四平至通化铁路扩能工程建设方案研究

王殿辉

(中铁第六勘察设计院集团有限公司 线路站场设计院，天津 300308)

1 概述

1.1 既有铁路概况

四平至通化铁路位于吉林省南部，由四梅线(四平—梅河口)、梅集线(梅河口—集安)梅河口—通化段组成，是四平至通化至白河铁路通道的重要组成部分，也是吉林省城镇体系“南部门户次区域”与“通白次区域”沟通交融的重要纽带。四平至通化铁路起自京哈铁路(北京—哈尔滨)四平站，经辽源市、梅河口市至通化市，止于梅集铁路通化站，为单线铁路，既有线路长度约282 km[1]。目前四平至通化铁路主要技术标准如表1所示。

表1 四平至通化铁路主要技术标准表Tab.1 Main technical standard list of the Siping-Tonghua Railway

1.2 存在问题

（1）线路技术标准低，通过能力小。目前四平至通化间既有铁路已有80余年历史，建设年代久远，线路技术标准低，通过能力不足，其中梅河口—通化段区间最大通过能力为31对/d，近、远期能力缺口分别为26对/d、53对/d。

（2）线路允许速度低，客货列车运行时间长。线路地处山区，既有铁路小半径曲线多，部分曲线位于隧道中，大坡道、小半径曲线重叠地段分布集中，严重阻碍了列车运行速度的提高。四平—通化间最快的铁路旅客列车运行时间为5.2 h，旅行速度54 km/h，货物列车旅行速度仅有25 ~ 30 km/h，而普通公路仅需4.5 h。铁路旅客列车运行时间长、旅行速度低，导致与公路竞争处于较大劣势。

（3）沿线有多处补机摘挂点，运营成本高。货物列车需在哈福—东山等多个区间加挂补机，补机作业点多，占用时间长，严重影响了运输组织效率，运营成本高。

（4）沿线旅客列车开行数量少，难以满足沿线旅客出行的需要。目前四平—通化共开行旅客列车2对/d。沿线旅客列车开行数量少，服务频率低，服务质量不高。东北地区居民对铁路有较大的依赖性，铁路旅客列车开行数量少，不能满足当地居民的出行需要。

1.3 所在路网现状及定位

吉林省境内铁路网已形成了“五纵三横”主骨架。五纵包括：①平齐线(四平—齐齐哈尔)，全长571 km，国铁I级、双线电气化铁路；②通让线(通辽—大庆西)，全长421 km，国铁I级、电气化铁路；③哈大线(哈尔滨—大连)，全长946.5 km，国铁I级、双线电气化铁路；④沈吉线(沈阳北—吉林)，全长446 km，国铁I级铁路(其中沈阳北至抚顺北段为电气化铁路、抚顺北至章党到烟筒山段为复线铁路)；⑤东北东部铁路通道，南起辽宁省大连市，北至黑龙江省绥芬河市，跨越我国东北三省，正线全长1 520 km。三横包括：①长白线(长春—白城)、长图珲线(长春—图们—珲春)。长白线正线全长328 km，设计速度200 km/h；长图珲线，正线全长471 km，设计速度250 km/h。②四梅线(四平—梅河口)、梅集线(梅河口—集安)。四梅线正线全长157.5 km，单线非电气化铁路；梅集线正线全长251.5 km，单线非电气化铁路。③长西铁路(开安—西巴彦花)。正线全长391 km，国铁I级，设计速度160 km/h。另外，以靖宇至辉南地方铁路、吉林至舒兰铁路、陶赖昭至榆树铁路、榆树至舒兰铁路等支线铁路为补充，基本形成了纵横交错、四通八达的铁路网总体格局。目前区域内在建及规划铁路项目如表2所示。

表2 区域内在建及规划铁路项目表Tab.2 Construction and planning of railway projects within the region

作为东北铁路网主骨架之一，四平至通化铁路西端通过四平铁路枢纽衔接哈大线(哈尔滨—大连)、平齐线(四平—齐齐哈尔)，中间在梅河口地区与沈吉线(沈阳北—吉林)沟通，东端则经通灌线(通化—灌水)通达辽宁东南部，全线贯穿吉林南部，辐射中朝边境，伸入长白山腹地，是吉林省“五纵三横”铁路网主骨架的重要组成部分，定位为一条客货兼顾的区域性铁路干线[2]。

1.4 运量预测

结合区域经济发展趋势，以全国及区域货运流量流向为基础，根据区域路网的合理分工，进行货运量预测[3]；通过对区域全社会及铁路客运需求主要影响因素的分析，采用份额法对铁路客运量进行预测，得到客货运量预测汇总表如表3所示。结合近期(2030年)、远期(2040年)客货流预测结果、远景运输需求及路网建设发展态势，以及对铁路各段运力协调的评价分析，建议四平至通化铁路远景年输送能力为货运量3 000万t，旅客列车70对/d。

表3 客货运量预测汇总表Tab.3 Summary of passenger and freight volume forecast

2 四平至通化铁路扩能工程建设方案研究

2.1 方案提出

根据运量预测结果，既有四平至通化铁路全线能力不足，需要进行扩能改造。四平至通化铁路定位为一条客货兼顾的区域性铁路干线，其扩能改造应解决货运能力及客运快速化问题。经测算，四平至通化铁路近期需要能力在62 ~ 75对/d之间、远期需要能力在79 ~ 100对/d之间，如果采用单线格局扩能方案，近期绝大部分区间能力不足、远期全部区间能力不足，因而只能增建正线数目来实现扩能改造。结合既有铁路现状及提速需求，研究提出双线格局方案(方案Ⅰ)及三线格局方案(方案Ⅱ)。

2.1.1 双线格局方案(方案Ⅰ)

为充分利用既有设施设备、减少工程投资，提出沿既有线增建二线并提速改造，通道形成双线格局方案，简称双线格局方案(方案Ⅰ)[4]。在此基础上基于2个不同速度等级设计2个子方案：160 km/h双线格局子方案(方案Ⅰ-1)、200 km/h双线格局子方案(方案Ⅰ-2)。

（1）方案说明。双线格局方案分别研究了160 km/h，200 km/h 2个速度目标值下的通道建设方案。①设计速度为160 km/h的双线格局方案(方案Ⅰ-1)。简单改造四平铁路枢纽四平站，区间形成160 km/h速度的客货共线方案。线路自四平站利用既有四梅甲线、乙线引出至平东站，出站后新建双线沿既有四梅线南侧下钻哈大客运专线(哈尔滨西—大连北)、上跨沈哈高速公路，在石岭与天德镇间设石岭东站，向东南经既有白泉站、辽源站、辽源东站，沿既有线折向东南，跨西渭津河、凉水河、渭津河，引入既有渭津站，出站后沿既有线经大兴跨绕盈河折向东南，引入既有东丰站、梅河口站；经碱水水库下游，沿机场专用线设柳河东站后以11.65 km隧道穿安口岭，引入三源浦站，以16.72 km隧道穿新开岭后新建长流站，外包通灌线引入既有通化站[5]。②设计速度为200 km/h的双线格局方案(方案Ⅰ-2)。该方案在梅河口地区新建梅河口南站；梅河口站维持既有格局，承担货物列车的到发和各个方向的区段、摘挂列车的解编作业，其余地区方案及线路走向基本同160 km/h增二线方案，对新建双线段落，设计速度由160 km/h提高到200 km/h。不同速度目标值方案主要建设标准如表4所示[6]。不同速度目标值方案的主要工程数量及投资如表5所示。

表4 不同速度目标值方案主要建设标准表Tab.4 Main construction standards for the schemes with different speed target values

表5 不同速度目标值方案的主要工程数量及投资表Tab.5 Main project quantities and investment in the schemes with different speed target values

（2）双线格局方案综合比较。从路网建设合理性分析，我国铁路主要干线最高速度基本达到或超过了160 km/h。四平至通化铁路按照规划是一条客货兼顾的快速干线铁路，其西端与允许最大速度160 km/h的哈大线(哈尔滨—大连)相连，东端与允许最大速度120 km/h的通灌线(通化—灌水)相连，速度目标采用160 km/h与邻线运输组织协调性较大，符合线路的功能定位和铁路技术政策。采用160km/h方案时，四平至通化铁路研究年度运行时间要比采用200 km/h方案多14 min，而静态工程投资则要少86 400万元，因而从工程投资及经济效益角度分析，160 km/h方案优势明显。综上，推荐采用方案Ⅰ-1，即160 km/h的客货共线双线格局方案。

2.1.2 三线格局方案(方案Ⅱ)

为减少施工对既有铁路的干扰，研究了保留既有线路并新建双线电气化铁路，通道形成三线格局的方案。针对新建线路与既有线的分工不同，分别研究了新建客运专线方案(方案Ⅱ-1)和新建时速200 km客货共线铁路方案(方案Ⅱ-2)。

（1）新建客运专线方案(方案Ⅱ-1)。新建时速250 km客运专线，运行大部分旅客列车；既有线运行所有货物列车及少量普通旅客列车，通道客货分线运输。按既有线维持现状(内燃、组织部分煤炭直达5 000 t大列)，新建客运专线方案能力适应情况如表6所示。

从表6可以看出，新建的客运专线能力严重虚糜，而既有线远期能力不足，还需实施扩能改造。经研究测算，新建客运专线工程总投资219.87亿元；既有线能力仍然不足，实施扩能改造，还需要追加工程投资83.63亿元。该方案投资巨大，同时也未能实现减少既有铁路改建施工干扰的目的，综合分析缺点突出，因而研究后予以舍弃。

表6 新建客运专线方案能力适应情况表 对/ dTab.6 Adaptation of the scheme with the new passenger dedicated line

（2）新建客货共线方案(方案Ⅱ-2)。新建时速200 km客货共线铁路，运行所有旅客列车及直通区段货物列车；既有线维持现状，运行沿线摘挂列车、小运转列车。该方案在四平枢纽实现高、普速列车分线，普速列车引入既有四平站，高速动车组引入哈大客运专线四平东站，区间形成200 km/h速度的客货共线方案[7]。线路自四平站利用既有四梅甲线、乙线引出，出站后新建双线沿既有四梅线南侧下钻哈大客运专线、上跨沈哈高速公路，采用200 km/h速度目标值，沿既有铁路通道新建双线并局部取直，经辽源、东丰、梅河口到通化。

2.2 方案比选及推荐意见

综上所述，主要对方案Ⅰ-1和方案Ⅱ-2进行分析比选，方案比较如表7所示。

表7 方案比较表Tab.7 Scheme comparison

其中，方案Ⅱ-2保留既有线路不动，新建时速200 km客货共线铁路后，通道形成三线格局，运输能力过于富裕，与四平至通化铁路客货运量不大的功能定位不符；新增用地多；工程投资大；且由于全线形成三线格局，运营管理和维修成本大。方案Ⅰ-1沿既有铁路增建二线，引入沿线主要大站，通道形成双线格局，能充分利用既有车站和部分线路；土石方工程量少，新增用地少；在充分考虑施工过渡措施的情况下，换算工程运营费较三线格局方案少29.98亿元，能够节省工程投资金额，运营管理和维修成本低。同时方案采用160 km/h速度目标值符合区域路网的规划及前后方通路的技术标准，符合四平至通化铁路的功能定位，更好地促进沿线经济的发展。因此，经过综合比选推荐方案Ⅰ-1，即提速改造增建二线扩能、速度等级为160 km/h的客货共线双线格局方案。

3 结束语

四平至通化铁路位于吉林省南部，直接服务于吉林省四平、辽源、通化3个地级市的旅客出行，服务于四平市农产品和机械制造产业、辽源纺织品、通化钢铁医药食品等货物运输贸易。四平至通化铁路扩能改造的实施有利于提升沿线地区经济发展动力，推动中朝边境贸易合作交流；有利于发展少数民族地区经济、加强国防建设和促进民族团结；进一步开发沿线旅游资源，特别是带动长白山地区旅游发展。研究中秉承“以人为本、服务运输、强本减末、系统优化、着眼发展”的设计理念，合理确定铁路功能定位、正线数目及设计速度目标值，可以为建设年代久远的山区干线铁路扩能改造建设方案研究提供借鉴参考[8]。