道岔，桥上（或高填方路基，约7 m）作业难度大，对行车的干扰大。

2.3 方案3

该方案的主要优点是线路自西安东站至鸣犊线路所均采用有砟轨道，轨道结构调整快速便捷，后期接轨条件相对灵活，且接轨改造的成本低。

该方案的主要缺点有：①有砟轨道区段较长，运营期养护维修工作量大。②上行列车在西安东站进站端自有砟轨道区段开始须限速250 km/h运营，初步估算蓝田至西安东站列车的运营时分将由13 min增加至15 min，影响相对较大。③此处为高填方路基（约7 m），后期接轨时，采用侧位预铺插入道岔的难度大、成本高，若采用其他方案则存在工期长、难以在天窗时间内完成、对行车干扰大等问题。

2.4 方案4

为解决方案3存在的影响蓝田至西安东站上行列车运营时分增加及有砟轨道区段长、养护维修工作量大的问题。在方案3的基础上对列车运行速度大于250 km/h范围内（DK11+500—DK18+000，6.5 km）的有砟轨道采取固化及表面黏结措施［8-9］，以提高有砟轨道稳定性和对高速行车的适应性。

该方案的主要问题有：①聚氨酯固化范围较大，每千米（双线）在有砟轨道的基础上须增加投资约1 000万元。②接轨时须将固化道床逐步拆解，重新摊铺碎石道床，并采取固化及表面黏结措施，接轨改造工程难度大、工期长且成本高。③此处为高填方路基（约7 m），后期接轨时，采用侧位预铺插入道岔的难度大、成本高，采用其他方案则存在工期长、难以在天窗时间内完成、对行车干扰大等问题。

2.5 方案5

该方案在方案3的基础上，为降低有砟轨道区段过长对行车及运营维护的影响，在浐河特大桥上铺设无砟轨道，在鸣犊线路所所在路基段局部采用有砟轨道。初步估算该方案会影响上行列车运营时分约50 s，与方案3相比，影响相对较小。

该方案的主要问题有：①鸣犊线路所局部采用有砟轨道，运营期养护维修工作量大且不便于养护维修。②该方案增加4处有砟、无砟轨道过渡段，会降低列车运行的平稳性。③在联络线接轨时，须要在天窗时间内将接轨点普通钢轨更换为42号道岔，桥上（或高填方路基，约7 m）作业难度大，对行车的干扰大。

2.6 方案6

该方案在方案5的基础上，为解决局部采用有砟轨道养护维修工作量大、养护作业困难的问题，且为避免对正常运营时分的影响，对鸣犊线路所（DK17+050—DK18+015，0.965 km）有砟轨道采取固化及表面黏结措施。

该方案存在的主要问题与方案4基本一致，只是聚氨酯固化道床范围会大幅降低，由6.5 km减少至0.965 km。

3 方案比选

针对方案1—方案6，根据技术成熟度、初期投资、对运营的干扰等指标，将不同方案对各指标的适用程度参考层次分析法划分为1～5个等级，1表示最不利，5表示最有利，见表2。

表2 方案比选情况

由表2可知，方案1综合得分最优，方案2—方案6综合得分相当。方案1主要在接轨灵活性和初期投资方面得分较低，在接轨方面，考虑到该区域的文物古迹、文教场所及整体规划情况，接轨条件受限，接轨点相对稳定；在初期投资方面，该方案会增加投资约3 500万元（主要是道岔、桥梁基础等工程投入），但增加量与方案2，5，6相当，且优于方案3，同时，该方案的后期改造成本则会显著降低，整体经济性较好。

综上，推荐西十高速铁路与预留南环线接轨工程采用方案1。考虑到国外有砟轨道线路最高运营速度达320 km/h，且国内目前正在开展高速铁路有砟轨道综合试验研究工作，为速度300 km/h及以上高速铁路有砟轨道运营提供技术支持。若在西十高速铁路轨道工程实施前，国内具备300 km/h及以上高速铁路有砟轨道设计建造及运营维护成套技术，则可考虑采用接轨方案3。

4 结语

针对西十高速铁路与西安南环线建设时序差别较大的问题，对二者之间联络线在西十高速铁路正线上的接轨方案进行了研究，详细分析了不同接轨方案的优缺点，基于层次分析法对不同接轨方案进行了评估，并从建设期、运营期及接轨时的技术经济性方面考虑，结合该区域实际情况给出了合理接轨方案的推荐意见。主要结论如下：

1）西十高速铁路与预留南环线接轨方案推荐采用将浐河特大桥与魏寨特大桥合并，接轨点选择在桥上，初期一次将预留接轨道岔施作到位，运营期将道岔直股锁定。

2）建议西十高速铁路建设期密切关注国内高速铁路有砟轨道技术的研究及应用进度，在不影响西十高速铁路运营时分的情况下，可考虑采用接轨方案3。